CN102100001A - 开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法 - Google Patents

开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102100001A
CN102100001A CN2009801279029A CN200980127902A CN102100001A CN 102100001 A CN102100001 A CN 102100001A CN 2009801279029 A CN2009801279029 A CN 2009801279029A CN 200980127902 A CN200980127902 A CN 200980127902A CN 102100001 A CN102100001 A CN 102100001A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pwm signal
signal
unit
modulation
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801279029A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102100001B (zh
Inventor
朴海光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN102100001A publication Critical patent/CN102100001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102100001B publication Critical patent/CN102100001B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2173—Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2175—Class D power amplifiers; Switching amplifiers using analogue-digital or digital-analogue conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/348—Pulse frequency modulation being used in an amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/351—Pulse width modulation being used in an amplifying circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一种具有脉宽调制(PWM)信号产生单元、校正单元、低通滤波器、频率调制单元和功率放大单元的开关功率放大器，其中，所述PWM信号产生单元将输入音频信号转换为具有预定载波频率的PWM信号；所述校正单元对包括在所述PWM信号中的音频信号与负反馈输出音频信号之间的差进行校正，以产生校正后的PWM信号；所述低通滤波器从校正后的PWM信号中去除高频分量；所述频率调制单元调制所述校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有与输入PWM信号的载波频率不同的开关频率，以产生调制的PWM信号；所述功率放大单元放大所述调制的PWM信号的功率。

Description

开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法
技术领域
本申请基于35 U.S.C.§119(a)要求于2008年7月16日提交到韩国知识产权局的第10-2008-0069311号韩国专利申请和于2009年3月31日提交到韩国知识产权局的第10-2009-0027754号韩国专利申请的优先权，所述申请的内容通过引用全部包含于此。
本发明总体构思涉及一种开关功率放大器，更具体地说，涉及一种通过将输入音频信号转换为脉宽调制(PWM)信号，从PWM信号中去除载波频率，并调制所述PWM信号以便PWM信号具有用于功率级(power stage)操作的新频率，从而去除功率放大单元的非线性的功率放大器。
背景技术
A类功率放大器、B类功率放大器和AB类功率放大器通常被用作线性模拟功率放大器。这些线性模拟功率放大器具有良好线性但提供低效率，因此导致大的功率损失。为了解决这个问题，已提出了提供高效率的开关功率放大器(也被称为D类功率放大器)。这些开关功率放大器基本上将输入信号变为脉宽调制(PWM)信号，并使用功率开关级(power switch stage)来放大所述输入信号。然而，由于功率开关级的非线性，开关功率放大器的性能会恶化。所述功率开关级的非线性使总谐波失真(THD)恶化，并产生带外噪声，从而使信噪比(SNR)恶化。另外，由于连接到所述开关功率放大器的功率开关级的功率单元的非线性和纹波使得在输出信号中产生噪声。
发明的公开
技术方案
本发明总体构思提供一种开关功率放大器以及控制所述开关功率放大器的方法，所述开关功率放大器改变输入到功率级的脉宽调制(PWM)信号的频率，以便去除所述开关功率放大器的非线性。
有益效果
根据本发明总体构思的实施例，输入PWM信号被调制，以具有与最初包括在所述输入PWM信号中的载波频率分量不同的开关频率，从而改善功率放大单元的频率特性，并校正所述功率放大单元的非线性。
附图说明
图1是示出现有技术中的开关功率放大器的框图；
图2是示出现有技术中的另一开关功率放大器的框图；
图3是示出现有技术中的另一开关功率放大器的框图；
图4是示出根据本发明总体构思的示例性实施例的开关功率放大器的框图；
图5是根据本发明总体构思的示例性实施例的数字脉宽调制(PWM)信号产生单元的框图；
图6是示出根据本发明总体构思的示例性实施例的模拟PWM信号产生单元的框图；
图7A至图7D是示出在图4中示出的开关功率放大器中执行的信号处理的过程的参考图；
图8是更加详细地示出在图4中示出的开关功率放大器的一部分的电路图；
图9是示出包括在图4中示出的开关功率放大器中的功率放大单元和解调滤波单元的示例性实施例的电路图；以及
图10是根据本发明总体构思的示例性实施例的控制开关功率放大器的方法的流程图。
最佳方式
