[发明专利]一种二次量化器、采用其的D类放大器以及音频设备

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，尤其涉及一种用于全数字音频D类功率放大器中二次量化器的架构与实现方法。

背景技术

随着视听设备不断向小型化发展，集成度不断地提高，功耗已成为这些设计要考虑的重要问题。功率放大器作为其中主要的组成部件，对效率的要求就越来越高。传统的A类或AB类功放最多只能达到50％的效率，而D类功放的效率则可达到80～90％。

图1为传统的D类功放的结构示意图。目前D类功放主要还是将数字信号先还原成模拟信号，然后用三角波去采样这个模拟信号，从而产生D类功放所需要的脉冲宽度调制信号(PWM)去驱动后级功率电路。这种PWM信号产生电路的最大缺点就是电路中存在大量的模拟电路，譬如三角波发生器、比较器等等，容易受到外界干扰，使信号失真，且不易于系统移植，使设计的难度大大增加。当信号源为数字信号时，此D类功放与线性功放一样，需要先将数字信号通过DAC转换为模拟信号后，才能作为其输入进行放大。另一方面，目前绝大多数的音频信号源为数字信号，这样的话，用于音频的该D类功放和线性功放在放大数字音频信号时，都需加入DAC电路，增加了系统的复杂性，并在数模转换时必然地引入了噪声，使系统性能下降。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种用于D类放大器中的二次量化器。

本发明提出了一种二次量化器，可用于D类放大器，包括：插值单元，耦合在所述二次量化器的输入端，配置用于对所述二次量化器的输入信号进行指定倍数的插值；数字信号处理单元，配置用于实现噪声整形，并对量化过程中的误差进行校正。

如此，可以实现对信号的进行所需的插值，譬如，4倍插值，并且可以在同一个处理单元中实现噪声整形并校正误差。

优选的，所述数字信号处理单元还包括：校正模块，用于产生与不同类型的误差对应的校正系数。

如此，校正模块可以产生所需的各种类型的校正系数，增加了易用性。

优选的，所述插值单元包括至少两个寄存器，所述至少两个寄存器与第一积分器(I₀)共同操作以对所述输入信号进行两倍或四倍的插值，其中，所述第一积分器中设有延迟环节。

如此，实现了插值，并且降低了插值滤波器的设计难度。

优选的，所述误差包括线性误差和非线性误差，其中，所述校正模块将与所述线性误差对应的校正系数分别施加至第二积分器(I₁)、第三积分器(I₂)和第四积分器(I₃)，并将与所述非线性误差对应的校正系数施加至第三积分器(I₂)。

如此，实现了通过数字模块实现了对线性误差的校正。

优选的，所述校正模块还包括：线性误差校正模块，耦合并将其产生的校正系数分别发送至所述第二积分器(I₁)、第三积分器(I₂)和第四积分器(I₃)。

如此，提供了一种施加校正系数的方法及设备。

优选的，所述线性误差对应的校正系数基于所述二次量化器输出的PWM信号的脉宽的数目而产生，若该数目是偶数，则校正系数为零，若该数目是奇数，则施加至所述第二积分器(I₁)的校正系数(j1)与所述PWM信号的脉宽数目，施加至所述第三积分器(I₂)的校正系数(j2)是所述第二积分器(I₁)的校正系数(j1)的二分之一，施加至所述第四积分器(I₃)的校正系数(j3)是施加至所述第二积分器(I₁)的校正系数(j1)的十六分之一。

如此，可以根据脉宽的数目实现了对误差的校正。

优选的，当所述PWM信号的脉宽的数目是奇数时，若所述PWM信号为左增长模式，则所述校正系数为正；若所述PWM信号为右增长模式，则所述校正系数为负。

如此，可以更加精确地对误差进行校正。

优选的，所述二次量化器还包括至少一个饱和限制器，当所述二次量化器上电时，所述D类放大器的PWM输出在第一预定时间内从负或正最大值变化至0，所述饱和限制器的最大值为正常值的一部分，待上电过程结束后，所述饱和限制器的最大值设定为所述正常值。

如此，消除了D类功放在上电时所产生的类似毛刺的噪音，提升了用户的舒适感。

优选的，当所述二次量化器上电时，所述饱和限制器的最大值为所述正常值的四分之一。

如此，在不牺牲放大器性能的前提下，消除了D类功放在上电时所产生的类似毛刺的噪音。