D类放大器及用于执行D类放大的方法技术

本发明专利技术提供了一种D类放大器，该D类放大器包括：回路滤波器、脉宽调制(PWM)电路、输出电路，以及共模控制电路。回路滤波器用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号。脉宽调制电路用于将非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号，其中，所述非脉宽调制信号是至少由所述滤波信号得到的。输出电路用于根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号。共模控制电路用于监测所述输出信号的共模电平，以产生用于脉宽调制共模控制的共模控制信号。相应地，本发明专利技术还提供了一种用于执行D类放大的方法。采用本发明专利技术，可以提高电源抑制比和线性度。

Class D amplifier and method for performing class D amplification

The invention provides a class D amplifier, which comprises a loop filter, a pulse width modulation (PWM) circuit, an output circuit, and a common mode control circuit (D). The loop filter is used to receive the input signal of the class D amplifier so as to generate a filter signal. A pulse width modulation circuit is used to convert a non pulse width modulated signal into a pulse width modulated signal, wherein the PWM signal is obtained at least by the filtered signal. An output circuit is used to generate an output signal of the D class amplifier according to the pulse width modulation signal. The common mode control circuit is used to monitor the common mode level of the output signal to generate a common mode control signal for PWM common mode control. Accordingly, the invention also provides a method for performing D class amplification. By adopting the present invention, the power supply rejection ratio and linearity can be improved.

【技术实现步骤摘要】
D类放大器及用于执行D类放大的方法
本专利技术涉及一种放大器的设计，更特别地，涉及一种具有脉宽调制(pulse-widthmodulation，PWM)共模(common-mode，CM)控制的D类(class-D)放大器及用于执行D类放大的方法。
技术介绍
D类放大器基本上是一个开关放大器。它具有接近100％的功率效率。也就是说，被供应给D类放大器的绝大多数功率均被传送至负载。通常，采用具有高电源抑制比(powersupplyrejectionratio，PSRR)的低压差(low-dropout，LDO)稳压器来供应清洁电力(cleanpower)给D类放大器。此LDO稳压器用于减轻通过电源管理电路或者由电源管理电路产生的噪声耦合，该电源管理电路可以包括降压/升压转换器。然而，此LDO稳压器会造成额外的功率损耗以及降低整个系统的能量效率。因此，为了避免这种不希望的功率损耗，D类放大器的供给电压优选为由电源(例如，电池)供电，而不使用LDO稳压器供电，其中，LDO稳压器重点强调D类音频放大器的电源抑制比(PSRR)。因此，对于音频应用的高性能来说，需要一种具有高电源抑制比(PSRR)和高线性度(例如，低的总谐波失真与噪声(TotalHarmonicDistortionwithNoise，THD+N))的新颖的D类放大器(class-Damplifier，CDA)的设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种D类放大器及用于执行D类放大的方法，以解决上述问题。根据本专利技术的第一方面，公开了一种示例性的D类放大器。该示例性的D类放大器包括：回路滤波器、脉宽调制(PWM)电路、输出电路，以及共模控制电路。回路滤波器用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号。脉宽调制电路用于将非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号，其中，所述非脉宽调制信号是至少由所述滤波信号得到的。输出电路用于根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号。共模控制电路用于监测所述输出信号的共模电平，以产生用于脉宽调制共模控制的共模控制信号。其中，所述脉宽调制共模控制体现在用于控制所述脉宽调制信号的共模电平上。根据本专利技术的第二方面，公开了一种示例性的D类放大器。该示例性的D类放大器包括：回路滤波器、组合电路、输入前馈电路、脉宽调制(PWM)电路，以及输出电路。回路滤波器用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号。组合电路用于至少组合所述滤波信号和所述输入信号，以产生非脉宽调制信号，其中，所述组合电路仅由无源元件构成。输入前馈电路用于将所述输入信号馈送给所述组合电路。脉宽调制电路用于将所述非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号。输出电路用于根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号。根据本专利技术的第三方面，公开了一种用于执行D类放大的示例性方法，所述执行D类放大的方法用于D类放大器。该示例性方法包括以下步骤：对所述D类放大器的输入信号执行回路滤波操作，以产生滤波信号；执行脉宽调制操作，以将非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号，其中，所述非脉宽调制信号是至少从所述滤波信号得到的；根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号；以及，监测所述输出信号的共模电平，以产生用于脉宽调制共模控制的共模控制信号。其中，所述脉宽调制共模控制体现在用于控制所述脉宽调制信号的共模电平上。根据本专利技术的第四方面，公开了一种用于执行D类放大的示例性方法。该示例性方法包括以下步骤：对所述D类放大的输入信号执行回路滤波操作，以产生滤波信号；利用组合电路至少组合所述滤波信号和所述输入信号，以产生非脉宽调制信号，其中，所述组合电路仅由无源元件构成；执行脉宽调制操作，以将所述非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号；以及，根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号。上述技术方案提供了一种具有脉宽调制(PWM)共模控制的新颖的D类放大器及相关的方法，采用本专利技术，通过该脉宽调制(PWM)共模控制可以提高电源抑制比和线性度。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。附图说明图1是根据本专利技术实施例示出的一种不具有所提出的脉宽调制共模控制的D类放大器的示意图；图2是根据本专利技术实施例示出的图1中的D类放大器的线性模型的示意图；图3是根据本专利技术实施例示出的具有所提出的脉宽调制共模控制的D类放大器的示意图；图4是根据本专利技术实施例示出的图3中的D类放大器的线性模型的示意图；图5是根据本专利技术实施例示出的一种共模控制电路的示意图；图6是根据本专利技术实施例示出的一种脉宽调制电路的示意图；图7A是根据本专利技术实施例示出的由图6中的脉宽调制电路所执行的脉宽调制操作的示意图；图7B示出了图7A中的两种示例信号的DC电平；图8是根据本专利技术实施例示出的一种用于产生回路滤波器的滤波信号的运算放大器的示意图；图9是根据本专利技术实施例示出的一种位于回路滤波器和脉宽调制电路之间的组合电路的示意图；图10是根据本专利技术实施例示出的另一脉宽调制电路的示意图；图11A是根据本专利技术实施例示出的一种由图10中的脉宽调制电路所执行的脉宽调制操作的示意图；图11B示出了图11A中的两种示例信号的DC电平；图12是根据本专利技术实施例示出的具有所提出的脉宽调制共模控制的另一D类放大器的示意图；图13是根据本专利技术实施例示出的一种组合电路的示意图。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例，其仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，而并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件，所属领域技术人员应当理解，制造商可能会使用不同的名称来称呼同样的元件。因此，本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。其中，除非另有指示，各附图的不同附图中对应的数字和符号通常涉及相应的部分。所绘制的附图清楚地说明了实施例的相关部分且并不一定是按比例绘制。图1是根据本专利技术实施例示出的一种不具有所提出的脉宽调制(PWM)共模控制的D类放大器的示意图。D类放大器100可以是全差分闭环D类放大器，但应当说明的是，这仅用于说明目的，而并不是对本专利技术的限制。如图1所示，D类放大器100包括回路滤波器(loopfilter，LF)102(由“LF”表示)、脉宽调制(PWM)电路104、输出电路106，以及反馈电路108。回路滤波器102用于接收D类放大器100的输入信号VI，以产生滤波信号VLF，其中，输入信号VI是由正信号(positivesignal)VIP和负信号(negativesignal)VIN构成的全差分信号，以及，滤波信号VLF是由正信号VLFP和负信号VLFN构成的全差分信号。PWM电路104用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D类放大器，其特征在于，包括：回路滤波器，用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号；脉宽调制电路，用于将非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号，其中，所述非脉宽调制信号是至少由所述滤波信号得到的；输出电路，用于根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号；以及共模控制电路，用于监测所述输出信号的共模电平，以产生用于脉宽调制共模控制的共模控制信号。