本发明总体构思的示例性实施例提供一种开关功率放大器，所述开关功率放大器包括：脉宽调制(PWM)信号产生单元，用于将输入音频信号转换为具有预定载波频率的PWM信号；校正单元，用于对包括在所述PWM信号中的音频信号与负反馈输出音频信号之间的差进行校正，以产生校正后的PWM信号；低通滤波器，用于从校正后的PWM信号中去除高频分量；频率调制单元，用于调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有与输入PWM信号的载波频率不同的开关频率；功率放大单元，用于放大调制的PWM信号的功率。
本发明总体构思的示例性实施例提供一种开关功率放大器，所述开关功率放大器包括数字信号产生单元，用于将输入的脉冲编码调制(PCM)信号转换为脉宽调制(PWM)信号，所述数字信号产生单元包括：上采样单元，用于对输入PCM信号进行上采样；样本变换单元，用于将上采样后的输入PCM信号变换为具有载波频率的变换后的PCM信号；噪声整形单元，用于从可听频带(audible band)中去除所述变换后的PCM信号的量化噪声分量；PWM单元，用于将所述变换后的PCM信号转换为具有载波频率的PWM信号。
所述数字信号产生单元还可包括：频率调制单元，用于从所述PWM信号中去除载波频率，并用于向所述PWM信号加入开关频率；放大器，用于在所述开关频率放大所述PWM信号的功率。
本发明总体构思的示例性实施例提供一种开关功率放大器，所述开关功率放大器包括：信号产生单元，用于将输入的脉冲编码调制(PCM)信号转换为具有预定频率的脉宽调制(PWM)信号；频率调制单元，用于从所述PWM信号中去除载波频率，并用于向所述PWM信号加入开关频率；放大器，用于在所述开关频率放大所述PWM信号的功率，以产生放大的信号。
所述频率调制单元还可包括：校正单元，用于对所述PWM信号和放大的信号之间的差与所述PWM信号进行求和；低通滤波器，用于从所述PWM信号中去除所述预定频率；调制单元，用于向所述PWM信号加入开关频率。
所述频率调制单元还可包括：运算放大器，用于接收所述PWM信号，并用于输出调制的PWM信号；第一负反馈路径，连接到所述运算放大器的正极端，用于从所述PWM信号中去除所述预定频率，并用于向所述PWM信号加入开关频率；第二负反馈路径，连接到所述运算放大器的正极端，用于传送调制的PWM信号，并用于校正所述PWM信号和所述调制的PWM信号之间的误差。
具体实施方式
现将详细地描述本发明总体构思的实施例，实施例的例子在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的部件。以下通过参照附图描述实施例，以便解释本发明总体构思。
图1是现有技术中的开关功率放大器的示例的框图。开关功率放大器使用脉宽调制(PWM)方法，其中，在PWM方法中，通过开关来执行放大。参照图1，PWM单元11将输入信号PCM调制为PWM信号，放大单元12根据取决于所述PWM信号的开关操作来放大所述输入信号，滤波单元13可以是低通滤波器，从放大的输入信号中提取音频波形。如上所述，由于放大单元12的非线性，图1的传统开关功率放大器造成输出信号的失真。
为了防止由放大单元12的非线性导致的失真，现有技术中已使用了利用负反馈的反馈控制方法。
图2和图3是现有技术中的开关功率放大器的其他示例的框图。
参照图2和图3，在现有技术中，为了防止由开关功率放大器的非线性导致的失真，从放大单元22输出的放大的信号通过反馈单元24进行负反馈，或者滤波单元33的输出通过反馈单元34进行负反馈。在现有技术中，从所述输入信号中减去输入信号和输出信号之间的差或向所述输入信号加入所述输入信号和输出信号之间的差，以便校正系统的非线性。如现有技术中的图2和图3的开关功率放大器中所示，在反馈路径上分别需要模数转换器(ADC)25和ADC 35。将ADC 25和ADC 35包括进来导致了信号延迟，并增加了开关功率放大器的制造成本和尺寸。
另外，图2和图3的开关功率放大器无法补偿存在于放大单元22和23的误差源。如上所述，在数字放大器的开关功率放大操作中，在输出信号中产生非线性和噪声。由于组成放大单元的诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的晶体管的特性而导致非线性，其中，所述晶体管的特性包括：在开关期间晶体管的上升时段之间的差、在开关期间晶体管的下降时段之间的差以及其他因素。非线性引起带外量化噪声，因此不仅使总谐波失真(THD)恶化，而且使信噪比(SNR)恶化。这些开关功率放大器需要高的开关频率，以便具有好的频率响应和低失真。多数开关功率放大器使用100kHz或更高的开关频率。这种高的开关频率需要开关功率放大器的每个组件高速运行。然而，现有技术中的典型的图2和图3的开关功率放大器不工作在100kHz或更高的开关频率。相反，开关操作使用具有由调制器21和调制器31产生的固定频率的PWM信号。因此，难以产生适合于开关功率放大器组件的频率特性的PWM信号和使用适合于放大单元22和放大单元32的频率特性的开关频率。
因此，本发明总体构思提供一种开关功率放大器，所述开关功率放大器去除包括在输入PWM信号中的载波频率，并向所述输入PWM信号加入新的开关频率。
现将参照附图更充分地描述本发明总体构思，其中，在附图中示出了本发明总体构思的示例性实施例。
图4是根据本发明总体构思的示例性实施例的开关功率放大器400的结构的框图。参照图4，开关功率放大器400可包括PWM信号产生单元410、误差校正和频率调制单元420、功率放大单元430和解调滤波单元440。
PWM信号产生单元410将输入音频信号转换为具有预定载波频率的PWM信号V1，并输出具有所述预定载波频率的PWM信号V1。输入音频信号是脉冲编码调制(PCM)信号，其中，PCM信号是数字信号。PWM信号产生单元410把将通过输入PCM信号进行传输的数据转换为通过脉宽调制编码后的PWM信号V1。
在图5和图6中更加详细地示例性地示出PWM信号产生单元410的实施例。
图5是根据本发明总体构思的示例性实施例的数字PWM信号产生单元510的框图。参照图5，数字PWM信号产生单元510可包括上采样单元511、样本变换单元512、噪声整形单元513和PWM单元514。当输入的b比特PCM信号的采样频率为fs时，上采样单元511和样本变换单元512对所述b比特PCM信号进行上采样，以输出具有高于原始采样频率fs的频率N×fs(这里，N为整数)的PCM信号。噪声整形单元513将包括在由样本变换单元512输出的PCM信号中的可听频带的量化噪声分量移到可听频带外。PWM单元514将由噪声整形单元513输出的PCM信号转换为PWM信号，并输出所述PWM信号。
图6是根据本发明总体构思的示例性实施例的模拟PWM信号产生单元610的框图。
参照图6，模拟PWM信号产生单元610可包括数模转换器(DAC)611、滤波单元612、三角波产生单元613和比较器614。在DAC 611中，输入的数字PCM信号被转换为模拟PCM信号，经由滤波单元612，所述模拟PCM信号被输入到比较器614。比较器614通过使用由三角波产生单元613产生的具有载波频率fc的三角波信号和从滤波单元612接收的模拟PCM信号来产生具有载波频率fc的模拟PWM信号。
