CN109756817B - D类音频放大器及其噪声抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种D类音频放大器及其噪声抑制方法，所述D类音频放大器的噪声抑制方法包括：控制所述驱动控制信号与所述三角波信号同步；在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。本发明通过控制辅助反馈信号和最终输出驱动的占空比，使输出上的失调量逐渐增加，类似产生一个对失调的衰减，从而有效抑制POP噪声。

Description

D类音频放大器及其噪声抑制方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种D类音频放大器及其噪声抑制方法。

背景技术

D类功放指的是D类音频功率放大器(有时也称为数字功放)。通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器称D类放大器。D类放大器首次提出于1958年，近些年已逐渐流行起来。已经问世多年，与一般的线性AB类功放电路相比，D类功放有效率高、体积小、功耗低等特点。

D类音频放大器(ClassDAmplifier)由于具有高效率、低功耗的优点，被越来越多地应用在诸如PDA、手机、MP3等便携式设备中。

而现有技术中的D类音频放大器，一般均存在POP噪声，POP噪声是指音频系统在上电，断电瞬间以及上电稳定后，各种操作带来的瞬态冲击所产生的爆破声。产生POP噪声的瞬态冲击通常是一种很窄的尖脉冲，用傅里叶分析展开后，其频谱分量很丰富，且在频域内的能量分布相对平均。POP噪声是音频系统产品中一个非常重要的特性指标，客户对这项指标的要求也越来越苛刻。

D类音频放大器有两种输出结构：全桥式输出和单端输出。由于全桥式输出结构的D类音频放大器，在有相同的冲击出现在差分输出结构的正、负两端时，通过负载后能够相互抵消，不对扬声器做功从而不会发出POP噪声，因此，其相较于单端输出结构的D类音频放大器有较好的抑制共模噪声的能力。即便如此，全桥式的D类音频放大器也还是存在一定的POP噪声。

现有技术中，一般通过辅助反馈先建立整个系统的工作状态，等建立后再使能驱动输出，推动喇叭。此方案可以较好的避免系统建立起来时候的系统过冲的问题，但是对输入失调并没有足够的抑制作用，在驱动输出打开的时候，还是会有失调电压输出，喇叭上产生可以听到的POP噪声。

现有技术中，申请号为201510508463.3的专利使用了辅助反馈方法，在辅助反馈建立后，在通过一个RC滤波方式的软启动，可以避免失调电压直接在输出端输出。但是该技术方案存在如下缺陷和不足：

若要很好地避免失调电压产生人耳能听到的POP噪声，此RC时间常数需要非常大，假如通过芯片实现的话，需要占用较大的芯片面积，即较高的实现成本。并且该技术方案中，辅助反馈是从PWM调制电路前面进行反馈，没有将PWM调制电路包括进来，使辅助反馈期间环路的工作状态和最终的环路工作状态有差别，可能导致功率级驱动输出上产生因为工作状态变化导致的瞬态跳变。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种D类音频放大器及其噪声抑制方法，用于解决现有技术中D类音频放大器无法有效抑制POP噪声的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种D类音频放大器的噪声抑制方法，所述D类音频放大器包括：环路滤波电路，PWM调制电路，驱动控制电路，功率级驱动电路，辅助反馈驱动电路以及反馈电路；所述环路滤波电路用于接收音频信号并对接收到的音频信号进行滤波后输出第一音频信号；所述PWM调制电路用于接收所述第一音频信号并将所述第一音频信号与一个三角波信号进行比较后输出音频PWM信号；所述驱动控制电路产生驱动控制信号，用于控制所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路的输出；所述功率级驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生功率放大后的输出电压；所述输出电压用于驱动喇叭和所述反馈电路；当所述驱动控制信号为高电平的时候，所述功率级驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述功率级驱动电路输出为低电平；所述辅助反馈驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生辅助反馈电压，所述辅助反馈电压用于驱动所述反馈电路；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述辅助反馈驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；所述反馈电路连接于所述述功率级驱动电路、所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的输入端之间，用于将所述功率级驱动电路的输出电压或者所述辅助反馈驱动电路的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端；所述D类音频放大器的噪声抑制方法包括：控制所述驱动控制信号与所述三角波信号同步；在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐增加；所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐减小。

