專利名稱：數(shù)字三態(tài)d類放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)中的放大器領(lǐng)域，具體是指一種數(shù)字三態(tài)D類放大器及其應用方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)D類放大器通?；诿}寬調(diào)制(PWM)原理設計，通道I和通道2是由變壓器獲得兩路反向的方波基頻信號輸入給功率放大器件，因為其快速的切換時間和接近軌至軌的擺幅使得這類放大器具有非常高的效率。然而這種特性又使這類放大器具有寬的輸出頻譜，實際應用時外接濾波器由于帶寬限制，對于9次以下諧波的諧波分量很難抑制，使得EMI影響巨大，在低中頻應用時影響更加明顯。因此，急需一種保證傳統(tǒng)D類放大器高效率的優(yōu)勢，又能改善EMI問題的新型放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種新型放大器，以解決目前既能保證傳統(tǒng)D類放大器高效率的優(yōu)勢，又能改善EMI問題的需求，進一步推動通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)的發(fā)展。本發(fā)明提供了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個信號通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號，通道2輸出基頻方波信號，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號。其中，三態(tài)脈寬調(diào)制信號是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級數(shù)組合原理，計算出9次以下諧波分量最低且空閑態(tài)最長的脈寬調(diào)制方式。并分解成脈寬調(diào)制信號和基頻方波信號，由通道I和通道2分別輸出，周期等于基頻，三種狀態(tài)分別為低，高和空閑。通道I的脈寬調(diào)制信號由多個獨立脈沖信號組成，每個脈沖的周期等于基頻，脈寬根據(jù)系統(tǒng)供電電壓和抑制諧波分量程度來設置；通道2的方波信號，周期等于基頻。兩路通道的脈寬調(diào)制頻率都較低，不僅有效降低了 D類放大器實現(xiàn)對功率放大器件的要求，同型的晶體管或者專用功率放大器芯片均可選擇。同時通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號，其脈寬調(diào)制速率又遠高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。并且通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，在調(diào)制頻率低很多的情況下有效抑制脈寬調(diào)制信號引起的EMI問題。最終三態(tài)脈寬調(diào)制信號經(jīng)過帶通濾波器則將基頻分量保留，得到基頻分量放大的正弦信號。而且系統(tǒng)應用時若結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測電路，只需調(diào)整通道I的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。本發(fā)明在放大器技術(shù)改進時降低了功率開關(guān)上的損耗，得到更高的輸出功率效率，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。并且只是將三態(tài)D類放大器用數(shù)字化方式實現(xiàn)，避免了產(chǎn)品成本的提升，更相對降低了對濾波器件選型和需求的成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:圖1為數(shù)字三態(tài)D類放大器的示意圖；圖2為三態(tài)脈寬調(diào)制信號的示意圖；圖3為不同三態(tài)脈寬調(diào)制信號的諧波分量示意圖；圖4為不同供電電壓時的脈寬調(diào)制示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合本發(fā)明實施例附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案做進一步清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明實施例的一種，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提供了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個信號通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號，通道2輸出基頻方波信號，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號，如圖1。以生成500kHz基頻正弦波為例，其中通道I的脈寬調(diào)制信號由多個獨立脈沖信號組成，每個脈沖的周期等于基頻，脈寬可根據(jù)系統(tǒng)供電電壓抑制諧波分量程度來設置。通道2的方波信號的周期等于基頻。二者將合成三態(tài)脈寬調(diào)制信號，如圖2。周期等于基頻，若用500MHz頻率設置通道I的7個周期脈沖信號，對應基頻500kHz，將有1000個可變化位置，為使9次以下諧波的諧波分量非常低，則7個周期脈沖波相應起始位置和脈寬寬度分別為 63/42，130/240，395/42，500/63，605/25，870/25，937/63 ;通道 2 即為基頻 500kHz 的方波信號，二者疊加而成的三態(tài)脈寬調(diào)制信號與普通三態(tài)D類放大器輸出和方波對比頻譜分量，如圖3。從圖3可看出按最佳脈寬選擇的數(shù)字三態(tài)D類放大器Figl其頻譜示意Fig5中的9次以下諧波幾乎沒有，而普通三態(tài)D類放大器Fig2輸出要得到相同諧波抑制效果，就需大幅度提高脈寬調(diào)制頻率，對后續(xù)功率放大器件的要求更加嚴格，并且難于實現(xiàn)。傳統(tǒng)三態(tài)D類放大器Fig3抑制諧波效果較好，但輸出功率效率降低，并且較易引入偶次諧波。