專利名稱：一種d類功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于集成電路領(lǐng)域的D類功率放大器。
背景技術(shù)：
D類功率放大器廣泛應(yīng)用于家庭影院、音響系統(tǒng)、立體聲唱機、伺服放大器等電子系統(tǒng)中。近年來，D類功率放大器在各種電子系統(tǒng)，尤其是手機等便攜設(shè)備中得到了越來越多的應(yīng)用。目前,一般常用的D類功率放大器,包括一個放大模塊2,所述放大模塊2包括積分器21、第一比較器22、第二比較器23、第一門限驅(qū)動電路24和第二門限驅(qū)動電路25，所述積分器21的P輸出端與所述第一比較器22的P輸入端連接，所述積分器21的N輸出端與所述第二比較器的N輸入端連接，低頻振蕩器26與所述第一比較器22的P輸入端，以及所 述第二比較器23的N輸入端分別連接，如圖2所示。外界輸入的模擬輸入信號輸入該放大模塊2，由所述積分器21對所述模擬輸入信號進行電源幅度積分，所述積分器21的P輸出端輸出第一積分信號、所述積分器21的N輸出端輸出第二積分信號。所述第一積分信號從所述第一比較器22的P輸入端輸入所述第一比較器22，與從所述第一比較器22的N輸入端輸入的三角波信號進行第一電源幅度比較，所述第一比較器22的輸出端輸出第一調(diào)制信號，所述第二積分信號從所述第二比較器23的N輸入端輸入所述第一比較器23，與從所述第二比較器22的P輸入端輸入的三角波信號進行第二電源幅度比較，所述第二比較器23的輸出端輸出第二調(diào)制信號。所述第一調(diào)制信號從所述第一門限驅(qū)動電路24的輸入端輸入所述第一驅(qū)動電路24進行第一電源幅度放大，所述第一門限驅(qū)動電路24的輸出端輸出第一驅(qū)動信號，所述第二調(diào)制信號從所述第二門限驅(qū)動電路25的輸入端輸入所述第二門限驅(qū)動電路25進行第二電源幅度放大，所述第二門限驅(qū)動電路25輸出第二驅(qū)動信號。第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號共同作用，驅(qū)動喇叭負載進行功率輸出。當外界輸入的數(shù)字輸入信號直接輸入該放大模塊時，積分器21的P輸入端和N輸入端的電平都將偏移共模值，并隨該所述數(shù)字信號的變化在滿幅電源幅度值和O之間跳變，導(dǎo)致該積分器21的輸出的第一積分信號和第二積分信號也將在滿幅電源幅度值和O之間跳變，該積分器21將無法正常工作，導(dǎo)致所述第一比較器22和所述第二比較器23也隨之工作不正常，最終第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號也不能正常輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種D類功率放大器，其能夠解決在數(shù)字輸入信號輸入時，由于積分器無法正常工作，導(dǎo)致傳統(tǒng)D類功率放大器無法對數(shù)字信號進行正常放大的技術(shù)問題。實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是一種D類功率放大器,包括放大模塊,所述放大模塊包括積分器；所述D類功率放大器還包括濾波模塊，所述濾波模塊與所述積分器的P輸入端和N輸入端分別連接，外界輸入的數(shù)字輸入信號輸入所述濾波模塊進行模擬濾波，所述濾波模塊輸出相互反相的第一模擬信號和第二模擬信號，所述第一模擬信號和所述第二模擬信號對應(yīng)地從所述積分器的P輸入端和N輸入端輸入所述積分器進行電源幅度積分。