于本发明的一实施例中，所述反馈电路包括：切换开关，通过切换与所述功率级驱动电路或所述辅助反馈驱动电路相连；反馈电阻，与所述切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制电路与切换开关相连并通过所述驱动控制信号控制所述切换开关的切换。

于本发明的一实施例中，所述反馈电路包括：第一电阻反馈单元，连接于所述功率级驱动电路与所述环路滤波电路之间的线路上；第二电阻反馈单元，连接于所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路之间的线路上。

于本发明的一实施例中，所述反馈电路还包括：调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的输入端连接，另一端接地的调节电阻。

于本发明的一实施例中，所述第一电阻反馈单元和所述第二电阻反馈单元的阻值相同。

本发明的实施例还提供一种D类音频放大器，所述D类音频放大器包括：环路滤波电路，PWM调制电路，驱动控制电路，功率级驱动电路，辅助反馈驱动电路以及反馈电路；所述环路滤波电路用于接收音频信号并对接收到的音频信号进行滤波后输出第一音频信号；所述PWM调制电路用于接收所述第一音频信号并将所述第一音频信号与一个三角波信号进行比较后输出音频PWM信号；所述驱动控制电路分别与所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路相连，生成一与所述三角波信号同步的驱动控制信号并分别输入到所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路；所述功率级驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生功率放大后的输出电压，输出电压用于驱动喇叭和所述反馈电路；当所述驱动控制信号为高电平的时候，所述功率级驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述功率级驱动电路输出为低电平；所述辅助反馈驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生辅助反馈电压；所述辅助反馈电压用于驱动所述反馈电路；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述辅助反馈驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；所述反馈电路连接于所述述功率级驱动电路、所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的输入端之间，用于将所述功率级驱动电路的输出电压或者所述辅助反馈驱动电路的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端；其中，在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐增加；所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐减小。

于本发明的一实施例中，所述环路滤波电路包括运算放大器，连接于所述运算放大器反向输入端的第一滤波电阻、连接于所述运算放大器正向输入端的第二滤波电阻、连接于所述运算放大器正向输出端的第一滤波电容以及连接于所述运算放大器反向输出端的第二滤波电容。

于本发明的一实施例中，所述PWM调制电路包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正相输入端与所述运算放大器的正相输出端相连，反向输入端输入所述三角波信号；所述第二比较器的正相输入端与所述运算放大器的反相输出端相连，反向输入端输入所述三角波信号。

于本发明的一实施例中，所述功率级驱动电路包括第一功率级驱动电路和第二功率级驱动电路；所述第一功率级驱动电路分别与所述第一比较器的输出端和所述反馈电路相连，所述第二功率级驱动电路分别与所述第二比较器的输出端和所述反馈电路相连；所述辅助反馈驱动电路包括第一辅助反馈驱动电路和第二辅助反馈驱动电路；所述第一辅助反馈驱动电路分别与所述第一比较器的输出端和所述反馈电路相连，所述第二辅助反馈驱动电路分别与所述第二比较器的输出端和所述反馈电路相连。

于本发明的一实施例中，所述反馈电路包括：第一反馈电路和第二反馈电路；所述第一反馈电路分别与所述第一功率级驱动电路和所述第一辅助反馈驱动电路相连，所述第二反馈电路分别与所述第二功率级驱动电路和所述第二辅助反馈驱动电路相连。

于本发明的一实施例中，所述第一反馈电路包括：第一切换开关，通过切换与所述第一功率级驱动电路或所述第一辅助反馈驱动电路相连；第一反馈电阻，与所述第一切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的反向输入端；所述第二反馈电路包括：第二切换开关，通过切换与所述第二功率级驱动电路或所述第二辅助反馈驱动电路相连；第二反馈电阻，与所述第二切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的正相输入端。

于本发明的一实施例中，所述驱动控制电路分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关相连并通过所述驱动控制信号控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的切换。

于本发明的一实施例中，所述第一反馈电路包括：第一反馈电阻，连接于所述第一功率级驱动电路与所述环路滤波电路的反向输入端之间的线路上；第二反馈电阻，连接于所述第一辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的反向输入端之间的线路上；所述第二反馈电路包括：第三反馈电阻，连接于所述第二功率级驱动电路与所述环路滤波电路的正向输入端之间的线路上；第四反馈电阻，连接于所述第二辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的正向输入端之间的线路上。

