一种Ｄ类功率放大器的免滤波电路结构及其处理方法技术

本发明专利技术提供一种Ｄ类功率放大器免滤波电路结构及其处理方法，通过两路或两路以上的相位相同或相反的限幅或搬移三角波信号与音频信号相比较，通过限幅或搬移三角波电路控制各路三角波之间振幅的交叠情况，达到消除或控制音频信号零点位置窄脉冲的效果，从而减小功放的电路功耗。本发明专利技术通过控制三角波交叠的程度来控制零点位置的失真，达到最佳的效果，为控制零点功耗和失真提供了一种灵活有效的电路结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理领域，尤其涉及电路的信号滤波处理
中 对于电路功耗和信号失真控制技术。
技术介绍
D类功率放大器的效率比AB类功率》文大器的效率高二到五倍。为了 保证其较高的效率，D类功率放大器需要尽可能的降低功率消耗，显著的 减小系统成本。通常，减小过零功耗是一个比较常用的办法，能在保留信 号有效信息的基础上，有效降低放大器的功率损耗，同时也能将信号失真 控制在合理的范围内。图1中的专利(专利号:US6211728B1，专利申请日期2001.4.3)通 过将原始音频信号与一if各三角波信号进行比较，分别得到OUTP信号，同 时，将音频信号反相后与三角波信号比较，得到另外一路与OUTP信号交 错的信号OUTN。 OUTP-OUTN差值信号既保持了音频信号的信息，又在 音频信号的零点位置变成了宽度较窄的脉冲。与原始音频信号相比，通过 这种方法既保留了原始音频信号的信息，OUTP-OUTN差值信号相比较原 始音频信号在零点位置的功耗大大较小，从而减小了整个D类功率放大器 的整体功耗。图2中的专利(专利号US20070109049A1，专利申请日期2007.5.17) 通过将参考三角波信号反相后，将正相和反相的两路三角波分别与原始音 频信号比较，得到了 一路OUTP信号以及另外一路与信号OUTP交错的信号OUTN，同样，最终的差值信号OUTP-OUTN既保持了音频信号的信息， 又在音频信号的零点位置变成了宽度较窄的脉沖，与原始音频信号相比， 大大节省了功耗。综上，现有技术中以上两种方法都是比较普遍的通过降低输出信号零 点功耗从而减小D类功率放大器整体功耗的办法。这两种方法都是通过将 三角波与音频信号的相对相位反相，得到第二路信号OUTN，从而实现了 两路信号的交错，最终降低了过零功耗。上述现有技术的缺陷在于在三角 波频率固定的情况下，以上两种方法中三角波3争越了音频信号的零点位置， 导致了 OUTP与OUTN在零点附近必然存在交错，也就必然会在 OUTP-OUTN的差值信号中存在窄脉冲信号，由于三角波相对于音频信号 的跨越是无规律的，因此上述技术均不能控制信号零点位置附近的窄脉沖 数量及其出现的频率等，在一定程度上增加了零点位置上损耗功率的不确 定性，影响D类功率放大器的效率的稳定性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种能够控制D类功率放大器的输出音频信号零点位置 附近的窄脉冲信号数量，直至消除音频信号零点位置的窄脉冲信号的信号 处理技术方案，提供了一种高效，免滤波的D类功率放大器，在降低过零 功耗和减小过零失真方面使电路有了灵活设计的余地，提高放大器的稳定性。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种免滤波D类功率放大器，包括依次连接的增益调节电路，运算放 大电路，多路比较器及驱动负载电路；还包括三角波基准发生电路，其特征在于还包括三角波限幅或搬移电路，三角波基准发生电路的输出端连 接于三角波限幅或搬移电路，三角波限幅或搬移电路的一个输出端分别与 运算放大器的一个输出端同时连接于一个比较器；多路比较器之间相互并 联，多路比较器的输出端与驱动电路相连。用于脉冲宽度调制的信号为两 路或两路以上的限幅或搬移后的三角波信号；多路比较器的数量与三角波 限幅或搬移电路产生的三角波信号数量相同；运算放大器输出多个相同的 音频信号，其数量与限幅或搬移后的三角波信号数量相同；三角波限幅或 搬移电路产生的三角波信号相位相同或相反；相邻两路比较器之间，音频 信号分别连接的比较器输入端极性不同；相邻两路比较器之间，三角波信 号分别连接的比较器输入端极性不同。本专利技术的免滤波D类功率放大器，当限幅或搬移后的三角波信号为三 路或三路以上时，多路比较器的输出端连接于编码电路，编码电路的输出 端连接于驱动负载电路。