参照回图4，当具有预定载波频率的PWM信号V1被产生时，误差校正和频率调制单元420将负反馈输出信号V5与输入PWM信号V1进行比较，并校正与上述两个信号之间的差相应的误差。误差校正和频率调制单元420从输入PWM信号V1中去除载波频率分量，并向所述输入PWM信号加入与所述载波频率分量不同的开关频率。
更具体地说，校正单元421计算从PWM信号产生单元410输出的PWM信号V1和从功率放大单元430输出并具有由增益控制单元424控制的增益值的负反馈输出信号V5之间的差，并将其输出。与包括在PWM信号V1中的输入音频信号和包括在负反馈输出信号V5中的输出音频信号之间的差相应的误差通过负反馈而被校正。低通滤波器422从自校正单元421输出的校正后的PWM信号V2中去除高频分量，从而只传输音频信号分量。高频分量不仅包括PWM信号V1中所包括的载波频率分量，而且包括用于驱动功率放大单元430的开关频率分量。如稍后所述，在本示例性实施例中，包括在PWM信号V1中的载波频率分量与用于驱动功率放大单元430的开关频率不同，因此从校正单元421输出的校正后的PWM信号V2包括低频带音频信号、PWM信号V1的载波频率分量和负反馈输出信号V5的开关频率分量。低通滤波器422从校正后的PWM信号V2中去除作为高频分量的载波频率分量和开关频率分量，并输出仅包括低频带音频信号的校正后的PWM信号。
频率调制单元423调制校正后的PWM信号V3，以便与PWM信号V1的载波频率分量不同的新的开关频率分量被加入校正后的PWM信号V3。各种频率调制方法可被用于向校正后的PWM信号V3加入新的开关频率分量。例如，可使用Sigma-delta调制方法。或者，频率调制单元423可通过使用自激振荡来调制所述校正后的PWM信号V3，在自激振荡中，频率调制单元423的输出端经由负反馈连接到频率调制单元423的输入端。其他有效的调制方法可被用来代替这里所述的方法。从频率调制单元423输出的PWM信号V4具有与PWM信号V1的载波频率不同的开关频率。功率放大单元430根据PWM信号V4的开关频率来放大PWM信号V4。解调滤波单元440从自功率放大单元430输出的信号V5中去除高频分量。在PWM类型放大器中，由于以较高速率对输出信号进行开关操作，并且脉冲的幅度相当大，因此可连续产生尖脉冲。因此，PWM类型放大器可在外围部件内产生电磁干扰(EMI)。如果产生的EMI量少，则可从在图4中示出的开关功率放大器400中去除解调滤波单元440。
图7A至图7D是示出在图4中示出的开关功率放大器中执行的信号处理的过程的参考图。
可在频域中查看从PWM信号产生单元410输出的PWM信号V1。如图7A中所示，PWM信号V1可被划分为低频带中的音频信号分量和高频带中的具有频率N×fs的载波信号分量。如图7B中所示，在由校正单元421获得的与PWM信号V1和负反馈输出信号V5之间的差相应的校正后的PWM信号V2中共存的不仅有PWM信号V1的音频信号分量和载波信号分量，而且有通过负反馈接收的负反馈输出信号V5的开关频率分量Fsw。如图7C中所示，低通滤波器422从校正后的PWM信号V3中去除高频带中的载波信号分量和开关频率分量，因此仅发送音频信号分量。如图7D中所示，为了驱动功率放大单元430，频率调制单元423对从低通滤波器422输出的校正后的PWM信号V3进行调制，并向PWM信号V1加入与载波频率分量不同的新的开关频率分量Fsw，从而输出PWM信号V4。如上所述，功率放大单元430通过使用新加入的开关频率分量Fsw而工作在高频，从而放大PWM信号V4。
图8是根据本发明总体构思的示例性实施例的开关功率放大器800的电路图，图8更加详细地示出图4的开关功率放大器400的示例性实施例。在图8中，为了方便说明，通过集中在误差校正和频率调制单元810来示出开关功率放大器800。误差校正和频率调制单元810相应于图4的误差校正和频率调制单元420。
如上所述，Sigma-delta调制方法可被用于向滤波后的PWM信号加入新的开关频率。参照图8，频率调制单元816可包括：第一负反馈路径814，用于提供PWM信号S2的负反馈；OP放大器815，用于校正误差值，并用于执行自激振荡。OP放大器815计算经由第二负反馈路径820接收的输出PWM信号和输入PWM信号之间的差，以便执行图4的校正单元421的功能，并且OP放大器815还执行图4的频率调制单元423的功能。第一负反馈路径814与OP放大器815协作来执行频率调制单元423的功能，并用作图4的低通滤波器422。
具有预定载波频率的输入PWM信号S1通过OP放大器815进行自激振荡，并因此变为具有与输入PWM信号S1的载波频率不同的开关频率的PWM信号S2。由OP放大器815输出的PWM信号S2的频率变化取决于包括在第一负反馈路径814中的电容器C1、电容器C2和电阻器R4以及功率放大单元830的传播延迟。如果功率放大单元830的传播延迟相当小，则由OP放大器815输出的PWM信号S2的频率f2与值(k×Rin+2R1×C)/(Rin×4×C1×C2)成比例，与PWM信号S1的频率f1无关，其中，Rin是功率放大单元830的输入阻抗，k表示预定常数。因此，在本发明总体构思的实施例中，可通过控制如上所述的这些参数来设置用于驱动功率放大单元830的新的开关频率。
用于驱动功率放大单元830的开关频率的值可被设置为各种值。例如，为了提高功率放大单元830的放大效率，参数可进行设置，以便PWM信号S2的开关频率具有小于PWM信号S1的载波频率的值。或者，为了在宽频带频率范围内放大PWM信号，可设置误差校正和频率调制单元810的电阻器R4、电容器C1和电容器C2的值，以便PWM信号S2的开关频率具有大于PWM信号S1的载波频率的值。
尽管图8示出二阶Sigma-delta调制方法的应用，但是本发明总体构思不受限于所述二阶Sigma-delta调制方法，可使用更高阶的Sigma-delta调制方法来产生具有与输入PWM信号的频率不同的开关频率的PWM信号。如上所述，功率放大单元830通过由误差校正和频率调制单元810输出的具有新加入的开关频率的PWM信号S2而被连通，并输出功率放大的PWM信号。
第二负反馈路径820将由功率放大单元830输出的所述功率放大的PWM信号发送到误差校正和频率调制单元810的OP放大器815的负极端。第二负反馈路径820被用于对由功率放大单元830输出的所述功率放大的PWM信号S2的增益值进行控制，并对进行了增益控制的功率放大的PWM信号S2和输入到第二负反馈路径820的PWM信号S1之间的误差进行校正。
图9是图4的开关功率放大器400的功率放大单元430和解调滤波单元440的示例性实施例的电路图。参照图9，作为功率放大单元430的示例性实施例的功率放大单元910可包括2个FET晶体管P1和晶体管P2。功率放大单元910的FET晶体管P1和晶体管P2通过具有由误差校正和频率调制单元810设置的新的开关频率的第二PWM信号S2而工作在推拉模式下。换句话说，功率放大单元910通过重复下述的操作来放大第二PWM信号S2的功率：当FET晶体管P1连通时，FET晶体管P2断开；当FET晶体管P2连通时，FET晶体管P1断开。