于本发明的一实施例中，所述第一反馈电路还包括：第一调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的反向输入端连接，另一端接地的第一调节电阻；所述第二反馈电路还包括：第二调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的正向输入端连接，另一端接地的第二调节电阻。

于本发明的一实施例中，所述第一反馈电阻、所述第二反馈电阻、所述第三反馈电阻、所述第四反馈电阻的阻值相同，所述第一调节电阻以及所述第二调节电阻的阻值相同。

如上所述，本发明的D类音频放大器及其噪声抑制方法，具有以下有益效果：

1、本发明通过在辅助反馈存在的情况下，利用一个和三角波时钟同步的数字信号，此数字信号控制辅助反馈信号的占空比逐渐减小，而功率级驱动输出的占空比逐渐增加的方式实现失调电压逐渐送到输出端。此占空比信号需要尽量的均匀，避免产生大的失调输出跳变，这样通过控制辅助反馈信号和最终输出驱动的占空比，使输出上的失调量逐渐增加，类似产生一个对失调的衰减，从而有效抑制POP噪声。

2、本发明不需要RC滤波，只需要增加数字控制逻辑就能够实现对POP噪声的抑制，简化了设计以及减少了芯片面积。

附图说明

图1显示为本发明的D类音频放大器于一实施例中的整体电路原理结构示意图。

图2和图3分别显示为本发明的D类音频放大器于一实施例中的具体电路结构示意图。

图4至图9显示为本发明的D类音频放大器中不同占空比的三角波信号、驱动控制信号、输出信号以及反馈输出信号的波形对比示意图。

图10显示为本发明的D类音频放大器中将驱动控制信号通过不同占空比信号的控制将失调电压逐渐释放到输出上的波形图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1至图10，需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实施例的目的在于提供一种D类音频放大器及其噪声抑制方法，用于解决现有技术中D类音频放大器无法有效抑制POP噪声的问题。以下将详细阐述本发明的D类音频放大器及其噪声抑制方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的D类音频放大器及其噪声抑制方法。

本实施例的D类音频放大器及其噪声抑制方法通过在辅助反馈存在的情况下，利用一个和三角波时钟同步的数字信号，此数字信号控制辅助反馈信号的占空比逐渐减小，而功率级驱动输出的占空比逐渐增加的方式实现失调电压逐渐送到输出端。以下对本实施例的D类音频放大器及其噪声抑制方法进行具体说明。

本实施例提供一种D类音频放大器，如图1所示，所述D类音频放大器包括：环路滤波电路110，PWM调制电路120，驱动控制电路150，功率级驱动电路130，辅助反馈驱动电路140以及反馈电路160。

于本实施例中，所述环路滤波电路110用于接收音频信号并对接收到的音频信号进行滤波后输出第一音频信号。

具体地，于本实施例中，如图2和图3所示，所述环路滤波电路110包括运算放大器opam1，连接于所述运算放大器opam1反向输入端的第一滤波电阻R1、连接于所述运算放大器opam1正向输入端的第二滤波电阻R2、连接于所述运算放大器opam1正向输出端的第一滤波电容C1以及连接于所述运算放大器opam1反向输出端的第二滤波电容C2。

于本实施例中，所述PWM调制电路120用于接收所述第一音频信号并将所述第一音频信号与一个三角波信号(即Triwave信号)进行比较后输出音频PWM信号。

具体地，于本实施例中，所述PWM调制电路120包括第一比较器cmp1和第二比较器cmp2；所述第一比较器cmp1的正相输入端与所述运算放大器opam1的正相输出端相连，反向输入端输入所述三角波信号；所述第二比较器cmp2的正相输入端与所述运算放大器opam1的反相输出端相连，反向输入端输入所述三角波信号。

于本实施例中，所述驱动控制电路150分别与所述功率级驱动电路130和所述辅助反馈驱动电路140相连，生成一与所述三角波信号同步的驱动控制信号并分别输入到所述功率级驱动电路130和所述辅助反馈驱动电路140。

于本实施例中，所述驱动控制电路150的时钟使用和所述PWM调制电路120使用的三角波同步的时钟信号，根据D类音频放大器开机还是开机状态，分别产生占空比增加或是占空比减小的驱动控制信号(即Mute_Ramp信号)。

