[發明專利]D類放大器電路及包括其的集成電路和電子設備

在審

• 申請號: 202010777936.0
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN111900935A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: J·P·萊索;T·井戶
• 申請（專利權）人: 思睿邏輯國際半導體有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/32;H03F3/187;H03F3/217
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;關麗麗

一種用于接收放大器輸入信號且輸出放大器輸出信號的D類放大器電路，包括：一個D類輸出級；一個數字調制器，用于基于調制器輸入信號而生成用于控制所述D類輸出級的至少一個控制信號；一個誤差塊，用于基于該放大器輸出信號和該放大器輸入信號而生成誤差信號；以及，一個控制器，被配置為基于對該放大器輸入信號的幅度的指示來改變該誤差信號對該調制器輸入信號做出貢獻的程度；其中該誤差塊包括一個模數轉換器，該模數轉換器被配置為接收一個基于該放大器輸出信號的模數轉換器輸入信號，所述模數轉換器包括一個電流控制振蕩器和一個計數器，該電流控制振蕩器響應于該模數轉換器輸入信號，該計數器被耦合至該電流控制振蕩器的輸出。

本申請是申請日為2015年8月24日、申請號為201580058056.5、名稱為“D類放大器電路”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及D類放大器電路，尤其涉及基于信號幅度選擇性地改變用于驅動放大器輸出級的信號分量的D類放大器。

背景技術

圖1例示了常規D類放大器的一個實施例。調制器101基于輸入信號來控制D類輸出級102，以生成輸出信號Vout，該輸入信號在此實施例中是數字輸入信號Din。輸出級102包括用于在多個電壓(例如，電源電壓VDD和接地電壓，或正電源電壓+VDD和負電源電壓-VDD)之間切換輸出級102的多個開關。如本領域技術人員將理解的，輸出級102可以包括半橋開關布置或全橋開關布置，并且被切換以輸出模擬輸出信號Vout，該模擬輸出信號在一些實施方案中可以是差分輸出信號。

調制器101接收輸入信號(該輸入信號在此實施例中是數字信號Din)，并且導出用于輸出級102的至少一個適當的控制信號。標準數字調制器101具有定義明確的傳遞函數，例如，平坦的并且在某個通帶頻率范圍上具有限定的增益。理想地，此數字域信號處理提供高性能，并且避免模擬電路系統具有的與噪聲、分量失配和非線性相關聯的非零信號衰減。

然而，輸出信號Vout是模擬信號，并且它的性能受放大器的任何輸出驅動器級中的模擬效應限制。例如，輸出驅動器晶體管導通電阻、有限上升和下降時間、傳播延遲、電源紋波和輸出阻抗。此外，任何電源紋波都會引起輸出驅動器級的成比例的增益變化。

負反饋技術通常用于抑制由這些原因引起的信號失真。圖1的D類放大器因此具有包括模數轉換器(ADC)103和減法器104的反饋路徑。

ADC 103適于接收模擬輸出信號Vout并且產生表示此輸出信號的數字信號。然后由減法器104將此數字信號從數字輸入信號Din減去以產生誤差信號。環路濾波器105(其可以是例如數字積分器)對該誤差信號進行濾波，以生成被供應給數字調制器101的調制器輸入信號。

這樣的放大器電路的性能受ADC 103的噪聲、分辨率和線性限制。為了避免將不希望的噪聲引入放大器電路內，ADC必須具有良好的噪聲特性，這通常需要使用相對高性能的連續時間ADC。這樣的ADC相對較大(在集成電路中的硅面積方面)，并且在使用中具有相對高的功率消耗。

通常，已經在相對高的功率應用中使用D類放大器電路，所述應用例如是主電源供電的音頻設備，其中尺寸和功率消耗不是關鍵的。然而，D類放大器正越來越多地被考慮用于便攜式裝置等中的應用。隨著向更小幾何結構的硅制造工藝發展，使用主要是數字的電路是有利的。D類放大器可以包括在很大程度上是數字的架構，且因此D類放大器正越來越多地被提出用于驅動例如便攜式裝置等的小型揚聲器，或者甚至用于其中功率通常相對較低的耳塞式耳機應用/頭戴式耳機應用。在這樣的應用中，尺寸和功率效率是放大器電路要考慮的因素。

發明內容

因此，期望提供一種D類放大器電路，該D類放大器電路至少減輕上述缺點中的一些缺點。

根據本發明，提供了一種用于接收數字輸入信號并且輸出模擬輸出信號的D類放大器電路，包括：

一個D類輸出級；