作为滤波单元440的示例性实施例的滤波单元920可包括电感器921和电容器922，并从功率放大单元910的输出信号中去除高频分量。
根据上面描述的实施例，输入PWM信号被调制为具有与最初包括在所述输入PWM信号中的载波频率分量不同的开关频率，从而改善功率放大单元的频率特性，并校正功率放大单元的非线性。
图10是根据本发明总体构思的示例性实施例的控制开关功率放大器的方法的流程图。
参照图10，在操作1010中，输入音频信号被转换为具有预定载波频率的PWM信号。
在操作1020中，包括在PWM信号中的音频信号和负反馈输出音频信号之间的差被校正，以产生校正后的PWM信号。更具体地说，输入PWM信号与从功率放大单元经过负反馈的输出PWM信号进行比较，从输入PWM信号中减去输入PWM信号和负反馈输出PWM信号之间的差或向输入PWM信号加入所述输入PWM信号和负反馈输出PWM信号之间的差，从而对与所述差相应的误差进行校正。
在操作1030中，通过使用低通滤波器，从校正后的PWM信号中去除高频分量。如上所述，由于包括在输入PWM信号中的载波频率与用于驱动功率放大单元的开关频率是不同的，因此由校正单元输出的所述校正后的PWM信号包括低频带音频信号、输入PWM信号的载波分量和输出PWM信号的开关频率分量。因此，通过低通滤波器，从校正后的PWM信号中去除作为高频分量的载波分量和开关频率分量。
在操作1040中，校正后的PWM信号被调制为具有与包括在输入PWM信号中的载波频率不同的开关频率。由于作为高频分量的开关频率分量已在操作1030中被去除，因此用于驱动功率放大单元的新的开关频率可被加入校正后的PWM信号。因此，可根据Sigma-delta调制方法、通过自激振荡或者通过其他任何有效的调制方法来执行调制，在所述调制中，新的开关频率分量被加入校正后的PWM信号。
在操作1050中，功率放大单元对调制的PWM信号进行放大。
尽管已示出和描述了本发明总体构思的一些实施例，但是本领域的技术人员将认识到：在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可在这些实施例中进行改变，其中，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种开关功率放大器，所述开关功率放大器包括：
脉宽调制(PWM)信号产生单元，用于将输入音频信号转换为具有预定载波频率的PWM信号；
校正单元，用于对包括在所述PWM信号中的音频信号与负反馈输出音频信号之间的差进行校正，以产生校正后的PWM信号；
低通滤波器，用于从校正后的PWM信号中去除高频分量，以产生输出的音频信号；
频率调制单元，用于调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有与输入PWM信号的载波频率不同的开关频率，从而产生调制的PWM信号；以及
功率放大单元，用于放大调制的PWM信号的功率。
2.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述频率调制单元根据Sigma-delta调制方法来调制校正后的PWM信号。
3.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述频率调制单元通过使用自激振荡来调制校正后的PWM信号。
4.如权利要求3所述的开关功率放大器，其中，所述频率调制单元的输出端通过负反馈连接到所述频率调制单元的输入端。
5.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述PWM信号是数字信号。
6.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述PWM信号产生单元包括：
数模转换器(DAC)，用于将输入的数字脉冲编码调制(PCM)信号转换为模拟PCM信号；
三角波产生单元，用于产生具有载波频率的三角波信号；以及
比较器，用于将具有载波频率的三角波信号与模拟PCM信号进行比较，以产生具有载波频率的模拟PWM信号。
7.如权利要求1所述的开关功率放大器，所述开关功率放大器还包括：
增益控制单元，安置在所述输出音频信号的负反馈路径上，所述增益控制单元控制所述输出音频信号的增益值。
8.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述频率调制单元调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有小于所述输入PWM信号的载波频率的开关频率，从而提高功率放大单元的放大效率。
9.如权利要求1所述的开关功率放大器，其中，所述频率调制单元调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有大于所述输入PWM信号的载波频率的开关频率，从而在宽频带频率范围内放大PWM信号。
10.一种控制开关功率放大器的方法，所述方法包括：
将输入音频信号转换为具有预定载波频率的PWM信号；
对包括在所述PWM信号中的音频信号与负反馈输出音频信号之间的差进行校正，以产生校正后的PWM信号；
从校正后的PWM信号中去除高频分量；
调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有与输入PWM信号的载波频率不同的开关频率，从而产生调制的PWM信号；以及
放大所述调制的PWM信号的功率。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述调制步骤根据Sigma-delta调制方法来调制校正后的PWM信号。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述调制步骤通过使用自激振荡来调制校正后的PWM信号。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述校正步骤包括：
将输入PWM信号与从功率放大单元经过负反馈的输出PWM信号进行比较；以及
从输入PWM信号中减去输入PWM信号和负反馈输出PWM信号之间的差。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述校正步骤包括：
将输入PWM信号与从功率放大单元经过负反馈的输出PWM信号进行比较；以及
将输入PWM信号和负反馈输出PWM信号之间的差加入输入PWM信号。