于本实施例中，所述功率级驱动电路130与所述PWM调制电路120相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生功率放大后的输出电压，输出电压用于驱动喇叭和所述反馈电路160；当所述驱动控制信号为高电平的时候，所述功率级驱动电路130将接收到的音频PWM信号放大后输出；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述功率级驱动电路130输出为低电平。

于本实施例中，所述功率级驱动电路130包括第一功率级驱动电路131和第二功率级驱动电路132；所述第一功率级驱动电路131分别与所述第一比较器cmp1的输出端和所述反馈电路160相连，所述第二功率级驱动电路132分别与所述第二比较器cmp2的输出端和所述反馈电路160相连。

于本实施例中，所述辅助反馈驱动电路140与所述PWM调制电路120相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生辅助反馈电压；所述辅助反馈电压用于驱动所述反馈电路160；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述辅助反馈驱动电路140将接收到的音频PWM信号放大后输出。

通过所述辅助反馈驱动电路140，建立系统工作状态，使环路滤波电路110和PWM调制电路120的工作状态和最终正常工作时候的工作状态一致，从而最小化环路状态变化，有利于减小输出POP噪声的产生；

于本实施例中，辅助反馈驱动电路140和功率级驱动电路130使用类似的非交叠结构。辅助反馈驱动电路140可以使用尺寸较小的最后一级驱动电路，因为其负载很小。所以辅助反馈驱动电路140可以用很小的面积实现。

具体地，于本实施例中，所述辅助反馈驱动电路140包括第一辅助反馈驱动电路141和第二辅助反馈驱动电路142；所述第一辅助反馈驱动电路141分别与所述第一比较器cmp1的输出端和所述反馈电路160相连，所述第二辅助反馈驱动电路140分别与所述第二比较器cmp2的输出端和所述反馈电路160相连。

假如Mute_Ramp信号为高电平的时候，功率级驱动电路130受控于PWM调制电路120的输出信号允许输出高电平，而辅助反馈驱动电路140强制为低电平输出；Mute_Ramp信号为低电平的时候，功率级驱动电路130强制为低电平输出，而辅助反馈驱动电路140受控于PWM调制电路120的输出信号允许输出高电平。

于本实施例中，所述反馈电路160连接于所述述功率级驱动电路130、所述辅助反馈驱动电路140与所述环路滤波电路110的输入端之间，用于将所述功率级驱动电路130的输出电压或者所述辅助反馈驱动电路140的输出电压反馈至所述环路滤波电路110的输入端。

于本实施例中，所述D类音频放大器的噪声抑制方法包括：控制所述驱动控制信号与所述三角波信号同步；在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。所以于本实施例中，通过在辅助反馈存在的情况下，利用一个和三角波时钟同步的数字信号，此数字信号控制辅助反馈信号的占空比逐渐减小，而功率级驱动输出的占空比逐渐增加的方式实现失调电压逐渐送到输出端。

当使能D类音频放大器的输出的时候，Mute_Ramp信号占空比逐渐增加，这样功率级驱动输出信号的频率逐渐增加，失调信号按照Mute_Ramp信号占空比也逐渐增加输出，直至最终将失调信号整个输出。假如D类音频放大器是关机状态，则使用产生占空比逐渐减小的Mute_Ramp信号，这样失调输出电压将逐渐减小，直至最终无输出。Mute_Ramp信号可以通过数字逻辑电路控制产生。Mute_Ramp信号同时控制反馈电路160，利用交叠控制，使反馈电路160始终按照PWM调制电路120产生的高低信号进行信号反馈，从而保证了整个D类音频放大器环路能够稳定的工作。

所以本实施例的D类音频放大器通过调节辅助反馈驱动和功率级驱动电路130工作周期的占空比，有效的抑制了失调电压的输出。再通过占空比的逐渐调节，实现最终失调电压的逐渐输出或不输出。因为输出失调电压是逐渐增加或减小，从而避免了因为较大的失调电压直接输出导致的POP噪音。

于本实施例中，为避免产生大的失调输出跳变，此占空比信号需要尽量的均匀，所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐增加；所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐减小。

