CN209627327U - 数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统，该数字转换器包括：第一组成支路和第二组成支路，所述第一组成支路包括：串联的第一开关和第一电流源，所述第一电流源包括：第四电阻、第一场效应管、第二场效应管和第二运算放大器，所述第二组成支路包括：串联的第二开关和第二电流源，所述第二电流源包括：第五电阻、第三场效应管、第四场效应管和第三运算放大器，从而在应用于数字功放系统时，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

Description

数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统。

背景技术

数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大和抗干扰能力强等优点，在音质的透明度、解析力、背景的宁静以及低频的震撼力度方面的优势大大超过传统的模拟功放和classD功放。

随着DVD家庭影院、迷你音响系统、机顶盒、个人电脑、LCD电视、平板显示器和移动电话等消费类产品的更新，尤其是SACD、DVD Audio等一些高采样频率的新音源规格的出现，以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化，都加速了数字功放的发展。

在数字功放领域，现有针对HIFI发烧友而出现了一种新的名词“纯数字功放”，其支持很多数字音频格式信号输入，如12S和TDM等，其可以经过数字DSP处理，实现丰富的音效算法，有很强的RF抗干扰能力，用在手机上，具有天然的优势，数字信号在传输过程中不会带来相位延迟、相位失真和交越失真等问题，听感的好处就是声音会更通透、定位更准以及声音更接近真实。

但是，在一些应用系统中，电源往往不太干净，有不同频率的电源纹波，若音频功放芯片的电源抑制比(PSRR)做得不够好的话，电源上的音频噪声就会通过音频功放芯片传送到喇叭上，引起烦躁的音频噪声，影响语音或音乐听感。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种数字模拟转换器，以在应用于数字功放系统时，降低所述数字功放系统的电源抑制比，减小输出噪声，提高音频输出质量。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供了如下技术方案：

一种数字模拟转换器，包括：

第一组成支路和第二组成支路，其中，所述第一组成支路一端与电压输入端连接，另一端与所述第二组成支路连接；所述第二组成支路一端与所述第一组成支路电连接，另一端接地；所述第一组成支路和所述第二组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换器的信号输出端；

所述第一组成支路包括：串联的第一开关和第一电流源，所述第一电流源包括：第四电阻、第一场效应管、第二场效应管和第二运算放大器，其中，

所述第四电阻一端为所述第一电流源的第一端，另一端与第一场效应管的第一端电连接；

所述第一场效应管的第二端与所述第二场效应管的第一端电连接，所述第一场效应管的控制端与所述第二运算放大器的输出端电连接；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第一预设电位，所述第一预设电位等于电压输入端的电压与参考电压的差值，输出端用于输出第一偏置电压给所述第一场效应管，将所述第一场效应管偏置在工作状态；

所述第二场效应管的第二端为所述第一电流源的第二端，所述第二场效应管的控制端电连接第二偏置电压，所述第二偏置电压用于将所述第二场效应管偏置在工作状态；

所述第二组成支路包括：串联的第二开关和第二电流源，所述第二电流源包括：第五电阻、第三场效应管、第四场效应管和第三运算放大器，其中，

所述第五电阻一端为所述第二电流源的第一端，另一端与第四场效应管的第一端电连接；

所述第四场效应管的第二端与所述第三场效应管的第一端电连接，所述第四场效应管的控制端与所述第三运算放大器的输出端电连接；

所述第三运算放大器的反相输入端与所述第四场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第二预设电位，所述第二预设电位等于所述参考电压，输出端用于输出第四偏置电压，将所述第四场效应管偏置在工作状态；

所述第三场效应管的第二端为所述第二电流源的第二端，所述第三场效应管的控制端电连接第三偏置电压，所述第三偏置电压用于将所述第三场效应管偏置在工作状态；

其中，所述第一开关和第二开关的开关时序相反。

可选的，所述第一场效应管和所述第二场效应管为P型场效应管，所述第三场效应管和所述第四场效应管为N型场效应管。

可选的，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值相同。

可选的，所述第一开关位于所述电压输入端与所述第一电流源之间；所述第二开关位于所述接地端与所述第二电流源之间。

可选的，所述第一电流源位于所述电压输入端与所述第一开关之间；所述第二电流源位于所述接地端与所述第二开关之间。

可选的，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型相同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相反的方波信号。

可选的，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型不同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相同的方波信号。

