专利名称：方波调制的d类音频放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及D类音频放大器的改良设计，尤其是涉及利用方波调制而控制载波频率或相位的D类音频放大器。
背景技术：
图1中所示的为一种传统D类音频放大器的电路示意图。音频信号Vin自左边两输入端a、b输入运算放大器1，运算放大器1则输出两路音频信号分别送至运算放大器2与3，然后分别经过前置驱动器(Predriver)4与5产生输出信号，推动其后的功率CMOS电路6、7而产生输出信号OUTA与OUTB。输出信号OUTA与OUTB共同推动扬声器8，这是一种推挽式(push-pull)电路，亦即所谓的BTL(Bridge Tied Load，桥接负载)设计。电阻器9、10用于反馈信号，电容器11、12是一种补偿电路，电感器13、14和电容器15、16是提供滤波之用的滤波电路。500KHz的三角波Vtriangular输入运算放大器2与3，目的在使输入运算放大器2与3的两路音频信号同步，结果使输出信号OUTA与OUTB的载波相位一致，如图2(a)所示；或使输出信号OUTA与OUTB的载波相位相差180°，如图2(b)所示。运算放大器1、2与3合称PWM调制器(Pulse Width Modulator脉宽调制器)。PWM调制器有各种设计，这里所显示的只是其中一种设计。
上述电路的三角波Vtriangular必须另外设计三角波产生器，但三角波产生器较为复杂且不易产生精确的三角波，将复杂的三角波产生器引入IC设计中往往占据太多的电路空间，因而增加成本。三角波的同步设计对运算放大器2与3而言其实可以用方波方式简化，以降低制造成本。
实用新型内容因此本实用新型的目的是提供一种方波调制的D类音频放大器的控制载波频率或载波相位的设计。在半桥接方式下，包含一接收输入信号及接收方波输入的PWM调制器(Pulse Width Modulator)、一前置驱动器及一功率MOS电路，由方波控制输出载波的调制频率，然后由功率MOS电路输出信号而推动一扬声器；在全桥接方式下，包含一接收输入信号及接收方波输入之PWM调制器(Pulse WidthModulator)、二前置驱动器及二功率MOS电路，形成两路信号，由方波控制两路输出载波的调制频率，然后二功率MOS电路分别输出信号而共同推动一扬声器。本实用新型以简易的方波调制取代先前技术的三角波载波调制设计，并且使D类音频放大器设计所需线路简化，失真降低。
根据本实用新型的一个方面，一种方波调制的半桥接式D类音频放大器，该D类音频放大器包含一接收一输入信号并接收一方波输入的PWM调制器、一前置驱动器及一功率MOS电路，顺序相连；该功率MOS电路输出一输出信号推动一扬声器；该方波控制PWM调制器的载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器输出信号的载波频率和相位；且该功率MOS电路反馈一信号至该PWM调制器。
根据本实用新型的另一个方面，一种方波调制的全桥接式D类音频放大器，该D类音频放大器包含一接收二输入信号并接收二方波输入之PWM调制器、两前置驱动器及两功率MOS电路；该PWM调制器输出两路信号，分别驱动其中一前置驱动器后再驱动其中一功率MOS电路；该二功率MOS电路各自经一滤波器而共同推动一扬声器；该二方波分别控制PWM调制器的两路载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器两路输出信号的载波频率及相位；且该二功率MOS电路分别反馈一信号至该PWM调制器。
根据本实用新型的再一个方面，一种方波调制设计的全桥接式D类音频放大器，该D类音频放大器包含一接收二输入信号并接收一方波输入之PWM调制器、两前置驱动器及两功率MOS电路；PWM调制器输出两路信号，分别驱动其中一前置驱动器后再驱动其中一功率MOS电路；该二功率MOS电路各自经一滤波器而共同推动一扬声器；该方波控制PWM调制器的载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器输出信号的载波频率及相位；且该二功率MOS电路分别反馈一信号至该PWM调制器。
