一种数字音频功放系统的制作方法

本实用新型涉及半导体集成电路技术领域，更具体地说，涉及一种数字音频功放系统。

背景技术：

目前D类音频功率放大器由于其超过80％的效率而获得广泛的应用，特别是高效率对于移动设备至关重要，不仅能延长工作时间，还可以减少手机等手持设备的发热量。

在手机等应用领域，音量和音质会对用户体验产生重要影响，目前的趋势是音频功放输出更高的功率以获得更大的音量和较好的音质。

但是，目前数字音频功放系统为了输出更高的发射功率，就需要从电源抽取大量的电流，由于电源具有一定的内阻，导致电源上会不停的出现大范围的波动，即无法控制电源抑制比，进而喇叭上会听到较大的杂音。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种数字音频功放系统，该数字音频功放系统可以对电源抑制比进行调节，以消除喇叭上的杂音。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种数字音频功放系统，包括：第一子系统、第二子系统和反馈模块；

所述第一子系统包括：第一电流源模块和第一功放环路，所述第一电流源模块的输出端与所述第一功放环路的第一输入端连接，所述第一电流源模块的输入端作为所述第一子系统的信号输入端，用于接收PWMP信号，所述第一功放环路的输出端作为所述第一子系统的输出端；

所述第二子系统包括：第二电流源模块和第二功放环路，所述第二电流源模块的输出端与所述第二功放环路的第一输入端连接，所述第二电流源模块的输入端作为所述第二子系统的信号输入端，用于接收PWMN信号，所述第二功放环路的输出端作为所述第二子系统的输出端；

所述反馈模块的第一输入端与所述第一功放环路的第一输入端连接，所述反馈模块的第一输出端与所述第一功放环路的输出端连接；

所述反馈模块的第二输入端与所述第二功放环路的第一输入端连接，所述反馈模块的第二输出端与所述第二功放环路的输出端连接；

所述反馈模块的控制端用于接收控制信号，所述控制信号用于控制所述反馈模块处于不同的工作状态，以调节所述第一子系统和所述第二子系统的电阻匹配程度，进而调节所述数字音频功放系统的电源抑制比；

所述控制信号、所述PWMP信号和所述PWMN信号的周期相同。

优选的，所述反馈模块，包括：第一反馈电阻、第二反馈电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；

所述第一开关的输入端和所述第二开关的输入端均与所述第一功放环路的第一输入端连接；

所述第三开关的输出端和所述第四开关的输出端均与所述第一功放环路的输出端连接；

所述第五开关的输入端和所述第六开关的输入端均与所述第二功放环路的第一输入端连接；

所述第七开关的输出端和所述第八开关的输出端均与所述第二功放环路的输出端连接；

所述第一开关的输出端和所述第五开关的输出端均与所述第一反馈电阻的第一端连接，所述第一反馈电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第三开关的输入端和所述第七开关的输入端连接；

所述第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地连接；

所述第二开关的输出端和所述第六开关的输出端均与所述第二反馈电阻的第一端连接，所述第二反馈电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四开关的输入端和所述第八开关的输入端连接；

所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端接地连接；

所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关的控制端用于接收所述控制信号，所述控制信号用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关的工作状态；

当所述第一开关、所述第三开关、所述第六开关和所述第八开关处于导通状态时，其余开关处于关闭状态；

当所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第七开关处于导通状态时，其余开关处于关闭状态。

优选的，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关均为场效应管。

优选的，所述第一开关、所述第三开关、所述第六开关和所述第八开关均为P型场效应管；

所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第七开关均为N型场效应管。

优选的，所述第一开关、所述第三开关、所述第六开关和所述第八开关均为N型场效应管；

所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第七开关均为P型场效应管。

优选的，所述数字音频功放系统，还包括：共模电压产生模块；

所述第一功放环路的第二输入端和所述第二功放环路的第二输入端均与所述共模电压产生模块的输出端连接。

优选的，所述共模电压产生模块，包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和电容；

所述第五电阻的第一端与电压输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端接地连接；

所述第八电阻的第一端与所述第七电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端与所述第七电阻的第二端连接；

