專利名稱：差分輸入d類放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈寬調(diào)制放大器電路，更具體地，涉及一種差分 輸入D類電路，其中在電源供應(yīng)抑制比(PSRR)、噪聲和總諧波失真 10 (THD)方面，實(shí)現(xiàn)了良好的電路性能。
背景技術(shù)：
市場上的大多數(shù)音頻功率放大器是基于AB類放大器的。這種結(jié)構(gòu) 提供非常好的總諧波失真加噪聲(THD + N)性能，以及相當(dāng)?shù)偷撵o態(tài) 15電流。但是，AB類推挽式放大器效率不高，只能達(dá)到大約60%的效 率，這不僅導(dǎo)致功率損失，還需要向功率放大器設(shè)置附加的大體積散 熱器。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，可以制造集成D類音頻功率放大器了。 D 類放大器的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是效率，可達(dá)到90%以上。通過在功率晶體20 管處的最大信號(hào)擺幅來實(shí)現(xiàn)高效率。在傳統(tǒng)的簡單D類放大器系統(tǒng)中， 將諸如音樂信號(hào)的模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，然后該脈沖信號(hào)被 分路，并通過電平移動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器級(jí)來驅(qū)動(dòng)輸出功率晶體管。通過低 通濾波器將放大器的輸出端與負(fù)載的輸入端相連，例如揚(yáng)聲器。很多 D類放大器使用脈寬調(diào)制器來產(chǎn)生脈沖序列，該脈沖序列與音頻信號(hào)25 的幅度成比例地變化脈沖寬度。但是， 一些D類放大器也可以用其它 類型的脈沖調(diào)制器來配置，例如，脈沖密度(pulse density)調(diào)制器 和自激振蕩調(diào)制器。圖1中給出具有反饋電路的平衡無變壓器(BTL) D類放大器100， 其包括前置放大器12、求和放大器14、三角波發(fā)生器24、濾波器20、30比較器22、鎖存器28和輸出級(jí)16。在輸出模擬信號(hào)通過前置放大器12之后，將其施加到求和放大器14的正相端口。將輸出信號(hào)反饋到求和放大器14的負(fù)相端口 。從求和放大器14產(chǎn)生的信號(hào)通過濾波器 20，接著被施加到比較器22的正相輸入。由三角波發(fā)生器24產(chǎn)生比 較器22的負(fù)相輸入。因此，當(dāng)輸出信號(hào)高于三角波25的值時(shí)，比較 5 器22的輸出是高電平，而當(dāng)輸出信號(hào)低于三角波25的值時(shí)，比較器 22的輸出是低電平。比較器22的輸出是具有與瞬時(shí)輸入信號(hào)電平成 比例的占空因數(shù)的脈沖序列。向鎖存器28輸入該脈沖序列，鎖存器 28將該單端比較器輸出轉(zhuǎn)換成到輸出級(jí)16的差分信號(hào)輸入，該差分 信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器18。鎖存器28要保證不出現(xiàn)可能發(fā)生在比較器 10 狀態(tài)轉(zhuǎn)移的頻率范圍中的高頻振蕩。鎖存器28還保證驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)16 的兩個(gè)脈沖決不會(huì)交迭。以上具有反饋電路的BTL D類放大器的一個(gè)缺點(diǎn)是其輸入端口配 置，該輸入端口配置只與單端音頻源兼容，而不能用于差分輸入音頻 源。15 為克服該缺點(diǎn)， 一種方法是設(shè)計(jì)具有差分輸入的D類放大器。必須提出一種具有良好系統(tǒng)穩(wěn)定性的簡單的新結(jié)構(gòu)，來提供良好的噪聲、 總諧波失真加噪聲(THD)和電源紋波抑制(PSRR)性能。全差分誤差放大器圖2中示出在許多公開中眾所周知的差分放大器。通過適當(dāng)設(shè)定 20 Rl 701、 R2 702、 R3 703和R4 704的值，來獲得差分增益。但是， 這種普遍使用的差分放大器不能用于差分輸出應(yīng)用。因此，必須設(shè)計(jì) 全差分誤差放大器，來用適當(dāng)?shù)闹绷髌迷O(shè)計(jì)，滿足差分輸入信號(hào)、差分輸出信號(hào)和差分反饋信號(hào)的要求。 噗聲(pop)噪聲抑制 25 在包括D類放大器電路的音頻放大器電路中，當(dāng)打幵電源時(shí)，通常產(chǎn)生令人不快的異常聲音，稱作噗聲噪聲，在更加糟糕的情況中， 所產(chǎn)生的噗聲噪聲可能觸發(fā)過電流保護(hù)電路。對于差分D類放大器結(jié)構(gòu)，噗聲噪聲的起因變化不一。