CN104883144A - 场效应开关管反相器振荡型d类放大器 - Google Patents

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Abstract

一种场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，属于电子信息技术领域。D类放大器包括积分电路、施密特触发电路和正反馈网络，其中，积分电路对输入的信号u2进行积分得到宽度被输入的音频信号u1调制的三角波u3；施密特触发电路对三角波u3进行整形得到脉宽调制方波u4；正反馈网络将施密特触发电路输出的脉宽调制方波u4反馈到积分电路的输入端，以与输入的信号u1进行叠加。本发明利用场效应开关晶体管直接构成的反相器来形成自振荡D类放大器，使得电路结构更简单、紧凑、实用和易于集成。

Description

场效应开关管反相器振荡型D类放大器
技术领域
本发明涉及一种场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，属于电子信息技术领域。
背景技术
D类放大器是通过控制开关单元的导通或截止，驱动扬声器负载的，首个商业化产品生产于1960年。D类放大器和一般的A类、B类、AB类放大器相比，具有效率高，体积小等优点，近年来逐渐流行起来，广泛应用于平板电脑、电视机和便携式电子产品中。目前一般的D类放大器通常是依赖于集成电路来作积分器和施密特触发器的，使用电路占用了较大的面积，集成度不高。
发明内容
为克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种基于场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其电路结构简洁实用，集成度高。
为实现所述发明目的，本发明提供一种场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其特征在于，包括积分电路、施密特触发电路和正反馈网络，其中，积分电路对输入的信号u2进行积分得到宽度被输入的音频信号u1调制的三角波u3；施密特触发电路对三角波u3进行整形得到脉宽调制方波u4；正反馈网络将施密特触发电路输出的脉宽调制方波u4反馈到积分电路的输入端，以与输入的信号u1进行叠加。
优选地，积分电路包括第一反相器、电容C2和电阻R1，其中，电阻R1的第一端连接于第一反相器的输入端，并连接于电容C2的第一端；电容C2的第二端连接于反相器的输出端，电阻R1的第二端连接信号输入端。
优选地，施密特触发电路包括第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器和电阻R3，其中，第二反相器的输出端连接到第三反相器的输入端；第三反相器的输出端连接到第四反相器的输入端；第四反相器的输出端连接到第五反相器的输入端；第三反相器的输出端经电阻R3连接于第二反相器的输入端。
优选地，第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第五反相器均由两个场效应管组成。
与现有技术相比，本发明提供的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，电路结构简，便于集成。
附图说明
图1是本发明提供的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器的组成框图；
图2是本发明提供的积分电路图；
图3是本发明提供的施密特触发电路；
图4是本发明提供的低通滤波器；
图5是本发明场效应开关管反相器的振荡型D类放大器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
图1是本发明提供的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器的组成框图。如图1所示，本发明提供的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器包括积分电路、施密特触发电路、正反馈网络和低通滤波器，其中，积分电路对输入的信号u2进行积分得到宽度被输入的音频信号u1调制的三角波u3；施密特触发电路对u3进行整形得到脉宽调制方波u4；正反馈网络将施密特触发电路输出的脉宽调制方波u4反馈到积分电路的输入端，以与输入的信号u1进行叠加；所述低通 滤波器用于对脉宽调制方波u4进行滤波以得到线性放大的音频信号。
图2是本发明提供的积分电路图。如图2所示，所述积分电路包括电阻R1、第一反相器和电容C2，其中，第一反相器包括P沟道的场效应管Q1和N沟道的场效应管Q2，场效应管Q1的栅极与场效应管Q2的栅极相连，其相连的节点为第一反相器的输入端；场效应管Q1的源极与电源V1的正极相连，场效应管Q1的漏极与场效应管Q2的漏极相连，其相连的节点为第一反相器的输出端；场效应管Q2的源极与电源V1的负极相连，如此形成一个反相器。电阻R1的第一端连接于第一反相器的输入端，并连接于电容C2的第一端；电容C2的第二端连接于反相器的输出端，如此形成基于场效应开关管反相器的积分器。电阻C1是耦合电容，其第一端连接于输入信号u1，第二端连接于电阻R1的第二端。