所述第八电阻和所述电容的连接节点作为所述共模电压产生模块的输出端。

通过上述描述可知，本实用新型提供的一种数字音频功放系统通过设置反馈模块，结合控制信号，以使所述反馈模块处于不同的工作状态，以调节所述第一子系统和所述第二子系统的电阻匹配程度，进而调节所述数字音频功放系统的电源抑制比，以消除喇叭上的杂音。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的数字功放系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的数字功放系统的另一结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的共模电压产生模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的数字功放系统的结构示意图，其作用将数字模块处理后的PWM信号转换成模拟信号，其中包括第一子系统、第二子系统和反馈模块15；

所述第一子系统包括：第一电流源模块11和第一功放环路12，所述第一电流源模块11的输出端Vip与所述第一功放环路12的第一输入端连接，所述第一电流源模块11的输入端作为所述第一子系统的信号输入端PWMP，用于接收PWMP信号，所述第一功放环路12的输出端作为所述第一子系统的输出端VOUTP；

所述第二子系统包括：第二电流源模块13和第二功放环路14，所述第二电流源模块13的输出端Vin与所述第二功放环路14的第一输入端连接，所述第二电流源模块13的输入端作为所述第二子系统的信号输入端PWMN，用于接收PWMN信号，所述第二功放环路14的输出端作为所述第二子系统的输出端VOUTN；

所述反馈模块15的第一输入端与所述第一功放环路12的第一输入端连接，所述反馈模块15的第一输出端与所述第一功放环路12的输出端连接；

所述反馈模块15的第二输入端与所述第二功放环路14的第一输入端连接，所述反馈模块15的第二输出端与所述第二功放环路14的输出端连接；

所述反馈模块15的控制端用于接收控制信号SWAP，所述控制信号SWAP用于控制所述反馈模块15处于不同的工作状态，以调节所述第一子系统和所述第二子系统的电阻匹配程度，进而调节所述数字音频功放系统的电源抑制比；

所述控制信号SWAP、所述PWMP信号和所述PWMN信号的周期相同；

通过上述描述可知，本实用新型提供的一种数字音频功放系统通过设置反馈模块，结合控制信号，以使所述反馈模块处于不同的工作状态，进而实现对数字音频功放系统的电源抑制比进行调节，以消除喇叭上的杂音。

进一步的，如图1所示，所述数字音频功放系统，还包括：共模电压产生模块16；

所述第一功放环路12的第二输入端和所述第二功放环路14的第二输入端均与所述共模电压产生模块16的输出端VREF连接。

所述共模电压产生模块16用于产生共模电压信号，用于维持所述第一电流源模块11和所述第二电流源模块13的输出信号的稳定性。

进一步的，如图2所示，所述第一电流源模块11包括第一电流源IDAC1、第二电流源IDAC2、开关A和开关B。

第一电流源IDAC1的输入端与电源供压端VDD连接，第一电流源IDAC1的输出端与开关A的输入端连接，开关A的输出端与开关B的输入端连接，开关B的输出端通过第二电流源IDAC2接地连接，开关A和开关B的控制端作为所述第一电流源模块11的输入端，用于接收PWMP信号。

进一步的，如图2所示，所述第一功放环路12包括第一运算放大器21、功放环路驱动模块23、第一电容C1、第一场效应管P1和第二场效应管N1；

第一运算放大器21的反相输入端与所述第一电流源模块11的输出端连接，第一运算放大器21的同相输入端与共模电压产生模块16的输出端连接，第一运算放大器21的输出端与所述功放环路驱动模块23的输入端连接，所述功放环路驱动模块23的第一输出端与所述第一场效应管P1的栅极连接，所述功放环路驱动模块23的第二输出端与所述第二场效应管N1的栅极连接。

所述第一场效应管P1的源极与电压输入端PVDD连接，所述第一场效应管P1的漏极与所述第二场效应管N1的漏极连接，所述第二场效应管N1的源极接地连接，所述第一场效应管P1和所述第二场效应管N1的连接节点作为所述第一功放环路的输出端VOUTP。

