專利名稱：具有雙調(diào)變模塊的d類放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于一種D類放大器，尤指一種具雙調(diào)變模塊的D類放大器。
背景技術(shù)：
—般來說，輸出級(jí)的放大電路概包含有A類、B類、AB類及D類等放大器，早期較常 見的為AB類放大器，但隨著半導(dǎo)體加工技術(shù)的成熟，具有較低消耗功率的D類放大器漸為 常見。 D類放大器與AB類放大器最大差異即是輸出脈寬調(diào)變信號(hào)推動(dòng)電感性負(fù)載，而并 非以線性信號(hào)推動(dòng)之；其中該脈寬調(diào)變信號(hào)包含有聲音信號(hào)以及脈寬調(diào)變開關(guān)信號(hào)和諧波 信號(hào)。由于D類放大器輸出脈寬調(diào)變信號(hào)，使得輸出級(jí)開關(guān)電路的各開關(guān)自高阻抗切換至 極低阻抗，且導(dǎo)通時(shí)間短，使得導(dǎo)通電流流經(jīng)導(dǎo)通電阻時(shí)間相對(duì)縮短，而較AB類放大器更 有效率，且消耗功率更小。 請參閱圖5所示，為一種現(xiàn)有開回路的D類放大器70，該D類放大器70包含有一 增益放大器71、一 P麗調(diào)變器72、一內(nèi)部振蕩器73及一 H型橋式開關(guān)電路74 ;其中該增益 放大器71輸入端接收外部模擬聲音信號(hào)(Vi+， Vi-)，并將該外部模擬聲音信號(hào)予以放大 后，由該P(yáng)麗調(diào)變器72依據(jù)內(nèi)部振蕩器73輸出的振蕩信號(hào)輸出脈寬調(diào)變信號(hào)，并將該脈寬 調(diào)變信號(hào)輸出至H橋式開關(guān)電路74，以控制該H橋式開關(guān)電路74各開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間及導(dǎo)通 回路。 由于上述D類放大器70屬于開回路的差分電路，加上該增益放大器71包含有一 差分放大器701，而該差分放大器701本身包含有噪聲基準(zhǔn)(NoiseFloor)，其中該噪聲基準(zhǔn) 屬于動(dòng)態(tài)噪聲的一種，因此當(dāng)聲音信號(hào)輸入至該增益放大器71時(shí)，該動(dòng)態(tài)噪聲會(huì)加入放大 后的聲音信號(hào)中，造成電感性負(fù)載還原的聲音信號(hào)失真，相對(duì)具有較差的信號(hào)失真噪聲比 (SDNR)。 是以，請參閱圖7所示，為一種閉反饋回路的D類放大器70a的電路方塊圖，其包 含有 —增益調(diào)整電路711，其包含有一組模擬輸入端(Vi+， Vi-)，供連接聲音信號(hào)； —第一差分放大器712，其輸入端分別連接至該增益調(diào)整電路711的模擬輸入端 (Vi+， Vi-)，通過增益調(diào)整電路711調(diào)整該第一差分放大器712的增益值； —階積分電路75，包含有一第二差分放大器751及二組RC電路，其中二組RC電 路分別連接于D類放大器的二差分輸出端(D0+，D0-)及該第二差分放大器751的同相輸入 端(+， _)之間，將D類放大器70a輸出的差分輸出信號(hào)與第一差分放大器712輸出放大聲 音信號(hào)予以合并后再予以輸出； 二比較器76，各比較器76的其中一輸入端連接至對(duì)應(yīng)該一階積分電路75的第二 差分放大器751的差分輸出端，又二比較器76的各另一輸入端則共同連接至一三角波產(chǎn)生 器77，因此各比較器76將一階積分電路75的輸出信號(hào)與三角波信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如圖8所 示，由于一階積分電路75輸出為弦波信號(hào)(Vi+， Vi-)，經(jīng)與三角波信號(hào)S2比對(duì)后，即輸出脈寬調(diào)變信號(hào)；及 —邏輯電路78，其輸入端連接至該二比較器76的輸出端，依據(jù)二組脈寬調(diào)變信號(hào) 決定二組驅(qū)動(dòng)信號(hào)；及 —H型橋式開關(guān)電路74，包含有二半橋開關(guān)電路741構(gòu)成，二半橋開關(guān)電路741的 二串接節(jié)點(diǎn)供一電感性負(fù)載60連接，而該二半橋開關(guān)電路741的控制端連接至該邏輯電路 78的輸出端，以受該邏輯電路78輸出的二組驅(qū)動(dòng)信號(hào)而啟閉。 