一种新型的数字音频功率放大器制造技术

一种新型的数字音频功率放大器，属于数字音频功率放大器，它的未级功管工作在开关状态下经低通滤波器后得到模拟输出，并且把摸拟输出经Ａ／Ｄ转换得到数字信号后反馈给运算单元，运算单元根据模拟输出的偏差去控制未级功放管的导通与截止，把模拟输出的偏差控制在可以接受的范围内。并以上述同样原理制成数字负反馈天关式可变电源向未级功放管供电，功放输出高电平时可变电源输出高电压，低电平时输出低电压，以此降低数字功放未级功放管的开关频率来得到高效率低失真的数字功放。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于数字音频功率放大器。本专利技术之前的音频功率放大器(简称功放)多为模拟功放。这种功放的共同特征是它的末级功放管工作在放大区，故这种功放的效率比较低。此外，还有一种申请号为01247966.7名称为《一种数字音频功率放大器》的专利申请所描述的一种数字功放，这种数字功放虽然解决了效率问题，但它的失真还比较大。本专利技术的目的是获得一种高效率低失真的数字音频功率放大器。附图说明图1是申请号为01247966.7名称为《一种数字音频功率放大器》的专利申请所描述的数字功放的原理框图。图2是输出为+E的数字负反馈开关式可变电源的原理框图。图3是输出为-E的数字负反馈开关式可变电源的原理框图。图4是由数字负反馈开式可变电源向数字功放末级功放管供电的新型数字功放的原理框图。图5是图4所示的新型数字功放的工作程序流程图。以下结合附图对本专利技术予以详细说明。本专利技术是以申请号为01247966.7，名称为《一种数字音频功率放大器》的专利申请为基础的专利技术。图1是一种数字功放的原理框图。这种数字功放有两个很重要的特点。首先，它的末级功放管BG1和BG2工作在饱和区和截止区的开关状态下，而不是工作在放大区；其次，它采用了一种名为数字负反馈的技术。这种技术的特点是把来自1号端子的模拟信号经输入电路1、A/D转换电路2和A/D转换接口电路3将模拟信号转换为数字信号，供工作于数字状态的运算单元4取用；来自2号端子的并行数字信号经并行接口电路12供运算单元4取用；来自3号端子的串行数字信号经串行接口电路13供运算单元4取用。3路音频信号经运算单元4选择、混合、计算后得到模拟输出的期望值a，然后运算单元4发出控制指令经驱动接口电路5、驱动电路6、驱动电路7驱动末级功放管BG1、BG2控制它们的饱和导通或截止，便在它们的集电极上得到上升沿和下降沿都很陡峭的波形，经低通滤波器8滤去高次谐波后，在负载RL上得到模拟输出的实际值b。模拟输出的期望值a与模拟输出的实际值b之差a-b＝c。模拟输出的实际值b经输入电路9，A/D转换电路10，A/D转换接口电路11供运算单元4取用，运算单元4根据c的正负和大小发出相应的控制指令，使c的绝对值局限于一个可以接受的范围内。把模拟输出经A/D转换后传送给运算单元4，运算单元4根据偏差的大小和正负发出指令纠正偏差的过程被称为数字负反馈。把图2、图3和图1对比可见图2、图3只是比图1少了输入信号的接口电路，其他功能都是一样的。图2、图3是分别以+E和-E为输出的数字负反馈开关式可变电源，它们的输出分别为图1所示的数字功放的末级功放管的+E和-E供电。它们的工作过程和原理也和图1所示的数字功放极为相似。图4所示的新型数字功放是图1所示的数字功放和图2、图3所示的可变电源的组合。它的特点是由可变电源为数字功放的未级功放管BG1、BG2供电。它也是本专利技术希望获得的高效率低失真的数字功放的一个实施例。它的数控部份包含图1中的输入电路1、A/D转换电路2、A/D转换接口电路3、运算单元4、驱动接口电路5、驱动电路6、驱动电路7、输入电路9、A/D转换电路10、A/D转换接口电路11、并行接口电路12、串行接口电路13；图2中的输入电路14、A/D转换电路15、A/D转换接口电路16、驱动接口电路17、驱动电路18、驱动电路19；图3中的输入电路21、A/D转换电路22、A/D转换接口电路23、驱动接口电路24、驱动电路25、驱动电路26等功能单元电路。