[发明专利]一种功率放大器及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种功率放大器及其信号处理方法。

背景技术

目前随着便携式消费类电子产品的日益流行，对电池工作时间的要求也越来越高。以效率高、失真小为特点的D类放大器开始广泛地应用于这些产品当中。对于小功率音频产品，如手机、MP3、MP4等，使用D类放大器可以延长电池的使用寿命；对于大功率音频产品，如多媒体音箱、功放等，使用D类放大器可以省去散热片和使用小规格的变压器，在节能环保的同时降低产品的总体成本。与传统的AB类放大器不同的是，D类放大器利用电压比较、脉宽调制等技术来放大音频信号，故D类放大器也称为数字功率放大器。

现代D类放大器使用多种调制器拓扑结构，而最基本的拓扑组合了PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)以及三角波(或锯齿波)振荡器。图1为现有技术中基于PWM的半桥式D类放大器简化框图。它包括一个脉冲宽度调制器PMW，两个输出MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，和一个用于恢复被放大的音频信号的外部低通滤波器(L_F和C_F)。其中，p沟道和n沟道MOSFET用作电流导向开关，将其输出节点交替连接至VDD和地。由于输出晶体管使输出端在VDD或地之间切换，所以D类放大器的最终输出是一个高频方波。大多数D类放大器的开关频率(f_SW)通常在250kHz至1.5MHz之间。音频输入信号对输出方波进行脉宽调制。音频输入信号与内部振荡器产生的三角波(或锯齿波)进行比较，可得到PWM信号。这种调制方式通常被称作自然采样，其中三角波振荡器作为采样时钟。方波的占空比与输入信号电平成正比。没有输入信号时，输出波形的占空比为50％。

为了从PWM波形中提取出放大后的音频信号，需将放大器的输出连接到一个低通滤波器。图1中的LC低通滤波器作为无源积分器，它的输出等于方波的平均值。此外，低通滤波器可防止在阻性负载上耗散高频开关能量。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下问题：

该功率放大器的实现中需要外部LC滤波器。这不仅增加了方案总成本和电路板空间，也可能因滤波元件的非线性而引入额外失真。

发明内容

本发明的实施例提供一种功率放大器及其信号处理方法，用于降低功率放大器的成本，提高功率放大器的性能。

本发明的实施例提供一种功率放大器，包括：二阶滤波电路、调制电路和输出电路，所述二阶滤波电路的输出端与所述调制电路的输入端连接；所述调制电路的输出端与所述输出电路的输入端连接；所述输出电路的输出端分别与所述二阶滤波电路中每阶滤波电路的输入端连接。

本发明的实施例还提供一种功率放大器中的信号处理方法，应用于包括二阶滤波电路、调制电路和输出电路的功率放大器中，包括：

所述二阶滤波电路将输出信号发送到所述调制电路；

所述调制电路对所述信号进行调制并输出到所述输出电路；

所述输出电路根据所述调制后的信号进行输出，并将输出信号分别反馈到所述二阶滤波电路中每阶滤波电路的输入端。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点：

通过使用本发明的实施例，采用双反馈二阶滤波电路，将信号通过二阶滤波电路进行消噪，然后信号通过调制电路进行调制后经由输出电路输出，可以利用双反馈二阶滤波电路有效地减少调制电路和输出电路产生的谐波失真和噪声，提高了功率放大器的性能，降低了功率放大器的成本。

附图说明

图1是现有技术中基于PWM的半桥式D类放大器的示意图；

图2是本发明的实施例中提供的功率放大器的示意图；

图3是本发明的实施例中功率放大器的AC特性示意图；

图4是本发明的实施例中功率放大器的PWM调制输出示意图；

图5是本发明的实施例中功率放大器的电路仿真结果输出VOUT示意图；

图6A和6B是本发明的实施例中功率放大器的输出DFT测试结果示意图；

图7是本发明的实施例中功率放大器中的信号处理方法流程图。

具体实施方式