[发明专利]一种模拟D类放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种D类放大器，特别涉及一种模拟D类放大器，可应用到D类模拟功率放大器，尤其是音频放大领域。

背景技术

D类放大器因为其高效率的特点，正在得到越来越广的应用，尤其是在音频领域，其可将较低频率的输入信号(如音频信号)变换为较高频率(如数百千赫兹)的开关电平后放大。放大后的开关电平经低通滤波后得到被放大的输入信号。D类放大器最关键的部分为将输入信号变化为开关电平的方法。上述用于D类放大的开关电平(以下称为PWM波)，其特征在于，PWM波频谱的低频分量与输入信号一致。任何具有该特征的PWM波都可以滤波后还原出原始的输入信号，因此，从输入信号到PWM波的变换并不唯一。

目前，D类放大器中应用最广泛的是三角波比较技术。该技术使用一个外部输入的三角波(或锯齿波)与输入信号比较，从而产生一个与三角波同频率的PWM波。该技术的基本特征是：包含外部输入的三角波(或锯齿波)；包含一个比较器单元，用于比较三角波和输入信号的幅度。Delta-sigma是另一种常见的技术，该技术将输入信号积分(即sigma操作)后量化，量化后的信号反馈回输入端，与输入信号相减(即delta操作)。上述量化后的信号即是可被放大输出的PWM波。该技术的基本特征在于，包含一个积分单元、一个量化单元、一个从量化单元输出信号到积分单元输入信号的反馈。但以上的D类放大器技术结构较复杂，所需的基本元件总数较多，成本也较高。

文氏振荡器(wien’s oscillator)是一个类型的RC振荡器的总称，常见的有积分移相振荡器、微分型移相振荡器、维恩桥振荡器和超前滞后振荡器四种，它们的拓扑结构如图1所示。还有一些类似的RC振荡器也称作文氏振荡器或其它名称，基本上是从这4种振荡器变形而来的。从图1可以看出，它们的结构是由放大器和移相网络构成的。大的差异是反馈网络连接的端点不同，积分移相振荡器和微分型移相振荡的移相网络连接在负反馈回路里，维恩桥振荡器和超前滞后振荡器的移相网络连接在正反馈回路里。小的差别是实现移相的方法不同，积分型移相振荡的移相网络采用RC滞后式移相，微分移相振荡器的移相网络采用RC超前式移相。维恩桥振荡器和超前滞后振荡器的移相网络既有超前又有滞后。但业界尚未考虑如何利用文氏振荡器经过适当的参数调整，构成一类新的D类放大器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种模拟D类放大器，在在保留了现有D类放大器低噪声、低失真等优点的同时，具有更简单的结构，更低廉的成本。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种模拟D类放大器，包括一个输入信号-PWM波转换电路、一个驱动电路和一个LC滤波电路，其中：输入信号-PWM波转换电路用于将输入信号转换为输出信号，即包含了输入信号频率成分的PWM波，该输出信号被送入驱动电路的输入端；驱动电路接受PWM波，输出放大后的PWM波进入LC滤波电路并同时反馈给所述PWM波转换电路；LC滤波电路接受放大后的PWM波，输出放大后的输出信号。上述输入信号-PWM波转换电路，包括：至少一个放大器和一个移相网络，且移相网络一端接受驱动电路的输出的放大后的PWM波，另一端与输入信号相加，即送入放大器的同相输入端或反相输入端；上述移相网络，由若干个RC电路构成，并在D类放大器的开关频率范围内产生相移，且相移由所述驱动电路的相移值和移相网络与放大器的连接关系共同决定，即：当驱动电路的相移为0度时，若述移相网络与所述放大器的同相输入端相连，则相移为0度；若移相网络与所述放大器的反相输入端相连，则相移为正180度或负180度；当驱动电路的相移为180度时，若移相网络与放大器的同相输入端相连，则相移为正180度或负180度；若移相网络与所述放大器的反相输入端相连，则相移为0度；上述放大器的环路增益应大于固定起振常数，即：若所述移相网络的相移为正负180度，则环路增益应大于29；若所述移相网络的相移为0度，则环路增益应大于3。

本发明由于利用现有的振荡器(如文氏振荡器)，并对其进行参数调整，并加入输入信号后，输出符合D类放大器要求的PWM波，将该PWM波经驱动电路放大、LC滤波电路滤波，即可构成一类新的D类放大器。

附图说明

图1是文氏振荡器的结构示意图；

图2是四种文氏振荡器：积分移相振荡器、微分型移相振荡器、维恩桥振荡器和超前滞后振荡器的示意电路图；

图3是滞后式RC电路的移相特性示意图；

图4是基于维恩桥振荡器的输入信号转PWM波电路图；