在圖7a 中所提出的差分輸入D類放大器中，在沒有抗噗聲噪聲技術(shù)的情況下， 30當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，第一偏置電壓603從0V上升。因?yàn)獒槍Σ煌瑝K的偏置電壓 沒有足夠高到使D類放大器正常工作，所以無法穩(wěn)定地限定從全差分誤差放大器280的差分輸出，即第一誤差信號(hào)281和第二誤差信號(hào) 282。這兩個(gè)信號(hào)在高電平與低電平之間隨機(jī)振蕩。從而在揚(yáng)聲器處聽 見蜂鳴噪聲或噗聲噪聲。 5 由于相同原因，在關(guān)閉的情況下，當(dāng)不同塊的偏置電壓跌落到D類放大器無法正常工作的電平時(shí)，在揚(yáng)聲器處聽見蜂鳴噪聲或噗聲噪 尸。因此，必須提出一種方法來去除啟動(dòng)或關(guān)閉期間的噗聲噪聲。10 發(fā)明內(nèi)容差分輸入D類放大器本發(fā)明的目的是提出一種新的簡單差分輸入D類結(jié)構(gòu)，其具有良好 的系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能，特別是在噪聲、THD和PSRR方面。另外，使用 外部控制開關(guān)，可以將這種新結(jié)構(gòu)配置成無輸出變壓器(0TL)模式。 15在本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)了 "全差分"的概念，這為差分輸入D類音頻放大器 帶來出眾性能。根據(jù)本發(fā)明，提出一種具有差分輸入的全差分誤差放大器。將該全 差分誤差放大器設(shè)計(jì)成完全對稱，來處理正差分輸入信號(hào)和負(fù)差分輸 入信號(hào)。這種全差分誤差放大器響應(yīng)第一輸入信號(hào)、第一輸出信號(hào)、20第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)，來產(chǎn)生第一誤差信號(hào)，并響應(yīng)第二輸 入信號(hào)、第二輸出信號(hào)、第一輸入信號(hào)和第一輸出信號(hào)，來產(chǎn)生第二 誤差信號(hào)。因?yàn)榈谝徽`差信號(hào)和第二誤差信號(hào)分別是第一輸入信號(hào)、 第一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)的函數(shù)，所以改善了 D 類音頻放大器的線性。由此改善了THD。25 根據(jù)本發(fā)明，D類結(jié)構(gòu)中包括一個(gè)脈沖調(diào)制器。該脈沖調(diào)制器響應(yīng) 第一誤差信號(hào)和第一載波波形，來產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)，并響應(yīng)第二誤 差信號(hào)和第二載波波形，來產(chǎn)生第二脈沖信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明，將差分輸入信號(hào)分別施加到兩個(gè)輸入單位增益緩沖 器。單位增益輸入具有高輸入阻抗。輸入單位增益緩沖器還最小化與30輸入相關(guān)的噪聲電平，從而最小化輸出噪聲電平。
根據(jù)本發(fā)明，D類系統(tǒng)的全差分結(jié)構(gòu)還有助于在BTL模式中實(shí)現(xiàn)優(yōu) 良的PSRR性能。根據(jù)本發(fā)明，D類系統(tǒng)的輸入端口配置與差分輸入或單端輸入相兼 容。因此，上述術(shù)語"差分輸入"可以是單端輸入。在單端輸入的情 5況下，不會(huì)犧牲差分輸入D類結(jié)構(gòu)的性能。 全差分誤差放大器本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種全差分誤差放大器，來處理差分輸入信 號(hào)、差分輸出信號(hào)和差分反饋信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)差分輸出的最佳線性。 本發(fā)明描述針對全差分誤差放大器的電路實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)實(shí)施例。根據(jù) 10本發(fā)明，全差分誤差放大器的第一實(shí)施例是共模前饋型。在結(jié)合共模 前饋全差分誤差放大器的D類結(jié)構(gòu)中，參考電壓確定第一輸出信號(hào)和 第二輸出信號(hào)的共模直流電平。根據(jù)本發(fā)明，全差分誤差放大器的第 二實(shí)施例是共模反饋型。在結(jié)合共模反饋全差分誤差放大器的D類結(jié) 構(gòu)中，共模反饋電路確定全差分誤差放大器的共模直流電平。 15 噗聲噪聲抑制一種簡單直接的解決方法是在完成存儲(chǔ)輸出偏置電壓之后，使能輸 出級(jí)開關(guān)操作。即是說，在非常短暫的時(shí)間段，例如， 一個(gè)占空周期， 而非整個(gè)啟動(dòng)時(shí)間段的較長時(shí)間段中，增大正差分輸出信號(hào)與負(fù)差分 輸出信號(hào)之間的直流偏移。