CN102832893B - 一种d类功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于集成电路领域的D类功率放大器，包括放大模块，所述放大模块包括积分器；所述D类功率放大器还包括滤波模块，所述滤波模块与所述积分器的P输入端和N输入端分别连接，外界输入的数字输入信号输入所述滤波模块进行模拟滤波，所述滤波模块输出相互反相的第一模拟信号和第二模拟信号，所述第一模拟信号和所述第二模拟信号对应地从所述积分器的P输入端和N输入端输入所述积分器，进行电源幅度积分。其技术效果是：解决了数字输入信号导致D类功率放大器上的积分器无法正常工作的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于集成电路领域的D类功率放大器。
背景技术
D类功率放大器广泛应用于家庭影院、音响系统、立体声唱机、伺服放大器等电子系统中。近年来，D类功率放大器在各种电子系统，尤其是手机等便携设备中得到了越来越多的应用。
目前，一般常用的D类功率放大器，包括一个放大模块2，所述放大模块2包括积分器21、第一比较器22、第二比较器23、第一门限驱动电路24和第二门限驱动电路25，所述积分器21的P输出端与所述第一比较器22的P输入端连接，所述积分器21的N输出端与所述第二比较器的N输入端连接，低频振荡器26与所述第一比较器22的P输入端，以及所述第二比较器23的N输入端分别连接，如图2所示。外界输入的模拟输入信号输入该放大模块2，由所述积分器21对所述模拟输入信号进行电源幅度积分，所述积分器21的P输出端输出第一积分信号、所述积分器21的N输出端输出第二积分信号。所述第一积分信号从所述第一比较器22的P输入端输入所述第一比较器22，与从所述第一比较器22的N输入端输入的三角波信号进行第一电源幅度比较，所述第一比较器22的输出端输出第一调制信号，所述第二积分信号从所述第二比较器23的N输入端输入所述第一比较器23，与从所述第二比较器22的P输入端输入的三角波信号进行第二电源幅度比较，所述第二比较器23的输出端输出第二调制信号。所述第一调制信号从所述第一门限驱动电路24的输入端输入所述第一驱动电路24进行第一电源幅度放大，所述第一门限驱动电路24的输出端输出第一驱动信号，所述第二调制信号从所述第二门限驱动电路25的输入端输入所述第二门限驱动电路25进行第二电源幅度放大，所述第二门限驱动电路25输出第二驱动信号。第一驱动信号和第二驱动信号共同作用，驱动喇叭负载进行功率输出。
当外界输入的数字输入信号直接输入该放大模块时，积分器21的P输入端和N输入端的电平都将偏移共模值，并随该所述数字信号的变化在满幅电源幅度值和0之间跳变，导致该积分器21的输出的第一积分信号和第二积分信号也将在满幅电源幅度值和0之间跳变，该积分器21将无法正常工作，导致所述第一比较器22和所述第二比较器23也随之工作不正常，最终第一驱动信号和第二驱动信号也不能正常输出。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种D类功率放大器，其能够解决在数字输入信号输入时，由于积分器无法正常工作，导致传统D类功率放大器无法对数字信号进行正常放大的技术问题。
实现上述目的的一种技术方案是：一种D类功率放大器，包括放大模块，所述放大模块包括积分器；所述D类功率放大器还包括滤波模块，所述滤波模块与所述积分器的P输入端和N输入端分别连接，外界输入的数字输入信号输入所述滤波模块进行模拟滤波，所述滤波模块输出相互反相的第一模拟信号和第二模拟信号，所述第一模拟信号和所述第二模拟信号对应地从所述积分器的P输入端和N输入端输入所述积分器进行电源幅度积分。
进一步的，所述滤波模块包括电平位移电路、第一高阶模拟滤波器和第二高阶模拟滤波器，所述第一高阶模拟滤波器分别连接所述电平位移电路的P输出端和所述积分器的P输入端，所述第二高阶模拟滤波器分别连接所述电平位移电路的N输出端和所述积分器的N输入端；
