(10)申请公布号 CN 101771386 A
(43)申请公布日 2010.07.07C N 101771386 A
*CN101771386A*
(21)申请号 200810204829.8
(22)申请日 2008.12.30
H03F 3/217(2006.01)
H03F 1/32(2006.01)
(71)申请人龙鼎微电子(上海)有限公司
地址200030 上海市徐汇区乐山路33号慧
谷创业1号楼201室
(72)发明人方乐章 徐景 李国勇 王瑾
吴祖恒
(74)专利代理机构上海翼胜专利商标事务所
(普通合伙) 31218
代理人
翟羽
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供一种具有抗饱和失真电路的D 类
积分器，以及PWM 电路，PWM 电路连接驱动电路和
喇叭，另外，本发明的具有抗饱和失真电路的D 类
音频功率放大器还包含相互连接的饱和检测电路
择电路耦接于所述PWM 电路和所述增益控制电路
之间，所述时钟选择电路连接所述增益控制电路。
本发明能将电路稳定在一固定增益间，实现D 类
音频功率放大器的抗饱和失真。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页
权 利 要 求 书
CN 101771386 A1/1页
1.一种具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，包含依次连接的增益控制电路、积分器，以及PWM电路，该PWM电路连接驱动电路和喇叭，其特征在于，所述具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器还包含相互连接的饱和检测电路和时钟选择电路，并且该饱和检测电路和时钟选择电路耦接于所述PWM电路和所述增益控制电路之间，所述时钟选择电路连接所述增益控制电路。
2.根据权利要求1所述的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，其特征在于，所述饱和检测电路还单独耦接于所述PWM电路与所述增益控制电路之间。
3.根据权利要求1所述的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，其特征在于，所述增益控制电路包含差分放大器和电阻/开关阵列。
4.根据权利要求3所述的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，其特征在于，所述电阻/开关阵列由饱和检测电路和时钟选择电路控制。
5.根据权利要求1或4所述的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，其特征在于，所述时钟选择电路输出两个时钟控制信号：用于控制增益降低的短时钟信号，和用于控制增益增加的长时钟信号。 6.根据权利要求5所述的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，其特征在于，所述长时钟信号和短时钟信号通过控制所述电阻/开关阵列来控制增益的增加和降低。
具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种D类音频功率放大器，特别是涉及一种具有抗饱和失真电路的D 类音频功率放大器。
背景技术
[0002] 目前，实现音频放大的音频系统放大器有A类放大器，AB类放大器、B类放大器，以及D类放大器，其中，D类放大器相对于其他类的放大器而言，功耗最小，因此产生的热量也较少，能节省印制电路板(PCB)的面积和成本，并且能够延长便携式系统的电池寿命。基于上述优点，D类放大器的应用前景十分广泛。
[0003] 但现有的D类音频功率放大器，在一定输入条件下，随着增益的增加，输出功率也会随之增大，从而会使得电路进入饱和状态。在音频应用中，体现出的特征是失真加大，波形产生削波现象。
发明内容
[0004] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种能改善电路饱和失真现象，具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器。
[0005] 本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器，包含依次连接的增益控制电路、积分器，以及PWM电路，该PWM电路连接驱动电路和喇叭，所述具有抗饱和失真电路的D 类音频功率放大器还包含相互连接的饱和检测电路和时钟选择电路，并且该饱和检测电路和时钟选择电路耦接于所述PWM电路和所述增益控制电路之间，所述时钟选择电路连接所述增益控制电路。
[0007] 所述饱和检测电路还单独耦接于所述PWM电路与所述增益控制电路之间。[0008] 所述增益控制电路包含差分放大器和电阻/开关阵列。
[0009] 所述电阻开关阵列由饱和检测电路和时钟选择电路控制。
[0010] 所述时钟选择电路输出两个时钟控制信号：用于控制增益降低的短时钟信号，和用于控制增益增加的长时钟信号。
[0011] 所述长时钟信号和短时钟信号通过控制所述电阻/开关阵列来控制增益的增加和降低。
[0012] 以下将结合附图，对本发明的其他方面和本发明的优点给予详细阐释。
附图说明
[0013] 图1是本发明的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器的方块示意图；[0014] 图2是本发明的增益控制电路的电路原理示意图；
