[发明专利]D类音频功率放大器及其音频信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及音频功率放大技术领域，尤其涉及一种D类音频功率放大器及其音频信号处理方法。

背景技术

D类音频功率放大器以高效率，低功耗，产生热量较小等优点，在手机，MP3等便携式电子产品中得到越来越广泛的应用。其工作原理是：D类音频功率放大器将输入音频信号与载波信号(三角波输出信号)比较以产生包含有输入音频信号信息的PWM(脉冲宽度调制)信号，PWM信号通过功率开关来驱动扬声器，而扬声器将音频信号还原。或者也可以将PWM信号在输出端输出，在后端加滤波器将音频信号还原后再驱动扬声器。

如图1所示，现有技术中的D类音频功率放大器包含有前级放大模块10、积分器20、比较器30、驱动模块40、反馈回路50和固定峰峰值的三角波发生器60。现有技术中的D类音频功率放大器的三角波输出信号的频率和幅值是固定的，当输入音频信号的幅值过大时，输入音频信号与三角波输出信号比较产生的PWM信号的脉冲宽度将不能准确包含输入音频信号的幅值信息，此时会在还原的音频信号上产生饱和失真。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种D类音频功率放大器的系统以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种D类音频功率放大器及其音频信号处理方法，以降低现有技术中的D类音频功率放大器会由于输入的音频信号的幅值过大而导致输出的音频信号产生饱和失真。

为实现上述目的，本发明提供了一种D类音频功率放大器，包括前级放大模块、三角波发生器、积分器、反馈回路、比较器和驱动模块；还包括幅值检测器，用于检测输入音频信号的电压幅值，所述幅值检测器的输入电压幅值在0V～2V范围内；所述前级放大模块的输出端与所述幅值检测器和所述积分器的输入端连接，所述输入音频信号从通过所述前置放大模块的输出端输出到所述幅值检测器和所述积分器的输入端；所述幅值检测器的输出端与所述三角波发生器的输入端连接，所述幅值检测器的检测输出信号通过所述幅值检测器的输出端输出到所述三角波发生器的输入端；所述比较器的输入端与所述积分器和所述三角波发生器的输出端连接；所述检测输出信号的电压幅值随着所述输入音频信号的电压幅值的增大而增大；所述三角波输出信号的电压峰峰值随着所述检测输出信号的电压幅值的增大而增大。

较佳地，所述幅值检测器的输入电压幅值在0V～1.5V范围内。

较佳地，所述三角波输出信号的电压峰峰值在2V～4V范围内。

可替换地，所述检测输出信号的电压幅值随着所述输入音频信号的电压幅值的增大而减小，所述三角波输出信号的电压峰峰值随着所述检测输出信号的电压幅值的减小而增大。

为实现上述目的，本发明也提供了一种D类音频功率放大器的音频信号处理方法，a)提供一种幅值检测器，用于检测输入音频信号的电压幅值，所述幅值检测器通过所述输入音频信号来控制检测输出信号，所述检测输出信号的电压幅值随着所述输入音频信号的电压幅值的增大而增大，所述幅值检测器的输入电压幅值在0V～2V范围内；b)所述幅值检测器的所述检测输出信号输入三角波发生器并控制所述三角波发生器的三角波输出信号的电压峰峰值，所述三角波输出信号的电压峰峰值随着所述检测输出信号的电压幅值的增大而增大；c)所述三角波输出信号与包含有输入音频信号的信息的积分器输出信号在比较器中比较，当所述三角波输出信号的电压峰峰值大于所述积分器的输出信号的电压幅值时，所述比较器输出所述三角波输出信号。

较佳地，当所述输入音频信号的电压幅值在0V～0.3V范围内时，所述幅值检测器将输出所述检测输出信号，所述检测输出信号将控制所述三角波发生器输出电压峰峰值为2V的所述三角波输出信号；当所述输入音频信号的电压幅值在0.3V～0.6V范围内时，所述幅值检测器将输出所述检测输出信号，所述检测输出信号将控制所述三角波发生器输出电压峰峰值为2.5V的所述三角波输出信号；当所述输入音频信号的电压幅值在0.6V～0.9V范围内时，所述幅值检测器将输出所述检测输出信号，所述检测输出信号将控制所述三角波发生器输出电压峰峰值为3V的所述三角波输出信号；当所述输入音频信号的电压幅值在0.9V～1.2V范围内时，所述幅值检测器将输出所述检测输出信号，所述检测输出信号将控制所述三角波发生器输出电压峰峰值为3.5V的所述三角波输出信号；当所述输入音频信号的电压幅值在1.2V～1.5V范围内时，所述幅值检测器将输出所述检测输出信号，所述检测输出信号将控制所述三角波发生器输出电压峰峰值为4V的所述三角波输出信号。