[发明专利]具有改进的线性的级联D类放大器

说明书

技术领域

所公开的系统和方法涉及开关放大器。更特别地，所公开的系统和方法涉及D类放大器(Class D amplifier)。

背景技术

放大器基于特定操作特性被分类。例如，A类放大器传导在整个信号波的周期的信号电流，即，具有360度传导。B类放大器确切地传导在电流波形的一半周期信号的电流，即，180度传导。AB类放大器是通过偏压来避免交叉失真的B类放大器，并且C类放大器具有多于180度传导和谐振加载。

D类放大器具有零度传导并且利用开关功率级晶体管以防止放大器进入有源区。这些放大器通常包括在音频系统中，诸如，家庭影院系统、移动电话、以及扬声器。然而，传统D类放大器具有有限的线性并且要求很难设计的高精度模拟组件和模拟控制回路。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种放大器，包括：第一级，包括：输入节点，被连接以接收模拟输入信号，模拟数字转换器，被配置成将所述模拟输入信号转换成数字输入信号，以及第一开关电路，被配置成响应于接收基于所述数字输入信号的数字脉冲宽度调制信号，输出第一模拟中间输出信号；第二级，连接至所述第一级，所述第二级被配置成：接收所述第一级的脉冲宽度调制量化误差，通过增益因数调节所述第一级的脉冲宽度调制量化误差，以生成所述第一级的调节后的脉冲宽度调制量化误差，以及基于所述第一级的调节后的脉冲宽度调制量化误差输出第二模拟中间输出信号；以及求和电路，被配置成结合所述第一模拟中间输出信号和所述第二模拟中间输出信号以生成放大输出信号。

在该放大器中，进一步包括：第三级，连接至所述第二级，所述第三级被配置成：从所述第二级提取脉冲宽度调制量化误差，通过所述增益因数调节所述第二级的所述脉冲宽度调制量化误差，以及将第三模拟中间输出信号输出到所述求和电路。

在该放大器中，所述求和电路被配置成结合所述第一模拟中间输出信号、所述第二模拟中间输出信号和所述第三模拟中间输出信号，以生成所述放大输出信号。

在该放大器中，所述第一级包括：数字滤波器，被配置成过滤从所述模拟数字转换器输出的所述数字输入信号；以及数字脉冲宽度调制生成电路，被配置成响应于接收从所述数字滤波器接收的过滤后的数字输入信号，生成所述数字脉冲宽度调制信号。

在该放大器中，所述第二级包括：数字脉冲宽度调制发生电路，被配置成响应于从增益电路接收所述第一级的调节后的脉冲宽度量化误差，生成第二数字脉冲宽度调制信号；以及第二开关电路，被配置成响应于接收所述第二数字脉冲宽度调制信号，输出所述第二模拟中间输出信号。

在该放大器中，所述第一开关电路包括：第一晶体管，具有连接至第一电源节点的源极、连接至第一节点的栅极、以及连接至第二节点的漏极，所述第一节点被连接成基于所述数字输入信号接收所述数字脉冲宽度调制信号，所述第二节点用于输出所述第一模拟中间输出信号；以及第二晶体管，具有连接至第二电源节点的源极、连接至所述第一节点的栅极、以及连接至所述第二节点的漏极。

在该放大器中，所述第二开关电路包括：第三晶体管，具有连接至所述第一电源节点的源极、连接至第三节点的栅极、以及连接至第四节点的漏极，所述第三节点被连接成接收所述第二数字脉冲宽度调制信号，所述第四节点用于输出所述第二模拟中间输出信号；以及第四晶体管，具有连接至第二电源节点的源极、连接至所述第三节点的栅极、以及连接至所述第四节点的漏极。

在该放大器中，所述第一开关电路包括：第一晶体管，具有连接至第一电源节点的源极、连接至第一节点的栅极、以及连接至第二节点的漏极，所述第一节点被连接成基于所述数字输入信号接收所述数字脉冲宽度调制信号，所述第二节点用于输出所述第一模拟中间输出信号；以及第二晶体管，具有连接至第二电源节点的源极、连接至所述第一节点的栅极、以及连接至所述第二节点的漏极。

在该放大器中，模拟滤波器设置在所述第一级的反馈回路中，使得所述模拟滤波器连接至所述第一开关电路的输出端和所述输入节点。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在第一级的输入节点接收模拟输入信号；将所述模拟输入信号转换成数字输入信号；基于所述数字输入信号生成第一数字脉冲宽度调制信号；在第二级接收通过生成所述第一数字脉冲宽度调制信号引入的第一量化误差；通过增益因数调节所述第一量化误差；基于调节所述第一量化误差，生成第二数字脉冲宽度调制信号；从所述第一级输出第一模拟中间输出信号，并且从所述第二级输出第二模拟中间输出信号；以及结合所述第一模拟中间输出信号和所述第二模拟中间输出信号以提供放大输出信号。