【技术特征摘要】
2015.09.11 US 62/217,178;2015.09.15 US 62/218,744;1.一种D类放大器，其特征在于，包括：回路滤波器，用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号；脉宽调制电路，用于将非脉宽调制信号转换成脉宽调制信号，其中，所述非脉宽调制信号是至少由所述滤波信号得到的；输出电路，用于根据所述脉宽调制信号产生所述D类放大器的输出信号；以及共模控制电路，用于监测所述输出信号的共模电平，以产生用于脉宽调制共模控制的共模控制信号。2.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述回路滤波器包括：共模反馈电路；所述共模控制电路用于输出所述共模控制信号至所述回路滤波器的所述共模反馈电路；以及，所述回路滤波器的所述共模反馈电路用于根据所述共模控制信号来调整所述滤波信号的共模电平。3.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述D类放大器还包括：组合电路，位于所述回路滤波器的输出和所述脉宽调制电路的输入之间；其中，所述共模控制电路用于输出所述共模控制信号至所述组合电路；以及，所述组合电路用于组合所述滤波信号和所述共模控制信号，以调整所述非脉宽调制信号的共模电平，其中，所述非脉宽调制信号是至少由所述滤波信号和所述共模控制信号得到的。4.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述脉宽调制电路包括：锯齿波信号发生器，用于产生锯齿波信号；以及比较电路，用于比较所述非脉宽调制信号与所述锯齿波信号，以产生所述脉宽调制信号；其中，所述共模控制电路用于输出所述共模控制信号至所述锯齿波信号发生器；以及，所述锯齿波信号发生器还用于根据所述共模控制信号来调整所述锯齿波信号的共模电平。5.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述共模控制电路包括：参考共模电压产生器，用于监测所述D类放大器的供给电压，以产生参考共模电压；以及运算放大电路，用于根据所述输出信号的共模电平和所述参考共模电压输出所述共模控制信号。6.权利要求5所述的D类放大器，其特征在于，所述参考共模电压产生器包括：带隙基准电压产生器，用于提供带隙基准电压；其中，所述参考共模电压产生器根据所监测到的供给电压，由所述带隙基准电压得到所述参考共模电压。7.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述D类放大器还包括：组合电路，位于所述回路滤波器的输出和所述脉宽调制电路的输入之间；以及输入前馈电路，用于将所述输入信号馈送给所述组合电路；其中，所述组合电路用于至少组合所述滤波信号和所述输入信号，以产生所述非脉宽调制信号，以及，所述组合电路仅由无源元件构成。8.权利要求7所述的D类放大器，其特征在于，所述无源元件包括电阻，用于执行输入前馈电阻性求和，以通过组合所述滤波信号和所述输入信号而产生所述非脉宽调制信号。9.如权利要求1所述的D类放大器，其特征在于，所述D类放大器是全差分闭环D类放大器，以及，所述D类放大器还包括：反馈电路，用于将所述输出信号反馈给所述回路滤波器的输入。10.一种D类放大器，其特征在于，包括：回路滤波器，用于接收所述D类放大器的输入信号，以产生滤波信号；组合电路，用于至少组合所述滤波信号和所述输入信号，以产生非脉宽调制信号，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文杰，林育信，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71