在上述D類放大器70a架構(gòu)中，因?yàn)榈诙罘址糯笃?51與二組RC電路構(gòu)成一 階反饋回路，故輸入至比較器76之信號(hào)是由第二差分放大器751產(chǎn)生的誤差信號(hào)(error signal)合并第一差分放大器712所放大輸入聲音信號(hào)與真實(shí)輸出信號(hào)(高壓方波)而得， 而第一差分放大器712所放大的輸入聲音信號(hào)包含有一些非線性項(xiàng)(non-linear terms), 如差分放大器的頻率限制、放大器噪聲、參考電壓噪聲、增益/頻寬乘積限制以及含三角波 生器的非線性值之反饋輸出信號(hào)等。而該些非線性元件通過一階反饋回路加以消除，因此 較開回路D類放大器的信號(hào)失真噪聲比(SDNR)為較好。 然而，不論開回路或閉回路的D類放大器電路設(shè)計(jì)，均采用H型橋式開關(guān)電路，該H 型橋式開關(guān)電路由二半橋電路組成，各半橋電路又包含有一上側(cè)開關(guān)電路及一下側(cè)開關(guān)電 路，而上側(cè)及下側(cè)開關(guān)電路分別由多個(gè)電子開關(guān)并聯(lián)而成，故上側(cè)及下側(cè)開關(guān)電路會(huì)分別 受到邏輯電路78輸出對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而啟閉。因此，即使輸出較小的聲音信號(hào)，上側(cè)及下側(cè) 開關(guān)電路的電子開關(guān)也全部受驅(qū)動(dòng)電路控制而啟閉，使得D類放大器具有很高的電磁干擾 值，有必進(jìn)一步改良之。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，解決現(xiàn)有D類放大器具有很高的電磁干擾值的技術(shù)問 題。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有雙調(diào)變模塊的D類放大器，包含有一 差分增益調(diào)整即比較電路、一邏輯電路及一H型橋式開關(guān)電路；其中 上述差分增益調(diào)整即比較電路用以與外部模擬聲音信號(hào)(Vi+， Vi-)連接，將模擬 聲音信號(hào)(Vi+， Vi-)經(jīng)過增益調(diào)整后，再與一三角波信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，以輸出二組第一脈寬 調(diào)變信號(hào)； 上述H型橋式開關(guān)電路該H型橋式開關(guān)電路包含有二半橋電路，各半橋電路的控 制端分別連接至該邏輯電路的輸出端，而其串接節(jié)點(diǎn)即為D類放大器的差分輸出端，又各 半橋電路的上側(cè)開關(guān)電路與下側(cè)開關(guān)電路分成二組子半橋開關(guān)電路，即包含有一第一子半 橋開關(guān)電路及第二子半橋開關(guān)電路，其中該第一子半橋開關(guān)電路的上側(cè)及下側(cè)開關(guān)數(shù)量多 于第二子半橋開關(guān)電路的上側(cè)及下側(cè)開關(guān)數(shù)量； 上述邏輯電路包含有四組脈寬調(diào)變信號(hào)輸出端，并分別連接至該二半橋電路的第 一子半橋開關(guān)電路及第二子半橋開關(guān)電路，其中邏輯電路輸出至二第二子半橋開關(guān)電路的 脈寬調(diào)變信號(hào)輸端，將前級(jí)差分增益調(diào)整即比較電路輸入的比較差分脈波信號(hào)直接輸出， 而輸出至二第一子半橋開關(guān)電路的脈寬調(diào)變信號(hào)，則是將輸出至同一半橋電路的第二子半 橋開關(guān)電路之脈寬調(diào)變信號(hào)減去另一半橋電路的第二子半橋開關(guān)電路的脈寬調(diào)變信號(hào)， 本實(shí)用新型的有益效果在于，當(dāng)D類放大器無信號(hào)輸出時(shí)，二第一子半橋開關(guān)電