15.如权利要求10所述的方法，其中，所述调制步骤调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有小于所述输入PWM信号的载波频率的开关频率，从而提高功率放大单元的放大效率；并且所述调制的步骤调制校正后的PWM信号，以便校正后的PWM信号具有大于所述输入PWM信号的载波频率的开关频率，从而在宽频带频率范围内放大PWM信号。
CN200980127902.9A 2008-07-16 2009-07-16 开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法 Expired - Fee Related CN102100001B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20080069311 2008-07-16
KR10-2008-0069311 2008-07-16
KR1020090027754A KR20100008749A (ko) 2008-07-16 2009-03-31 스위칭 파워 증폭 장치 및 그 제어 방법
KR10-2009-0027754 2009-03-31
PCT/KR2009/003933 WO2010008226A2 (en) 2008-07-16 2009-07-16 Switching power amplifier and method of controlling the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102100001A true CN102100001A (zh) 2011-06-15
CN102100001B CN102100001B (zh) 2014-08-06

Family

ID=41817312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980127902.9A Expired - Fee Related CN102100001B (zh) 2008-07-16 2009-07-16 开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8410845B2 (zh)
EP (1) EP2304871B1 (zh)
JP (2) JP2011528526A (zh)
KR (1) KR20100008749A (zh)
CN (1) CN102100001B (zh)
DK (1) DK2304871T3 (zh)
MX (1) MX2011000300A (zh)
WO (1) WO2010008226A2 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104104452A (zh) * 2014-06-24 2014-10-15 深圳市中兴移动通信有限公司 基于pwm调制的音频解调方法和解调器
CN104604127A (zh) * 2012-09-04 2015-05-06 康塔普罗纳特有限公司 正弦-余弦调制器
CN105934882A (zh) * 2014-01-17 2016-09-07 高通股份有限公司 滤除信号的阻滞分量
CN108551714A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 珠海市睿影科技有限公司 用于x射线发生器的高频信号控制电路和x光机

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100008749A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성전자주식회사 스위칭 파워 증폭 장치 및 그 제어 방법
EP3723090B1 (en) 2009-10-21 2021-12-15 Dolby International AB Oversampling in a combined transposer filter bank
TWI363502B (en) * 2009-11-25 2012-05-01 Ind Tech Res Inst Sigma delta modulator and quantizer and quantization method thereof
KR101683174B1 (ko) * 2010-01-08 2016-12-06 삼성전자주식회사 오디오 신호 증폭 방법 및 그 장치
KR20120089177A (ko) * 2011-02-01 2012-08-09 삼성전자주식회사 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 출력 장치
KR101830883B1 (ko) * 2011-03-14 2018-02-21 삼성전자주식회사 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 출력 장치
US9450548B2 (en) * 2011-03-14 2016-09-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for outputting audio signal
KR101802333B1 (ko) * 2011-10-17 2017-12-29 삼성전자주식회사 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 처리 장치
TWI499890B (zh) 2012-12-05 2015-09-11 Ind Tech Res Inst 變頻裝置及其切換方法
GB2557050B (en) * 2013-10-23 2018-08-22 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd Class-D Amplifier circuits
CN109690939B (zh) * 2016-08-05 2023-09-15 思睿逻辑国际半导体有限公司 用于脉宽调制放大器的可配置控制环路拓扑
KR20180027901A (ko) * 2016-09-07 2018-03-15 삼성전자주식회사 원격 제어 장치 및 그 제어 방법
KR20180028703A (ko) * 2016-09-09 2018-03-19 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이를 이용한 원격 제어 장치 설정 방법
WO2018161024A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 Cirrus Logic International Semiconductor Ltd. Digital pwm modulator
