数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统的制作方法

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种数字模拟转换器、数字功放子系统、数字功放系统。

背景技术：

数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大和抗干扰能力强等优点，在音质的透明度、解析力、背景的宁静以及低频的震撼力度方面的优势大大超过传统的模拟功放和classd功放。

随着dvd家庭影院、迷你音响系统、机顶盒、个人电脑、lcd电视、平板显示器和移动电话等消费类产品的更新，尤其是sacd、dvdaudio等一些高采样频率的新音源规格的出现，以及音响系统从立体声到多声道环绕系统的进化，都加速了数字功放的发展。

在数字功放领域，现有针对hifi发烧友而出现了一种新的名词“纯数字功放”，其支持很多数字音频格式信号输入，如12s和tdm等，其可以经过数字dsp处理，实现丰富的音效算法，有很强的rf抗干扰能力，用在手机上，具有天然的优势，数字信号在传输过程中不会带来相位延迟、相位失真和交越失真等问题，听感的好处就是声音会更通透、定位更准以及声音更接近真实。

但是，在一些应用系统中，电源往往不太干净，有不同频率的电源纹波，若音频功放芯片的电源抑制比(psrr)做得不够好的话，电源上的音频噪声就会通过音频功放芯片传送到喇叭上，引起烦躁的音频噪声，影响语音或音乐听感。尤其是在输入信号幅度很小的情况下，若所述数字功放系统的本征底噪很大，会使得所述数字功放系统的信噪比(snr)变低，造成所述数字功放系统输出的声音中有吱吱的底噪声，影响听感。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字模拟转换器，以在应用于数字功放系统时，降低所述数字功放系统的电源抑制比，减小输出噪声，提高音频输出质量。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种数字模拟转换器，包括：

第一组成支路和第二组成支路，其中，所述第一组成支路第一端与电压输入端连接，第二端与共模电压输入端电连接，第三端与所述第二组成支路连接；所述第二组成支路第一端与所述第一组成支路电连接，第二端接地，第三端与所述共模电压输入端电连接；所述第一组成支路和所述第二组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换器的信号输出端；

所述第一组成支路包括：串联的第一开关结构和第一电流源，所述第一开关结构包括第一开关和第三开关，所述第一开关的一端与所述第一电流源电连接，另一端与所述第二组成支路电连接，所述第三开关的一端与共模电压输入端电连接，另一端与所述第一电流源电连接；所述第一电流源包括：第四电阻、第一场效应管、第二场效应管和第二运算放大器，其中，

所述第四电阻一端为所述第一电流源的第一端，与所述电压输入端电连接，另一端与第一场效应管的第一端电连接；

所述第一场效应管的第二端与所述第二场效应管的第一端电连接，所述第一场效应管的控制端与所述第二运算放大器的输出端电连接；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第一预设电位，所述第一预设电位等于电压输入端的电压与参考电压的差值，输出端输出第一偏置电压给所述第一场效应管，将所述第一场效应管偏置在工作状态；

所述第二场效应管的第二端为所述第一电流源的第二端，与所述第一开关结构电连接，所述第二场效应管的控制端电连接第二偏置电压，所述第二偏置电压用于将所述第二场效应管偏置在工作状态；

所述第二组成支路包括：串联的第二开关结构和第二电流源，所述第二开关结构包括：第二开关和第四开关，所述第二开关的一端与所述第二电流源电连接，另一端与所述第一组成支路电连接，所述第四开关的一端与所述共模电压输入端电连接，另一端与所述第二电流源电连接；所述第二电流源包括：第五电阻、第三场效应管、第四场效应管和第三运算放大器，其中，

所述第五电阻一端为所述第二电流源的第一端，与所述接地端电连接，另一端与第四场效应管的第一端电连接；

所述第四场效应管的第二端与所述第三场效应管的第一端电连接，所述第四场效应管的控制端与所述第三运算放大器的输出端电连接；

所述第三运算放大器的反相输入端与所述第四场效应管的第一端电连接，同相输入端电连接至第二预设电位，所述第二预设电位等于所述参考电压，输出端用于输出第四偏置电压，将所述第四场效应管偏置在工作状态；

