一种改善偏置跟随性的功率放大器制造技术

本发明专利技术提供一种改善偏置跟随性的功率放大器，ADC将测量所得的模拟电压转换为数字送入DSP，DSP采集到的信号与预先建立的功放级偏执模型进行模型匹配，检测是否存在过载趋势、检测功放是否即将超出偏执线性区间，从而决定是否对功放偏执进行调整，存在强过载趋势(短路)，及时关闭功放末级；对于超出偏执先行区(A类区域)，对其进行一定程度的过拟合补偿，从而使得功率放大级一直处于高线性区域，同时降低了固定偏执电流，减低了功耗；保护了设备。解决了传统功率放大器采用模拟偏置，离散性大，偏置跟随性差；本发明专利技术采用高速采样与信号处理环路，改善偏置跟随性问题的同时有效保护电路不被损毁。被损毁。被损毁。

【技术实现步骤摘要】
一种改善偏置跟随性的功率放大器


[0001]本专利技术涉及音频放大器领域，具体涉及一种改善偏置跟随性的功率放大器。

技术介绍

[0002]功率放大器是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如扬声器)的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
[0003]功率放大器一般可以分为A类、B类、A/B类、D类等；例如申请号CN201420530849.5公开了一种AB类功放电路，包括DSP高音信号输入电路、开关静音电路、降功率电路、过温保护电路、电源保护电路、过流限流保护电路、直流保护检测电路、限幅电路、AB功率放大器和高音喇叭；DSP高音信号输入电路输出信号依次通过开关静音电路、降功率电路、AB功率放大器后到高音喇叭；过温保护电路与电源保护电路连接，设有温度探测器与功放散热器连接，所述温度探测器分别与降功率电路和过温保护电路连接；过温保护电路、过流限流保护电路、直流保护检测电路、限幅电路与AB功率放大器连接；直流保护检测电路与电源保护电路连接，限幅电路通过光耦器控制AB功率放大器的输入。
[0004]申请号CN201910096690.8公开了一种数字功放系统，包括第一组成支路和第二组成支路，第一组成支路包括：串联的第一开关结构和第一电流源，第一电流源包括：第四电阻、第一场效应管、第二场效应管和第二运算放大器，第二组成支路包括：串联的第二开关结构和第二电流源，第二电流源包括：第五电阻、第三场效应管、第四场效应管和第三运算放大器，在应用于数字功放系统时，增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了数字功放系统的电源抑制比。传统功率放大器采用模拟偏置，离散性大，偏置跟随性差。
[0005]本专利技术采用高速采样与信号处理环路，改善偏置跟随性问题的同时有效保护电路不被损毁。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种改善偏置跟随性的功率放大器，包括：包括输入端、偏置功放模块、输出端；还包括电流采样模块、模数转换模块、数字信号处理器/DSP、数模转换器、低通滤波器、电流电压转换器和电流控制电压模块；
[0007]偏置功放模块分别连接输入端和输出端，输入端用于输入信号，经过偏置放大器后进行信号放大，之后通过输出端输出；
[0008]电流采样模块连接偏置功放模块，用于对偏置功放模块的输出级进行比例电流复制，之后复制的电流通过模数转换模块转换成数字信号输入DSP；
[0009]信号输入DSP内的功放偏置模型进行匹配，输出电压控制数据；
[0010]电压控制数据输入数模转换器后经过低通滤波器进入电流电压转换器得到控制电流；控制电流输入电流控制电压模块得到调节电压，调节电压与输入信号一同加载至偏置放大模块。
[0011]DSP采集到的信号以5ms为单位与预先建立的功放偏置模型进行模型匹配。
[0012]模数转换器和数模转换器的采样率为100kSPS。
[0013]DSP内的功放偏置模型进行两种识别，分别为：
[0014]1)检测是否存在过载趋势；
[0015]2)检测功放是否即将超出偏置线性区间；
[0016]如果存在过载趋势，则关闭功放末级，如果超出偏置线性区，则利用电压控制数据对偏置功放模块进行过拟合补偿，使得偏置功放的功率放大级一直处于高线性区域。
[0017]功放偏置模型包括两个部分，第一部分为过载识别模型，用于检测是否存在过载趋势并进行相应控制，第二部分为补偿模型用于检测功放是否即将超出偏置线性区间，并施加相应控制；
[0018]过载识别模型的工作过程为：
[0019]输入DSP的数字信号按照固定的时间间隔进行时域
‑
频域变换，变换方式为傅里叶变换或者小波变换；频域信号实时进行波形能量计算，将波形能量与能量阈值进行比较，如果波形能量超过能量阈值则DSP控制关闭功放末级；
[0020]其中能量阈值为随频率变化的曲线，也即能量阈值G为一个函数G(f)，其中f表示信号的频率；实时求解的波形能量也是随频率变化的曲线，不同频率的信号能量是不同的，波形能量H为函数H(f)；
[0021]计算Y(f)＝H(f)
‑
G(f)，当出现Y(f)任意值<0时，DSP控制关闭功放末级；