4路完全不須要切換，而在D類放大器有信號(hào)輸出時(shí)，在對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)同一半周內(nèi)，二組第 一子半橋也僅其中一組有動(dòng)作；是以，能有效降低半橋電路的切換損失及輸出切換回轉(zhuǎn)率 (output switch slew rate)，可降低整體D類放大器的電磁干擾值。

[0021]圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；圖2A為圖1在D類放大器無信號(hào)輸出時(shí)的波形圖；圖2B為圖1在D類放大器有信號(hào)輸出時(shí)的波形圖；圖3為圖1的詳細(xì)電路方塊圖；圖4為二階及單階反饋回路下的放大聲音信號(hào)之頻域圖；圖5為一種開回路的D類放大器電路方塊圖；圖6為圖5輸出放大聲音信號(hào)的頻域圖；圖7為一種閉回路的D類放大器電路方塊圖；圖8為圖7的波形圖。附圖標(biāo)記說明10-差分增益調(diào)整即比較電路；ll-增益調(diào)整電路；20-第一差分放大器；21-第
RC電路；22-第二差分放大器比較器；23-第二 RC電路；30-比較器；31-比較器；32-三角
波產(chǎn)生器；40-邏輯電路；50-H型橋式開關(guān)電路；51-半橋電路；511_第一子半橋開關(guān)電路；
512-第二子半橋開關(guān)電路；52-半橋電路；521-第一子半橋開關(guān)電路；522-第二子半橋開 關(guān)電路；60-電感性負(fù)載；70、70a-D類放大器；71-增益放大器；72-P麗調(diào)變器；73-內(nèi)部振 蕩器；74-H型橋式開關(guān)電路；75-比較器；76-比較器；77-三角波信號(hào)；80-低通濾波器。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1所示，為本實(shí)用新型具有雙調(diào)變模塊的D類放大器的電路方塊圖，其包
含有 —差分增益調(diào)整即比較電路IO，用以與外部模擬聲音信號(hào)(Vi+， Vi-)連接，將模 擬聲音信號(hào)(Vi+， Vi-)經(jīng)過增益調(diào)整后，再與一三角波信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，以輸出二組第一脈 寬調(diào)變信號(hào)； —邏輯電路40，連接至該差分增益調(diào)整即比較電路10的輸出端，以接受二組第一 脈寬調(diào)變信號(hào)，又該邏輯電路包含有四組輸出端，分別輸出二組第一脈寬調(diào)變信號(hào)(Y+，Y-) 及產(chǎn)生并輸出二第二組脈寬調(diào)信號(hào)(X+，X-);及 —H型橋式開關(guān)電路50，包含有二半橋電路51，各半橋電路51，52的串接節(jié)點(diǎn)即 為D類放大器的差分輸出端(D0+， D0-)，又各半橋開關(guān)51，52的上側(cè)開關(guān)電路與下側(cè)開關(guān) 電路分成二組子半橋開關(guān)電路，即各半橋電路包含有一第一子半橋開關(guān)電路511,521及第 二子半橋開關(guān)電路512，522，其中該第一子半橋開關(guān)電路511，521的高/低側(cè)開關(guān)數(shù)量多于 第二子半橋開關(guān)電路521 ， 522的高/低側(cè)開關(guān)數(shù)量(約3-5倍)，又兩半橋電路51 ， 52的第 一及第二子半橋開關(guān)電路511，512，521，522分別與邏輯電路40的對(duì)應(yīng)輸出端連接。 