本实用新型的方波调制的D类音频放大器省略了复杂的三角波产生器，方波电路设计远比三角波电路设计简单和容易，节省了集成电路设计中的电路空间，因而降低了成本
图1为一般D类音频放大器的电路示意图。
图2(a)和2(b)为一般D类音频放大器的输出信号示意图。
图3为本实用新型半桥接式D类音频放大器的方块图。
图4为本实用新型半桥接式D类音频放大器的电路图。
图5为本实用新型全桥接式D类音频放大器的方块图。
图6为本实用新型全桥接式D类音频放大器的电路图。
图7为本实用新型另一种全桥接式D类音频放大器的电路图。
具体实施方式
请参考图3本实用新型半桥接式D类音频放大器的方块图。音频Vin自左边输入端a输入PWM调制器20，并将方波信号Vsquare1输入PWM调制器20，如图所示。PWM调制器20输出的音频信号送入前置驱动器(Predriver)21，后者产生信号推动其后的功率CMOS电路22而产生输出信号OUT C。输出信号OUT C则经过电感器23和电容器24的滤波电路而推动扬声器25，这是一种半桥接式D类音频放大器设计。
请参考图4的本实用新型半桥接式D类音频放大器的电路图，音频信号Vin自左边输入端a输入运算放大器201，运算放大器201则输出音频信号至运算放大器202，然后经过前置驱动器(Predriver)21产生信号推动其后的功率CMOS电路22而产生输出信号OUTC。输出信号OUTC则经过电感器23和电容器24的滤波电路而推动扬声器25，这是一种半桥接式D类音频放大器设计。电阻器203用于反馈信号，电容器204是一种补偿电路，电感器23和电容器24是提供滤波之用的滤波电路。运算放大器201及运算放大器202形成所谓的PWM调制器(Pulse Width Modulator)。且将方波信号Vsquare1输入f点，作为调制信号。Vsquare1是固定或不固定频率的方波。PWM调制器有各种设计，这里所显示的只是其中一种设计。
图4电路最大的特点就是以方波Vsquare1取代图1中500KHz的三角波Vtriangular，而且Vsquare1可以控制输出信号OUTC的载波频率。这种电路设计省略了复杂的三角波产生器，方波电路设计远比三角波电路设计简单和容易，节省了IC设计中的电路空间，因而降低了成本。
请参考图5本实用新型全桥接式D类音频放大器的方块图，音频Vin自左边两输入端a、b输入PWM调制器30，同时输入一方波或二方波至PWM调制器30。PWM调制器30则输出两路音频信号分别送至前置驱动器(Predriver)31与32，前置驱动器31和32产生信号推动其后的功率CMOS电路33、34而产生输出信号OUTC与OUTD。输出信号OUTC与OUTD则分别经过电感器35、36和电容器37、38之两滤波电路而共同推动扬声器39，这是一种推挽式(push-pull)电路，亦即所谓之BTL(Bridge Tied Load，桥接负载)设计。
请参考图6本实用新型全桥接式D类音频放大器的电路图，其中详细展示了图5的PWM调制器30电路，其余则与第五图相同。PWM调制器30中分成两路，一路含运算放大器301、302，另一路含运算放大器303、304，各自从a、b点接受音频Vin，并各自从c、d点接受方波信号Vsquare1、Vsquare2。Vsquare1、Vsquare2可以固定或不固定频率，两者之间可以固定相位差或不固定相位差。电阻器305、306用于反馈信号，电容器307、308是一种补偿电路。PWM调制器有各种设计，这里所显示的只是其中一种设计。
图6电路最大的特点就是以Vsquare1、Vsquare2取代图1中500KHz的三角波Vtriangular，而且Vsquare1、Vsquare2可以控制输出信号OUTC与OUTD的载波相位和频率。这种电路设计省略了复杂的三角波产生器，方波电路设计远比三角波电路设计简单和容易，节省了IC设计中的电路空间，因而降低了成本。
