专利名称：：改善1.5位∑-△调变d类放大器的反馈线性度的装置及方法
技术领域：
：本发明涉及一种D类放大器，具体地说，是一种改善1.5位i:-A凋变[)类放大器的反馈线性度的装置及方法。
背景技术：
：D类放大器大致上可分成脉宽调变(PWM)类型及2-A调变类型，而X-A调变D类放大器又可分为1位及1.5位两种，1位及1.5位代表量化器输出电压准位的个数，或者称为分辨率。1位表示将输入信号量化为二个准位，例如0禾n1,美国第5,777，512号专利即为一例。由于1位Z-A调变D类放大器在输入小或无输入信号时，会因为高切换损耗造成低转换效率，因此有人提出将输入信号量化为三个准位的1.5位S-A调变D类放大器，如美国专利第5，077,539和7，170,340号，以降低切换损耗并提高转换效能。图1是常用的1.5位S-A调变D类放大器10的方块图，包括三个积分器、13及14用以将互为反相的输入信号VINP及VINN转换为信号S0P及SON,积分器12、13及14可以是连续时间或离散时间类型的积分器，:1.5位量化器18将信号S0P及S0N量化为具有3个准位的数字信号提供给切换逻辑20，用以控制功率级22的运作。图2是图1的功率级22的电路图。如图2所示，量化的数字信号+1、0及-1通过切换逻辑20以信号UGA、LGA、l)GB和LGB控制H桥上的M0S26、28、30、32，以提供不同的差动电压给负载40。1.5位量化器20的输出与H桥状态的关系如表1所列。当量化输出为+1时，MOS26、32导通且MOS28、30截止，电流自电压源Vdd经MOS26通过负载40再经MOS32到接地，负载40上的跨压为第-一电压。当量化输出为-1时，M0S26、32截止且M0S28、30导通，电流自电压源Vdd经M0S30通过负载40再经M0S28到接地，负载40上的跨压为第二电压。当量化输出为0时，MOS28、32导通且M0S26、30截止，节点34及36接地，负载40上的跨压为零。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表11.5位S-A调变D类放大器具有比1位2-A调变D类放大器更高的分辨率及较好的效率，却也产生了负载上的电压变化非线性的问题。理想上，H桥中的MOS26、30及分压电阻R1R4是互相匹配的，使得负载40上的跨压具有线性的电压变化，例如当第一电压为1伏特的时候，第二电压为-l伏特，负载40上的电压变化即为图3虚线所示的线性的理想电压变化曲线104。图3是负载上的电压变化曲线图。然而，实际电路中的电阻及MOS是不匹配的，例如当量化输出为+1时，产生的第一电压为l.l伏特，但量化输出为-1时，产生的第二电压却为-0.9伏特，而量化输出为0时的负载40上电压仍为0，形成电压变化曲线102非线性。这种非线性的输出被电阻Rl、R2和电阻R3、R4分压产生反馈信号LX—P和LX一N，反馈到积分器12，造成输出信号在倍频处谐波的总合(Tota]HarmonicDistortionPulseNoise;THD+N)大，降低放大器的分辨率。美国专利第6，472，933号提出一种四进制的H桥切换方法，将H桥的切换分成+1、0H、0L及-1四个状态，试图使负载上的电压变化接近线性而改善THD+N，但它产生转换系统复杂化的问题。因此已知的D类放大器存在着上述种种不便和问题。
发明内容本发明的目的，在于提出一种改善1.5位E-A调变D类放大器反馈线性度的装置。本发明的又一目的，在于提出一种改善1.5位i:-A调变D类放大器反馈线性度的方法。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是一种改善1.5位2-A调变D类放大器的反馈线性度的装置，所述D类放大器设有一控制电路，控制一功率级对一负载电路提供三个准位的输出电压，包括一输入端，一转换电路和一输出端，其特征在于所述输入端自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；所述转换电路将所述第一正反馈信号和第一负反馈信号反转及混合，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；所述输出端所述第二正反馈信号和第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。本发明的改善1.5位A调变D类放大器的反馈线性度的装置还可以采用以下的技术措施来进一歩实现。前述的装置，其中所述转换电路包括两个串联的运算放大器。