可选的，该数字功放子系统包括：

上述任一项所提供的数字模拟转换器、第一运算放大器、积分器、PWM比较器、驱动器、第一电阻和第一电容，其中，

所述数字模拟转换器的信号输出端与所述第一运算放大器的反相信号输入端相连，所述第一运算放大器的正相信号输入端用于接收共模电压信号，所述第一运算放大器的信号输出端与所述积分器的信号输入端相连；

所述积分器的信号输出端与所述PWM比较器的信号输入端相连，所述PWM比较器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端相连，所述驱动器的信号输出端作为上述数字功放子系统的信号输出端；

所述第一电阻的一端接于所述数字模拟转换器与所述第一运算放大器的连接节点，所述第一电阻的另一端接于所述驱动器的信号输出端；

所述第一电容的一端接于所述第一运算放大器与所述数字模拟转换器的连接节点，所述第一电容C1的另一端接于所述第一运算放大器与所述积分器的连接节点。

可选的，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端输入的电压信号的二分之一。

一种数字功放系统，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为VOP通道；所述第二数字功放子系统为VON通道；

所述第一数字功放子系统和所述第二数字功放子系统中至少一个数字功放子系统采用上述任一项所提供的数字功放子系统。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例所提供的数字模拟转换器的应用的数字功放系统的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例所提供的数字功放子系统的结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例所提供的数字模拟转换器的结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例所提供的数字模拟转换器的等效电路示意图；

图5为本实用新型另一个实施例所提供的数字模拟转换器的结构示意图；

图6为本实用新型另一个实施例所提供的数字功放子系统的结构示意图；

图7为所述第一输入信号PWM_P、第二输入信号/PWM_P、所述共模电压信号VCM、所述数字模拟转换器的输出信号DAC_VO与所述数字功放子系统的输出信号VOP的波形对比示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的一种数字模拟转换器应用的数字功放系统的结构示意图，其作用将数字模块处理后的PWM信号转换成模拟信号，其包括VOP和VON两个通道，由于VOP和VON两个通道的工作原理类似，下面以VOP通道的数字功放子系统为例进行说明。

参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种VOP通道的数字功放子系统的结构示意图，所述VOP通道的数字功放子系统包括：数字模拟转换器DAC、第一运算放大器AMP1、积分器21、PWM比较器22、驱动器23、第一电阻RF和电容C1和共模电压信号产生模块24。

其中，所述数字模拟转换器DAC的信号输出端DAC_VOP与所述第一运算放大器AMP1的反相输入端连接，所述第一运算放大器AMP1的同相输入端与所述共模电压信号产生模块24的输出端VCM连接，所述第一运算放大器AMP1的输出端AMP_VP1与所述积分器21的输入端连接。

所述积分器21的输出端与所述PWM比较器22的输入端连接，所述PWM比较器22的输出端PWM_P2与所述驱动器23的输入端连接，所述驱动器的输出端作为所述数字功放子系统的信号输出端VOP。

所述第一电阻RF的一端与所述第一运算放大器AMP1的反相输入端连接，所述第一电阻RF的另一端与所述驱动器的输出端连接。

所述电容C1的一端与所述第一运算放大器AMP1的反相输入端连接，所述电容C1的另一端与所述第一运算放大器AMP1的输出端AMP_VP1连接。

其中，所述共模电压信号产生模块24包括：第二电阻R1和第三电阻R2，其中，所述第二电阻R1的一端与电压输入端VDD连接，所述第二电阻R1的另一端与所述第三电阻R2的一端连接；所述第三电阻R1的另一端与接地端GND连接；所述第二电阻R1和所述第三电阻R2的连接节点作为所述共模电压产生模块24的输出端VCM。

在上述实施例中，所述数字功放子系统的信号输出端VOP通过第一电阻RF、第一运算放大器AMP1、积分器21、PWM比较器22和驱动器23形成负反馈环路，对所述数字功放子系统的信号失真和电源噪声进行抑制。

对于上述VOP通道的数字功放子系统而言，由于数字模拟转换器DAC的电源抑制比和第一运算放大器AMP1的电源抑制比很高，数字功放子系统的环路增益很大，因此，数字功放子系统的负反馈环路中的电源噪声往往能被很好的抑制，不是影响所述数字功放子系统的电源抑制比的关键，而所述共模电压信号产生模块的输出端VCM到数字功放子系统的信号输出端VOP形成同向放大器，所述共模电压信号产生模块的输出端VCM上的电压躁动被同向放大，是影响所述数字子功放系统的电源抑制比的关键。