于本发明的一实施例中，所述反馈电路160包括：第一反馈电路161和第二反馈电路162；所述第一反馈电路161分别与所述第一功率级驱动电路131和所述第一辅助反馈驱动电路141相连，所述第二反馈电路162分别与所述第二功率级驱动电路132和所述第二辅助反馈驱动电路142相连。

具体地，所述反馈电路160的一种电路结构如图2所示，所述第一反馈电路160包括：第一切换开关S1，通过切换与所述第一功率级驱动电路131或所述第一辅助反馈驱动电路141相连；第一反馈电阻R3，与所述第一切换开关S1相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路110的反向输入端；所述第二反馈电路162包括：第二切换开关S2，通过切换与所述第二功率级驱动电路132或所述第二辅助反馈驱动电路142相连；第二反馈电阻R4，与所述第二切换开关S2相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路110的正相输入端。

其中，所述驱动控制电路150分别与所述第一切换开关S1和所述第二切换开关S2相连并通过所述驱动控制信号控制所述第一切换开关S1和所述第二切换开关S2的切换。

如图2所示，电阻R1～电阻R4，运算放大器opamp1，电容C1，电容C2构成了一级积分电路，比较器cmp1和比较器cmp2将积分器的输出和三角波Triwave信号进行比较产生PWM调制波。将PWM调制波送入输出第一功率级驱动电路130(Drv1o)和第二功率级驱动电路130(Drv2o)，以及送入第一辅助反馈驱动电路140(Drv1i)和第二辅助反馈驱动电路140(Drv2i)。输出功率级驱动和辅助反馈驱动电路140受控于驱动控制电路150产生的占空比变化的驱动控制信号(Mute_Ramp)。同时驱动控制信号(Mute_Ramp)控制反馈电路160中的二选一开关：第一切换开关S1和第二切换开关S2。当(Mute_Ramp)信号控制输出功率级驱动按照PWM调制波进行动作的话，则第一切换开关S1和第二切换开关S2将输出功率级驱动输出信号选为反馈信号给反馈电阻R3和R4。当Mute_Ramp信号控制辅助反馈驱动按照PWM调制波进行动作的话，则第一切换开关S1和第二切换开关S2将辅助反馈驱动输出信号选为反馈信号给反馈电阻R3和反馈电阻R4。第一切换开关S1和第二切换开关S2在选通的时候使用交叠控制信号，避免反馈信号出现悬空状态。

所述反馈电路160的结构并不限于上述结构，当输出是某一个比例反馈回输入端的时候，提供了一种简化的反馈电路160结构，即直接将辅助反馈驱动通过电阻反馈到输入端。具体地，于另一实施例中，如图3所示，所述第一反馈电路161包括：第一反馈电阻R5，连接于所述第一功率级驱动电路131与所述环路滤波电路110的反向输入端之间的线路上；第二反馈电阻R4，连接于所述第一辅助反馈驱动电路141与所述环路滤波电路110的反向输入端之间的线路上；所述第二反馈电路162包括：第三反馈电阻R7，连接于所述第二功率级驱动电路132与所述环路滤波电路110的正向输入端之间的线路上；第四反馈电阻R8，连接于所述第二辅助反馈驱动电路142与所述环路滤波电路110的正向输入端之间的线路上。

其中，所述第一反馈电路161还包括：第一调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路110的反向输入端连接，另一端接地的第一调节电阻R3；所述第二反馈电路162还包括：第二调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路110的正向输入端连接，另一端接地的第二调节电阻R6。

其中，优选地，所述第一反馈电阻R5、所述第二反馈电阻R4、所述第三反馈电阻R7、所述第四反馈电阻R8的阻值相同，所述第一调节电阻R3以及所述第二调节电阻R6的阻值相同。