本实用新型另一种全桥接式D类音频放大器的电路图，请参考图7，其中以运算放大器401、402、403的组合取代图6的运算放大器301、302、303、304的组合，其余则与图6相同。音频信号Vin自左边两输入端a、b分别输入运算放大器401，运算放大器401则输出两路音频分别送至运算放大器402与403，然后分别经过前置驱动器(Predriver)31与32产生信号推动其后的功率CMOS电路33、34而产生输出信号OUTC与OUTD。输出信号OUTC与OUTD则经过滤波电路共同推动扬声器39，这是一种BTL(Bridge Tied Load，全桥接负载)设计。电阻器404、405用于反馈信号，电容器406、407是一种补偿电路，电感器35、36和电容器37、38是提供滤波之用的滤波电路。运算放大器401及运算放大器402、403形成所谓的PWM调制器(Pulse Width Modulator)。且将方波信号Vsquare1输入运算放大器401本身一输入端e点，作为调制信号。
图7电路最大的特点就是以Vsquare1取代图1中500KHz的三角波Vtriangular，而且Vsquare1可以控制输出信号OUTC与OUTD载波相位和频率。这种电路设计省略了复杂的三角波产生器，方波电路设计远比三角波电路设计简单和容易，节省了IC设计中的电路空间，因而降低了成本。
上述所有电路中所用的功率CMOS电路都可以改用一般MOS电路。
本实用新型的精神与范围，不限于上述实施例，而仅受下述申请专利范围所限定。
权利要求1.一种方波调制的半桥接式D类音频放大器，其特征为该D类音频放大器包含一接收一输入信号并接收一方波输入的PWM调制器、一前置驱动器及一功率MOS电路，顺序相连；该功率MOS电路输出一输出信号推动一扬声器；该方波控制PWM调制器的载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器输出信号的载波频率和相位；且该功率MOS电路反馈一信号至该PWM调制器。
2.如权利要求1的方波调制的半桥接式D类音频放大器，其特征为所述功率MOS电路是功率CMOS电路。
3.一种方波调制的全桥接式D类音频放大器，其特征为该D类音频放大器包含一接收二输入信号并接收二方波输入之PWM调制器、两前置驱动器及两功率MOS电路；该PWM调制器输出两路信号，分别驱动其中一前置驱动器后再驱动其中一功率MOS电路；该二功率MOS电路各自经一滤波器而共同推动一扬声器；该二方波分别控制PWM调制器的两路载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器两路输出信号的载波频率及相位；且该二功率MOS电路分别反馈一信号至该PWM调制器。
4.如权利要求3的方波调制的全桥接式D类音频放大器，其特征为所述功率MOS电路是功率CMOS电路。
5.一种方波调制的全桥接式D类音频放大器，其特征为该D类音频放大器包含一接收二输入信号并接收一方波输入之PWM调制器、两前置驱动器及两功率MOS电路；PWM调制器输出两路信号，分别驱动其中一前置驱动器后再驱动其中一功率MOS电路；该二功率MOS电路各自经一滤波器而共同推动一扬声器；该方波控制PWM调制器的载波频率和相位，进一步控制该D类音频放大器输出信号的载波频率及相位；且该二功率MOS电路分别反馈一信号至该PWM调制器。
6.如权利要求5的方波调制的全桥接式D类音频放大器，其特征为所述功率MOS电路是功率CMOS电路。
专利摘要本实用新型提供一种方波调制的D类音频放大器之控制载波频率或载波相位的设计，在半桥接方式下包含一可输入方波之PWM调制器接收输入信号、一前置驱动器及一功率MOS电路，由方波控制输出载波的调制频率，然后由其功率MOS电路输出信号而推动一扬声器；在全桥接方式下，包含一可输入方波之PWM调制器接收输入信号、二前置驱动器及二功率MOS电路，由方波控制输出载波的调制，然后各自由其功率MOS电路输出信号而共同推动一扬声器。本实用新型以简易的方波调制取代先前技术的三角波载波调制设计，并且使D类音频放大器设计所需线路简化，失真降低。
文档编号H03F3/38GK2862500SQ200520003400
公开日2007年1月24日 申请日期2005年2月15日 优先权日2005年2月15日
发明者陈敏雄, 钟尚书 申请人:普诚科技股份有限公司