進一步的，所述濾波模塊包括電平位移電路、第一高階模擬濾波器和第二高階模擬濾波器，所述第一高階模擬濾波器分別連接所述電平位移電路的P輸出端和所述積分器的P輸入端，所述第二高階模擬濾波器分別連接所述電平位移電路的N輸出端和所述積分器的N輸入端；外界輸入的數(shù)字輸入信號輸入所述電平位移電路進行電平位移，所述電平位移電路輸出相互反相的第一調(diào)幅信號和第二調(diào)幅信號，所述第一調(diào)幅信號輸入所述第一高階模擬濾波器進行第一模擬濾波，所述第一高階模擬濾波器輸出第一模擬信號，所述第二調(diào)幅信號輸入所述第二高階模擬濾波器進行第二模擬濾波，所述第二高階模擬濾波器輸出第二模擬信號。再進一步的，第一高階模擬濾波器和第二高階模擬濾波器均為S-K濾波器。再一步的，所述放大模塊還包括第一比較器、第二比較器、第一門限驅(qū)動電路、第 二門限驅(qū)動電路，所述積分器的P輸出端與所述第一比較器的P輸入端連接，所述積分器N輸出端與所述第二比較器的N輸入端連接，所述第一比較器的輸出端連接所述第一門限驅(qū)動電路的輸入端，所述第二比較器的輸出端連接所述第二門限驅(qū)動電路的輸入端；所述第一模擬信號從所述積分器的P輸入端輸入所述積分器進行第一電源幅度積分，所述積分器的P輸出端輸出第一積分信號，所述第一積分信號從所述第一比較器的P輸入端輸入所述第一比較器，與從所述第一比較器的N輸入端輸入所述第一比較器的三角波信號進行第一電源幅度比較，所述第一比較器的輸出端輸出第一調(diào)制信號，所述第一調(diào)制信號從所述第一輸出驅(qū)動的輸入端輸入所述第一輸出驅(qū)動進行第一電源幅度放大，所述第一輸出驅(qū)動的輸出端輸出第一驅(qū)動信號；所述第二模擬信號從所述積分器的N輸入端輸入所述積分器進行第二電源幅度積分，所述積分器的N輸出端輸出第二積分信號，所述第二積分信號從所述第二比較器的N輸入端輸入所述第二比較器，與從所述第二比較器的P輸入端輸入所述第二比較器的三角波信號進行第二電源幅度比較，所述第二比較器的輸出端輸出第二調(diào)制信號，所述第二調(diào)制信號從所述第二輸出驅(qū)動的輸入端輸入所述第二輸出驅(qū)動進行第二電源幅度放大，所述第二輸出驅(qū)動的輸出端輸出第二驅(qū)動信號。更進一步的，所述放大模塊還包括低頻振蕩器，所述低頻振蕩器分別連接所述第一比較器的N輸入端和所述第二比較器的P輸入端，所述低頻振蕩器輸出所述三角波信號。更進一步的，所述放大模塊還包括第一去毛刺電路和第二去毛刺電路，所述第一去毛刺電路位于所述第一比較器的輸出端和所述第一門限驅(qū)動電路的輸入端之間，所述第一去毛刺電路去除所述第一調(diào)制信號中的毛刺，所述第二去毛刺電路位于所述第二比較器的輸出端和所述第二門限驅(qū)動電路的輸入端之間，所述第二去毛刺電路去除所述第二調(diào)制信號中的毛刺。更進一步的，所述D類功率放大器還包括兩個輸入電阻和兩個反饋電阻，所述的兩個輸入電阻分別位于所述第一高階模擬濾波器的輸出端與所述積分器的P輸入端之間，以及所述第二高階模擬濾波器的輸出端與所述積分器的N輸入端之間，所述的兩個反饋電阻分別連接所述積分器的P輸入端和所述第一門限驅(qū)動電路的輸出端，以及所述積分器的N輸入端和所述第二門限驅(qū)動電路的輸出端，所述輸入電阻的阻值為Rin，所述反饋電阻的阻值Rf。采用了本發(fā)明的一種D類功率放大器的技術(shù)方案，即所述D類功率放大器包括濾波模塊和放大模塊，所述放大模塊包括積分器，所述濾波模塊前置于所述放大模塊的技術(shù)方案。其技術(shù)效果是解決了數(shù)字輸入信號導(dǎo)致D類功率放大器上的積分器無法正常工作的技術(shù)問題，保證了在數(shù)字輸入信號輸入所述D類功率放大器時，所述積分器的工作正常，從而保證了所述D類功率放大器能夠?qū)?shù)字輸入信號進行正常的放大，并輸出相互反相的第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號驅(qū)動喇叭負載，放大過程中，積分器的P輸入端和N輸入端的電平始終保持與共模值相等。