采用這種安排，將噗聲噪聲的頻率移至高 20于人類聽覺范圍的范圍中。從而實(shí)現(xiàn)噗聲噪聲抑制。但是，在當(dāng)前全差分輸入BTLD類結(jié)構(gòu)中，由第一偏置電壓603 對全差分誤差放大器280進(jìn)行直流偏置，并由第二偏置電壓604對后 續(xù)塊，即脈沖調(diào)制器250，進(jìn)行直流偏置。如果在完全存儲(chǔ)了第一偏 置電壓603之后，使能輸出級(jí)開關(guān)操作，則全差分誤差放大器280不 25 能產(chǎn)生第一誤差信號(hào)235或第二誤差信號(hào)236，其直流偏置電壓響應(yīng) 全差分誤差放大器280的輸入處的反饋脈沖和第一偏置電壓603，處 于第二偏置電壓604。因此，由于輸入直流電壓不在相同電平，脈沖 調(diào)制器250不能工作。為克服上述問題，必須在適當(dāng)時(shí)間使能輸出級(jí)開關(guān)操作或反饋。 30在這個(gè)時(shí)間，差分輸出之間的直流偏移己增加到足夠大，從而最小化
音頻范圍中的噗聲噪聲。與此同時(shí)，反饋信號(hào)和第一偏置電壓603仍然能夠產(chǎn)生具有第二偏置電壓604的直流偏置的第一誤差信號(hào)235或 第二誤差信號(hào)236。5
圖l是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，示出具有反饋電路的平衡無變壓器(BTL) D類放大器的方框圖；圖2是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分放大器的方框圖； 圖3是示出具有反饋電路的差分輸入D類放大器的方框圖； 10 圖4是示出脈沖調(diào)制器的方框圖；圖5是示出共模前饋全差分誤差放大器的方框圖； 圖6是示出共模反饋全差分誤差放大器的方框圖；圖7a是示出整個(gè)D類電源系統(tǒng)，針對各個(gè)塊的直流偏置的方框圖； 圖7b是示出第二電源，針對各個(gè)塊的直流偏置的方框圖；15 圖8是示出為在電源開狀況期間抑制噗聲噪聲，內(nèi)部電路偏置電源的適當(dāng)時(shí)間序列的方框圖；圖9是示出為在電源關(guān)狀況期間抑制噗聲噪聲，內(nèi)部電路偏置電 源的適當(dāng)時(shí)間序列的方框圖。要理解， 一些或所有圖是用于演示的示意性表示，而不一定描繪 20 所示元件的實(shí)際相對尺寸或位置。
具體實(shí)施方式
差分輸入D類放大器參考圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的具有反饋電路的差分輸入D類放大 25 器。向輸入緩沖器201施加負(fù)差分輸入信號(hào)，并向輸入緩沖器202施 加正差分輸入信號(hào)。輸入緩沖器201和輸入緩沖器202是來最小化與 輸入相關(guān)的噪聲電平的，從而最小化輸出噪聲電平。輸入緩沖器201 和輸入緩沖器202分別產(chǎn)生第一輸入信號(hào)283和第二輸入信號(hào)284。 分別向全差分誤差放大器280的負(fù)輸入和正輸入施加第一輸入信號(hào) 30 283和第二輸入信號(hào)284。 圖2中示出全差分誤差放大器280。其特征之一在于，響應(yīng)差分 輸入信號(hào)和差分輸出信號(hào)，來產(chǎn)生第一誤差信號(hào)或第二誤差信號(hào)。這 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使反饋信號(hào)誤差糾正效果加倍，有助于實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的THD。 首先解釋全差分誤差放大器280的功能。全差分誤差放大器280 5 響應(yīng)第一輸入信號(hào)283、第一輸出信號(hào)229、第二輸入信號(hào)284和第二 輸出信號(hào)230，來產(chǎn)生第一誤差信號(hào)281。全差分誤差放大器280響應(yīng) 第二輸入信號(hào)284、第二輸出信號(hào)230、第一輸入信號(hào)283和第一輸出 信號(hào)229，來產(chǎn)生第二誤差信號(hào)282。參考圖4，波形發(fā)生器210產(chǎn)生第一波形215和第二波形216。第 10—波形215和第二波形216具有固定的相位差。該固定的相位差要用 來在最終輸出端實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的THD。參考圖4，脈沖調(diào)制器250包括第一調(diào)制電路221，其通過比較 第一誤差信號(hào)281與第一波形215，來產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)235;以及第 二調(diào)制電路222，其通過比較第二誤差信號(hào)282和第二波形216，來產(chǎn) 15 生第二脈沖信號(hào)236。