上述邏輯電路40將二第一脈寬調(diào)變信號(hào)(Y+， Y-)輸出至二半橋電路51，52的二 組第二子半橋開關(guān)電路512，522，而第二脈寬調(diào)變信號(hào)(X+， X-)則輸出至二半橋電路51，52的二組第一子半橋開關(guān)電路511，521，其中第二脈寬調(diào)變信號(hào)(X+， X-)將輸出至同一半 橋電路51， 52的第二子半橋開關(guān)電路512， 522之第一脈寬調(diào)變信號(hào)減去另一半橋電路52， 51的第二子半橋開關(guān)電路522，512的脈寬調(diào)變信號(hào)；因此，該邏輯電路40的邏輯運(yùn)算式為 X- = (Y-)-(Y+) ;X+ = (Y+)-(Y-)。 請配合參閱圖2A所示，當(dāng)D類放大器10a的差分輸出端(D0-， D0-)無輸出時(shí)，該 邏輯電路50a輸出至Y-及Y+的脈寬調(diào)變調(diào)寬度比例(Duty Cycle)分別為50%，依據(jù)上述 邏輯運(yùn)算式，該X-及X+分別為Y-及Y+的差值，故輸出至X-及X+的脈寬調(diào)變調(diào)寬度比例 (Duty Cycle)分別為0% ，故二半橋電路51， 52中的第一子半橋開關(guān)電路511， 521在D類 放大器10無信號(hào)輸出時(shí)完全不須要切換。再請參閱圖2B所示，當(dāng)在D類放大器10a有信 號(hào)輸出時(shí)，在對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)同一半周內(nèi)，二組第一子半橋511,521也僅其中一組有動(dòng)作；因 此，能有效降低半橋電路的切換損失及輸出切換回轉(zhuǎn)率(output switch slew rate)，可降 低整體D類放大器的EMI值。 至于本實(shí)用新型的差分增益調(diào)整即比較電路10 —較實(shí)施例如圖3所示，其包含有 一增益調(diào)整電路11、二階積分器、二比較器30，31及一三角波產(chǎn)生器32。其中該二階積分 器包含有 —第一差分放大器20，包含有一正向輸入端、一反向輸入端、一反向差分輸出端及 一正向差分輸出端，其中該正向輸入端連接至該增益調(diào)整電路11，以調(diào)整該第一差分放大 器20的增益; 二第一 RC電路21，分別連接于D類放大器差分輸出端(D0+， D0-)與該第一差分 放大器20的正向及反向輸入端之間，構(gòu)成二組第一階積分電路； —第二差分放大器22，包含有一正向輸入端、一反向輸入端，其中該正向輸入端連 接至該第一差分放大器20的正向差分輸出端，而該反向輸入端則連接至該第一差分放大 器20的反向差分輸出端；及 二第二 RC電路23，分別連接于D類放大器差分輸出端(D0+， D0-)與該第二差分 放大器22的正向及反向輸入端之間，構(gòu)成二組第二階積分電路。 由上述說明可知，本實(shí)用新型D類放大器10的二差分輸出端(D0+， D0-)分別與 第一及第二差分放大器20， 22構(gòu)成二階反饋回路，因此提供更高的高頻衰減值(-40dB)， 有效令第一及第二差分放大器(20,22)本身的噪聲等非線性元件能更快速衰減，如圖4所 示，提高整體的噪聲失真噪聲比；再者，本實(shí)用新型對(duì)差分輸出端的輸出信號(hào)中所包含失真 的成分(Distortion)，以第一及第二差分放大器20， 22分別以予合成后二次差分放大，有 效提高整體回路增益，構(gòu)成一高增益系統(tǒng)，而本實(shí)用新型D類放大器10差分輸出信號(hào)經(jīng)過 二級(jí)增益處理后可以得更精細(xì)的修正。