一种新型音频功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开一种新型音频功率放大器，其将D类功放电路中起到积分作用的电路和AB类功放电路中起到运放作用的电路复用在一折叠式共源共栅电路中，再利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点，使得性能大幅提高的情况下，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。

A new audio power amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种新型音频功率放大器
本技术涉及集成电路
，尤其涉及一种新型音频功率放大器。
技术介绍
D类功放电路是一种开关型的功放电路，其工作原理是基于PWM模式，将音频信号与三角波比较，输出得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例的PWM波形，然后将该PWM波形的幅度放大，再将放大的PWM波形经过滤波后还原为放大了音频信号。与线性功放电路相比，D类功放电路具有效率高、发热少的特点，因此，D类功放电路被广泛应用于智能电视、智能手机等消费电子产品领域。而AB类功放电路采用AB类放大器，其效率高于A类放大器，失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置，使信号接近零时两个晶体管导通；小信号时，晶体管均保持有效工作，类似于A类放大器；大信号时，相应于波形的每半周，只有一个晶体管保持有效状态，类似于B类放大器。研究者有发现，现有的音频芯片为了解决电磁干扰(EMI)的问题，通常会将AB类功放电路和D类功放电路集成在一颗芯片中。当该芯片处于D类模式时，主要包括前级运放、积分器、比较器和驱动器工作。当该芯片处于AB类模式时，主要包括前级运放及运放电路工作。亦即，在现有音频芯片的电路系统中，AB类功放电路和D类功放电路是分别用两个运放电路来实现的。于是造成具有这两个运放电路的芯片尺寸不得不增加，同时也增加了芯片成本。有鉴于芯片正朝着小型化的发展，如何改进具有这两个运放电路的芯片设计成为相关研究者的重点研究项目。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种新型音频功率放大器，其将D类功放电路中起到积分作用的电路和AB类功放电路中起到运放作用的电路复用在一折叠式共源共栅电路中，再利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点，使得性能大幅提高的情况下，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。根据本技术的一方面，本技术提供了一种新型音频功率放大器，其包括：一第一运放模块；一复用模块，与所述第一运放模块电性连接，所述复用模块包括复用电路、第一组开关和第二组开关，所述复用电路分别与第一组开关和第二组开关电性连接；一比较模块，与所述复用模块电性连接；一驱动模块，与所述比较模块电性连接；以及一负载模块，与所述驱动模块电性连接；其中，当第一组开关为闭合，第二组开关为断开时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块，以使所述复用模块切换作为一积分模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于D类功放模式；当第一组开关为断开，第二组开关为闭合时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载模块，以使所复用模块切换作为一第二运放模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。在上述技术方案的基础上，本技术可以进行如下的改进。在本技术的一实施例中，所述第一运放模块包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；所述第一电容的一端接收正输入端，另一端与所述第一电阻的一端电性连接；所述第二电容的一端接收负输入端，另一端与所述第二电阻的一端电性连接；所述第一电阻的另一端分别电性连接至所述第三电阻的一端和所述第一运算放大器的正输入端；所述第二电阻的另一端分别电性连接至所述第四电阻的一端和所述第一运算放大器的负输入端；所述第三电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的负输出端，所述第四电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的正输出端。在本技术的一实施例中，所述复用电路包括：第五电阻、第六电阻、复用单元、第三电容、第四电容、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第一运算放大器的负输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第七电阻的一端、所述第三电容的一端和所述复用单元的正输入端；所述第六电阻的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第一运算放大器的正输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第八电阻的一端、所述第四电容的一端和所述复用单元的负输入端；所述第三电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第九开关，所述第九开关电性连接至所述复用单元的负输出端；所述第四电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第十开关，所述第十开关电性连接至所述复用单元的正输出端。在本技术的一实施例中，所述比较模块包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的负输出端，所述第二比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的正输出端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的负输入端接收一三角波信号。在本技术的一实施例中，所述驱动模块包括：第一驱动器、第二驱动器、第一输出对管和第二输出对管；所述第一驱动器的输入端电性连接至所述第一比较器的输出端，所述第二驱动器的输入端电性连接至所述第二比较器的输出端；所述第一输出对管包括第三十一场效应管、第三十二场效应管；所述第二输出对管包括第三十三场效应管、第三十四场效应管；所述第三十一场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十一场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第一输出端，所述第三十一场效应管的漏极电性连接至所述第三十二场效应管的漏极；所述第三十二场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第二输出端，所述第三十二场效应管的源极接地；所述第三十三场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十三场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第一输出端，所述第三十三场效应管的漏极电性连接至所述第三十四场效应管的漏极；所述第三十四场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第二输出端，所述第三十四场效应管的源极接地。在本技术的一实施例中，所述负载模块包括一负载，所述负载连接至所述第三十一场效应管和所述第三十二场效应管的公共结点以及所述第三十三场效应管和所述第三十四场效应管的公共结点。在本技术的一实施例中，所述第一组开关包括第九开关和第十开关，所述第九开关分别电性连接至所述第三电容的另一端和所述复用单元的负输出端，所述第十开关分别电性连接至所述第四电容的另一端和所述复用单元的正输出端；所述第二组开关包括：第十一开关、第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关和第十六开关；所述第十一开关分别电性连接至所述复用单元、所述第九开关、所述第一比较器的正输入端、所述第二十一场效应管和所述第二十二场效应管的公共结点；所述第十二开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十一场效应管的栅极；所述第十三开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十二场效应管的栅极；所述第十四开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十三场效应管的栅极；所述第十五开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十四场效应管的栅极；所述第十六开关分别电性连接至所述复用单元、所述第十开关、所述第二比较器的正输入端、所述第二十三场效应管和所述第二十四场效应管的公共结点。在本技术的一实施例中，所述复用单元进一步包括：第一单元、第二单元和第三单元，所述第二单元电性连接至所述第一单元，所述第三单元电性连接至所述第二单元；所述第一单元包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型音频功率放大器，其特征在于，包括：/n一第一运放模块；/n一复用模块，与所述第一运放模块电性连接，所述复用模块包括复用电路、第一组开关和第二组开关，所述复用电路分别与第一组开关和第二组开关电性连接；/n一比较模块，与所述复用模块电性连接；/n一驱动模块，与所述比较模块电性连接；以及/n一负载模块，与所述驱动模块电性连接；其中，/n当第一组开关为闭合，第二组开关为断开时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块，以使所述复用模块切换作为一积分模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于D类功放模式；/n当第一组开关为断开，第二组开关为闭合时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载模块，以使所复用模块切换作为一第二运放模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型音频功率放大器，其特征在于，包括：
一第一运放模块；
一复用模块，与所述第一运放模块电性连接，所述复用模块包括复用电路、第一组开关和第二组开关，所述复用电路分别与第一组开关和第二组开关电性连接；
一比较模块，与所述复用模块电性连接；
一驱动模块，与所述比较模块电性连接；以及
一负载模块，与所述驱动模块电性连接；其中，
当第一组开关为闭合，第二组开关为断开时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块，以使所述复用模块切换作为一积分模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于D类功放模式；
当第一组开关为断开，第二组开关为闭合时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载模块，以使所复用模块切换作为一第二运放模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。