同理，VON通道的数字功放子系统与VOP通道的数字功放子系统相同，在此不再阐述。

下面结合图1和图2对数字功放系统的电源抑制比PSRR进行推导，具体如下：

首先，所述共模电压信号产生模块24输出的电压信号VCM由电压输入端VDD通过第二电阻R1和第三电阻R2分压得到，具体为：

定义，

那么，VOP通道的数字功放子系统的输出波动为：

ΔVOP＝ΔVDD*α*(1+RFP/r0P_dac)

同理，VON通道的数字功放子系统的输出波动为：

ΔVON＝ΔVDD*α*(1+RFN/r0N_dac)

其中，r0P_dac表示VOP通道的数字模拟转换器DAC的等效输出阻抗，r0N_dac表示VON通道的数字模拟转换器DAC的等效输出阻抗，RFP表示VOP通道的RF电阻(即第一电阻)，RFN表示VON通道的RF电阻，ΔVDD表示数字模拟转换器DAC接收的电压信号VDD的波动。

所述数字功放系统的输出波动为：

ΔVout＝ΔVOP-ΔVON

也就是说，数字功放系统的输出波动为：

又由于VOP通道和VON通道的数字模拟转换器DAC的电流源存在失配，失配系数δ₁满足以下条件：

r0P_dac＝(1+δ₁)*r0N_dac

由于VOP通道和VON通道的RF电阻也存在失配，失配系数δ₂满足以下条件：

RFP＝(1+δ₂)*RFN

则，所述数字功放系统的输出波动为：

所述数字功放系统的电源抑制比PSRR为：

其中，RF表示VOP通道或VON通道的RF电阻的阻值，r0_dac表示VOP通道或VON通道的数字模拟转换器DAC的等效输出阻抗。

由上述数字功放系统的电源抑制比的公式可知，数字模拟转换器DAC的等效输出阻抗r0_dac在该公式的分母上，即数字模拟转换器DAC的等效输出阻抗r0_dac越大，所述数字功放系统的电源抑制比PSRR越小，所述数字功放系统的电源噪声抑制能力越好。

基于此，本实用新型实施例提供了一种数字模拟转换器以及包括该数字模拟转换器的数字功放子系统、包括该数字功放子系统的数字功放系统。

如图3所示，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器包括：第一组成支路和第二组成支路，其中，所述第一组成支路一端与电压输入端VDD连接，另一端与所述第二组成支路连接；所述第二组成支路一端与所述第一组成支路电连接，另一端接地；所述第一组成支路和所述第二组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换器DAC的信号输出端DAC_VOP；

所述第一组成支路包括：串联的第一开关S1和第一电流源IDAC1，所述第一电流源IDAC1包括：第四电阻RS1、第一场效应管M1、第二场效应管M2和第二运算放大器AMP2，其中，

所述第四电阻RS1一端为所述第一电流源IDAC1的第一端，另一端与第一场效应管M1的第一端电连接；

所述第一场效应管M1的第二端与所述第二场效应管M2的第一端电连接，所述第一场效应管M1的控制端与所述第二运算放大器AMP2的输出端电连接；

所述第二运算放大器AMP2的反相输入端与所述第一场效应管M1的第一端电连接，同相输入端电连接至第一预设电位，所述第一预设电位等于电压输入端VDD的电压与参考电压VREF的差值，输出端用于输出第一偏置电压VBP1给所述第一场效应管，将所述第一场效应管偏置在工作状态；

所述第二场效应管M2的第二端为所述第一电流源IDAC1的第二端，所述第二场效应管M2的控制端电连接第二偏置电压VBP2，所述第二偏置电压VBP2用于将所述第二场效应管偏置在工作状态；

所述第二组成支路包括：串联的第二开关S2和第二电流源IDAC2，所述第二电流源IDAC2包括：第五电阻RS2、第三场效应管M3、第四场效应管M4和第三运算放大器AMP3，其中，

