具有数字负反馈的数字功率放大器制造技术

一种具有数字负反馈的数字功率放大器、模拟信号输入模块１４、数字信号输入模块１５、电压数字负反馈模块１７的输出端和驱动输出模块１６的输入端通过数据总线与运算单元４相连，负载Ｒｌ一端与驱动输出模块１６的输出端相连，另一端与“地”相连，直流电源由＋Ｅｅ、－Ｅｅ加入，外部信号由１、２、３号端子输入，经运算单元４选择、混合、计算后得到模拟输出期望值，模拟输出的实际值经电压数字负反馈模块１７反馈至运算单元４，经计算偏差后发出的控制指令控制驱动输出模块内末级功放管的导通与截止，经驱动输出模块１６内的低通滤波器滤去高次谐波后得到模拟输出。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字功率放大器。本专利技术之前的功率放大器(简称功放)多为模拟功放，这种功放的共同特征是它的末级功放管工作在放大区，故这种功放的效率比较低。本专利技术的目的是获得一种末级功放管工作在饱和区和截止区处于开关状态的数字功率放大器。附图说明图1是采用电压数字负反馈的数字功放原理框图。图2是图1所示数字功放模块化后的原理框图。图3是输出为+E的可变电源原理框图。图4是输出为-E的可变电源原理框图。图5是电流数字负反馈原理框图。图6是图5模块化后的原理框图。图7是采用电流数字负反馈的数字功放原理框图。图8是采用功率数字负反馈的数字功放原理框图。图9是采用了可变电源供电的电压数字负反馈的数字功放的原理框图。图10是采用了可变电源供电的电流数字负反馈的数字功放的原理框图。图11是采用了可变电源供电的功率数字负反馈的数字功放的原理框图。图12是采用直流电源供电的数字功放工作程序流程简图。图13是采用可变电源供电的数字功放工作程序流程简图。图14是图1所示的数字功放的工作程序流程图。图15是图7所示的数字功放的工作程序流程图。图16是图8所示的数字功放的工作程序流程图。图17是采用可变电源供电的数字功放的工作程序流程图。图18是具有对称三相输出的数字功放原理框图。图19是具有对称三相输出的数字功放的工作程序流程图。图14到图17流程图中各字母的含义如下a-模拟电压输出期望值b-模拟电压输出实际值c＝a-bd、e-常数e＞d，例如d＝0.01 e＝0.02a、b、c、d、e的单位是伏(V)f-模拟电流输出期望值i-模拟电流输出实际值j＝f-ih、n-常数n＞h例如h＝0.001 n＝0.002f、i、j、h、n的单位是安(A)p-模拟功率输出期望值q-模拟功率输出实际值k＝p-qp、q、k的单位是瓦(w)a1-下一采样周期模拟电压输出期望值。+E-图3所示可变电源的输出电压-E-图4所示可变电源的输出电压本专利技术的核心采用了一种本专利技术称之为数字负反馈的技术。本专利技术认为功放的实质是一种能量的转换，即将一组直流电源转换成所需要的交流或直流电源供给负载转换成其他形式的能量，如声能、光能、机械能等。由于负载的性质不同，对功放输出的电压、电流和功率也有不同的要求，本专利技术采用不同的数字负反馈来进行控制，使功放输出的电压、电流和功率满足负载的要求。以下结合附图对本专利技术予以详细说明。实施例1，本实施例硬件结构如图1所示，按图14所示工作程序流程图工作。由图1可见，本实施例由输入电路1、A/D转换电路2、A/D转换接口电路3、运算单元4、驱动接口电路5、驱动电路6、驱动电路7、低通滤波器8、输入电路9、A/D转换电路10、A/D转换接口电路11、并行接口电路12、串行接口电路13、末级开关管BG1和BG2所构成。输入电路1、A/D转换电路2、A/D转换接口电路3顺序电连接；输入电路9、A/D转换电路10、A/D转换接口电路11顺序电连接；驱动接口电路5有两个输出端，一个输出端与驱动电路6、BG1的基极顺序连接；驱动接口电路5的另一个输出端与驱动电路7、BG2的基极顺序连接；BG1、BG2的集电极连接在一起后与低通滤波器8的输入端相连；低通滤波器8 的输出端与输入电路9的输入端相连；A/D转换接口电路3、A/D转换接口电路11、并行接口电路12、串行接口电路13的输出端通过数据总线与运算单元4相连；驱动接口电路5的输入端也通过数据总线与运算单元4相连；输入电路1、并行接口电路12、串行接口电路13的输入端分别与1、2、3号端子相连；正电源+Ee由BG1的发射极加入；负电源-Ee由BG2的发射极加入；功放的输出端为低通滤波器8的输出端。负栽RL一端与功放的输出端相连，另一端与“地”相连。输入电路的作用是把拟转换成数字量的模拟量调理到适合于A/D转换的形式和幅度上。A/D转换电路的作用是把模拟量转换成数字量。各种接口电路的作用是把各种数字信号的格式和幅度分别转换到适合运算单元4进行数据和信息交流的格式和幅度上。