2.根据权利要求1所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述第一运放模块包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；所述第一电容的一端接收正输入端，另一端与所述第一电阻的一端电性连接；所述第二电容的一端接收负输入端，另一端与所述第二电阻的一端电性连接；所述第一电阻的另一端分别电性连接至所述第三电阻的一端和所述第一运算放大器的正输入端；所述第二电阻的另一端分别电性连接至所述第四电阻的一端和所述第一运算放大器的负输入端；所述第三电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的负输出端，所述第四电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的正输出端。


3.根据权利要求2所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述复用电路包括：第五电阻、第六电阻、复用单元、第三电容、第四电容、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第一运算放大器的负输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第七电阻的一端、所述第三电容的一端和所述复用单元的正输入端；所述第六电阻的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第一运算放大器的正输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第八电阻的一端、所述第四电容的一端和所述复用单元的负输入端；所述第三电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第九开关，所述第九开关电性连接至所述复用单元的负输出端；所述第四电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第十开关，所述第十开关电性连接至所述复用单元的正输出端。


4.根据权利要求3所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述比较模块包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的负输出端，所述第二比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的正输出端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的负输入端接收一三角波信号。


5.根据权利要求4所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述驱动模块包括：第一驱动器、第二驱动器、第一输出对管和第二输出对管；所述第一驱动器的输入端电性连接至所述第一比较器的输出端，所述第二驱动器的输入端电性连接至所述第二比较器的输出端；所述第一输出对管包括第三十一场效应管、第三十二场效应管；所述第二输出对管包括第三十三场效应管、第三十四场效应管；所述第三十一场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十一场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第一输出端，所述第三十一场效应管的漏极电性连接至所述第三十二场效应管的漏极；所述第三十二场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第二输出端，所述第三十二场效应管的源极接地；所述第三十三场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十三场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第一输出端，所述第三十三场效应管的漏极电性连接至所述第三十四场效应管的漏极；所述第三十四场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第二输出端，所述第三十四场效应管的源极接地。


6.根据权利要求5所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述负载模块包括一负载，所述负载连接至所述第三十一场效应管和所述第三十二场效应管的公共结点以及所述第三十三场效应管和所述第三十四场效应管的公共结点。


7.根据权利要求6所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述第一组开关包括第九开关和第十开关，所述第九开关分别电性连接至所述第三电容的另一端和所述复用单元的负输出端，所述第十开关分别电性连接至所述第四电容的另一端和所述复用单元的正输出端；所述第二组开关包括：第十一开关、第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关和第十六开关；所述第十一开关分别电性连接至所述复用单元、所述第九开关、所述第一比较器的正输入端、所述第三十一场效应管和所述第三十二场效应管的公共结点；所述第十二开关分别电性连接至所述复用单元、所述第三十一场效应管的栅极；所述第十三开关分别电性连接至所述复用单元、所述第三十二场效应管的栅极；所述第十四开关分别电性连接至所述复用单元、所述第三十三场效应管的栅极；所述第十五开关分别电性连接至所述复用单元、所述第三十四场效应管的栅极；所述第十六开关分别电性连接至所述复用单元、所述第十开关、所述第二比较器的正输入端、所述第三十三场效应管和所述第三十四场效应管的公共结点。


8.根据权利要求3所述的新型音频功率放大器，其特征在于，所述复用单元进一步包括：第一单元、第二单元和第三单元，所述第二单元电性连接至所述第一单元，所述第三单元电性连接至所述第二单元；所述第一单元包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一场效应管的栅极电性连接至所述复用单元的负输入端，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊大伟，
申请(专利权)人：海门首微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32