參考圖3，將第一脈沖信號(hào)235施加到驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)225，其隨 后產(chǎn)生第一輸出信號(hào)229。將第二脈沖信號(hào)施加到驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí) 226，其隨后產(chǎn)生第二輸出信號(hào)230。第一輸出信號(hào)229和第二輸出信 號(hào)230通過輸出濾波器260來驅(qū)動(dòng)負(fù)載231 ，或者直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載231 。 20 全差分誤差放大器全差分誤差放大器280的電路實(shí)現(xiàn)變化不一?？梢怨材Ｇ梆佇突?共模反饋型來實(shí)現(xiàn)全差分誤差放大器280。 (第一實(shí)施例)圖5中示出全差分誤差放大器的第一實(shí)施例，其是共模前饋全差 25 分誤差放大器2801 。運(yùn)算放大器296和297包括在共模前饋全差分誤 差放大器2801中，來分別滿足負(fù)差分輸入信號(hào)和正差分輸入信號(hào)的要 求。在第一輸入信號(hào)283和運(yùn)算放大器296的負(fù)輸入端之間，放置R1 287。將SW1 291與Rl 288串聯(lián)。SW1 291的另一端與第一輸入信號(hào) 283相連。Rl 288的另一端與運(yùn)算放大器296的正輸入端相連。在運(yùn) 30算放大器296的正輸入端與參考電壓(即第一偏置電壓603)之間連 接R2 "5。在運(yùn)算放大器296的負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器296的輸出端 之間連接網(wǎng)絡(luò)Z2 294。在第二輸入信號(hào)284和運(yùn)算放大器297的正輸 入端之間，放置Rl 289。將SW1 293與Rl 290串聯(lián)。SW1 293的另 一端與第二輸入信號(hào)284相連。Rl 290的另一端與運(yùn)算放大器297的 5 負(fù)輸入端相連。在運(yùn)算放大器297的正輸入端與參考電壓(即第一偏 置電壓603)之間連接R2 286。在運(yùn)算放大器297的負(fù)輸入端與運(yùn)算 放大器297的輸出端之間連接網(wǎng)絡(luò)Z2 295。在運(yùn)算放大器296的正輸 入端與運(yùn)算放大器297的正輸入端之間串聯(lián)放置SW1 292。反饋網(wǎng)絡(luò) Zl 223與運(yùn)算放大器296的負(fù)輸入端相連。反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 224與運(yùn)算放10 大器297的負(fù)輸入端相連。運(yùn)算放大器296的輸出端是第一誤差信號(hào) 281。運(yùn)算放大器297的輸出端是第二誤差信號(hào)282。在BTL模式中， SW1 291、 SW1 292和SW1 293閉合。在OTL模式中，SW1 291、 SW1 292和SW1 293斷開。共模前饋全差分誤差放大器2801具有對稱結(jié)構(gòu)。 從反饋網(wǎng)絡(luò)Z1 224來的反饋信號(hào)和第二輸入信號(hào)284能夠傳播到運(yùn)算15放大器296的正輸入端，來與從反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 223來的反饋信號(hào)和第一 輸入信號(hào)283 —起作用，產(chǎn)生誤差減小信號(hào)，即第一誤差信號(hào)281。 從反饋網(wǎng)絡(luò)Z1 223來的反饋信號(hào)和第一輸入信號(hào)283能夠傳播到運(yùn)算 放大器297的正輸入端，來與從反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 224來的反饋信號(hào)和第二 輸入信號(hào)284 —起作用，產(chǎn)生誤差減小信號(hào)，即第二誤差信號(hào)282。20在共模前饋全差分誤差放大器中，參考電壓，即第一偏置電壓603確 定第一誤差信號(hào)和第二誤差信號(hào)的共模直流電平，然后將第一輸出信 號(hào)283和第二輸出信號(hào)284的共模直流電平設(shè)定成預(yù)定值。 (第二實(shí)施例)圖6中示出全差分誤差放大器的第二實(shí)施例，其是共模反饋全差 25 分誤差放大器2802。全差分放大器2960包括在共模反饋全差分誤差 放大器2802中，來分別滿足負(fù)差分輸入信號(hào)和正差分輸入信號(hào)的要 求。在第一輸入信號(hào)283與全差分放大器2960的正輸入端之間放置 R3 2870。在全差分放大器2960的正輸入端與全差分放大器2960的負(fù) 輸出端之間放置網(wǎng)絡(luò)Z2 294。在全差分放大器2960的負(fù)輸入端與全 30差分放大器2960的正輸出端之間放置網(wǎng)絡(luò)Z2 295。反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 223
