d类功放中三角波发生器设计

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1、摘要进入2l世纪以后，各种电子设备的便携式成为一种重要的发展趋势。大多数便携式的电子设备都有一个共同点，就是有音频输出，都需要有一个音频放大器；另一个特点就是它们都是电池供电的。在这种需求之下，D类放大器成为首选。它的最大特点就是能够在保持低失真的前提下得到高效率。D类放大器所采用的技术其实就是脉宽调制技术PWM(PulseWidthModulation)。所谓PWM技术就是把模拟音频信号的幅度来调制成一系列矩形脉冲的宽度。只要把这个放大以后的脉宽调制信号中所包含的低频分量滤出来就可以得到放大以后的音频信号。所以放大时幅度上产生的失真并不会使原

2、来的音频信号产生失真。因此，放大器可以完全工作在开关状态，使晶体管的效率达到最高。脉宽调制可以用一个等幅三角波来对音频信号进行采样来实现。通过分立元件构成三角波发生器这种传统的技术已经很成熟，但是将三角波发生器集成在一块功率放大器的芯片中，这样的技术还存在很大的挑战性。本文中设计了一种单电源供电的三角波发生器的集成电路。其主要原理是通过一个恒定电流对电容充放电来形成三角波。该电路可以工作在宽电源电压(2．4-5．5V)范围下。为了避免D类功率放大器的失真，三角波发生器的线性度和频率的稳定性就显得尤为重要。三角波的频率应该远远超过语音信号的最高频

3、率，本设计设定在250kHz。通过HSPICE仿真表明，在3．6V电源供电压的典型情况下。该三角波发生器可以产生频率为254．4kHz、占空比为49．9％、线性度良好的三角波，功耗电流仅为0．22mA。目前该芯片已经通过华润上华科技有限公司(CSMC)的0．51amCMOS多项目晶圆(MPW)模式流片。经过严格测试。各项性能指标基本达到了预期的要求，即将量产上市。文章将按照电路设计、版图设计、后仿真到最后的芯片测试的顺序详细介绍上述电路的设计过程及最终的测试结果。【关键词】音频放大器脉宽调制失真采样AbstractEnteringthe21st

4、century,it’8atendthatmoreandmoreelecmnficd“Ge8bccmeportable．Mostofthemhaveanaudiooutput．Thatmcau$thattheyincludeanaudioampfifier．Theothefcharacteristicisthattheyu8ebatteryforpOWersupply．Onsuchademand,theamplifierofClass-Diswidelyadopted．ThecharacteristicofaClass-Damplifieris

5、thatitcangetthemostefficiencywhilekeepingthelowestdistortionThetechniqueusedforCla*DamplifierisPWM唧lseWidthModulation)．ThekeypartofthePMWtechniqueistomodulatetheamplitudeoftheanalogaudiosignalintothewidthofarectanglepulse．Theamplifiedaudiosigualwillbeobtainedbyfilteringoutth

6、elow-frequencycomponantoftheamplifiedPWMsignal．Sincethesiguslisnotcarriedbytheamplitude，thedistortionoftheamplitudecannotdistorttheprjlnal-yaudiosignal．Inthiscase，theamplifiercanworktotallyintheswitchstateandhavethehighestefficiency．ThePWMcanbecarriedoutbyusinganequalamplitu

7、detriangular-wavetosampletheaudiosignal．Iti8amaturetechniquetobuildupatriangular-wavegenerationbyusingdiscretecomponents．Howc-”er,itisachallengingtechniquetointegratethetriangular-wavegenerationOnachip．ThisworkproposesanintegrationschemethatuseSasinglepowersupply．Itsprincipl

8、eisgeneratingan'iangnlar-wavebyusingaconstantcurrenttochargeanddischargeaca