[0022]补偿模型的工作过程为：
[0023]输入DSP的数字信号按照固定的时间间隔进行时域
‑
频域变换，变换方式为傅里叶变换或者小波变换；DSP将频域信号进行特征提取，提取的特征包括最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M；其中特征频率段为预先设置的频率范围；
[0024]DSP将频域信号的图形以及最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M作为参数输入神经网络模型，得到电压控制数据；
[0025]电压控制数据输入数模转换器后经过低通滤波器进入电流电压转换器得到控制电流；控制电流输入电流控制电压模块得到调节电压，调节电压与输入信号一同加载至偏置放大模块。
[0026]神经网络模型的训练方法为：
[0027]在实验室中安装一套与实际使用时结构相同的功率放大器，并控制其进行工作，区别在于DSP输出的电压控制数据设置为随机数；
[0028]输入DSP的数字信号按照固定的时间间隔进行时域
‑
频域变换，变换方式为傅里叶变换或者小波变换；DSP将频域信号进行特征提取，提取的特征包括最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M；
[0029]实时监测功放超出偏置线性区间后又回到线性区间的时间段，并对该时间段内的数据进行提取；提取包括频域信号的图形以及最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M以及对应的电压控制数据；
[0030]将频域信号的图形以及最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M作为输入，对应的电压控制数据作为输出构建神经网络模型；神
经网络模型的类型为卷积神经网络模型。
[0031]电流采样模块内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善偏置跟随性的功率放大器，包括：包括输入端、偏置功放模块、输出端；其特征在于：还包括电流采样模块、模数转换模块、数字信号处理器/DSP、数模转换器、低通滤波器、电流电压转换器和电流控制电压模块；偏置功放模块分别连接输入端和输出端，输入端用于输入信号，经过偏置放大器后进行信号放大，之后通过输出端输出；电流采样模块连接偏置功放模块，用于对偏置功放模块的输出级进行比例电流复制，之后复制的电流通过模数转换模块转换成数字信号输入DSP；信号输入DSP内的功放偏置模型进行匹配，输出电压控制数据；电压控制数据输入数模转换器后经过低通滤波器进入电流电压转换器得到控制电流；控制电流输入电流控制电压模块得到调节电压，调节电压与输入信号一同加载至偏置放大模块。2.根据权利要求1所述的改善偏置跟随性的功率放大器，其特征在于：DSP采集到的信号以5ms为单位与预先建立的功放偏置模型进行模型匹配。3.根据权利要求1所述的改善偏置跟随性的功率放大器，其特征在于：模数转换器和数模转换器的采样率为100kSPS。4.根据权利要求1所述的改善偏置跟随性的功率放大器，其特征在于：DSP内的功放偏置模型进行两种识别，分别为：1)检测是否存在过载趋势；2)检测功放是否即将超出偏置线性区间；如果存在过载趋势，则关闭功放末级，如果超出偏置线性区，则利用电压控制数据对偏置功放模块进行过拟合补偿，使得偏置功放的功率放大级一直处于高线性区域。5.根据权利要求4所述的改善偏置跟随性的功率放大器，其特征在于：功放偏置模型包括两个部分，第一部分为过载识别模型，用于检测是否存在过载趋势并进行相应控制，第二部分为补偿模型用于检测功放是否即将超出偏置线性区间，并施加相应控制；过载识别模型的工作过程为：输入DSP的数字信号按照固定的时间间隔进行时域
‑
频域变换，变换方式为傅里叶变换或者小波变换；频域信号实时进行波形能量计算，将波形能量与能量阈值进行比较，如果波形能量超过能量阈值则DSP控制关闭功放末级；其中能量阈值为随频率变化的曲线，也即能量阈值G为一个函数G(f)，其中f表示信号的频率；实时求解的波形能量也是随频率变化的曲线，不同频率的信号能量是不同的，波形能量H为函数H(f)；计算Y(f)＝H(f)
‑
G(f)，当出现Y(f)任意值<0时，DSP控制关闭功放末级；补偿模型的工作过程为：输入DSP的数字信号按照固定的时间间隔进行时域
‑
频域变换，变换方式为傅里叶变换或者小波变换；DSP将频域信号进行特征提取，提取的特征包括最强频率F
max
、F
max
对应的峰高P
max
、F
max
对应的半高宽W
max
、特征频率段的能量值总和M；其中特征频率段为预先设置的频率范围；DSP将频域信号的图形以及最强频率F
max
、F
max...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨澄，
申请(专利权)人：广州高登音频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：