與全差分放大器2960的正輸入端相連。反饋網(wǎng)絡(luò)Z1 224與全差分放 大器2960的負(fù)輸入端相連。全差分放大器2960的負(fù)輸出端是第一誤 差信號(hào)281。全差分放大器2960的正輸出端是第二誤差信號(hào)282。共 模反饋全差分誤差放大器2802具有對稱結(jié)構(gòu)。從反饋網(wǎng)絡(luò)Z1 224來 5 的反饋信號(hào)和第二輸入信號(hào)284能夠傳播到全差分放大器2960的負(fù)輸 入端，與從反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 223來的反饋信號(hào)和第一輸入信號(hào)283共同作 用，來產(chǎn)生誤差減小信號(hào)，即第一誤差信號(hào)281。從反饋網(wǎng)絡(luò)Z1 223 來的反饋信號(hào)和第一輸入信號(hào)283能夠傳播到全差分放大器2960的正 輸入端，與從反饋網(wǎng)絡(luò)Zl 224來的反饋信號(hào)和第二輸入信號(hào)284共同 10作用，來產(chǎn)生誤差減小信號(hào)，即第二誤差信號(hào)282。在共模反饋全差 分誤差放大器中，共模反饋電路確定全差分放大器的共模直流電平。 噗聲噪聲抑制圖7a中示出電源系統(tǒng)和針對各個(gè)塊的直流偏置。D類電路是雙電 源系統(tǒng)。第二電源602是低電壓電源，其向具有低工作電壓的電路塊15 供電。第一電源601是高電壓電源，其向輸出級(jí)供電，從而向負(fù)載傳 遞有效功率。如圖7b所示，第二電源602是由第一電源601產(chǎn)生的內(nèi) 部產(chǎn)生電壓。采用這種安排，可以將雙電源系統(tǒng)看作單電源系統(tǒng)。在 單電源系統(tǒng)中，容易用內(nèi)部時(shí)間延遲電路和內(nèi)部邏輯控制信號(hào)來控制 每一個(gè)直流偏置和斜線上升(ramping)信號(hào)的時(shí)序。如圖7a和圖7b20 所示，當(dāng)?shù)谝浑娫?01處于電源開狀態(tài)時(shí)，在邏輯控制STB 605選擇 standby off模式之后，整個(gè)D類系統(tǒng)工作在直流偏置模式。對第一偏 置電壓603充電，來為輸出級(jí)提供直流偏置電壓。對第二偏置電壓604 充電，來為具有低工作電壓的塊提供直流偏置電壓。當(dāng)將第一偏置電 壓603充電到預(yù)定電壓VA 607時(shí)，使能ENABLE 606，并閉合SW425 700。當(dāng)使能ENABLE 606時(shí)，驅(qū)動(dòng)器和輸入級(jí)225和226開始開關(guān) 操作。圖8示出為抑制電壓開狀況期間的噗聲噪聲，內(nèi)部電路偏置電壓 的適當(dāng)時(shí)序。第一電源601打開。但是，因?yàn)檫壿嬁刂芐TB 605選擇 待命開(standby on)模式，所以內(nèi)部電路不工作。在時(shí)間tl，邏輯控 30制STB 605選擇待命關(guān)(standby off)模式。第二電源602和第二偏
置電壓604都開始上升。以比第二電源602的上升速度更慢的速度， 將第二偏置電壓604充電到第二電源602電壓的一半。在時(shí)間t2，第 二電源602首次完全充電到設(shè)計(jì)的電壓，并為所有低工作電壓電路塊 供電。在時(shí)間t2，波形發(fā)生器210產(chǎn)生第一波形215。在時(shí)間t2，以 5 比第二偏置電壓604的上升速度慢得多的速度，第一偏置電壓603開 始上升。在時(shí)間t3，第一偏置電壓603上升到預(yù)定電壓VA607。然后 使能ENBLE 606，從而使驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)225和226開始開關(guān)操作。 因?yàn)樵跁r(shí)間t3，第一偏置電壓603達(dá)到預(yù)定電壓VA607，所以具有反 饋的整個(gè)D類系統(tǒng)能夠正常工作，從而不會(huì)產(chǎn)生蜂鳴噪聲或噗聲噪聲。 10 圖9示出為抑制電壓光狀況期間的噗聲噪聲，內(nèi)部電路偏置電壓的適當(dāng)時(shí)序。為簡單的演示、電路設(shè)計(jì)和解釋的目的，圖9中示出內(nèi) 部電路偏置電壓的時(shí)序與圖8中的內(nèi)部電路偏置電壓的時(shí)序成相反關(guān) 系。雖然描述了本發(fā)明的以上實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以作出 15多種改變、修改或改進(jìn)。這些改變、修改或改迸要在本發(fā)明的精神和 范圍之內(nèi)。以上描述僅作為示例，而非限制之用。