再者，第二差分放大器22產(chǎn)生的誤差信號(hào)(error signal)是合并第一級(jí)放大器20的輸出信號(hào)與反饋信號(hào)(高壓方波)，而此回路中包含一 些非線性項(xiàng)(non-linear terms)，包含放大器頻率限制、放大噪聲、參考電壓噪聲、增益頻 乘積限制，以及含三角波生器的非線性成分，由于第二差分放大器22與第二 RC電路23與 二差分輸出端(D0+，D0-)構(gòu)成負(fù)反饋回路，可將這些非線性元件消除；同理，本實(shí)用新型也 將第一級(jí)差分放大器也納入反饋系統(tǒng)中以構(gòu)成二階反饋回路，即令整個(gè)D類放大器全線性 化，而相對(duì)得到更好的總諧波失真加噪聲比(THD+N)效能。 以上對(duì)本實(shí)用新型的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種具雙驅(qū)動(dòng)調(diào)變模塊的D類放大器，其特征在于，包含有一差分增益調(diào)整即比較電路，用以與外部模擬聲音信號(hào)連接，將模擬聲音信號(hào)經(jīng)過增益調(diào)整后，再與一三角波信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，以輸出二組第一脈寬調(diào)變信號(hào)；一邏輯電路，連接至該差分增益調(diào)整即比較電路的輸出端，以接受二組第一脈寬調(diào)變信號(hào)，又該邏輯電路包含有四組輸出端，分別輸出二組第一脈寬調(diào)變信號(hào)及產(chǎn)生并輸出二第二組脈寬調(diào)信號(hào)，其中二第二脈寬調(diào)變信號(hào)將輸出至同一半橋電路的第二子半橋開關(guān)電路之第一脈寬調(diào)變信號(hào)減去另一半橋電路的第二子半橋開關(guān)電路的脈寬調(diào)變信號(hào)；及一H型橋式開關(guān)電路，包含有二半橋電路，各半橋電路的串接節(jié)點(diǎn)即為D類放大器的差分輸出端，又各半橋電路的上側(cè)開關(guān)電路與下側(cè)開關(guān)電路分成二組子半橋開關(guān)電路，即各半橋電路包含有一第一子半橋開關(guān)電路及第二子半橋開關(guān)電路，其中該第一子半橋開關(guān)電路的上側(cè)及下側(cè)開關(guān)數(shù)量多于第二子半橋開關(guān)電路的上側(cè)及下側(cè)開關(guān)數(shù)量，又二第一子半橋開關(guān)電路連接至輸?shù)诙}寬調(diào)變信號(hào)的輸出端，而二第二子半橋開關(guān)電路連接至輸?shù)谝幻}寬調(diào)變信號(hào)的輸出端。
2. 如申請專利范圍第1項(xiàng)所述之具雙調(diào)變模塊的D類放大器，其特征在于，該第一子半 橋開關(guān)電路的高/低側(cè)開關(guān)數(shù)量為第二子半橋開關(guān)電路的高/低側(cè)開關(guān)數(shù)量的3至5倍。
專利摘要本實(shí)用新型關(guān)于一種具雙調(diào)變模塊的D類放大器，令H型橋式開關(guān)電路的二半橋電路分別包含有第一及第二子半橋開關(guān)電路，且第一子半橋開關(guān)電路的上/下側(cè)開關(guān)數(shù)量大于第二子半橋開關(guān)電路的上/下側(cè)開關(guān)數(shù)量，又輸出至二第一子半橋開關(guān)電路的脈寬調(diào)變信號(hào)分別為同一半橋電路的第二子半橋開關(guān)電路之脈寬調(diào)變信號(hào)與另一半橋電路的第二子半橋開關(guān)電路的脈寬調(diào)變信號(hào)之差；因此，當(dāng)D類放大器無信號(hào)輸出時(shí)，二第一子半橋開關(guān)電路不須切換，而于信號(hào)輸出時(shí)，在對(duì)應(yīng)聲音信號(hào)同一半周內(nèi)，僅其中一組第一子半橋動(dòng)作；是以，能有效降低半橋電路的切換損失及輸出切換回轉(zhuǎn)率，以降低整體D類放大器的電磁干擾值。
文檔編號(hào)H03F3/217GK201440647SQ200920156869
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者趙堯主 申請人:德信科技股份有限公司