外界输入的数字输入信号输入所述电平位移电路进行电平位移，所述电平位移电路输出相互反相的第一调幅信号和第二调幅信号，所述第一调幅信号输入所述第一高阶模拟滤波器进行第一模拟滤波，所述第一高阶模拟滤波器输出第一模拟信号，所述第二调幅信号输入所述第二高阶模拟滤波器进行第二模拟滤波，所述第二高阶模拟滤波器输出第二模拟信号。
再进一步的，第一高阶模拟滤波器和第二高阶模拟滤波器均为S-K滤波器。
再一步的，所述放大模块还包括：第一比较器、第二比较器、第一门限驱动电路、第二门限驱动电路，所述积分器的P输出端与所述第一比较器的P输入端连接，所述积分器N输出端与所述第二比较器的N输入端连接，所述第一比较器的输出端连接所述第一门限驱动电路的输入端，所述第二比较器的输出端连接所述第二门限驱动电路的输入端；
所述第一模拟信号从所述积分器的P输入端输入所述积分器进行第一电源幅度积分，所述积分器的P输出端输出第一积分信号，所述第一积分信号从所述第一比较器的P输入端输入所述第一比较器，与从所述第一比较器的N输入端输入所述第一比较器的三角波信号进行第一电源幅度比较，所述第一比较器的输出端输出第一调制信号，所述第一调制信号从所述第一输出驱动的输入端输入所述第一输出驱动进行第一电源幅度放大，所述第一输出驱动的输出端输出第一驱动信号；
所述第二模拟信号从所述积分器的N输入端输入所述积分器进行第二电源幅度积分，所述积分器的N输出端输出第二积分信号，所述第二积分信号从所述第二比较器的N输入端输入所述第二比较器，与从所述第二比较器的P输入端输入所述第二比较器的三角波信号进行第二电源幅度比较，所述第二比较器的输出端输出第二调制信号，所述第二调制信号从所述第二输出驱动的输入端输入所述第二输出驱动进行第二电源幅度放大，所述第二输出驱动的输出端输出第二驱动信号。
更进一步的，所述放大模块还包括低频振荡器，所述低频振荡器分别连接所述第一比较器的N输入端和所述第二比较器的P输入端，所述低频振荡器输出所述三角波信号。
更进一步的，所述放大模块还包括第一去毛刺电路和第二去毛刺电路，所述第一去毛刺电路位于所述第一比较器的输出端和所述第一门限驱动电路的输入端之间，所述第一去毛刺电路去除所述第一调制信号中的毛刺，所述第二去毛刺电路位于所述第二比较器的输出端和所述第二门限驱动电路的输入端之间，所述第二去毛刺电路去除所述第二调制信号中的毛刺。
更进一步的，所述D类功率放大器还包括两个输入电阻和两个反馈电阻，所述的两个输入电阻分别位于所述第一高阶模拟滤波器的输出端与所述积分器的P输入端之间，以及所述第二高阶模拟滤波器的输出端与所述积分器的N输入端之间,所述的两个反馈电阻分别连接所述积分器的P输入端和所述第一门限驱动电路的输出端，以及所述积分器的N输入端和所述第二门限驱动电路的输出端，所述输入电阻的阻值为Rin，所述反馈电阻的阻值Rf。
采用了本发明的一种D类功率放大器的技术方案，即所述D类功率放大器包括滤波模块和放大模块，所述放大模块包括积分器，所述滤波模块前置于所述放大模块的技术方案。其技术效果是：解决了数字输入信号导致D类功率放大器上的积分器无法正常工作的技术问题，保证了在数字输入信号输入所述D类功率放大器时，所述积分器的工作正常，从而保证了所述D类功率放大器能够对数字输入信号进行正常的放大，并输出相互反相的第一驱动信号和第二驱动信号驱动喇叭负载，放大过程中，积分器的P输入端和N输入端的电平始终保持与共模值相等。
附图说明
图1为本发明的一种D类功率放大器的结构示意图。
图2为本发明的一种D类功率放大器的放大模块的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种D类功率放大器包括滤波模块1和放大模块2。所述滤波模块1前置于所述放大模块2。其中，所述放大模块2是现有技术，包括积分器21。
所述滤波模块1包括电平位移电路11、第一高阶模拟滤波器12和第二高阶模拟滤波器13，所述第一高阶模拟滤波器12连接所述电平位移电路11的P输出端，所述第二高阶模拟滤波器13连接所述电平位移电路1的N输出端。