驱动电路的作用是驱动开关管的饱和导通与截止。BG1和BG2是开关管起大功率开关的作用。低通滤波器的作用是滤除脉冲信号中的高次谐波。运算单元4是本专利技术的硬件核心，其实质是工作于数字状态的微处理器，具有数学运算和逻辑运算及对所有外围芯片进行逻辑控制的功能，它可以由德州仪器公司的DSP芯片或INTEL公司的电脑CPU来实现。模拟信号由1号端子输入、并行数字信号由2号端子输入，串行数字信号由3号端子输入，这些输入信号经运算单元4选择、混合、计算后得到a，模拟电压输出的实际值经输入电路9、A/D转换电路10、A/D转换接口电路11、反馈给运算单元4。运算单元4按图14所示程序流程控制BG1、BG2，使它们工作在饱和导通与截止两种状态之一，并且BG1导通时，BG2截止；BG2导通时，BG1截止，这样便在BG1、BG2的集电极上得到上升沿和下降沿都很陡峭的脉冲电压，经低通滤波器8滤去脉冲电压的高次谐波后就可得到模拟电压输出给负载RL。由上述工作过程可见，由于通过输入电路9把模拟输出电压取样后传送给A/D转换电路10，把模拟信号转换成数字信号后再给A/D转换接口电路11转换到运算单元4适合的格式和电平上并暂存于此供运算单元4随时读取。本专利技术把模拟输出电压经取样转换成数字信号供运算单元4读取的过程称为电压数字负反馈。由于采用了这一技术，使运算单元4能够了解识别实际输出值，并发出指令经驱动接口电路5、驱动电路6、驱动电路7分别控制BG1和BG2的导通和截止，使实际输出值与期望输出值之间的偏差保持在一个可以接受的范围内，简单地说偏差是受控的。为了便于以后的说明，把输入电路1、A/D转换电路2、A/D转换接口电路3合并为模拟信号输入模块14，其作用是把外部输入的模拟信号转换成可供运算单元4识别和使用的数字信号；把驱动接口电路5、驱动电路6、驱动电路7、BG1、BG2、低通滤波器8合并为驱动输出模块16，其作用是按运算单元4的指令，控制模拟输出满足设计者的使用要求；把输入电路9、A/D转换电路10、A/D转换接口电路11合并为电压数字负反馈模块17，其作用是把功放输出的模拟电压转换成可供运算单元4识别使用的数字信号，让运算单元4了解、识别功放的模拟输出，并根据偏差的大小发出控制指令控制驱动输出模块16，以此达到控制模拟输出的目的；把并行接口电路12、串行接口电路13合并成为数字信号输入模块15，其作用是使外部输入的数字信号能让运算单元4所接受。经上述合并后的原理框图如图2所示。由图2可见，采用电压数字负反馈的数字功放由模拟信号输入模块14、数字信号输入模块15、驱动输出模块16、电压数字负反馈模块17、运算单元4构成。模拟信号输入模块14、数字信号输入模块15、电压数字负反馈模块17的输出端和驱动输出模块16的输入端通过数据总线与运算单元4相连，1号端子与模拟信号输入模块14的输入端相连，2、3号端子与数字信号输入模块15的输入端相连，电压数字负反馈模块17的输入端与驱动输出模块16的输出端相连，直流正电源与+Ee相连，直流负电源与-Ee相连，负载RL一端与驱动输出16的输出端相连，另一端与“地”相连。直流电源由+Ee、-Ee加入。模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有数字负反馈的数字功率放大器，以运算单元４为硬件核心，模拟信号输入模块１４、数字信号输入模块１５、电压数字负反馈模块１７、电压数字负反馈模块１９、电压数字负反馈模块２２、电流数字负反馈模块２３的输出端通过数据总线与运算单元４连接，驱动输出模块１６、驱动输出模块１８、驱动输出模块２０的输入端也通过数据总线与运算单元４连接，模拟信号输入模块１４、数字信号输入模块１５的输入端分别与１、２、３号端子相连，电流传感器２１与负载Ｒ↓［Ｌ］串联，电流传感器２１一端与“地”相连，另一端与Ｒ↓［Ｌ］相连，Ｒ↓［Ｌ］的另一端与驱动输出模块１６的输出端相连，驱动输出模块１８的输出端与驱动输出模块１６的正电源输入端相连，驱动输出模块２０的输出端与驱动输出模块１６的负电源输入端相连，电压数字负反馈模块１７的输入端与驱动输出模块１６的输出端相连，电压数字负反馈模块１９的输入端与驱动输出模块１８的输出端相连，电压数字负反馈模块２２与驱动输出模块２０的输出端相连，电流数字负反馈模块２３的输入端与电流传感器２１的非接“地”端相连，其特征是所有数字负反馈模块中都含有Ａ／Ｄ转换电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗代云，
申请(专利权)人：罗代云，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]