CN1258393A - Pwm放大器 - Google Patents

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E·C·蒂克曼斯
J·A·T·M·范登霍姆伯格
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    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
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Abstract

包括一个比较器和一个积分器的PWM放大器用于放大例如音频信号。已知的PWM放大器的一个缺点是它的可达到的最大回路增益低。为克服已有技术的PWM放大器的缺点,本发明提供一种在反馈回路中带有第二个积分器(OPAMP23,22)的PWM放大器(A2)。

Description

PWM放大器
本发明涉及一种PWM(脉宽调制)放大器。
PWM放大器，也被称为D类放大器，可用于例如放大音频信号。
这种类型的PWM放大器可从美国专利US-A-4,504,793中得知。
这个专利描述了带有一个加法器和一个比较器的放大器。
由于稳定性的要求，这种电路的一个缺点是可达到的最大的回路增益低，例如，在1千赫兹输入信号和330千赫兹开关频率的情况下是40dB。因此，失真数和PSRR(电源反应比)不能令人满意。还有，振荡器直接耦合到电路的输入端和该振荡器产生的音频频带中的噪声被加到输入信号中。为实现大的动态范围，必须使用产生最小噪声的振荡器。这种配置用在例如Sony TA-N88音频电源放大器中。
这种电路的另一个缺点是开关频率取决于输入信号。
因此，本发明的目的是提供一种没有上述缺点的PWM放大器。本发明的第一方面是提供如权利要求1的PWM放大器。
由于在反馈环采用了更高级数的积分，实现了振荡器的输出级失真和噪声影响降低的PWM放大器。
根据本发明的第二方面，PWM放大器有权利要求2中描述的特征。
本发明的第三，四和五方面提供了一种分别在权利要求3，4，5中描述的接收机，一种多媒体装置和一种信息读取装置。
参考以下的实施例，本发明的这些方面和其他方面将更清楚。
附图中：
图1是根据先有技术的PWM放大器的两个实施例。
图2是根据本发明的PWM放大器的一个实施例。
图1a示出类型D的放大器A的电路框图。第一运算放大器OPAMP1带有电容C作为积分器和带有电阻R1和R2作为加法器，和第二运算放大器OPAMP2作为比较器。通过在输入端的方波发生器SWG经过电阻R1的方式在积分器OPAMP1的输出端产生三角波电压。输入信号Si通过电阻R2加在这个三角波电压上，和这个合成信号与0进行比较。之后，在比较器OPAMP2的输出端出现PWM信号。这个信号驱动一组电源开关SW，电源开关在其输出端0提供电源。一个反馈电阻R从这些开关耦合至输入端，从而修正组件的增益。输出端通过包括电感L1和L2和电容C01和C02的滤波器耦合至扬声器L5。
图1b也示出一种已知的自振荡类型D放大器A′。在这种配置下，比较器OPAMP2′和电阻R3和R4有一个滞后和在输入端的方波发生器可省略。可使用简便的方式实现大的动态范围。(产生FM调制。)FM漂移可以较大，和为使开关频率保持在给定范围，必须限制最大调制深度。
最大可达到的回路增益与图1a中的标准配置相同，因此，同样在这种情况下，失真数和PSSR都不令人满意。相同的部件用相同的标号标出。
图2示出根据本发明的PWM放大器A2的一个实施例，其中示出图1a的标准配置，但是其中用另一个积分器宽展了回路滤波器，该积分器由以运算放大器OPAMP23和电容C22组成。这样，在频谱的较低的部分可实现更多的回路增益。例如，在1千赫输入信号和330千赫开关频率的情况下，可达到76dB的回路增益。这可达到满意的失真数和满意的PSRR。
可通过增加运算放大器OPAMP1和积分器2的输出和选择合适的积分时间常数而达到。
可以进一步增加滤波器的级数，但是，每级的增益就降低。当使用级数高于第一级的滤波器时，应在过激励的情况下防止不稳定的情况出现。这可由提供带有限幅电路的附加积分器来实现。
方波发生器SWG2耦合至最后一个积分器OPAMP22，使得电路A2的输入端I处，源于发生器SWG2的噪声被前面的积分器的增益所补偿。从而使发生器的噪声要求不必很严格。
即使在图1a的标准配置扩展了附加积分器的情况下，也使得音频频带上的回路增益增加，使THD(总谐波失真)和PSRR(电源反应比)更好，并增加减少FM漂移的可能性。因此，两种标准配置的更高级数的回路滤波器是一个较好的扩展。
对于本领域的技术人员来说，可以在不超出本发明的范围的情况下作出本发明的其他改变。
根据本发明的PWM放大器可用于例如音频信号接收机，多媒体装置和/或信息读取装置。

Claims (5)

1.一种包括一个比较器和一个积分器的PWM放大器，它包括一个反馈回路，其特征在于，PWM放大器包括一个位于该反馈回路的第二积分器。
2.如权利要求1的PWM放大器，其特征在于第二积分器的输出端耦合至比较器的输入端，和第一比较器的输出耦合至比较器的另一个输入端。
3.一种包括如权利要求1的PWM放大器的音频信号接收机。
4.一种包括如权利要求1的PWM放大器的多媒体装置。
5.一种包括如权利要求1的PWM放大器的信息读取装置。
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