所述第一高阶模拟滤波器12的输出端和所述第二高阶模拟滤波器13的输出端都连接有输入电阻210，这两个输入电阻210分别与所述积分器21的P输入端和所述积分器21的N输入端连接。从而使所述滤波模块1分别与所述积分器21的两个输入端连接。
由于输入本发明的一种D类功率放大器的数字输入信号的电源幅度值为数字电路的电源幅度值（DVDD），所述积分器21所允许输入的信号的电源幅度值为模拟电路的电源幅度值（AVDD）。AVDD和DVDD的值通常是不同的，因此通常情况下，外界输入的数字输入信号要先输入所述电平位移电路11进行电平位移，所述电平位移电路11的两个输出端分别输出相互反相的第一调幅信号和第二调幅信号，所述第一调幅信号和第二调幅信号电源幅度值为模拟电路的电源幅度值（AVDD），但所述第一调幅信号和第二调幅信号还是属于数字信号。其中所述第一调幅信号是从所述电平位移电路11的P输出端输出的，它与所述数字输入信号是同相的，所述第二调幅信号从所述电平位移电路11的N输出端输出的，它与所述数字输入信号是反相的。
所述第一调幅信号输入所述第一高阶模拟滤波器12进行第一模拟滤波，所述第一调幅信号中的高频载波信号在所述第一高阶模拟滤波器12中衰减并被滤除，所述第一调幅信号中的低频音频信号被所述第一高阶模拟滤波器12滤出，因而所述第一高阶模拟滤波器12的输出端输出第一模拟信号。所述第二调幅信号输入所述第二高阶模拟滤波器13进行第二模拟滤波，所述第二调幅信号中的高频载波信号在所述第二高阶模拟滤波器13中衰减并被滤除，所述第二调幅信号中的低频音频信号被所述第二高阶模拟滤波器13滤出，因而所述第二高阶模拟滤波器13的输出端输出第二模拟信号，所述第一模拟信号和所述第二模拟信号是相互反相的。
所述第一模拟信号由所述积分器21的P输入端输入所述放大模块2，所述第二模拟信号由所述积分器21的N输入端输入所述放大模块2，所述第一模拟信号和所述第二模拟信号在所述放大模块内分别进行依次进行电源幅度积分、电源幅度比较和电源幅度放大后，由所述放大模块2输出第一驱动信号和第一驱动信号，来驱动D类功放芯片上的喇叭负载。第一驱动信号又称为VOP信号，第一驱动信号又称为VON信号。
由于输入该D类功率放大器的数字输入信号，经过了所述滤波模块1进行了模拟滤波，生成第一模拟信号和第二模拟信号，输入所述积分器21，所述积分器21的P输入端和N输入端的电平与共模值相等，所述积分器21能够正常工作，从而保证了所述D类功率放大器能够对数字输入信号进行正常的放大，并输出相互反相的第一驱动信号和第一驱动信号驱动喇叭负载。
本实施例中所述第一高阶模拟滤波器12和所述第二高阶模拟滤波器13采用了Sallen-key滤波器，即S-K滤波器，当然也可采用其他结构的高阶模拟滤波器。
请参阅图2，本发明采用的放大模块2是现有放大模块。除了所述积分器21，所述放大模块2还包括：第一比较器22、第二比较器23、第一门限驱动电路24、第二门限驱动电路25，低频振荡器26、第一去毛刺电路27、第二去毛刺电路28和两个反馈电阻29。所述积分器21的P输出端与第一比较器22的P输入端连接，所述积分器21的N输出端与第二比较器23的N输入端连接。所述低频振荡器26分别连接所述第一比较器22的N输入端和所述第二比较器23的P输入端，所述第一比较器22的输出端连接所述第一去毛刺电路27，所述去毛刺电路27连接所述第一门限驱动电路24的输入端。所述第二比较器23的输出端连接所述第二去毛刺电路28，所述第二去毛刺电路28连接所述第二门限驱动电路25的输入端。