这种新型数字功放按图5所示的工作程序流程图工作。由于数字功放的未级功放管BG1、BG2和可变电源的开关调整管BG3、BG4、BG5、BG6均工作于开关状态。因此这种数字功放的效率很高。功放的实质是能量转换，即将一组直流电源转变为随输入信号变化的交流信号，推动扬声器发声实现电声的能量转换。设功放输出的最大不失真功率电平为0db，功放的动态范围为80db。则功放的最低输出电平为-80db。再设采样频率为100KHZ。容易知道数字功放高电平输出时为了保证不产生截顶失真，功放的直流电源的电压必须足够高；如果功放低电平输出时且采样点位于正弦波过零点附近，那未直流电源在单位采样周期内向负载RL提供的能量必须很小，在直流电源电压很高的条件下，直流电源提供的必须是很窄的能量脉冲。换句话说，如果图1所示的数字功放由很高的直流电压+E(或-E)供电可确保高电平输出时不产生截顶失真，但当低电平输出且采样点位于正弦波过零点附近时，由于单位采样周期内直流电源的向负载RL提供的能量很小，那未BG1和BG2必须以很高的开关频率工作才能满足要求。如果BG1和BG2的性能不能满足要求时，失真将不可避免。反言之，如果输出高电平时由高压供电，则可避免截顶失真；输出低电平时由低压供电，则可避免由于开关频率过高引起的失真，图4所示由可变电源供电的数字功放是实现这一思想的一个实施例。还需说明的是运算单元4是本专利技术的核心，所有的外围芯片在逻辑上都受它的控制，它可以用所有具有逻辑运算功能，并符合性能要求的芯片实现，例如美国的德州仪器公司的dsp芯片和intel公司的电脑cpu都具有这种功能。图1、图2、图3、图4中的各个功能框只是为了表达的方便而设，实际上它们完全可以根据需要集成于一至数片芯片中，有些功能框的名称相同(例如输入电路1和输入电路9等)只是说明它们的功能相同，并不代表参数和芯片相同。图中的BG1至BG6用的是双极型晶体管共射接法，实际上也可以用场效应管或其它功率器件，也可以用共集(或共源、共漏)等接法。本专利技术数字功放和可变电源共同用一个运算单元，也可以数字功放部份(即图1所示的部份)的运算单元作为主运算单元，两个可变电源(即图2和图3所示部份)的运算单元作为从运算单元，两个可变电源(即图2和图3所示部份)各用一个运算单元，组成主从运算单元的多运算单元结构。权利要求1.一种数字音频功率放大器，末级功放管工作在开关状态下，经低通滤波器后得到模拟输出，其特征是采用了数字负反馈技术。2.一种新型的数字音频功率放大器，末级功放管工作在开关状态下，经低通滤波器后得到模拟输出、并且采用了数字负反馈，其特征是末级功放管采用可变电源供电。3.权利要求2所说的可变电源，其特征是可变电源的输出是权利要求1所说的数字功放的模拟输出期望值的函数，并且电源调整管工作在开关状态和采用了数字负反馈。全文摘要一种新型的数字音频功率放大器，属于数字音频功率放大器，它的未级功管工作在开关状态下经低通滤波器后得到模拟输出，并且把摸拟输出经A/D转换得到数字信号后反馈给运算单元，运算单元根据模拟输出的偏差去控制未级功放管的导通与截止，把模拟输出的偏差控制在可以接受的范围内。并以上述同样原理制成数字负反馈天关式可变电源向未级功放管供电，功放输出高电平时可变电源输出高电压，低电平时输出低电压，以此降低数字功放未级功放管的开关频率来得到高效率低失真的数字功放。文档编号H03F3/26GK1421998SQ0112913公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月29日 优先权日2001年11月29日专利技术者罗代云 申请人:罗代云 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字音频功率放大器，末级功放管工作在开关状态下，经低通滤波器后得到模拟输出，其特征是采用了数字负反馈技术。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗代云，
申请(专利权)人：罗代云，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]