圖I為本發(fā)明的一種D類功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的一種D類功率放大器的放大模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式請參閱圖I和圖2，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結(jié)合附圖進行詳細地說明請參閱圖1，本發(fā)明的一種D類功率放大器包括濾波模塊I和放大模塊2。所述濾波模塊I前置于所述放大模塊2。其中，所述放大模塊2是現(xiàn)有技術(shù)，包括積分器21。所述濾波模塊I包括電平位移電路11、第一高階模擬濾波器12和第二高階模擬濾波器13，所述第一高階模擬濾波器12連接所述電平位移電路11的P輸出端，所述第二高階模擬濾波器13連接所述電平位移電路I的N輸出端。所述第一高階模擬濾波器12的輸出端和所述第二高階模擬濾波器13的輸出端都連接有輸入電阻210，這兩個輸入電阻210分別與所述積分器21的P輸入端和所述積分器21的N輸入端連接。從而使所述濾波模塊I分別與所述積分器21的兩個輸入端連接。由于輸入本發(fā)明的一種D類功率放大器的數(shù)字輸入信號的電源幅度值為數(shù)字電路的電源幅度值(DVDD)，所述積分器21所允許輸入的信號的電源幅度值為模擬電路的電源幅度值(AVDD)。AVDD和DVDD的值通常是不同的，因此通常情況下，外界輸入的數(shù)字輸入信號要先輸入所述電平位移電路11進行電平位移，所述電平位移電路11的兩個輸出端分別輸出相互反相的第一調(diào)幅信號和第二調(diào)幅信號，所述第一調(diào)幅信號和第二調(diào)幅信號電源幅度值為模擬電路的電源幅度值(AVDD)，但所述第一調(diào)幅信號和第二調(diào)幅信號還是屬于數(shù)字信號。其中所述第一調(diào)幅信號是從所述電平位移電路11的P輸出端輸出的，它與所述數(shù)字輸入信號是同相的，所述第二調(diào)幅信號從所述電平位移電路11的N輸出端輸出的，它與所述數(shù)字輸入信號是反相的。所述第一調(diào)幅信號輸入所述第一高階模擬濾波器12進行第一模擬濾波，所述第一調(diào)幅信號中的高頻載波信號在所述第一高階模擬濾波器12中衰減并被濾除，所述第一調(diào)幅信號中的低頻音頻信號被所述第一高階模擬濾波器12濾出，因而所述第一高階模擬濾波器12的輸出端輸出第一模擬信號。所述第二調(diào)幅信號輸入所述第二高階模擬濾波器13進行第二模擬濾波，所述第二調(diào)幅信號中的高頻載波信號在所述第二高階模擬濾波器13中衰減并被濾除，所述第二調(diào)幅信號中的低頻音頻信號被所述第二高階模擬濾波器13濾出，因而所述第二高階模擬濾波器13的輸出端輸出第二模擬信號，所述第一模擬信號和所述第二模擬信號是相互反相的。所述第一模擬信號由所述積分器21的P輸入端輸入所述放大模塊2，所述第二模擬信號由所述積分器21的N輸入端輸入所述放大模塊2，所述第一模擬信號和所述第二模擬信號在所述放大模塊內(nèi)分別進行依次進行電源幅度積分、電源幅度比較和電源幅度放大后，由所述放大模塊2輸出第一驅(qū)動信號和第一驅(qū)動信號,來驅(qū)動D類功放芯片上的喇口八負載。第一驅(qū)動信號又稱為VOP信號,第一驅(qū)動信號又稱為VON信號。由于輸入該D類功率放大器的數(shù)字輸入信號，經(jīng)過了所述濾波模塊I進行了模擬濾波，生成第一模擬信號和第二模擬信號，輸入所述積分器21,所述積分器21的P輸入端和N輸入端的電平與共模值相等，所述積分器21能夠正常工作，從而保證了所述D類功率放大器能夠?qū)?shù)字輸入信號進行正常的放大，并輸出相互反相的第一驅(qū)動信號和第一驅(qū)動信號驅(qū)動喇叭負載。
