D类放大器制造技术

一种Ｄ类放大器，其放大施加至所述放大器（２１）的信号输入端的输入信号，以通过所述放大器的信号输出端（２８ａ、２８ｂ）产生放大的信号输出，包括：比较器（２３），其对施加的输入信号与开关信号进行比较，以产生脉冲宽度调制信号；驱动单元（２４），其放大脉冲宽度调制信号，以产生放大的输出信号；以及反馈电路，其产生用于比较器（２３）的自振荡开关信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种D类放大器，并且更具体地涉及一种用于放大xDSL信号的D类功率放大器。
技术介绍
数字用户线(DSL)提供了当今时代中的关键技术，并有助于提高通信网络的速度。DSL在现有的以铜为基础的电话线上提供极其快速的数据传送。在DSL中，在比传统的窄带电话信号明显高的频率上传送宽带数据信号。由于两种类型的信号，即窄带电话信号和宽带数据信号是基于相同的用户线传送的，所以配备分路器装置以用于在用户线的两端处分割和重新合并两种类型的信号首先在中心局或交换中心，其次在用户位置处的终端处。图1示意性示出了与数据覆盖网络共存的这种电话网络的拓扑结构。中心局CO经过用户线SL1、SL2、...SLN耦合至用户S1、S2、...SN，其中在每一位置处配备分路器装置SP0、SP1、SP2、...SPN，以用于分离和组合DSL宽带信号和电话窄带信号。在中心局CO处和在用户位置处产生的信号必须满足一定的要求。用于“异步数字用户线(ADSL)收发器”的示范性标准提供了ITU-T建议G.992.1(06/99)，即系列G传送系统和介质、数字系统和网络。通过离散多频音调制(DMT)提供用于在异步数字用户线上传送数据的公用线路码(linecode)。在DMT中，将用于数据传输的给定频率范围分解为作为独立的数据链路的多个窄频带。在ADSL中，数据传输一般出现在20kHz和1MHz之间。线路码的功率谱密度(PSD)限定了频域中线路码功率的分布。由于DSL标准的频率不得干扰相同频带中的其它应用，例如无线电传输，所以要引入所谓的PSD屏蔽(mask)。PSD屏蔽是指定允许用于线路码的最大PSD的样板。PSD屏蔽被用作用于DSL技术的设计和实施的方针。图2示出了依据ITU-T G992.1建议的ADSL标准的传输PSD屏蔽。传输ADSL PSD屏蔽是分段连续的，并有如下要求在大至4kHz，-97.5dBm，并在0-4KHz频带中具有15dB的最大功率；在4KHz(对应于-92.5dB/Hz峰值要求)和24.875kHz(对应于-36.5dB/Hz峰值要求)之间，21dB/倍频程的斜率；在25.875KHz和1104kHz之间，-36.5dBm/Hz；在1104KHz和3093kHz之间，-36dB/倍频程的负斜率；以及在大于3093kHz范围，-90dBm/Hz，作为峰值要求(PR)。某些标准甚至需要功率谱密度在4545kHz之上低于-110dBm/Hz。此外，在4545kHz之上任何1MHz宽的滑动窗口中的最大功率必须低于-50dBm，并且最大传输的总功率在25.875kHz和1104kHz之间必须不大于19.8dBm。为了在由一对铜线构成的电话线上传输ADSL数据信号，所述一对铜线也称作用户回路或双绞线(中心局必须配备线路驱动器)。线路驱动器补偿线路的衰减，并且它们必须遵守PSD屏蔽要求。线路驱动器必须放大线路码ADSL信号，以使在用户位置处接收时具有充分的强度。类似地，应该在用户位置处配备线路驱动器，以用于向上传输ADSL数据至中心局。关于由相关的标准给出的PSD屏蔽，两个线路驱动器都需要遵守类似的要求。线路驱动器的基本元件是用于放大在电话线上传输的DSL信号的功率放大器。传统上使用AB类线性放大器。然而，偏置AB类放大器中的驱动晶体管以使它们工作在线性区域中，所述线性区域导致它们常常在导通状态中，并且吸取静态电流。这导致低效率的功率消散。例如，当在功率效率仅仅为13％的情况下传输100mW时，现有技术的B类线路驱动器消耗750mW。提高功率放大器的功率效率的方式是输出晶体管作为开关来工作。这些放大器也被称作D类放大器。当晶体管截止，通过的电流近似为零。当晶体管导通，跨过晶体管的电压是小的，理想地为零。在每种情况中，功率耗散是非常低的。这增大了效率，这样需要较少来自电源的功率和较小的放大器用散热片。