如图3所示，当需要输出反馈的系数为某一个比例时，比如1/2，1/3等的时候，可以不需要二选一开关的简化实现方式实现反馈控制，可以直接将辅助反馈驱动电路140的输出通过电阻反馈到输入端。驱动控制电路150产生的占空比变化的驱动控制信号(Mute_Ramp)只控制输出功率级驱动和辅助反馈驱动。例如当输出反馈系数为1/3的时候，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8使用相同的阻值。当输出功率级驱动为高电平的时候，辅助反馈驱动输出为低电平，这样电阻R3和电阻R4并联接地，电阻R6和电阻R8并联接地，和输出功率级驱动的反馈电阻R5和反馈电阻R7分别实现了1/3比例的反馈到积分器输入端。同理，当辅助反馈驱动输出为高电平的时候，输出功率级驱动输出为低电平，这样电阻R3和电阻R5并联接地，电阻R6和电阻R7并联接地，和辅助反馈驱动的反馈电阻R4和电阻R8分别实现了1/3比例的反馈到积分器输入端。这样输出功率级驱动和辅助反馈驱动的反馈比例保持了一致，环路闭环增益也保持了一致，对环路不产生干扰。

如图4至图9所示，波形图给出的波形包括：PWM调制三角波信号Triwave，驱动控制电路150产生的占空比变化的驱动控制信号Mute_Ramp，功率级驱动电路130差分输出信号outp和outn，以及辅助反馈驱动电路140差分输出信号outp_dum和outn_dum信号。波形图给的是启动过程的波形，波形图中将Mute_Ramp信号根据占空比不同分成多个相位：

phase(0)，phase(1)，phase(2)，……，phase(last-2)，phase(last-1)，phase(last)。

实际每个信号波形按照phase顺序前后连接在一起。phase(0)阶段，Mute_Ramp信号维持低电平，outp和outn维持低电平，无功率输出。因为此时D类音频放大器的输入信号inp和inn相等或是存在一个很小的前级输出失调信号，outp_dum和outn_dum信号为接近50％的占空比信号。outp_dum和outn_dum信号之间可能存在很小的占空比差别，这个差别就是因为积分器输入失调或是音频信号输出失调导致的。要是直接将这个占空比的差别输出到功率级驱动输出上，当这个失调电压较大时，则在喇叭上就可以听到pop噪声。

图5中的Phase(1)的Mute_Ramp信号为和Triwave同步的比例为1/16的PWM信号。此Mute_Ramp信号控制了outp和outn输出，使其每16个Triwave周期出一个约为Triwave周期的50％占空比的PWM调制信号到功率级输出驱动上，而剩下的15个Triwave周期，内部的辅助反馈驱动输出约为Triwave周期的50％占空比的PWM调制信号。在反馈电路160上，对于图2的示例，每16个triwave周期选择1个周期outp和outn作为反馈，每16的triwave周期选择15个周期outp_dum和outn_dum作为反馈。在反馈电路160上，对于图3的示例，输出功率级驱动和辅助反馈驱动始终通过电阻反馈。通过对功率级驱动的输出工作占空比控制，此时功率级输出上看到的失调量为最终失调量的1/16。

图6中的Phase(2)的Mute_Ramp信号为和Triwave同步的比例为1/8的PWM信号。此Mute_Ramp信号控制了outp和outn输出，使其每8个Triwave周期出一个约为Triwave周期的50％占空比的PWM调制信号到功率级输出驱动上，而剩下的7个周期，内部的辅助反馈驱动输出约为Triwave周期的50％占空比的PWM调制信号。在反馈电路160上，对于图2的示例，每8个triwave周期选择1个outp和outn作为反馈，每8的triwave周期选择7个outp_dum和outn_dum作为反馈。在反馈电路160上，对于图3的示例，输出功率级驱动电路130和辅助反馈驱动电路140始终通过电阻反馈。通过对功率级驱动的输出工作占空比控制，此时功率级输出上看到的失调量为最终失调量的1/8。

其他后续相位控制类似。最终控制相位为Phase(last)，此时Mute_Ramp信号始终保持高电平，功率级驱动输出在每一个Triwave周期中都有输出，而辅助反抗驱动始终输出低电平。此状态和正常工作时候无输入信号情况一致，输入失调电压完全释放到功率输出端上。因为输入失调电压是通过Mute_Ramp信号的工作占空比实现按照比例增加的，则可以控制每次增加的比例量，使失调电压逐渐的释放到功率输出级上，而每次增加量控制在较小的比例上，则可以避免启动时候出现能够被人耳听到的pop噪声。