本實施例中所述第一高階模擬濾波器12和所述第二高階模擬濾波器13采用了Sallen-key濾波器，即S-K濾波器，當然也可采用其他結(jié)構(gòu)的高階模擬濾波器。請參閱圖2，本發(fā)明采用的放大模塊2是現(xiàn)有放大模塊。除了所述積分器21，所述放大模塊2還包括第一比較器22、第二比較器23、第一門限驅(qū)動電路24、第二門限驅(qū)動電路25，低頻振蕩器26、第一去毛刺電路27、第二去毛刺電路28和兩個反饋電阻29。所述積分器21的P輸出端與第一比較器22的P輸入端連接,所述積分器21的N輸出端與第二比較器23的N輸入端連接。所述低頻振蕩器26分別連接所述第一比較器22的N輸入端和所述第二比較器23的P輸入端，所述第一比較器22的輸出端連接所述第一去毛刺電路27，所述去毛刺電路27連接所述第一門限驅(qū)動電路24的輸入端。所述第二比較器23的輸出端連接所述第二去毛刺電路28，所述第二去毛刺電路28連接所述第二門限驅(qū)動電路25的輸入端。所述第一模擬信號從所述積分器21的P輸入端輸入所述積分器21進行第一電源幅度積分，所述積分器21的P輸出端輸出第一積分信號,所述第二模擬信號從所述積分器21的N輸入端輸入所述積分器21進行第二電源幅度積分，所述積分器21的N輸出端輸出第二積分信號。所述第一積分信號和所述第二積分信號均屬于模擬信號。所述第一積分信號輸入所述第一比較器22的P輸入端，在所述第一比較器22內(nèi)與從所述第一比較器22的N輸入端輸入所述第一比較器22的三角波信號進行第一電源幅度比較，所述第一比較器22的輸出端輸出第一調(diào)制信號。所述第二積分信號輸入所述第二比較器23的N輸入端,在所述第二比較器23內(nèi)與從所述第二比較器23的P輸入端輸入所述第二比較器23的三角波信號進行第二電源幅度比較，所述第二比較器23的輸出端輸出第二調(diào)制信號。所述第一調(diào)制信號和所述第二調(diào)制信號也是反相的，它們均屬于數(shù)字信號。由于所述第一積分信號和所述第二積分信號是反相的，因此所述第一積分信號被送入所述第一比較器22的P輸入端，所述第二積分信號要被送入所述第二比較器23的N輸入端。即所述第一積分信號和所述第二積分信號輸入所述第一比較器22和所述第二比較器23的不同輸入端。所述低頻振蕩器26分別連接所述第一比較器的N輸入端和第二比較器P輸入端。所述低頻振蕩器26的作用在于生成三角波信號，并將三角波信號同時送入第一比較器22和第二比較器23上不同的輸入端。由于第一調(diào)制信號和第二調(diào)制信號中均屬于數(shù)字信號，數(shù)字信號中一般存在毛刺。因此在通常情況下，為了消除第一調(diào)制信號和第二調(diào)制信號中的毛刺，因此，從第一比較器22的輸出端輸出的第一調(diào)制信號要通過所述第一去毛刺電路27去除其中的毛刺。從第二比較器23的輸出端輸出的第二調(diào)制信號要通過所述第二去毛刺電路28去除其中的毛刺。經(jīng)過所述第一去毛刺電路27去除毛刺后，所述第一調(diào)制信號從所述第一門限驅(qū)動電路24的輸入端輸入所述第一門限驅(qū)動電路24進行第一電源幅度放大，所述第一門限驅(qū)動電路24的輸出端輸出第一驅(qū)動信號。經(jīng)過所述第二去毛刺電路28去除毛刺后，所述第二調(diào)制信號從所述第二門限驅(qū)動電路25的輸入端輸入所述第二門限驅(qū)動電路25進行第二電源幅度放大，所述第二門限驅(qū)動電路25的輸出端輸出第二驅(qū)動信號。第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號用來驅(qū)動D類芯片上的功率負載，提供功率輸出。