本發(fā)明只受限于權(quán) 利要求中所限定的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種D類音頻放大器，其中包括差分誤差放大器，用于產(chǎn)生第一誤差信號(hào)和第二誤差信號(hào)，其中所述第一誤差信號(hào)是第一輸入信號(hào)、第一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)的函數(shù)，以及所述第二誤差信號(hào)是第二輸入信號(hào)、第二輸出信號(hào)、第一輸入信號(hào)和第一輸出信號(hào)的函數(shù)；波形發(fā)生器，用于產(chǎn)生第一波形和第二波形，其中所述第二波形相對于所述第一波形具有一定相位差；脈沖調(diào)制電路，用于產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，其中所述第一脈沖信號(hào)是所述第一誤差信號(hào)和所述第一波形的函數(shù)，以及所述第二脈沖信號(hào)是所述第二誤差信號(hào)和所述第二波形的函數(shù)；第一驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)，用于產(chǎn)生作為所述第一脈沖信號(hào)的函數(shù)的所述第一輸出信號(hào)；第二驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)，用于產(chǎn)生作為所述第二脈沖信號(hào)的函數(shù)的所述第二輸出信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類音頻放大器，其中所述脈沖調(diào)制電路是脈寬調(diào)制型脈沖調(diào)制電路，或其它類型的脈沖調(diào)制電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類音頻放大器，其中所述第一輸入信 20號(hào)和所述第二輸入信號(hào)可以是一對差分信號(hào)或一個(gè)單端信號(hào)，其中一個(gè)單端信號(hào)可以是第一輸入信號(hào)或第二輸入信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類音頻放大器，其中所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)可以直接或通過輸出濾波器，連接在負(fù)載兩端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類音頻放大器，其中可以由共模前饋、 25共模反饋或共模反饋加共模前饋結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)所述差分誤差放大器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的D類音頻放大器，其中所述共模反饋差 分誤差放大器通過共模反饋電路，控制所述共模反饋差分誤差放大器 的輸出共模直流電平。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的D類音頻放大器，其中所述共模前饋差 分誤差放大器響應(yīng)參考電壓或電流，將所述第一輸出信號(hào)和所述第二 輸出信號(hào)的輸出共模直流電平，設(shè)定為預(yù)定值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的D類音頻放大器，其中所述共模反饋加 5 共模前饋結(jié)構(gòu)是由所述共模反饋和所述共模前饋結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
9. 一種放大電信號(hào)的方法，其中包括形成第一數(shù)字信號(hào)，其中所述第一數(shù)字信號(hào)響應(yīng)第一輸入信號(hào)、第 一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)；形成第二數(shù)字信號(hào)，其中所述第二數(shù)字信號(hào)是所述第二輸入信號(hào)、 10所述第二輸出信號(hào)、所述第一輸入信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)的函數(shù)； 響應(yīng)所述第一數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生所述第一輸出信號(hào)； 響應(yīng)所述第二數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生所述第二輸出信號(hào)； 組合第一輸出信號(hào)和第二輸出信號(hào)，并形成電信號(hào)的放大表征。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一輸入信號(hào)和所述第 15二輸入信號(hào)可以是一對差分信號(hào)或一個(gè)單端信號(hào)，其中一個(gè)單端信號(hào)可以是第一輸入信號(hào)或第二輸入信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一輸出信號(hào)和所述第 二輸出信號(hào)可以直接或通過輸出濾波器，連接在負(fù)載兩端。