前述的装置，其中所述二运算放大器都具有正一和负一的增益。前述的装置，其中所述转换电路更包括复数个开关在所述输入端和所述转换电路之间。前述的装置，其中所述转换电路更包括复数个开关在所述二运算放大器之间。一种改善1.5位2-A调变D类放大器之反馈线性度的方法，所述D类放大器设有一控制电路，控制一功率级对一负载电路提供三个准位的输出电压，所述方法包括下列步骤第一歩骤自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；第二步骤反转及混合所述第一正反馈信号和第一负反馈信号，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；第三歩骤将所述第二正反馈信号和所述第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。一种1.5位S-A调变D类放大器，包括一控制电路，一功率级，一输入端，一转换电路和一输出端，其特征在于所述功率级受所述控制电路控制以对一负载电路提供三个准位的输出电压；所述输入端自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；所述转换电路将所述第一正反馈信号和所述第一负反馈信号反转及混合，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；所述输出端将所述第二正反馈信号和所述第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。前述的装置，其中所述转换电路包括两个串联的运算放大器。前述的装置，其中所述二运算放大器都具有正一和负一的增益。前述的装置，其中所述转换电路更包括复数个开关在所述输入端及所述转换电路之间。前述的装置，其中所述转换电路更包括复数个开关在所述二运算放大器之间。采用上述技术方案后，本发明的改善1.5位2-A调变D类放大器的反馈线性度的装置通过转换电路，串联两个同时具有+1和-1增益的运算放大器，使得第一正反馈信号和第一负反馈信号定时地反转及混合，以便产生线性度良好的第二正反馈信号及第二负反馈信号，从而达到控制电路进行反馈控制的优点。图1是常用的1.5位S-A调变D类放大器的方块图图2是图1的功率级的电路图3是负载上的电压变化曲线图4是本发明的一实施例；图5是图4本发明的实施例产生的反馈信号；图6是模拟已知反馈方法得到的输出波形图7是模拟本发明的反馈方法得到的输出波形图。具体实施例方式请参阅图4所示，图4是根据本发明的一实施例，在1.5位2:-A调变D类放大器的反馈路径中加入一转换电路，将原来的反馈信号进行反转和混合，通过产生断波器平均值(chopperaverage)的方式改善反馈的线性度。图4的转换电路包括复数个开关与运算放大器44、46串联，运算放大器44和46分别连接电阻48、50、52、54以及电阻56、58、60、62以同时提供+1和-1的增益，信号CK1和CK2是固定周期的时脉，分别控制这些丌关的切换。参照图2的H桥电路，第一反馈信号包括第一正反馈信号LX—P和第一负反馈信号LX—N，分别连接到运算放大器44的正输入端和负输入端，信号CK1和CK2分别控制不同的开关，这些开关的导通与否改变第一正反馈信号LX—P和第一负反馈信号LX_N行经的路径，决定其是否被反转或混合。当受信号CK1控制的开关导通时，受信号CK2控制的开关截止，VDAC—P=LX—P，VDAC—N=LX_N。当受信号CK1控制的开关截止时，受信号CK2控第U的开关导通，VDAC_P=—LX—N，VDAC—N=—LX—P。以第一电压为1.1伏特，第二电压为-0.9伏特，且以R1=R2、K3=R4为例，当量化输出为+l时，MOS26、32导通且M0S28、30截止，第一正反馈信号LX—P=l.lV/2=0.55V，第一负反馈信号LX—N二O。当量化输出为-l时，MOS26、32截止且M0S28、30导通，第一正反馈信号LX—P=0，第一负反馈信号LX—N=(-0.9)V/2=—0.45V。当量化输出为O时，MOS28、32导通且MOS26、30截止，节点34及36接地，负载40上的电压为零，LX一P禾。LX—N都为零。第一正反馈信号LX一P和第一负反馈信号LX—N经图4的电路反转和混合后，产生出包括第二正反馈信号VDAC—P和第二负反馈信号VDAC—N的第二反馈信号。第二正反馈信号VDAC—P的波形如图5所示。图5是图4本发明的实施例产生的反馈信号。