所述第五电阻RS2一端为所述第二电流源IDAC2的第一端，另一端与第四场效应管M4的第一端电连接；

所述第四场效应管M4的第二端与所述第三场效应管M3的第一端电连接，所述第四场效应管M4的控制端与所述第三运算放大器AMP3的输出端电连接；

所述第三运算放大器AMP3的反相输入端与所述第四场效应管M4的第一端电连接，同相输入端电连接至第二预设电位，所述第二预设电位等于参考电压VREF，输出端输出第四偏置电压VBN2，将所述第四场效应管偏置在工作状态；

所述第三场效应管M3的第二端为所述第二电流源IDAC2的第二端，所述第三场效应管M3的控制端电连接第三偏置电压VBN1，所述第三偏置电压VBN1用于将所述第三场效应管偏置在工作状态。

在上述实施例中，所述第一偏置电压VBP1通过第二运算放大器AMP2产生，所述第四偏置电压VBN2通过第三运算放大器AMP3产生，所述第一偏置电压VBP1和第四偏置电压VBN2分别给第一场效应管M1和第四场效应管M4的栅极提供电压，形成镜像电流源，提高所述数字模拟转换器的输出阻抗。

需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述第二偏置电压VBP2和第三偏置电压VBN1由额外的电流产生支路产生，分别提供给第二场效应管M2和第三场效应管M3的控制端，形成镜像电流源，提高所述数字模拟转换器的输出阻抗。但本实用新型对此并不做限定，在本实用新型的其他实施例中，所述数字模拟转换器还可以包括第二偏置电压的产生电路和第三偏置电压的产生电路，以在所述数字模拟转换器的内部产生所述第二偏置电压和所述第三偏置电压，具体视情况而定。

由上可知，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器中，所述第一电流源和所述第二电流源均采用cascode结构，从而可以提高所述第一电流源和所述第二电流源的输出阻抗和稳定性，进而提高所述数字模拟转换器的电源抑制能力，减小所述数字模拟转换器的输出端DAC_VO对所述第一电流源和所述第二电流源的影响。

可选的，在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述第一场效应管和所述第二场效应管为P型场效应管，所述第三场效应管和所述第四场效应管为N型场效应管，本实用新型对此并不做限定，具体视情况

而定。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，第四电阻RS1和第五电阻RS2相同，以使得第一组成支路的电流IDAC1和第二组成支路的电流IDAC2相等。

在上述实施例中，所述第二运算放大器AMP2、第一场效应管M1和第四电阻RS1形成源极负反馈，产生电流，第三运算放大器AMP3、第四场效应管M4和第五电阻RS2形成源极负反馈，产生电流，其电流值为：

其中，RS1,2表示RS1或RS2的电阻，其中，RS1和RS2的电阻值相同。

可选的，在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，第一场效应管M1对应的电流源IDAC1和第三场效应管M3对应的电流源IDAC2应该尽量保证在工艺变化和不同温度下几乎相等，以保证在第一输入信号PWM_P为50％占空比时，所述数字功放子系统输出端VOP输出的信号也是50％占空比，使得数字功放子系统输出端VOP输出直流电压为VDD/2。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述第一开关S1的开关状态由第一输入信号PWM_P控制，所述第二开关S2的开关状态由第二输入信号/PWM_P控制，且所述第一开关S1和第二开关S2的开关时序相反。其中，所述第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P由数字功放系统中的数字模块对接收到的I2S、TDM等数字输入信号经过音效处理、数字增益放大和数字滤波后获得，通常为PWM信号，即方波信号。

在本实用新型实施例中，所述第一开关S1和第二开关S2的开关时序相反是指：在同一时间段内，当所述第一开关S1处于闭合状态时，所述第二开关S2处于关断状态，当所述第一开关S1处于关断状态时，所述第二开关S2处于闭合状态，从而使得第一电流源IDAC1或第二电流源IDAC2产生的镜像电流作为输出信号进行输出。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述第一开关S1和第二开关S2的开关时序相反可以通过控制第一开关S1和第二开关S2的类型，以及第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P的相位来实现。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述第一开关S1和第二开关S2为类型相同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相同，此时，所述第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P为相位相反的方波信号；在本实用新型的另一个实施例中，所述第一开关S1和第二开关S2为类型不同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相反，此时，所述第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P可以为相位相同的方波信号。本实用新型对此并不做限定，具体视情况而定。

如图4所示，图4示出了本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器的等效电路示意图。由图4可知，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器的等效输出阻抗r0_dac为：

r0_dac＝(gm_N1*ro3*AV3*gm_N2*ro4*RS2)∥

(gm_P2*ro2*AV2*gm_P1*ro1*RS1)