所述第一电容C1的第一端与所述第一运算放大器21的输出端连接，第二端与所述第一运算放大器21的反相输入端连接。

进一步的，如图2所示，所述第二电流源模块13包括第三电流源IDAC3、第四电流源IDAC4、开关C和开关D。

第三电流源IDAC3的输入端与电源供压端VDD连接，第三电流源IDAC3的输出端与开关C的输入端连接，开关C的输出端与开关D的输入端连接，开关D的输出端通过第四电流源IDAC4接地连接，开关C和开关D的控制端作为所述第二电流源模块13的输入端，用于接收PWMN信号。

进一步的，如图2所示，所述第二功放环路14包括第二运算放大器22、功放环路驱动模块24、第二电容C2、第三场效应管P2和第四场效应管N2；

第二运算放大器22的反相输入端与所述第二电流源模块13的输出端连接，第二运算放大器22的同相输入端与共模电压产生模块16的输出端连接，第二运算放大器22的输出端与所述功放环路驱动模块24的输入端连接，所述功放环路驱动模块24的第一输出端与所述第三场效应管P2的栅极连接，所述功放环路驱动模块24的第二输出端与所述第四场效应管N2的栅极连接。

所述第三场效应管P2的源极与电压输入端PVDD连接，所述第三场效应管P2的漏极与所述第四场效应管N2的漏极连接，所述第四场效应管N2的源极接地连接，所述第三场效应管P2和所述第四场效应管N2的连接节点作为所述第二功放环路的输出端。

所述第二电容C2的第一端与所述第二运算放大器22的输出端连接，第二端与所述第二运算放大器22的反相输入端连接。

进一步的，如图2所示，所述反馈模块15，包括：第一反馈电阻RFB1、第二反馈电阻RFB2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7和第八开关S8；

所述第一开关S1的输入端和所述第二开关S2的输入端均与所述第一功放环路12的第一输入端连接；

所述第三开关S3的输出端和所述第四开关S4的输出端均与所述第一功放环路12的输出端连接；

所述第五开关S5的输入端和所述第六开关S6的输入端均与所述第二功放环路14的第一输入端连接；

所述第七开关S7的输出端和所述第八开关S8的输出端均与所述第二功放环路14的输出端连接；

所述第一开关S1的输出端和所述第五开关S5的输出端均与所述第一反馈电阻RFB1的第一端连接，所述第一反馈电阻RFB1的第二端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第三开关S3的输入端和所述第七开关S7的输入端连接；

所述第二电阻R2的第一端与所述第一电阻R1的第一端连接，所述第二电阻R2的第二端接地连接；

所述第二开关S2的输出端和所述第六开关S6的输出端均与所述第二反馈电阻RFB2的第一端连接，所述第二反馈电阻RFB2的第二端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述第四开关S4的输入端和所述第八开关S8的输入端连接；

所述第四电阻R4的第一端与所述第三电阻R3的第一端连接，所述第四电阻R4的第二端接地连接；

所述第一开关S1、所述第二开关S2、所述第三开关S3、所述第四开关S4、所述第五开关S5、所述第六开关S6、所述第七开关S7和所述第八开关S8的控制端用于接收所述控制信号SWAP，所述控制信号SWAP用于控制所述第一开关S1、所述第二开关S2、所述第三开关S3、所述第四开关S4、所述第五开关S5、所述第六开关S6、所述第七开关S7和所述第八开关S8的工作状态；

当所述第一开关S1、所述第三开关S3、所述第六开关S6和所述第八开关S8处于导通状态时，其余开关处于关闭状态；

当所述第二开关S2、所述第四开关S4、所述第五开关S5和所述第七开关S7处于导通状态时，其余开关处于关闭状态。

需要说明的是，通过设置第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4是用于使所述数字音频功放系统产生较高的输出电压。

可选的，所述第一开关S1、所述第二开关S2、所述第三开关S3、所述第四开关S4、所述第五开关S5、所述第六开关S6、所述第七开关S7和所述第八开关S8均为场效应管。

可选的，所述第一开关S1、所述第三开关S3、所述第六开关S6和所述第八开关S8均为P型场效应管；

所述第二开关S2、所述第四开关S4、所述第五开关S5和所述第七开关S7均为N型场效应管。

可选的，所述第一开关S1、所述第三开关S3、所述第六开关S6和所述第八开关S8均为N型场效应管；

所述第二开关S2、所述第四开关S4、所述第五开关S5和所述第七开关S7均为P型场效应管。

进一步的，如图3所示，所述共模电压产生模块16，包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和电容C；