12. —種提供輸入信號(hào)的放大表征的方法，其中包括 20 產(chǎn)生第一波形；產(chǎn)生第二波形；產(chǎn)生第一誤差信號(hào)，其中所述第一誤差信號(hào)是第一輸入信號(hào)、第一 輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)的函數(shù)；產(chǎn)生第二誤差信號(hào)，其中所述第二誤差信號(hào)是所述第二輸入信號(hào)、 25所述第二輸出信號(hào)、所述第一輸入信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)的函數(shù)； 比較所述第一波形的瞬時(shí)值與所述第一誤差信號(hào)的瞬時(shí)值，形成第 一脈沖信號(hào)；比較所述第二波形的瞬時(shí)值與所述第二誤差信號(hào)的瞬時(shí)值，形成第 二脈沖信號(hào)；從所述第一脈沖信號(hào)中減去所述第二脈沖信號(hào)，提供結(jié)果作為最終 輸出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一輸入信號(hào)和所述 第二輸入信號(hào)可以是一對差分信號(hào)或一個(gè)單端信號(hào)，其中一個(gè)單端信號(hào)可以是第一輸入信號(hào)或第二輸入信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述最終輸出直接或通過 輸出濾波器，連接在負(fù)載兩端。
15. —種D類音頻放大器，其中包括差分誤差放大器，用于產(chǎn)生第一誤差信號(hào)和第二誤差信號(hào)，其中所 10 述第一誤差信號(hào)是第一輸入信號(hào)、第一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第 二輸出信號(hào)的函數(shù)，以及所述第二誤差信號(hào)是第二輸入信號(hào)、第二輸 出信號(hào)、第一輸入信號(hào)和第一輸出信號(hào)的函數(shù)；脈沖調(diào)制電路，用于產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，其中所述 第一脈沖信號(hào)是所述第一誤差信號(hào)和第一直流參考電壓的函數(shù)，以及 15 所述第二脈沖信號(hào)是所述第二誤差信號(hào)和第二直流參考電壓的函數(shù)；第一驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)，用于產(chǎn)生作為所述第一脈沖信號(hào)的函數(shù)的所 述第一輸出信號(hào)；第二驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)，產(chǎn)生作為所述第二脈沖信號(hào)的函數(shù)的所述第 二輸出信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的D類音頻放大器，其中所述脈沖調(diào)制電路是自激振蕩型或脈沖密度調(diào)制型。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的D類音頻放大器，其中所述第一輸入信號(hào)和所述第二輸入信號(hào)可以是一對差分信號(hào)或一個(gè)單端信號(hào)，其中 一個(gè)單端信號(hào)可以是第一輸入信號(hào)或第二輸入信號(hào)。 25
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的D類音頻放大器，其中所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)可以直接或通過輸出濾波器，連接在負(fù)載兩端。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的D類音頻放大器，其中所述差分誤差 放大器是由共模前饋結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的D類音頻放大器，其中所述共模前饋 差分誤差放大器響應(yīng)參考電壓或電流，將所述第一輸出信號(hào)和所述第 二輸出信號(hào)的輸出共模直流電平設(shè)定為預(yù)定值。