其中，gm_N1表示第三场效应管的跨导，gm_N2表示第四场效应管的跨导，gm_P1表示第一场效应管的跨导，gm_P2表示第二场效应管的跨导，ro1表示第一场效应管的等效电阻，ro2表示第二场效应管的等效电阻，ro3表示第三场效应管的等效电阻，ro4表示第四场效应管的等效电阻，AV3表示第三运算放大器的增益，AV2表示第三运算放大器的增益。

由上可知，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

在上述实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，继续如图3所示，所述第一开关S1位于所述电压输入端VDD与所述第一电流源IDAC1之间，即所述第一电流源IDAC1的第一端与所述第一开关S1电连接，所述第一电流源IDAC1的第二端与所述第二组成支路电连接，所述第一开关S1的另一端与电压输入端VDD电连接；在本实用新型的另一个实施例中，如图5所示，所述第一电流源IDAC1位于所述电压输入端VDD与所述第一开关S1之间，即所述第一电流源IDAC1的第一端与所述电压输入端电连接，所述第一电流源IDAC1的第二端与第一开关S1电连接，所述第一开关S1的另一端与所述第二组成支路电连接。

同理，在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，继续如图3所示，所述第二开关S2位于接地端GND与所述第二电流源IDAC2之间，即所述第二电流源IDAC2的第一端与所述第二开关S2电连接，所述第二电流源IDAC2的第二端与所述第一组成支路电连接，所述第二开关S2的另一端与接地端GND电连接；在本实用新型的另一个实施例中，如图5所示，所述第二电流源IDAC2位于所述接地端GND与所述第二开关S2之间，即所述第二电流源IDAC2的第一端与所述接地端GND电连接，所述第二电流源IDAC2的第二端与第二开关S2电连接，所述第二开关S2的另一端与所述第一组成支路电连接。

需要说明的是，相较于图5中所述第一电流源IDAC1位于所述电压输入端VDD与所述第一开关S1之间、所述第二电流源IDAC2位于所述接地端GND与所述第二开关S2之间的方案，图3中所述第一开关S1位于所述电压输入端VDD与所述第一电流源IDAC1之间、所述第二开关S2位于接地端GND与所述第二电流源IDAC2之间的方案中，可以使得第一开关S1和第二开关S2在开关过程中产生的时钟馈通效应和沟道电荷注入现象不会越过第一电流源IDAC1和第二电流源IDAC2加载在数字模拟转换器的输出信号中，从而避免了由于第一开关S1和第二开关S2在开关过程中产生的时钟馈通效应和沟道电荷注入现象对数字模拟转换器的输出信号的不良影响，减小了所述数字功放系统的输出噪声。

相应的，本实用新型实施例还提供了一种数字功放子系统，如图6所示，该数字功放子系统包括：

上述任一实施例所提供的数字模拟转换器DAC、第一运算放大器AMP1、积分器31、PWM比较器32、驱动器33、第一电阻RF和第一电容C1，其中，

所述数字模拟转换器的信号输出端DAC_VOP与所述第一运算放大器的反相信号输入端相连，所述第一运算放大器的正相信号输入端用于接收共模电压信号VCM，所述第一运算放大器的信号输出端与所述积分器的信号输入端相连；

所述积分器的信号输出端与所述PWM比较器的信号输入端相连，所述PWM比较器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端相连，所述驱动器的信号输出端作为上述数字功放子系统的信号输出端VOP；

所述第一电阻RF的一端接于所述数字模拟转换器与所述第一运算放大器的连接节点，所述第一电阻RF的另一端接于所述驱动器的信号输出端；

所述第一电容C1的一端接于所述第一运算放大器与所述数字模拟转换器的连接节点，所述第一电容C1的另一端接于所述第一运算放大器与所述积分器的连接节点。

具体工作时，所述第一输入信号PWM和所述第二输入信号/PWM为由数字模块将接收到的I2S、TDM等数字输入信号经过音效处理、数字增益放大、数字滤波后转换成的PWM信号，所述PWM信号经过数字模拟转换器DAC处理，并经过积分器、PWM比较器、驱动模块后输出PWM方波，以实现模拟增益的放大，从而大大提高所述数字功放子系统应用的数字功放系统的音频功放的电源抑制能力。