其經(jīng)過功率放大器件，如同型的晶體管或者專用功率放大器芯片。再配合帶通濾波器則將三態(tài)脈寬調(diào)制信號的基頻分量保留，最終得到基頻分量的正弦信號，如圖4。由于三態(tài)脈寬調(diào)制信號本身的9次以下諧波已經(jīng)很小，帶通濾波器的帶寬無需嚴格要求很窄，對濾波器器件的選擇成本將大大降低。兩路通道的脈寬調(diào)制頻率都較低，不僅有效降低了D類放大器實現(xiàn)對功率放大器件的要求，同型的晶體管或者專用功率放大器芯片均可選擇。同時通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號，其脈寬調(diào)制速率又遠高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。并且通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，還可有效抑制脈寬調(diào)制信號引起的EMI問題。由于傳統(tǒng)D類放大器接近軌至軌的擺幅特性使其具有非常高的效率，而數(shù)字三態(tài)D類放大器的空閑狀態(tài)相對于普通三態(tài)D類放大器更長，更降低了功率開關(guān)上的損耗，輸出功率效率更高。再結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測電路，只需調(diào)整通道I的各脈沖信號的脈寬，即可得到不同脈寬的三態(tài)脈寬調(diào)制信號，經(jīng)過濾波后輸出功率仍保持相等，保證了系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性，如圖4。本發(fā)明在放大器技術(shù)改進時降低了功率開關(guān)上的損耗，得到更高的輸出功率效率，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。并且只是將三態(tài)D類放大器用數(shù)字化方式實現(xiàn)，避免了產(chǎn)品成本的提升，更相對降低了對濾波器件選型和需求的成本，最終可進一步推動通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)的發(fā)展。最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解；其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，包括兩個信號通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號，通道2輸出基頻方波信號，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，三態(tài)脈寬調(diào)制信號是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級數(shù)組合原理，計算出9次以下諧波分量最低且空閑態(tài)最長的脈寬調(diào)制方式。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，三態(tài)脈寬調(diào)制信號由通道I的脈寬調(diào)制信號和通道2基頻方波信號合成，周期等于基頻，三種狀態(tài)分別為低，高和空閑。
4.如權(quán)利要求1或3所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I的脈寬調(diào)制信號由多個獨立脈沖信號組成，每個脈沖的周期等于基頻，脈寬根據(jù)系統(tǒng)供電電壓和抑制諧波分量程度來設置。
5.如權(quán)利要求1或3所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道2的方波信號，周期等于基頻。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，兩路通道的脈寬調(diào)制頻率較低，可有效降低了 D類放大器實現(xiàn)對功率放大器件的要求，功率放大器件可選擇同型的晶體管或者專用功率放大器芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，在調(diào)制頻率低很多的情況下有效抑制脈寬調(diào)制信號引起的EMI問題。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，帶通濾波器將三態(tài)脈寬調(diào)制信號的基頻分量保留，得到基頻分量放大的正弦信號。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號，其脈寬調(diào)制速率遠高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測電路，只需調(diào)整通道I的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個信號通道，通道1輸出脈寬調(diào)制信號，通道2輸出基頻方波信號，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號。本發(fā)明中的三態(tài)脈寬調(diào)制信號是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級數(shù)組合原理，計算出9次以下諧波分量最低的脈寬調(diào)制方式，將傳統(tǒng)D類放大器的兩路差分基頻方波信號的兩態(tài)變化設計成三態(tài)脈寬調(diào)制信號的三態(tài)變化，同時比普通三態(tài)D類放大器的空閑態(tài)時間更長，從而使功率開關(guān)上的損耗更低，輸出功率效率更高，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。同時結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測電路，則只需調(diào)整通道1的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號H03F3/217GK103151995SQ20131010014
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:青島鼎信通訊股份有限公司