同时，本专利技术提供一种D类功率放大器的免滤波处理方法，其特征在 于包括以下步骤a.接收音频信号；b.对接收到的音频信号进行增益调 节；c.将增益调节后的音频信号分别输入多i 各比较器；d.生成原始三角 波信号；e.限幅或搬移三角波信号，得到多路三角波信号；f.将限幅或 搬移后的多路三角波信号分别输入到多路比较器；g.输出多路比较器中音 频信号与三角波信号的比较结果；h.将两路脉宽调制信号通过驱动模块加 到负载两端，得到最终差值输出信号。该方法中用于脉冲宽度调制的信号 为两路或两路以上的限幅或搬移三角波信号；运算放大器输出相同的音频 信号，其数量与限幅或搬移后的三角波信号数量相同，所需的比较器数量 与限幅或搬移后三角波信号的数量相同；相邻两路比较器的基准信号不相同，音频信号与限幅或搬移后的三角波信号交替作为基准信号。本专利技术中当用于脉冲宽度调制的限幅或搬移三角波信号为三路或三路以上时，包括以下步骤a.将所有比较器的输出信号分为两部分；b.通 过编码电路将这两部分比较器输出信号最终合成为两路信号；c.将两路脉 宽调制信号通过驱动模块加到负载两端，得到最终差值输出信号。在音频 信号的零点位置上，多路限幅或搬移后的三角波信号相互之间的振幅不存 在交叠时，最终差值信号在音频信号的零点位置为零电平信号；多路限幅 或搬移后的三角波信号相互之间的振幅存在交叠时，最终差值信号在音频 信号的零点位置为窄脉冲信号。本专利技术可以方便地调节D类音频功放免滤波输出信号的过零功耗，通 过不交叠的三角波，能够完全消除零点附近的窄脉冲；另一方面，通过适 当的交叠三角波，使电路的过零失真大大减小。附图说明图1现有专利1的信号波形图2现有专利2的信号波形图3本专利技术的两路三角波情况下信号波形图4本专利技术的D类音频功放结构示意图，以两路为例；图5本专利技术两路不交叠的三角路滤波的信号波形图6本专利技术中两路交叠的三角波滤波的信号波形图7本专利技术中的D类音频功放结构示意图，以三路为例。标号说明1、增益调节器 2、运算放大器3、基准三角波发生器4、三角波搬移器 5、第一路比较器 6、第二路比较器 7、第三路比较器 8、编码电路具体实施例方式本专利技术提供了一种全新的解决D类功率》文大器零点功耗和信号失真的 控制方案，既能使在音频信号零点位置附近的窄脉沖完全消失，满足降低 功耗的要求，又能控制音频信号零点附近的窄脉冲信号出现的频率，有效 控制信号失真。下面结合附图，详细说明本专利技术的技术方案图4是本专利技术在选取了两路三角波作为参考信号时的电路结构图，图3 是此方案的信号波形图，图4中，输入音频信号经过增益调节1和运算放 大电路2后分别输入第一路比较器1和第二路比较器2，同时，通过"三角 波限幅、搬移电路"模块4输出两路三角波与音频信号进行比较。"三角波 限幅、搬移电路，，模块4对输入的一路三角波进行幅度限制处理(或者直 接输入一路幅度较小的三角波)，模块内部的比例放大器会根据不同的偏置 电压设置，将一路三角波转换为上下两路。通过调节比例放大器的偏置电 压，可以控制两路输出三角波的交叠幅度。第一路音频信号连接到第一路 比较器5的正输入端， 一路三角波连接到第二路比较器6的负输入端，另 外一路音频信号输入到第二路比较器6的负输入端， 一路三角波信号输入 到第二路比较器6的正输入端。当正输入端的信号大于负输入端时，比较 器输出高电平，反之，则输出低电平。这样，利用搬移后的两路三角波(同 相或者反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免滤波Ｄ类功率放大器，包括依次连接的增益调节电路，运算放大电路，多路比较器及驱动负载电路；还包括三角波基准发生电路，其特征在于：还包括三角波限幅或搬移电路，三角波基准发生电路的输出端连接于三角波限幅或搬移电路，三角波限幅或搬移电路的一个输出端分别与运算放大器的一个输出端同时连接于一个比较器；多路比较器之间相互并联，多路比较器的输出端与驱动电路相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张天飞，孟为民，吕永康，徐冬艳，曹春茂，林云，
申请(专利权)人：无锡华润矽科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]