所述第一模拟信号从所述积分器21的P输入端输入所述积分器21进行第一电源幅度积分，所述积分器21的P输出端输出第一积分信号，所述第二模拟信号从所述积分器21的N输入端输入所述积分器21进行第二电源幅度积分，所述积分器21的N输出端输出第二积分信号。所述第一积分信号和所述第二积分信号均属于模拟信号。所述第一积分信号输入所述第一比较器22的P输入端，在所述第一比较器22内与从所述第一比较器22的N输入端输入所述第一比较器22的三角波信号进行第一电源幅度比较，所述第一比较器22的输出端输出第一调制信号。所述第二积分信号输入所述第二比较器23的N输入端，在所述第二比较器23内与从所述第二比较器23的P输入端输入所述第二比较器23的三角波信号进行第二电源幅度比较，所述第二比较器23的输出端输出第二调制信号。所述第一调制信号和所述第二调制信号也是反相的，它们均属于数字信号。
由于所述第一积分信号和所述第二积分信号是反相的，因此所述第一积分信号被送入所述第一比较器22的P输入端，所述第二积分信号要被送入所述第二比较器23的N输入端。即所述第一积分信号和所述第二积分信号输入所述第一比较器22和所述第二比较器23的不同输入端。所述低频振荡器26分别连接所述第一比较器的N输入端和第二比较器P输入端。所述低频振荡器26的作用在于：生成三角波信号，并将三角波信号同时送入第一比较器22和第二比较器23上不同的输入端。
由于第一调制信号和第二调制信号中均属于数字信号，数字信号中一般存在毛刺。因此在通常情况下，为了消除第一调制信号和第二调制信号中的毛刺，因此，从第一比较器22的输出端输出的第一调制信号要通过所述第一去毛刺电路27去除其中的毛刺。从第二比较器23的输出端输出的第二调制信号要通过所述第二去毛刺电路28去除其中的毛刺。
经过所述第一去毛刺电路27去除毛刺后，所述第一调制信号从所述第一门限驱动电路24的输入端输入所述第一门限驱动电路24进行第一电源幅度放大，所述第一门限驱动电路24的输出端输出第一驱动信号。经过所述第二去毛刺电路28去除毛刺后，所述第二调制信号从所述第二门限驱动电路25的输入端输入所述第二门限驱动电路25进行第二电源幅度放大，所述第二门限驱动电路25的输出端输出第二驱动信号。第一驱动信号和第二驱动信号用来驱动D类芯片上的功率负载，提供功率输出。所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均属于数字信号。
为了调节所述放大模块2的放大增益，所述放大模块2还设置了两个反馈电阻29。其中一个反馈电阻29连接所述积分器21的P输入端和所述第一门限驱动电路24的输出端，另外一个反馈电阻29连接所述积分器21的N输入端和所述第二门限驱动电路25的输出端。所述输入电阻210的电阻值均为Rin，所述反馈电阻29的电阻值Rf，两者的比值Rin/Rf决定了整个D类功率放大器的放大增益。Rin/Rf的值越大，整个D类功率放大器的放大增益也就越大。
本实施例中，第一门限驱动电路24的输出端设有第一驱动管241，用以控制第一驱动信号的输出。第二门限驱动电路25的输出端设有第二驱动管251，用以控制第二驱动信号的输出。两个反馈电阻29分别与所述第一驱动管241和的所述第二驱动管251的连接，从而实现与所述第一驱动电路24和所述第二驱动电路25的连接。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种D类功率放大器，包括放大模块(2)，所述放大模块(2)包括积分器(21)；其特征在于：所述D类功率放大器还包括滤波模块(1)，所述滤波模块(1)与所述积分器(21)的P输入端和N输入端分别连接，外界输入的数字输入信号输入所述滤波模块(1)进行模拟滤波，所述滤波模块(1)输出相互反相的第一模拟信号和第二模拟信号，所述第一模拟信号和所述第二模拟信号对应地从所述积分器(21)的P输入端和N输入端输入所述积分器(21)进行电源幅度积分，
所述滤波模块(1)包括电平位移电路(11)、第一高阶模拟滤波器(12)和第二高阶模拟滤波器(13)，所述第一高阶模拟滤波器(12)分别连接所述电平位移电路(11)的P输出端和所述积分器(21)的P输入端，所述第二高阶模拟滤波器(13)分别连接所述电平位移电路(11)的N输出端和所述积分器(21)的N输入端；