当关闭D类音频放大器的输出时，在输入无差分信号的情况下，通过走Mute_ramp占空比逐渐减小的过程，是输出失调电压逐渐减小，从而避免了pop噪声。

本实施例的实时效果如图10所示，功率级驱动电路130的输出失调电压随着功率级驱动电路130工作的占空比的增加而逐渐增加。辅助反馈驱动电路140工作占空比逐渐减小，最终辅助反馈驱动电路140停止工作或是始终输出低电平，而功率级驱动电路130一直正常工作。实现了失调电压逐渐释放到输出上的目的，从而抑制了POP噪声。图10中是将Mute_Ramp信号通过9个不同占空比信号的控制将失调电压逐渐释放到输出上的波形图。第一个波形为功率级输出信号经过低通滤波后的波形，第二个波形为Mute_Ramp信号，其占空比从0％逐渐增加到100％。

综上所述，本发明通过在辅助反馈存在的情况下，利用一个和三角波时钟同步的数字信号，此数字信号控制辅助反馈信号的占空比逐渐减小，而功率级驱动输出的占空比逐渐增加的方式实现失调电压逐渐送到输出端。此占空比信号需要尽量的均匀，避免产生大的失调输出跳变，这样通过控制辅助反馈信号和最终输出驱动的占空比，使输出上的失调量逐渐增加，类似产生一个对失调的衰减，从而有效抑制POP噪声；本发明不需要RC滤波，只需要增加数字控制逻辑就能够实现对POP噪声的抑制，简化了设计以及减少了芯片面积。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述D类音频放大器包括：环路滤波电路，PWM调制电路，驱动控制电路，功率级驱动电路，辅助反馈驱动电路以及反馈电路；所述环路滤波电路用于接收音频信号并对接收到的音频信号进行滤波后输出第一音频信号；所述PWM调制电路用于接收所述第一音频信号并将所述第一音频信号与一个三角波信号进行比较后输出音频PWM信号；所述驱动控制电路产生驱动控制信号，用于控制所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路的输出电压；所述功率级驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生功率放大后的输出电压，以便驱动喇叭和所述反馈电路；当所述驱动控制信号为高电平的时候，所述功率级驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述功率级驱动电路的输出电压为低电平；所述辅助反馈驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生用于驱动所述反馈电路的输出电压；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述辅助反馈驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；所述反馈电路连接于所述述功率级驱动电路、所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的输入端之间，用于将所述功率级驱动电路的输出电压或者所述辅助反馈驱动电路的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端；所述D类音频放大器的噪声抑制方法包括：控制所述驱动控制信号与所述三角波信号同步；在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐增加；所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐减小。

3.根据权利要求1或2所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述反馈电路包括：

切换开关，与所述功率级驱动电路或所述辅助反馈驱动电路相连；

反馈电阻，与所述切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端。

4.根据权利要求3所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述驱动控制电路与切换开关相连并通过所述驱动控制信号控制所述切换开关的切换。

5.根据权利要求1或2所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述反馈电路包括：

第一电阻反馈单元，连接于所述功率级驱动电路与所述环路滤波电路之间的线路上；

第二电阻反馈单元，连接于所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路之间的线路上。

6.根据权利要求5所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述反馈电路还包括：

调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的输入端连接，另一端接地的调节电阻。

7.根据权利要求5所述的D类音频放大器的噪声抑制方法，其特征在于，所述第一电阻反馈单元和所述第二电阻反馈单元的阻值相同。

8.一种D类音频放大器，其特征在于，所述D类音频放大器包括：环路滤波电路，PWM调制电路，驱动控制电路，功率级驱动电路，辅助反馈驱动电路以及反馈电路；

所述环路滤波电路用于接收音频信号并对接收到的音频信号进行滤波后输出第一音频信号；

所述PWM调制电路用于接收所述第一音频信号并将所述第一音频信号与一个三角波信号进行比较后输出音频PWM信号；

所述驱动控制电路分别与所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路相连，生成一与所述三角波信号同步的驱动控制信号并分别输入到所述功率级驱动电路和所述辅助反馈驱动电路；

所述功率级驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生功率放大后的输出电压，所述输出电压用于驱动喇叭和所述反馈电路；当所述驱动控制信号为高电平的时候，所述功率级驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述功率级驱动电路的输出电压为低电平；