所述第一驅(qū)動信號和所述第二驅(qū)動信號均屬于數(shù)字信號。 為了調(diào)節(jié)所述放大模塊2的放大增益，所述放大模塊2還設(shè)置了兩個反饋電阻29。其中一個反饋電阻29連接所述積分器21的P輸入端和所述第一門限驅(qū)動電路24的輸出端，另外一個反饋電阻29連接所述積分器21的N輸入端和所述第二門限驅(qū)動電路25的輸出端。所述輸入電阻210的電阻值均為Rin，所述反饋電阻29的電阻值Rf，兩者的比值Rin/Rf決定了整個D類功率放大器的放大增益。Rin/Rf的值越大，整個D類功率放大器的放大增益也就越大。本實施例中，第一門限驅(qū)動電路24的輸出端設(shè)有第一驅(qū)動管241，用以控制第一驅(qū)動信號的輸出。第二門限驅(qū)動電路25的輸出端設(shè)有第二驅(qū)動管251，用以控制第二驅(qū)動信號的輸出。兩個反饋電阻29分別與所述第一驅(qū)動管241和的所述第二驅(qū)動管251的連接，從而實現(xiàn)與所述第一驅(qū)動電路24和所述第二驅(qū)動電路25的連接。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種D類功率放大器，包括放大模塊(2)，所述放大模塊(2)包括積分器(21);其特征在于所述D類功率放大器還包括濾波模塊(I )，所述濾波模塊(I)與所述積分器(21)的P輸入端和N輸入端分別連接，外界輸入的數(shù)字輸入信號輸入所述濾波模塊(I)進行模擬濾波，所述濾波模塊(I)輸出相互反相的第一模擬信號和第二模擬信號，所述第一模擬信號和所述第二模擬信號對應(yīng)地從所述積分器(21)的P輸入端和N輸入端輸入所述積分器(21)進行電源幅度積分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種D類功率放大器，其特征在于所述濾波模塊(I)包括電平位移電路(11)、第一高階模擬濾波器(12)和第二高階模擬濾波器(13)，所述第一高階模擬濾波器(12 )分別連接所述電平位移電路(11)的P輸出端和所述積分器(21)的P輸入端，所述第二高階模擬濾波器(13)分別連接所述電平位移電路(11)的N輸出端和所述積分器(21)的N輸入端； 外界輸入的數(shù)字輸入信號輸入所述電平位移電路(11)進行電平位移，所述電平位移電路(11)輸出相互反相的第一調(diào)幅信號和第二調(diào)幅信號，所述第一調(diào)幅信號輸入所述第一高階模擬濾波器(12)進行第一模擬濾波，所述第一高階模擬濾波器(12)輸出第一模擬信號，所述第二調(diào)幅信號輸入所述第二高階模擬濾波器(13)進行第二模擬濾波，所述第二高階模擬濾波器(13)輸出所述第二模擬信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種D類功率放大器，其特征在于第一高階模擬濾波器(12)和第二高階模擬濾波器(13)均為S-K濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種D類功率放大器，其特征在于所述放大模塊(2)還包括第一比較器(22)、第二比較器(23)、第一門限驅(qū)動電路(24)、第二門限驅(qū)動電路(25)，所述積分器(21)的P輸出端與所述第一比較器(22)的P輸入端連接，所述積分器(21)N輸出端與所述第二比較器(23)的N輸入端連接，所述第一比較器(22)的輸出端連接所述第一門限驅(qū)動電路(24)的輸入端，所述第二比較器(23)的輸出端連接所述第二門限驅(qū)動電路(25)的輸入端； 所述第一模擬信號從所述積分器(21)的P輸入端輸入所述積分器(21)進行第一電源幅度積分，所述積分器(21)的P輸出端輸出第一積分信號，所述第一積分信號從所述第一比較器(22 )的P輸入端輸入所述第一比較器，與從所述第一比較器(22 )的N輸入端輸入所述第一比較器(22)的三角波信號進行第一電源幅度比較，所述第一比較器(21)的輸出端輸出第一調(diào)制信號，所述第一調(diào)制信號從所述第一輸出驅(qū)動(24)的輸入端輸入所述第一輸出驅(qū)動(24)進行第一電源幅度放大,所述第一輸出驅(qū)動(24)的輸出端輸出第一驅(qū)動信號； 所述第二模擬信號從所述積分器(21)的N輸入端輸入所述積分器(21)進行第二電源幅度積分，所述積分器(21)的N輸出端輸出第二積分信號，所述第二積分信號從所述第二比較器(23)的N輸入端輸入所述第二比較器，與從所述第二比較器(23)的P輸入端輸入所述第二比較器(23)的三角波信號進行第二電源幅度比較，所述第二比較器(21)的輸出端輸出第二調(diào)制信號，所述第二調(diào)制信號從所述第二輸出驅(qū)動(25)的輸入端輸入所述第二輸出驅(qū)動(25)進行第二電源幅度放大，所述第二輸出驅(qū)動(25)的輸出端輸出第二驅(qū)動信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種D類功率放大器，其特征在于所述放大模塊(2)還包括低頻振蕩器(26)，所述低頻振蕩器(26)分別連接所述第一比較器(22)的N輸入端和所述第二比較器(23)的P輸入端，所述低頻振蕩器(26)輸出所述三角波信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種D類功率放大器，其特征在于所述放大模塊(2)還包括第一去毛刺電路(27)和第二去毛刺電路(28)，所述第一去毛刺電路(27)位于所述第一比較器(22)的輸出端和所述第一門限驅(qū)動電路(24)的輸入端之間，所述第一去毛刺電路(27)去除所述第一調(diào)制信號中的毛刺，所述第二去毛刺電路(28)位于所述第二比較器(23)的輸出端和所述第二門限驅(qū)動電路(25)的輸入端之間，所述第二去毛刺電路(28)去除所述第二調(diào)制信號中的毛刺。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種D類功率放大器，其特征在于所述D類功率放大器還包括兩個輸入電阻(210)和兩個反饋電阻(29)，所述的兩個輸入電阻(210)分別位于所述第一高階模擬濾波器(12)的輸出端與所述積分器(21)的P輸入端之間，以及所述第二高階模擬濾波器(13)的輸出端與所述積分器(21)的N輸入端之間，所述的兩個反饋電阻(29)分別連接所述積分器(21)的P輸入端和所述第一門限驅(qū)動電路(24)的輸出端，以及所述積分器(21)的N輸入端和所述第二門限驅(qū)動電路(25)的輸出端，所述輸入電阻(210)的阻值為Rin，所述反饋電阻(29)的阻值Rf。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于集成電路領(lǐng)域的D類功率放大器，包括放大模塊，所述放大模塊包括積分器；所述D類功率放大器還包括濾波模塊，所述濾波模塊與所述積分器的P輸入端和N輸入端分別連接，外界輸入的數(shù)字輸入信號輸入所述濾波模塊進行模擬濾波，所述濾波模塊輸出相互反相的第一模擬信號和第二模擬信號，所述第一模擬信號和所述第二模擬信號對應(yīng)地從所述積分器的P輸入端和N輸入端輸入所述積分器，進行電源幅度積分。其技術(shù)效果是解決了數(shù)字輸入信號導(dǎo)致D類功率放大器上的積分器無法正常工作的技術(shù)問題。
文檔編號H03F3/217GK102832893SQ20121036203
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者張紅波 申請人:上海貝嶺股份有限公司