图3是本发明提供的施密特触发电路。如图3所示，本发明提供的施密特触发电路包括：第二反相器、第三反相器、第四反相器和第五反相器和电阻R3，其中，四个反相器组成结构相同，第二反相器包括P沟道的场效应管Q3和N沟道的场效应管Q4，其中，场效应管Q3的栅极与场效应管Q4的栅极相连，其相连的节点为第二反相器的输入端；场效应管Q3的源极与电源V1的正极相连，场效应管Q3的漏极与场效应管Q4的漏极相连，其相连的节点为第二反相器的输出端；场效应管Q4的源极与电源V1的负极相连。第三反相器包括P沟道的场效应管Q5和N沟道的场效应管Q6，其中，场效应管Q5的栅极与场效应管Q6的栅极相连，其相连的节点为第三反相器的输入端；场效应管Q5的源极与电源V1的正极相连，场效应管Q5的漏极与场效应管Q6的漏极相连，其相连的节点为第三反相器的输出端；场效应管Q6的源极与电源V1的负极相连。第四反相器包括P沟道的场效应管Q7和N沟道的场效应管Q8，其中，场效应管 Q7的栅极与场效应管Q8的栅极相连，其相连的节点为第四反相器的输入端；场效应管Q7的源极与电源V1的正极相连，场效应管Q7的漏极与场效应管Q8的漏极相连，其相连的节点为第四反相器的输出端；场效应管Q8的源极与电源V1的负极相连。第五反相器包括P沟道的场效应管Q3和N沟道的场效应管Q4，其中，场效应管Q3的栅极与场效应管Q4的栅极相连，其相连的节点为第五反相器的输入端；场效应管Q3的源极与电源V1的正极相连，场效应管Q3的漏极与场效应管Q4的漏极相连，其相连的节点为第五反相器的输出端；场效应管Q4的源极与电源V1的负极相连。第二反相器的输出端连接到第三反相器的输入端；第三反相器的输出端连接到第四反相器的输入端；第四反相器的输出端连接到第五反相器的输入端。第三反相器的输出端经电阻R3连接于第反相器的输入端，如此形成施密特触发电路。电阻R2是限流电阻，其第一端连接输入信号，第二端连接第二反相器的输入端。
图4是本发明提供的低通滤波器。如图4所示，本发明提供的低通滤波器包括电感L1、电感L2、电容C3、电容C4、电容C5和电阻R5，其中，电感的第一端连接输入信号u4；第二端连接电感L2的第一端，电感L2的第二端连接电容C5的第一端，电容C5的第二端为信号输出端；电容C3的第一端连接于电感L1和电感L2相连的节点上，第二端接公共端；电容C4的第一端连接于电感L2和电容C5相连的节点上，第二端接公共端；电阻R5的第一端连接于电容C5的第二端，第二端连接于公共端。
图5是本发明场效应开关管反相器的振荡型D类放大器。如图5所示，输入的音频信号u1经耦合电容C1接到积分器的输入端；积分器的输出信号经电阻R2连接到施密特触发器的输入端，施密特触发器的输出端经电阻R4连接到积分 器的输入端；施密特触发器的输出端连接到低通滤器的输入端。如此形成场效应开关管反相器的振荡型D类放大器。
经仿真，本发明提供的D类放大器能够对输入的音频信号进行无失真地线性放大器，失真度可以降低到测量仪器的下限，效率达到95％以上，性能良好。由此可见，本发明提供的基于场效应开关管反相器的振荡型D类放大器利用场效应开关晶体管直接构成的反相器来形成自振荡D类放大器所需要的积分器和施密特触发器，使得电路结构更简单、紧凑、实用和易于集成。可广泛应用于平板电视机和便携式电子设备中，符合低碳、节能、环保、和可持续发展的理念。
以上结合附图详细说明了本发明，但是说明书仅是用于解释权利要求书的。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其特征在于，包括积分电路、施密特触发电路和正反馈网络，其中，积分电路对输入的信号u2进行积分得到宽度被输入的音频信号u1调制的三角波u3；施密特触发电路对三角波u3进行整形得到脉宽调制方波u4；正反馈网络将施密特触发电路输出的脉宽调制方波u4反馈到积分电路的输入端，以与输入的信号u1进行叠加。
2.根据权利要求1所述的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其特征在于，积分电路包括第一反相器、电容C2和电阻R1，其中，电阻R1的第一端连接于第一反相器的输入端，并连接于电容C2的第一端；电容C2的第二端连接于反相器的输出端，电阻R1的第二端连接信号输入端。
3.根据权利要求2所述的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其特征在于，施密特触发电路包括第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器和电阻R3，其中，第二反相器的输出端连接到第三反相器的输入端；第三反相器的输出端连接到第四反相器的输入端；第四反相器的输出端连接到第五反相器的输入端；第三反相器的输出端经电阻R3连接于第二反相器的输入端。
4.根据权利要求3所述的场效应开关管反相器的振荡型D类放大器，其特征在于，第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器和第五反相器均由两个场效应管组成。
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