下面以所述第一输入信号PWM_P和所述第二输入信号/PWM_P的相位相反，所述PWM_P为高电平期间，第一开关S1闭合，第二开关S2断开，所述PWM_P为低电平时，第一开关S1断开，第二开关S2闭合为例，对上述数字功放子系统的工作原理进行描述。

当所述第一输入信号PWM_P为高电平时，所述第二输入信号/PWM_P为低电平，第一开关S1闭合，第二开关S2断开，此时，所述数字模拟转换器中的第一电流源IDAC1对所述第一电阻RF以及第一电容C1与第一运算放大器AMP1的反相输出端电连接的电容板充电，所述第一运算放大器AMP1的输出端对所述第一电容与第一运算放大器AMP1的输出端电连接的电容板放电，第一运算放大器AMP1的输出电压AMP_V1降低，并通过积分器、PWM比较器和驱动器，使得所述数字功放子系统的输出端VOP输出的信号为低电平；

当所述PWM_P为低电平时，第一开关S1断开，第二开关S2闭合，此时，所述数字模拟转换器中的第二电流源IDAC2对所述第一电阻RF以及第一电容C1与第一运算放大器AMP1的反相输出端电连接的电容板进行放电，所述第一运算放大器AMP1的输出端对所述第一电容与第一运算放大器AMP1的输出端电连接的电容板进行充电，第一运算放大器AMP1的输出电压AMP_V1升高，并通过积分器、比较器和驱动器，使得所述数字功放子系统的输出端VOP输出的信号为高电平。

由上可知，本实用新型实施例所提供的数字功放子系统中，在第一输入信号PWM_P的一个周期内，所述第一运算放大器AMP1的输出信号AMP_V1为三角波信号，所述数字子功放系统的输出端VOP输出的信号为方波信号，然后经过低通滤波或扬声器本身的低通滤波特性后，还原出音频信号。

如图7所示，图7示出了所述第一输入信号PWM_P、第二输入信号/PWM_P、所述共模电压信号VCM、所述数字模拟转换器的输出信号DAC_VO与所述数字功放子系统的输出信号VOP的波形对比示意图，从图7中可以看出，所述第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P是相位相反的输入信号，通过环路负反馈作用，所述数字模拟转换器输出端DAC_VO的信号以VCOM为中心进行上下波动、调节环路误差信号。另外，由于环路中各个器件(如积分器和驱动器等)存在延时，所述数字模拟转换器的输出信号和数字功放子系统的输出信号相对于所述第一输入信号PWM_P和第二输入信号/PWM_P的响应存在一定的延时LD(LoopDelaytime)。

另外，由于负反馈环路增益很大，差分信号(DAC_VO-VCM)的值很小，所以所述数字模拟转换器输出端DAC_VO输出的信号相对所述共模电压信号VCM上下波动的纹波很小，从而使得所述数字模拟转换器输出端DAC_VO输出的信号以共模电压信号VCM为中心进行上下微小的波动，极大程度的提高数字模拟转换器的输出稳定性。

在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端VDD输入的电压信号的二分之一，即VCM＝VDD/2，但本实用新型对此并不做限定，在本实用新型的其他实施例中，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端VDD输入的电压信号的三分之一或四分之一等，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本实用新型的一个实施例中，所述数字功放子系统还包括共模电压信号产生模块，以产生所述共模电压信号VCM。可选的，在本实用新型的一个实施例中，所述共模电压信号产生模块包括串联的第二电阻和第三电阻，其中，所述第二电阻背离所述第三电阻的一端电连接所述电压输入端VDD，所述第三电阻背离所述第二电阻的一端接地，所述第二电阻和所述第三电阻的连接节点电连接所述第一运算放大器的正相输入端。但本实用新型对此并不做限定，在本实用新型的其他实施例中，所述共模电压信号产生模块还可以通过其他方式产生所述共模电压信号，具体视情况而定。

在图6所示的数字功放子系统中，第一输入信号PWM_P或第二输入信号/PWM_P到数字功放子系统最终输出的信号的增益为：AV＝2×(2×Din-1)×IDAC×RF，其中，Din为第一输入信号PWM_P或第二输入信号/PWM_P的高电平占空比，IDAC表示所述第一电流源IDAC1或第二电流源IDAC2产生的电流值，RF表示所述第一电阻RF的电阻值。

