放大信号的电路制造技术

本实用新型专利技术提供了放大信号的电路。一个放大电路包括：放大单元，用于接收一个常数幅度输入信号并产生一个开关输出信号；电平移位器，用于将所述常数幅度输入信号变化到一个移位幅度，该移位幅度正比于所述开关输出信号的峰间幅度。该放大电路实现了输入输出全比例占空比范围。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及电子电路，并且特别涉及放大数字信号的电路，以及包括放大数字信号的所述电路的音频放大电路。
技术介绍
在音频功放领域，客户需要更低成本且不牺牲性能的解决方案。D类音频放大器具有很高的效率，并且省略了散热片，显著地降低了整体系统成本和尺寸。因为上述优点， D类音频放大器越来越流行。通常，根据两种不同的输入信号类型，D类音频放大器可以被分为两类，及模拟和数字。模拟D类放大器通常采用负反馈结构，其可以改善总谐波失真(THD)以及电源抑制比(PSRI )。现有技术中，大多数数字输入D类放大器采用开环结构，其输出占空比等于输入占空比。开环数字D类放大器的增益依赖于电源电压Vcc，在不同的Vcc，输入和输出能够达到全比例范围。然而，开环D类放大器的电源抑制比较差，因为占空比无法变化以补偿电源电压的波动。
技术实现思路
如今，越来越多地得到应用的数字音频信号处理使得使用数字输入的音频功放比起使用模拟输入更为方便。因此提出了具有负反馈结构的数字输入D类放大器以获得更好的总谐波失真以及电源抑制比性能。音频数字功放电路通常具有多个电源，输入脉宽调制 (PWM)信号为逻辑电平，输出功率驱动级具有宽的工作电源范围。闭环数字D类放大器的电压增益由反馈回路决定，当放大电路确定了，增益也就确定了。全比例输入占空比约为0% 至100%。然而即使在输入占空比相同的情况下，不同的输出电源电压Vcc会有不同的输出占空比，因为负反馈回路的电压增益是固定的。缺点是具有固定增益的闭环结构无法达到线性全比例输入输出占空比范围。在Vcc较低时，输出会被早期地截断，而在Vcc较高时， 输出无法达到全比例占空比。因此，在Vcc较低时，由PWM信号的占空比所携带的音频信号会早期地失真，而在Vcc较高时，输出功率受到了限制。本公开的一个目的是实现具有宽的输出电源电压范围的数字D类电路的全比例输入输出范围。因此，在本公开的一个实施例中，提供了一个放大电路，其包括放大单元用于接收一个常数幅度输入信号并产生一个开关输出信号，以及电平移位器用于将所述常数幅度输入信号变化到一个移位幅度，该移位幅度正比于所述开关输出信号的峰间幅度。在本公开的一个实施例中，所述放大单元为负反馈D类放大器结构，因此所述开关输出信号的占空比正比于所述常数幅度输入信号的占空比，由占空比所承载的模拟信号能够被无失真地再生。在本公开的一个实施例中，所述放大单元为负反馈D类放大器结构，且所述电平移位器的电压增益配置为大约等于所述开关输出信号的峰间幅度与所述常数幅度输入信号的幅度以及所述负反馈D类放大单元的电压增益的乘积之间的比值。因此所述开关输出信号的占空比等于所述常数幅度输入信号的占空比，实现了全比例输入输出范围。在本公开的一个实施例中，所述放大电路的常数幅度输入信号和开关输出信号均为PWM信号。在本公开的一个实施例中，所述放大电路中的负反馈D类放大单元包括一级积分ο在本公开的一个实施例中，所述放大电路中的负反馈D类放大单元包括二级积分ο在本公开的一个实施例中，放大电路还包括延迟单元，用于将所述开关输出信号延迟一段大约为所述常数幅度输入信号周期的3%至8%的时间。这样，能够消除输出信号中不期望的毛刺，放大电路能够工作得更加稳定。在本公开的一个实施例中，放大电路的延迟单元的延迟时间为常数幅度输入信号周期的4%至6%。在本公开的一个实施例中，放大电路还包括延迟单元，用于将所述开关输出信号延迟一段超过17的时间，其中τ为所述开关输出信号的周期，Il为所述负反馈D类放大单元的输入电流，而12为所述负反馈D类放大单元的反馈电流。这样，能够消除输出信号中不期望的毛刺，放大电路能够工作得更加稳定。在本公开的一个实施例中，放大电路中的负反馈D类放大单元包括全桥。