所述辅助反馈驱动电路与所述PWM调制电路相连，用于接收音频PWM信号并根据所述驱动控制信号产生用于驱动所述反馈电路的输出电压；当所述驱动控制信号为低电平的时候，所述辅助反馈驱动电路将接收到的音频PWM信号放大后输出；

所述反馈电路连接于所述述功率级驱动电路、所述辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的输入端之间，用于将所述功率级驱动电路的输出电压或者所述辅助反馈驱动电路的输出电压反馈至所述环路滤波电路的输入端；

其中，在所述D类音频放大器输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐增加；在所述D类音频放大器停止输出电压时，控制所述驱动控制信号的占空比逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的D类音频放大器，其特征在于，所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐增加；所述驱动控制信号的占空比按等比例倍数逐渐减小。

10.根据权利要求8或9所述的D类音频放大器，其特征在于，所述环路滤波电路包括运算放大器，连接于所述运算放大器的反向输入端的第一滤波电阻、连接于所述运算放大器的正向输入端的第二滤波电阻、连接于所述运算放大器的正向输出端的第一滤波电容以及连接于所述运算放大器的反向输出端的第二滤波电容。

11.根据权利要求10所述的D类音频放大器，其特征在于，所述PWM调制电路包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正相输入端与所述运算放大器的正相输出端相连，所述第一比较器的反向输入端输入所述三角波信号；所述第二比较器的正相输入端与所述运算放大器的反相输出端相连，所述第二比较器的反向输入端输入所述三角波信号。

12.根据权利要求11所述的D类音频放大器，其特征在于，所述功率级驱动电路包括第一功率级驱动电路和第二功率级驱动电路；所述第一功率级驱动电路分别与所述第一比较器的输出端和所述反馈电路相连，所述第二功率级驱动电路分别与所述第二比较器的输出端和所述反馈电路相连；所述辅助反馈驱动电路包括第一辅助反馈驱动电路和第二辅助反馈驱动电路；所述第一辅助反馈驱动电路分别与所述第一比较器的输出端和所述反馈电路相连，所述第二辅助反馈驱动电路分别与所述第二比较器的输出端和所述反馈电路相连。

13.根据权利要求12所述的D类音频放大器，其特征在于，所述反馈电路包括：第一反馈电路和第二反馈电路；所述第一反馈电路分别与所述第一功率级驱动电路和所述第一辅助反馈驱动电路相连，所述第二反馈电路分别与所述第二功率级驱动电路和所述第二辅助反馈驱动电路相连。

14.根据权利要求13所述的D类音频放大器，其特征在于，所述第一反馈电路包括：

第一切换开关，通过切换与所述第一功率级驱动电路或所述第一辅助反馈驱动电路相连；

第一反馈电阻，与所述第一切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的反向输入端；

所述第二反馈电路包括：

第二切换开关，通过切换与所述第二功率级驱动电路或所述第二辅助反馈驱动电路相连；

第二反馈电阻，与所述第二切换开关相连，将连接线路上的输出电压反馈至所述环路滤波电路的正相输入端。

15.根据权利要求14所述的D类音频放大器，其特征在于，所述驱动控制电路分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关相连并通过所述驱动控制信号控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的切换。

16.根据权利要求13所述的D类音频放大器，其特征在于，所述第一反馈电路包括：

第一反馈电阻，连接于所述第一功率级驱动电路与所述环路滤波电路的反向输入端之间的线路上；

第二反馈电阻，连接于所述第一辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的反向输入端之间的线路上；

所述第二反馈电路包括：

第三反馈电阻，连接于所述第二功率级驱动电路与所述环路滤波电路的正向输入端之间的线路上；

第四反馈电阻，连接于所述第二辅助反馈驱动电路与所述环路滤波电路的正向输入端之间的线路上。

17.根据权利要求16所述的D类音频放大器，其特征在于，所述第一反馈电路还包括：

第一调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的反向输入端连接，另一端接地的第一调节电阻；

所述第二反馈电路还包括：

第二调节电阻反馈单元，包含至少一个一端与所述环路滤波电路的正向输入端连接，另一端接地的第二调节电阻。

18.根据权利要求17所述的D类音频放大器，其特征在于，所述第一反馈电阻、所述第二反馈电阻、所述第三反馈电阻、所述第四反馈电阻的阻值相同，所述第一调节电阻以及所述第二调节电阻的阻值相同。

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