GB2565293A (en) * 2017-08-07 2019-02-13 Reid Acoustic Designs Ltd An error amplifier
CN109167581A (zh) * 2018-11-27 2019-01-08 南京拓途电子有限公司 一种开关式功率放大器的待机加热系统
CN111343117A (zh) * 2018-12-18 2020-06-26 宁波德晶元科技有限公司 一种高效的调幅系统及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036579A1 (en) * 2000-08-04 2002-03-28 Stmicroelectronics S.R.L. PWM power amplifier
CN1347589A (zh) * 1999-03-30 2002-05-01 数字动力系统股份公司 D级数字放大器
US20020053945A1 (en) * 2000-09-21 2002-05-09 Putzeys Bruno Johan Georges Switching power amplifier
CN1608343A (zh) * 2001-12-21 2005-04-20 邦及奥卢夫森公司 数字功率转换器的衰减控制
EP1653604A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-03 CAMCO Produktions- und Vertriebs GmbH Switching power amplifier and method for amplifying a digital input signal
JP2006191250A (ja) * 2005-01-05 2006-07-20 Nagoya Institute Of Technology 増幅器およびボリューム機能付き増幅器
CN101127510A (zh) * 2006-08-17 2008-02-20 松下电器产业株式会社 差分输入d类放大器
WO2008075318A2 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Bang & Olufsen Icepower A/S Error correction system for a class-d power stage

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5829646B2 (ja) * 1974-11-02 1983-06-24 ソニー株式会社 パルス幅変調増幅器
JPS5818804B2 (ja) * 1974-12-18 1983-04-14 ソニー株式会社 パルス幅変調増巾回路
JPS6017167B2 (ja) * 1978-05-23 1985-05-01 ソニー株式会社 パルス巾変調信号増幅回路
JPS58130617A (ja) * 1982-01-29 1983-08-04 Nippon Gakki Seizo Kk パルス幅変調回路
JPS5967719A (ja) * 1982-10-09 1984-04-17 Nippon Gakki Seizo Kk パルス幅変調回路
JPH06244654A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Ryowa Denshi Kk アイソレーションアンプ
JPH09130160A (ja) * 1995-08-30 1997-05-16 Sony Corp アナログ信号増幅装置及びオーディオ信号増幅装置
TW437161B (en) 1995-08-30 2001-05-28 Sony Corp Audio signal amplifying apparatus
CN1123115C (zh) 1996-10-31 2003-10-01 邦及奥卢夫森公司 采用增强的级联控制方法的脉冲调制功率放大器
CA2285355C (en) 1997-04-02 2004-06-08 Karsten Nielsen Pulse referenced control method for enhanced power amplification of a pulse modulated signal
JP3461263B2 (ja) * 1997-07-08 2003-10-27 松下電器産業株式会社 デルタシグマ変調増幅器
CN1258393A (zh) * 1998-01-22 2000-06-28 皇家菲利浦电子有限公司 Pwm放大器
DE69829852T2 (de) * 1998-11-13 2006-03-02 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Pulsbreitenmodulierter Brückenverstärker mit konfigurierbarem Eingangsnetzwerk für analogen oder digitalen Eingang ohne Verwendung eines Dreieckwellengenerators
US6362683B1 (en) * 1999-07-29 2002-03-26 Tripath Technology, Inc. Break-before-make distortion compensation for a digital amplifier
EP1184973B1 (en) * 2000-08-29 2007-06-06 STMicroelectronics S.r.l. Power amplification equipment
JP3763402B2 (ja) * 2001-05-24 2006-04-05 シャープ株式会社 スイッチング増幅器
US6504427B2 (en) 2001-05-31 2003-01-07 Motorola, Inc. Switching amplifier having digital correction and method therefor
KR100435182B1 (ko) * 2002-02-05 2004-06-09 주식회사 디지털앤아날로그 Ｐｗｍ 부궤환에 의한 디지털 ｐｗｍ 입력 ｄ급 음향 증폭기
JP2004128750A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Yamaha Corp Ｐｗｍ増幅器