本公开的另一个目的是提供一种音频放大电路。在本公开的一个实施例中，音频放大电路，包括PWM调节器、数字放大电路以及低通滤波器。PWM调节器用于将模拟音频信号变换为PWM信号。数字放大电路包括负反馈D类放大单元，用于接收所述PWM信号并产生开关输出信号；以及电平移位器，用于将所述PWM信号变化到一个移位幅度，该移位幅度正比于所述开关输出信号的峰间幅度。低通滤波器用于过滤所述开关输出信号以输出再生的模拟音频信号。所述开关输出信号的占空比正比于所述输入PWM信号的占空比，且由占空比所承载的模拟音频信号能够被无失真地再生。在本公开的一个实施例中，电平移位器的电压增益配置为大约等于所述开关输出信号的峰间幅度与所述常数幅度输入信号的幅度以及所述负反馈D类放大单元的电压增益的乘积之间的比值。这样，所述开关输出信号的占空比等于所述常数幅度输入信号的占空比，实现了全比例输入输出范围。在本公开的一个实施例中，音频放大电路还包括延迟单元，用于将所述开关输出信号延迟一段大约为所述PWM信号周期的3%至8%的时间。这样，能够消除输出信号中不期望的毛刺，音频放大电路能够工作得更加稳定。在本公开的一个实施例中，音频放大电路还包括延迟单元，用于所述开关输出信号延迟一段超过T/的时间，其中T为所述开关输出信号的周期，Il为所述负反馈D类放大单元的输入电流，而12为所述负反馈D类放大单元的反馈电流。这样，能够消除输出信号中不期望的毛刺，音频放大电路能够工作得更加稳定。在本公开的一个实施例中，音频放大电路中的负反馈D类放大单元包括全桥。本公开的又一个目的是提供一种放大数字信号的方法。在本公开的一个具体实施方式中，方法包括以下步骤由负反馈D类放大单元接收常数幅度输入信号并产生开关输出信号；将所述常数幅度输入信号的幅度变化到正比于所述开关输出信号的峰间幅度的值。这样，所述开关输出信号的占空比正比于所述输入PWM信号的占空比，且由占空比所承载的模拟音频信号能够被无失真地再生。在本公开的一个实施例中，在放大数字信号的方法的变化步骤中，所述常数幅度输入信号的幅度被变化为大约等于所述开关输出信号的峰间幅度与所述负反馈D类放大单元的电压增益的比值。如此，所述开关输出信号的占空比等于所述常数幅度输入信号的占空比，实现了全比例输入输出范围。在放大数字信号的方法的一个实施例中，所述常数幅度输入信号和开关输出信号均为PWM信号。在本公开的一个实施例中，放大数字信号的方法还包括步骤将所述开关输出信号延迟一段大约为所述常数幅度输入信号周期的3%至8%的时间。附图说明为了更完整地理解本公开以及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中图1示出了根据一个实施例的放大电路；图2示出了根据另一个实施例的放大电路；图3示出了图2所示放大电路的仿真波形；图4示出了根据一个实施例的音频放大电路；图5示出了根据一个实施例的放大数字信号的方法的流程图。除非指明，否则不同附图中的相应标记和符号一般表示相应的部分。绘制附图是为了清晰地示出本公开内容的实施方式的有关方面，而未必是按照比例绘制的。为了更为清晰地示出某些实施方式，在附图标记之后可能跟随有字母，其指示相同结构、材料或者过程步骤的变形。具体实施方式下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本公开的特定方式，而非限制本公开的范围。图1示出了根据一个实施例的放大电路1。放大电路1包括放大单元10以及连接到放大单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种放大电路，其特征在于，包括：放大单元，用于接收一个常数幅度输入信号并产生一个开关输出信号；电平移位器，用于将所述常数幅度输入信号变化到一个移位幅度，所述移位幅度正比于所述开关输出信号的峰间幅度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启宇，
申请(专利权)人：意法半导体研发深圳有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94