在a区段时VDAC_P为0.55V,b区段时为-(-0.45V)，c区段时又切换回0.55V，d区段时再切换成-(-O.45V)，由此，第二正反馈信号VDAC—P的平均值为(0.55V+0.45V)/2=0.5V。同样第二负反馈信号VDAC—N的平均值等于[-0.45V+(_.55V)]/2=_0.5V。因此，线性度不佳的第-一反馈信号LX—P和LX—N被修正为线性度良好的第二反馈信号VDAC—P和VDAC—N，再供D类放大器的反馈控制所用。当然，信号CKl和CK2的切换速度可以改变，以调整区段a、b、c及d的时间。图6是模拟巳知反馈方法得到的输出波形图。如图6所示，仿真以第一反馈信号LX一P和LX—N直接进行反馈控制产生的输出，可以看到在倍频H处出现相当大的涟波。图7是模拟本发明的反馈方法得到的输出波形图。如图7所示，仿真以第二反馈信号VDAC_P和VDAC_N进行反馈控制的输出，可以看出倍频处的涟波已被消除，THD+N获得改善。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关
技术领域：
的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。权利要求1.一种改善1.5位∑-Δ调变D类放大器的反馈线性度的装置，所述D类放大器设有一控制电路，控制一功率级对一负载电路提供三个准位的输出电压，包括一输入端，一转换电路和一输出端，其特征在于所述输入端自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；所述转换电路将所述第一正反馈信号和第一负反馈信号反转及混合，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；所述输出端所述第二正反馈信号和第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述转换电路包括两个串联的运算放大器。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述二运算放大器都具有正-和负一的增益。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述转换电路更包括复数个开关在所述输入端和所述转换电路之间。5.如权利要求2所述的装置，其特征在于所述转换电路更包括复数个开关在所述二运算放大器之间。6.—种改善1.5位2-A调变D类放大器之反馈线性度的方法，所述D类放大器设有一控制电路，控制一功率级对一负载电路提供三个准位的输出电压，所述方法包括下列步骤第一歩骤自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；第二歩骤反转及混合所述第一正反馈信号和所述第一负反馈信号，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；第三步骤将所述第二正反馈信号和所述第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。7.--种1.5位i:-A调变D类放大器，包括一控制电路，一功率级，一输入端，一转换电路和一输出端，其特征在于所述功率级受所述控制电路控制以对一负载电路提供三个准位的输出电压；所述输入端自所述功率级取得第一正反馈信号和第一负反馈信号；所述转换电路将所述第一正反馈信号和所述第一负反馈信号反转及混合，以产生第二正反馈信号和第二负反馈信号；所述输出端将所述第二正反馈信号和所述第二负反馈信号提供给所述控制电路进行反馈控制。8.如权利要求7所述的D类放大器，其特征在于所述转换电路包括两个串联的运算放大器。9.如权利要求8所述的D类放大器，其特征在于所述二运算放大器都具有正一和负一的增益。10.如权利要求8所述的D类放大器，其特征在于所述转换电路更包括复数个开关在所述输入端及所述转换电路之间。11.如权利要求8所述的D类放大器，其特征在于所述转换电路更包括复数个开关在所述二运算放大器之间。全文摘要一种改善1.5位∑-Δ调变D类放大器反馈线性度的装置及方法，包括一转换电路串联两个同时具有+1和-1增益的运算放大器，将第一正反馈信号和第一负反馈信号定时地反转和混合，以产生出线性度良好的第二正反馈信号和第二负反馈信号，供1.5位∑-Δ调变D类放大器的控制电路进行反馈控制。文档编号H03F1/32GK101494440SQ20081000146公开日2009年7月29日申请日期2008年1月21日优先权日2008年1月21日发明者张腾轰,郭俊彦申请人:立锜科技股份有限公司