这些是便携式电池供电需求中重要的优点。图3示出了一种线路驱动器，其包括依据现有技术的D类放大器。这种线路驱动器包括D类功率放大器和串联连接的解调滤波器。图4示出了这种传统的D类放大器的原理示意图。在图4中示出的D类放大器包括比较器CP，该比较器CP用于接收提供开关频率(fs)的三角形波信号T，即通过三角形波发生器TG产生的信号，以及输入信号S1。比较器CP对三角形波信号T和输入信号S1进行比较，以产生可变的占空因数正方波信号S2。实际上，利用与输入信号S1电平成比例的占空因数产生脉冲序列。脉冲宽度调制信号S2经相位控制电路耦合至互补输出晶体管P、N的栅极，其中在电源电压VDD和地GND之间串联连接它们的各自源、漏路径。在源、漏路径之间的节点处分接放大的输出信号S3。实际上，具有与输入信号电平成比例的占空因数的脉冲宽度调制(PWM)信号在远远大于输入信号S1的最高频率的开关频率(fs)处导通和截止互补的输出晶体管P、N。因此，功率充分地从电源传递至负载。由于在导电过程中不存在跨过开关晶体管P、N的电压，如图4所示的D类放大器的效率是高的。这意味着开关中非常低的功率损耗，同时事实上全部的功率被转换至连接至D类功率放大器的输出的负载。相位控制电路接收比较器的脉冲宽度调制输出信号S2，并延迟信号，从而使两个互补的功率MOSFET不同时导通和截止。D类功率放大器能够达到高达90％的效率。图5示出了如图4所示的传统的D类功率放大器内部的信号的信号时间图。比较器比较供给的模拟输入信号S1，它在给出的例子中是模拟正弦波信号。该信号与由三角形波发生器产生的三角形波T进行比较。如果正弦波信号的幅度高于三角形信号T，比较器供给低输出信号至由互补的MOSFET形成的驱动级，反之，当三角形信号的幅度高于施加的输入信号时，比较器CP的输出是高的。因此，供给至驱动级的信号S2是表示施加的输入信号S1的脉冲宽度调制信号PWM。驱动级不放大初始的模拟输入信号S1，而是放大这种增大功率效率的数字表示，也就是脉冲宽度调制信号S2。如图4中所示，比较器CP和驱动级被供给相同的电源电压VDD。如图4所示的D类功率放大器的进一步的缺点是当集成于CMOS单独芯片上时，最大的电源电压VDD是3V，从而使在D类功率放大器的输出端上的最大电压摆动低于3V。如图4所示的D类放大器的进一步的缺陷是三角形波发生器必须产生由比较器CP使用的三角形波信号T。三角形波发生器在结构上是相对复杂的，并且在芯片上集成D类功率放大器时需要大量的芯片面积。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种不需要三角形波发生器、并当在单独的芯片上集成D类放大器时占据最小的芯片面积的D类功率放大器。通过具有主权利要求1的特征的D类放大器获得所述目的。本专利技术提供一种D类放大器，其放大施加至所述放大器的信号输入端的输入信号，以通过所述放大器的信号输出端产生放大的信号输出，包括比较器，其对供给的输入信号与开关信号进行比较，以产生脉冲宽度调制信号；驱动单元，其放大脉冲宽度调制信号，以产生放大的输出信号；以及反馈电路，其产生用于比较器的自振荡开关信号。在优选实施例中，完全差分地形成依据本专利技术的D类放大器。在优选实施例中，驱动单元包括至少两个驱动级，每一驱动级包括两个互补的MOSFET。在优选实施例中，以CMOS工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｄ类放大器，其放大施加至所述放大器（２１）的信号输入端的输入信号，以通过所述放大器的信号输出端（２８ａ、２８ｂ）产生放大的信号输出，所述Ｄ类放大器包括：（ａ）比较器（２３），对施加的输入信号与开关信号进行比较，以产生脉冲宽度调制 信号；（ｂ）驱动单元（２４），放大脉冲宽度调制信号，以产生放大的输出信号；以及（ｃ）反馈电路，产生用于比较器（２３）的自振荡开关信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔斯特凡巴尔卡奥，布博金吉，卡尔迈克尔约翰松，拉尔斯卡尔松，托尔比约恩伊瓦尔兰达尔，安德烈亚斯维斯博格，
申请(专利权)人：印芬龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]