外界输入的数字输入信号输入所述电平位移电路(11)进行电平位移，所述电平位移电路(11)输出相互反相的第一调幅信号和第二调幅信号，所述第一调幅信号输入所述第一高阶模拟滤波器(12)进行第一模拟滤波，所述第一高阶模拟滤波器(12)输出第一模拟信号，所述第二调幅信号输入所述第二高阶模拟滤波器(13)进行第二模拟滤波，所述第二高阶模拟滤波器(13)输出所述第二模拟信号。
2.根据权利要求1所述的一种D类功率放大器，其特征在于：第一高阶模拟滤波器(12)和第二高阶模拟滤波器(13)均为S-K滤波器。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述的一种D类功率放大器，其特征在于：所述放大模块(2)还包括：第一比较器(22)、第二比较器(23)、第一门限驱动电路(24)、第二门限驱动电路(25)，所述积分器(21)的P输出端与所述第一比较器(22)的P输入端连接，所述积分器(21)N输出端与所述第二比较器(23)的N输入端连接，所述第一比较器(22)的输出端连接所述第一门限驱动电路(24)的输入端，所述第二比较器(23)的输出端连接所述第二门限驱动电路(25)的输入端；
所述第一模拟信号从所述积分器(21)的P输入端输入所述积分器(21)进行第一电源幅度积分，所述积分器(21)的P输出端输出第一积分信号，所述第一积分信号从所述第一比较器(22)的P输入端输入所述第一比较器，与从所述第一比较器(22)的N输入端输入所述第一比较器(22)的三角波信号进行第一电源幅度比较，所述第一比较器(22)的输出端输出第一调制信号，所述第一调制信号从所述第一门限驱动电路(24)的输入端输入，所述第一门限驱动电路(24)进行第一电源幅度放大，所述第一门限驱动电路(24)的输出端输出第一驱动信号；
所述第二模拟信号从所述积分器(21)的N输入端输入所述积分器(21)进行第二电源幅度积分，所述积分器(21)的N输出端输出第二积分信号，所述第二积分信号从所述第二比较器(23)的N输入端输入所述第二比较器，与从所述第二比较器(23)的P输入端输入所述第二比较器(23)的三角波信号进行第二电源幅度比较，所述第二比较器(23)的输出端输出第二调制信号，所述第二调制信号从所述第二门限驱动电路(25)的输入端输入，所述第二门限驱动电路(25)进行第二电源幅度放大，所述第二门限驱动电路(25)的输出端输出第二驱动信号。
4.根据权利要求3所述的一种D类功率放大器，其特征在于：所述放大模块(2)还包括低频振荡器(26)，所述低频振荡器(26)分别连接所述第一比较器(22)的N输入端和所述第二比较器(23)的P输入端，所述低频振荡器(26)输出所述三角波信号。
5.根据权利要求3所述的一种D类功率放大器，其特征在于：所述放大模块(2)还包括第一去毛刺电路(27)和第二去毛刺电路(28)，所述第一去毛刺电路(27)位于所述第一比较器(22)的输出端和所述第一门限驱动电路(24)的输入端之间，所述第一去毛刺电路(27)去除所述第一调制信号中的毛刺，所述第二去毛刺电路(28)位于所述第二比较器(23)的输出端和所述第二门限驱动电路(25)的输入端之间，所述第二去毛刺电路(28)去除所述第二调制信号中的毛刺。
6.根据权利要求3所述的一种D类功率放大器，其特征在于：所述D类功率放大器还包括两个输入电阻(210)和两个反馈电阻(29)，所述的两个输入电阻(210)分别位于所述第一高阶模拟滤波器(12)的输出端与所述积分器(21)的P输入端之间，以及所述第二高阶模拟滤波器(13)的输出端与所述积分器(21)的N输入端之间,所述的两个反馈电阻(29)分别连接所述积分器(21)的P输入端和所述第一门限驱动电路(24)的输出端，以及所述积分器(21)的N输入端和所述第二门限驱动电路(25)的输出端，所述输入电阻(210)的阻值为Rin，所述反馈电阻(29)的阻值Rf。
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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 |