US6801082B2 (en) * 2002-12-31 2004-10-05 Motorola, Inc. Power amplifier circuit and method using bandlimited signal component estimates
US7038535B2 (en) * 2003-03-29 2006-05-02 Wai Laing Lee PWM digital amplifier with high-order loop filter
US7058464B2 (en) * 2003-07-17 2006-06-06 Ess Technology, Inc. Device and method for signal processing
JP2006121529A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Pioneer Electronic Corp Ｄ級増幅装置、増幅制御プログラム及び情報記録媒体
GB2419757B (en) * 2004-11-01 2008-11-26 Zetex Plc A digital amplifier
WO2006079960A1 (en) * 2005-01-28 2006-08-03 Nxp B.V. Arrangement for amplifying a pwm input signal
KR100617960B1 (ko) * 2005-02-24 2006-08-30 삼성전자주식회사 자가 발진형 펄스 폭 변조회로 및 펄스 폭 변조 방법
US7262658B2 (en) * 2005-07-29 2007-08-28 Texas Instruments Incorporated Class-D amplifier system
TWI309105B (en) * 2005-08-12 2009-04-21 Anpec Electronics Corp Amplifier circuit having a compensating amplifier unit for improving loop gain and linearity
GB2429351B (en) * 2005-08-17 2009-07-08 Wolfson Microelectronics Plc Feedback controller for PWM amplifier
FR2890500B1 (fr) * 2005-09-07 2008-04-04 Vincent Jean Sebastie Tamisier Dispositif d'amplification d'une tension representative d'une information audiophonique
US7456686B2 (en) * 2005-09-21 2008-11-25 International Rectifier Corporation Class AD audio amplifier
JP2009542529A (ja) 2006-07-03 2009-12-03 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 鮮度表示器を備える飲料計量分配装置
KR100765792B1 (ko) 2006-07-28 2007-10-12 삼성전자주식회사 스위칭 파워 앰프에서 에러 보정 방법 및 장치
US7612608B2 (en) * 2006-08-16 2009-11-03 Intrinsix Corporation Sigma-delta based Class D audio or servo amplifier with load noise shaping
JP2008048262A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 D & M Holdings Inc スイッチング増幅装置
JP4311437B2 (ja) * 2006-11-15 2009-08-12 ヤマハ株式会社 Ｄ級増幅装置
KR20080069311A (ko) 2007-01-23 2008-07-28 삼성코닝 주식회사 배기팁 실링 장치 및 방법
JP2009147552A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Panasonic Corp Ｄ級アンプ
US7733171B2 (en) * 2007-12-31 2010-06-08 Synopsys, Inc. Class D amplifier having PWM circuit with look-up table
US7598895B1 (en) * 2008-04-01 2009-10-06 Silicon Laboratories, Inc. System and method of altering a PWM carrier power spectrum
KR20100008749A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성전자주식회사 스위칭 파워 증폭 장치 및 그 제어 방법
US7777563B2 (en) * 2008-12-18 2010-08-17 Freescale Semiconductor, Inc. Spread spectrum pulse width modulation method and apparatus
EP2290812B1 (en) * 2009-08-11 2015-06-10 Dialog Semiconductor GmbH Concept, method and apparatus of improved distortion switched-mode amplifier
TWI380580B (en) * 2009-08-20 2012-12-21 Richtek Technology Corp Variable frequency class-d amplifier and a control method thereof and a ramp generator for the variable freguency class-d amplifier and a method thereof
KR20120071504A (ko) * 2010-12-23 2012-07-03 한국전자통신연구원 증폭 구조 및 그것의 증폭 방법
KR20120089177A (ko) * 2011-02-01 2012-08-09 삼성전자주식회사 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 출력 장치