21. —種提供輸入信號(hào)的放大表征的方法，其中包括產(chǎn)生第一誤差信號(hào)，其中所述第一誤差信號(hào)是第一輸入信號(hào)、第一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào)和第二輸出信號(hào)的函數(shù)；產(chǎn)生第二誤差信號(hào)，其中所述第二誤差信號(hào)是所述第二輸入信號(hào)、 所述第二輸出信號(hào)、所述第一輸入信號(hào)和所述第一輸出信號(hào)的函數(shù)； 比較所述第一誤差信號(hào)的瞬時(shí)值與參考直流電壓，形成第一脈沖信10 號(hào)；比較所述第二誤差信號(hào)的瞬時(shí)值與所述參考直流電壓，形成第二脈沖信號(hào)；從所述第一脈沖信號(hào)中減去所述第二脈沖信號(hào)，提供結(jié)果作為最終 輸出。
22. —種D類音頻放大器裝置，其中包括-差分誤差放大器裝置，用于產(chǎn)生第一誤差信號(hào)和第二誤差信號(hào)，其 中所述第一誤差信號(hào)是第一輸入信號(hào)、第一輸出信號(hào)、第二輸入信號(hào) 和第二輸出信號(hào)的函數(shù)，以及所述第二誤差信號(hào)是第二輸入信號(hào)、第 二輸出信號(hào)、第一輸入信號(hào)和第一輸出信號(hào)的函數(shù)； 20 波形發(fā)生器裝置，用于產(chǎn)生第一波形和第二波形，其中所述第二波 形相對于所述第一波形具有一定相位差；脈沖調(diào)制電路裝置，用于產(chǎn)生第一脈沖信號(hào)和第二脈沖信號(hào)，其中 所述第一脈沖信號(hào)是所述第一誤差信號(hào)和所述第一波形的函數(shù)，以及 所述第二脈沖信號(hào)是所述第二誤差信號(hào)和所述第二波形的函數(shù)； 25第一驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)裝置，用于產(chǎn)生作為所述第一脈沖信號(hào)的函數(shù) 的所述第一輸出信號(hào)；第二驅(qū)動(dòng)器和輸出級(jí)裝置，用于產(chǎn)生作為所述第二脈沖信號(hào)的函數(shù) 的所述第二輸出信號(hào)；負(fù)載裝置，橫跨在所述第一輸出信號(hào)和所述第二輸出信號(hào)之間。 30
23. —種用于放大器啟動(dòng)期間的噗聲噪聲抑制的方法，其中包括: 響應(yīng)第一電源電壓，產(chǎn)生第二電源、第二偏置電壓和第一偏置電壓， 其中所述第二電源首先充電到設(shè)計(jì)的穩(wěn)定電壓，接著所述第二偏置電 壓充電到設(shè)計(jì)的穩(wěn)定電壓，最后所述第一偏置電壓充電到設(shè)計(jì)的穩(wěn)定 電壓；5 響應(yīng)第一偏置電壓，產(chǎn)生控制邏輯，其中在所述第一偏置電壓充電到預(yù)定電壓時(shí)，使能所述控制邏輯；響應(yīng)所述控制邏輯的使能，使輸出開始開關(guān)操作。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一電源高于所述第二電源。10
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一偏置電壓將確定 輸出直流偏置電壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第二偏置電壓將確定 由所述第二電源供電的內(nèi)部塊的直流偏置電壓。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中當(dāng)所述第一偏置電壓足夠 高，從而使差分輸出處的直流偏移電壓己足夠增大時(shí)，使能所述控制 邏輯。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中當(dāng)所述第一偏置電壓還沒 有完全充電到設(shè)計(jì)的穩(wěn)定電壓，從而使由所述第一偏置電壓和第二偏 置電壓對內(nèi)部塊進(jìn)行直流偏置的整個(gè)D類系統(tǒng)仍然能夠正常工作時(shí)，20使能所述控制邏輯。
全文摘要
提出一種結(jié)合差分誤差放大器的差分輸入D類音頻功率放大器。這種差分誤差放大器響應(yīng)差分輸入信號(hào)，產(chǎn)生兩個(gè)誤差信號(hào)，隨后產(chǎn)生最終輸出信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)使得反饋信號(hào)誤差糾正的效果加倍，有助于實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的總諧波失真。另外，這種結(jié)構(gòu)的輸入端口也與單端信號(hào)兼容。還提出一種用于這種差分輸入D類音頻功率放大器的噗聲噪聲抑制技術(shù)。
文檔編號(hào)H03F1/32GK101127510SQ20061013205
公開日2008年2月20日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者方維賢, 江天佑, 黃夏秀, 黃秋源 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社;松下半導(dǎo)體亞洲私人有限公司