所述第五电阻R5的第一端与电压输入端PVDD连接，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端连接，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻R7的第一端连接，所述第七电阻R7的第二端接地连接；

所述第八电阻R8的第一端与所述第七电阻R7的第一端连接，所述第八电阻R8的第二端与所述电容C的第一端连接，所述电容C的第二端与所述第七电阻R7的第二端连接；

所述第八电阻R8和所述电容C的连接节点作为所述共模电压产生模块的输出端VREF。

其中，第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7的阻值相同。

基于上述提供的数字音频功放系统，当所述反馈模块不设置所述第一开关S1、所述第二开关S2、所述第三开关S3、所述第四开关S4、所述第五开关S5、所述第六开关S6、所述第七开关S7和所述第八开关S8时，所述反馈模块分为两部分，一部分由第一反馈电阻RFB1、第一电阻R1和第二电阻R2构成，与第一子系统进行相应的连接，另一部分由第二反馈电阻RFB2、第三电阻R3和第四电阻R4构成，与第二子系统进行相应的连接。

此时，假设第一电流源模块11和第二电流源模块12的等效输出阻抗为r0，

那么第一电流源模块11的输出端Vip的信号波动ΔVip为，

其中，ΔVOUTP为第一子系统的输出端VOUTP的输出波动。

由于第一功放环路12在低频段增益非常大，从第一运算放大器21的输入VREF到Vip的增益等于1，因此有，

其中，ΔPVDD为电压输入端的电压波动。

整理可得，

同理可知，

其中，ΔVOUTN为第二子系统的输出端VOUTN的输出波动。

假设，

由于实际制作工艺中，电阻的阻值会出现一定的波动，此时第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电压R4的分压比例和设计值会出现偏差，同时第一反馈电阻RFB1和第二反馈电阻RFB2的电阻值也不完全相等。

再次假设，

α1-α2＝Δα

β1-β2＝Δβ

那么，可以得出，

ΔVOUT＝ΔVOUTP-ΔVOUTN

其中，ΔVOUT为数字音频功放系统的总输出波动。

即，

那么，数字音频功放系统的电源抑制比PSRR为，

从上述公式可以得出，影响高压数字音频功放系统的电源抑制比PSRR的主要因素是第一反馈电阻RFB1、第二反馈电阻RFB2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电压R4的匹配程度。

因此，本实施例通过设置所述第一开关S1、所述第二开关S2、所述第三开关S3、所述第四开关S4、所述第五开关S5、所述第六开关S6、所述第七开关S7和所述第八开关S8，通过在不同的PWMP信号周期和PWMN信号周期内切换使用反馈模块，例如，在SWAP信号为高电平时，所述第一开关S1、所述第三开关S3、所述第六开关S6和所述第八开关S8处于导通状态，其余开关处于关闭状态，第一子系统的输出端VOUTP通过第一反馈电阻RFB1、第一电阻R1和第二电阻R2向第一电流源模块的输出端Vip灌入或抽取电流，此时，第二子系统的输出端VOUTN通过第二反馈电阻RFB2、第三电阻R3和第四电阻R4向第二电流源模块的输出端Vin灌入或抽取电流。在SWAP信号为低电平时，所述第二开关S2、所述第四开关S4、所述第五开关S5和所述第七开关S7处于导通状态，其余开关处于关闭状态，第一子系统的输出端VOUTP通过第二反馈电阻RFB2、第三电阻R3和第四电阻R4向第一电流源模块的输出端Vip灌入或抽取电流，此时，第二子系统的输出端VOUTN通过第一反馈电阻RFB1、第一电阻R1和第二电阻R2向第二电流源模块的输出端Vin灌入或抽取电流。

需要说明的是，PWMP信号周期和PWMN信号周期和SWAP信号周期相同。

因此，可以得出，

此时，第一子系统的输出端VOUTP的反馈比例和第二子系统的输出端VOUTN的反馈比例相同，电源抑制比PSRR中的制造工艺导致的分压电阻不匹配因子Δα和Δβ，能够完美消除，进而提高数字音频功放系统的电源抑制比PSRR。

以上对本实用新型所提供的一种数字音频功放系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。