此外，本实用新型实施例还提供了一种数字功放系统，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为VOP通道；所述第二数字功放子系统为VON通道；所述第一数字功放子系统和所述第二数字功放子系统中至少一个数字功放子系统采用本实用新型上述任一实施例所提供的数字功放子系统。

综上所述，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器、包括该数字模拟转换器的数字功放子系统以及包括该数字功放子系统的数字功放系统，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本实用新型实施例所提供的数字模拟转换器、包括该数字模拟转换器的数字功放子系统以及包括该数字功放子系统的数字功放系统，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种数字模拟转换器，其特征在于，包括：

第一组成支路和第二组成支路，其中，所述第一组成支路一端与电压输入端连接，另一端与所述第二组成支路连接；所述第二组成支路一端与所述第一组成支路电连接，另一端接地；所述第一组成支路和所述第二组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换器的信号输出端；

所述第一组成支路包括：串联的第一开关和第一电流源，所述第一电流源包括：第四电阻、第一场效应管、第二场效应管和第二运算放大器，其中，

所述第四电阻一端为所述第一电流源的第一端，另一端与第一场效应管的第一端电连接；

所述第一场效应管的第二端与所述第二场效应管的第一端电连接，所述第一场效应管的控制端与所述第二运算放大器的输出端电连接；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第一预设电位，所述第一预设电位等于电压输入端的电压与参考电压的差值，输出端用于输出第一偏置电压给所述第一场效应管，将所述第一场效应管偏置在工作状态；

所述第二场效应管的第二端为所述第一电流源的第二端，所述第二场效应管的控制端电连接第二偏置电压，所述第二偏置电压用于将所述第二场效应管偏置在工作状态；

所述第二组成支路包括：串联的第二开关和第二电流源，所述第二电流源包括：第五电阻、第三场效应管、第四场效应管和第三运算放大器，其中，

所述第五电阻一端为所述第二电流源的第一端，另一端与第四场效应管的第一端电连接；

所述第四场效应管的第二端与所述第三场效应管的第一端电连接，所述第四场效应管的控制端与所述第三运算放大器的输出端电连接；

所述第三运算放大器的反相输入端与所述第四场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第二预设电位，所述第二预设电位等于所述参考电压，输出端用于输出第四偏置电压，将所述第四场效应管偏置在工作状态；

所述第三场效应管的第二端为所述第二电流源的第二端，所述第三场效应管的控制端电连接第三偏置电压，所述第三偏置电压用于将所述第三场效应管偏置在工作状态；

其中，所述第一开关和第二开关的开关时序相反。

2.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第一场效应管和所述第二场效应管为P型场效应管，所述第三场效应管和所述第四场效应管为N型场效应管。

3.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值相同。

4.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第一开关位于所述电压输入端与所述第一电流源之间；所述第二开关位于接地端与所述第二电流源之间。

5.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第一电流源位于所述电压输入端与所述第一开关之间；所述第二电流源位于接地端与所述第二开关之间。

6.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型相同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相反的方波信号。

7.根据权利要求1所述的数字模拟转换器，其特征在于，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型不同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相同的方波信号。

8.一种数字功放子系统，其特征在于，该数字功放子系统包括：

权利要求1-7任一项所提供的数字模拟转换器、第一运算放大器、积分器、PWM比较器、驱动器、第一电阻和第一电容，其中，

所述数字模拟转换器的信号输出端与所述第一运算放大器的反相信号输入端相连，所述第一运算放大器的正相信号输入端用于接收共模电压信号，所述第一运算放大器的信号输出端与所述积分器的信号输入端相连；

所述积分器的信号输出端与所述PWM比较器的信号输入端相连，所述PWM比较器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端相连，所述驱动器的信号输出端作为上述数字功放子系统的信号输出端；

所述第一电阻的一端接于所述数字模拟转换器与所述第一运算放大器的连接节点，所述第一电阻的另一端接于所述驱动器的信号输出端；

所述第一电容的一端接于所述第一运算放大器与所述数字模拟转换器的连接节点，所述第一电容C1的另一端接于所述第一运算放大器与所述积分器的连接节点。

9.根据权利要求8所述的数字功放子系统，其特征在于，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端输入的电压信号的二分之一。

10.一种数字功放系统，其特征在于，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为VOP通道；所述第二数字功放子系统为VON通道；

所述第一数字功放子系统和所述第二数字功放子系统中至少一个数字功放子系统采用权利要求8或9所提供的数字功放子系统。