[0015] 图3是本发明的电阻/开关阵列的结构示意图；
[0016] 图4是本发明的PWM电路的电路原理示意图；
[0017] 图5是本发明的饱和检测电路的电路原理示意图；
[0018] 图6是本发明的时钟选择电路的电路原理示意图。
[0019] 图7A是未采用本发明技术方案时D类音频功率放大器输出的信号波形示意图；[0020] 图7B是采用本发明技术方案后D类音频功率放大器输出的信号波形示意图；[0021] 图中主要元件符号说明
[0022] 1、增益控制电路，11、电阻/开关阵列，12、差分放大器，121、差分放大器的正输入端，122、差分放大器的负输入端，123、差分放大器的输出端，2、积分器，3、PWM电路，4、驱动电路，5、喇叭，6、饱和检测电路，7、时钟选择电路；
[0023] S1、音频信号，S2、基准电压信号，S3～S6、信号，S7、短时钟信号，S8、长时钟信号，S9、系统时钟信号。
具体实施方式
[0024] 请参阅图1，本发明的具有抗饱和失真电路的D类音频功率放大器包含：依次连接的增益控制电路1、积分器2，以及PWM电路3，该PWM电路3连接驱动电路4和喇叭5；该PWM电路3和所述增益控制电路1之间耦接有相互连接的饱和检测电路6和时钟选择电路7，所述时钟选择电路7连接所述增益控制电路1，并且该饱和检测电路6还单独耦接于所述PWM电路3和所述增益控制电路1之间。请进一步参阅图中所示的箭头及其指向，增益控制电路1用于接收音频信号S1和基准电压信号S2，以改变电路的增益；积分器2用于对来自增益控制电路1的信号S3进行积分，并输出信号S4至PWM电路3；PWM电路3用来生成脉冲调制信号S5，并将其输入至驱动电路4，驱动喇叭5；饱和检测电路6用以根据来自PWM电路3的脉冲调制信号S5，检测电路是否达到饱和状态；时钟选择电路7用以根据来自饱和检测电路的信号S6，产生短时钟信号S7或长时钟信号S8，以逐级减小或增大增益。[0025] 请进一步参阅图2和图3。如图2所示，增益控制电路1包含差分放大器12和电阻/开关阵列11，差分放大器12的正输入端121接收基准电压信号S2，负输入端122和输出端123均连接电阻/开关阵列11。请进一步参阅图3，差分放大器12的负输入端122连接电阻111、输出端123连接所有开关112的公共端。电阻/开关阵列11的另外一个端子接收音频信号S1，开关112连接时钟选择电路7，该时钟选择电路能产生短时钟信号S7和长时钟信号S8。请继续参阅图4，其显示时钟选择电路7的电路原理图。如图所示，本发明的时钟选择电路7可以由若干个连接在一起的D触发器构成，该若干个连接在一起的D触发器接收系统时钟信号S9，并通过开关SW1输出
短时钟信号S7，通过开关SW2输出长时钟信号S8，开关SW1和SW2由来自饱和检测电路的信号S6控制。
[0026] 请继续参阅图5，其显示饱和检测电路6的电路原理示意图，如图所示，相互连接的若干个D触发器接收系统的钟信号S9和PWM电路输出的信号S5，并输出信号S6至时钟选择电路7。当PWM电路3输出的信号S5饱和时，每个D触发器接收到的PWM电路输出的信号S5均为高电平，经过N个时钟后(N由D触发器个数控制)，饱和检测电路5输出的信号S6为高电平，并使得时钟选择电路产生一短时钟信号S7；当PWM电路3输出的信号S5退出饱和后，S5为高电平的时间无法维持N个时钟，饱和检测电路5输出的信号S6为低电平，使时钟选择电路产生长一时钟信号S8。
[0027] 请继续参阅图6，其显示PWM电路3的电路原理示意图，如图所示，PWM电路3包含
一比较器，该比较器31的正输入端接收来自积分器2的信号S4，负输入端接收另外输入的三角波信号S13，输出端输出数字信号S5。
[0028] 请再次参阅图1，工作时，增益控制电路1接收音频信号S1和基准电压信号S2，并经差分放大器12放大后输出信号S3至积分器2，信号S3经积分器2处理后得到信号S4，该信号S4与PWM电路3的另一三角波输入信号进行比较，获得信号S5，并以此经驱动电路4驱动喇叭5发出声音。PWM电路3同时将发出的信号S5反馈至饱和检测电路6，若饱和检测电路6检测到的信号过饱和，则输出的信号S6启动时钟
选择电路7和增益控制电路1的电阻/开关阵列11，并调整时钟选择电路7发出一短时钟信号S7，使开关112组成的开关阵列中的导通开关的比例减小，增益控制电路1的增益减小，PWM电路3的输出信号的占空比降低；反之，若饱和检测电路6检测到的信号较弱，则输出的信号S6启动时钟选择电路7和增益控制电路1的电阻/开关阵列11后，会控制时钟选择电路7产生一长时钟信号S8，使开关112组成的开关阵列中的导通开关的比例增大，增益控制电路1的增益增大，PWM电路3的输出信号的占空比升高。
[0029] 图7A和图7B示意性显示了采用本发明技术方案前后的D类音频功率放大器输出波形的变化。在图7A中，当增益较大时，功率放大器产生削波现象；采用本发明技术方案后，如图7B所示，波形完整。
[0030] 本发明通过在D类音频功率放大器中设置一饱和检测电路，并巧妙的利用时钟选择电路，使电路稳定在一固定增益间，避免输出信号饱和失真，实现D类音频功率放大器的抗饱和失真。
[0031] 综上所述，虽然本发明已揭露了较佳的实施例，但该些较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可以用其它具体形式来体现本发明的精神，因此本发明的保护范围应以权利要求界定的范围为准。
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