KR101871360B1 (ko) * 2011-03-09 2018-06-26 삼성전자주식회사 오디오 신호 출력 방법 및 그에 따른 오디오 신호 출력 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1347589A (zh) * 1999-03-30 2002-05-01 数字动力系统股份公司 D级数字放大器
US20020036579A1 (en) * 2000-08-04 2002-03-28 Stmicroelectronics S.R.L. PWM power amplifier
US20020053945A1 (en) * 2000-09-21 2002-05-09 Putzeys Bruno Johan Georges Switching power amplifier
CN1608343A (zh) * 2001-12-21 2005-04-20 邦及奥卢夫森公司 数字功率转换器的衰减控制
EP1653604A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-03 CAMCO Produktions- und Vertriebs GmbH Switching power amplifier and method for amplifying a digital input signal
JP2006191250A (ja) * 2005-01-05 2006-07-20 Nagoya Institute Of Technology 増幅器およびボリューム機能付き増幅器
CN101127510A (zh) * 2006-08-17 2008-02-20 松下电器产业株式会社 差分输入d类放大器
WO2008075318A2 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Bang & Olufsen Icepower A/S Error correction system for a class-d power stage

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104604127A (zh) * 2012-09-04 2015-05-06 康塔普罗纳特有限公司 正弦-余弦调制器
CN104604127B (zh) * 2012-09-04 2017-05-31 康塔普罗纳特有限公司 正弦‑余弦调制器
CN105934882A (zh) * 2014-01-17 2016-09-07 高通股份有限公司 滤除信号的阻滞分量
CN105934882B (zh) * 2014-01-17 2020-02-18 高通股份有限公司 滤除信号的阻滞分量
CN104104452A (zh) * 2014-06-24 2014-10-15 深圳市中兴移动通信有限公司 基于pwm调制的音频解调方法和解调器
CN104104452B (zh) * 2014-06-24 2016-08-24 努比亚技术有限公司 基于pwm调制的音频解调方法和解调器
CN108551714A (zh) * 2018-05-03 2018-09-18 珠海市睿影科技有限公司 用于x射线发生器的高频信号控制电路和x光机

Also Published As

Publication number Publication date
US8410845B2 (en) 2013-04-02
EP2304871A2 (en) 2011-04-06
JP2011528526A (ja) 2011-11-17
EP2304871A4 (en) 2011-12-07
EP2304871B1 (en) 2018-12-26
US20100013554A1 (en) 2010-01-21
WO2010008226A3 (en) 2010-05-27
JP6474697B2 (ja) 2019-02-27
JP2015181320A (ja) 2015-10-15
DK2304871T3 (en) 2019-01-28
KR20100008749A (ko) 2010-01-26
MX2011000300A (es) 2011-03-15
US8922277B2 (en) 2014-12-30
CN102100001B (zh) 2014-08-06
US20130169356A1 (en) 2013-07-04
WO2010008226A2 (en) 2010-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102100001B (zh) 开关功率放大器和控制开关功率放大器的方法
JP5003134B2 (ja) 増幅装置
EP1183776B1 (en) Power modulation systems and methods that separately amplify low and high frequency portions of an amplitude waveform
CN101305515B (zh) 放大设备
KR101079813B1 (ko) 무선통신 시스템에서 전력증폭 장치 및 방법
JP4960449B2 (ja) スイッチモード電力増幅
US10367460B2 (en) Amplifier circuit
US20080042745A1 (en) Sigma-delta based class d audio power amplifier with high power efficiency
KR20090091826A (ko) 클래스 ｄ 전력단용 오류 보정 시스템
GB2463880A (en) An EER amplifier with linearising RF feedback
KR101401723B1 (ko) 통신 시스템에서 신호 전력 증폭 장치 및 방법
KR20060038134A (ko) 이동 통신용 고효율 전력 증폭 장치 및 방법
CN101632225A (zh) 方法一种用于产生具有低音频频段噪声成分的三角波形的设备
US7327188B2 (en) Power amplifier and method for error correcting of output signals thereof
WO2011121954A1 (ja) デジタルアンプ
US10651795B2 (en) Method of amplifying an input signal
Dooley et al. A practical class S power amplifier for high frequency transmitters

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140806