所述第三场效应管的第二端为所述第二电流源的第二端，与所述第二开关结构电连接，所述第三场效应管的控制端电连接第三偏置电压，所述第三偏置电压用于将所述第三场效应管偏置在工作状态；

其中，所述第一开关和第二开关的开关时序相反，所述第一开关和所述第三开关时序相反，所述第二开关和所述第四开关时序相反。

可选的，所述第一场效应管和所述第二场效应管为p型场效应管，所述第三场效应管和所述第四场效应管为n型场效应管。

可选的，所述第四电阻和所述第五电阻的阻值相同。

可选的，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型相同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相反的方波信号。

可选的，所述第一开关的开关状态由第一输入信号控制，所述第二开关的开关状态由第二输入信号控制，所述第一开关和第二开关为类型不同的晶体管，所述第一输入信号和第二输入信号为相位相同的方波信号。

可选的，所述第三开关的开关状态由所述第二输入信号控制，所述第四开关的开关状态由所述第一输入信号控制，所述第一开关和第四开关为类型相同的晶体管，所述第二开关和所述第三开关为类型相同的晶体管。

一种数字功放子系统，该数字功放子系统包括：

上述任一项所提供的数字模拟转换器、第一运算放大器、积分器、pwm比较器、驱动器、第一电阻和第一电容，其中，

所述数字模拟转换器的信号输出端与所述第一运算放大器的反相信号输入端相连，所述第一运算放大器的正相信号输入端用于接收共模电压信号，所述第一运算放大器的信号输出端与所述积分器的信号输入端相连；

所述积分器的信号输出端与所述pwm比较器的信号输入端相连，所述pwm比较器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端相连，所述驱动器的信号输出端作为上述数字功放子系统的信号输出端；

所述第一电阻的一端接于所述数字模拟转换器与所述第一运算放大器的连接节点，所述第一电阻的另一端接于所述驱动器的信号输出端；

所述第一电容的一端接于所述第一运算放大器与所述数字模拟转换器的连接节点，所述第一电容c1的另一端接于所述第一运算放大器与所述积分器的连接节点。

可选的，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端输入的电压信号的二分之一。

一种数字功放系统，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为vop通道；所述第二数字功放子系统为von通道；

所述第一数字功放子系统和所述第二数字功放子系统中至少一个数字功放子系统采用上述任一项所提供的数字功放子系统。

一种数字功放系统，其特征在于，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为vop通道，采用上述任一项所提供的数字功放子系统；所述第二数字功放子系统为von通道；

所述第一数字功放系统包括：上述任一项所提供的数字模拟转换器、第一运算放大器、第一积分器、第一pwm比较器、第一驱动器；所述第二数字功放子系统包括：数字模拟转换结构、第四运算放大器、第二积分器、第二pwm比较器、第二驱动器；

所述数字模拟转换结构包括：第三组成支路和第四组成支路，所述第三组成支路第一端与电压输入端连接，第二端与共模电压输入端电连接，第三端与所述第四组成支路连接；所述第四组成支路第一端与所述第三组成支路电连接，第二端接地，第三端与所述共模电压输入端电连接；所述第三组成支路和所述第四组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换结构的信号输出端；

所述第三组成支路包括：串联的第三开关结构和第三电流源，所述第三开关结构包括第五开关和第七开关，其中，所述第五开关的一端与所述第三电流源电连接，另一端与所述第四组成支路电连接，所述第七开关的一端与共模电压输入端电连接，另一端与所述第三电流源电连接；所述第三电流源包括：第六电阻、第五场效应管、第六场效应管，其中，

所述第六电阻一端为所述第三电流源的第一端，与电压输入端电连接，另一端与第五场效应管的第一端电连接；

所述第五场效应管的第二端与所述第六场效应管的第一端电连接，所述第五场效应管的控制端与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述第二运算放大器输出端输出第五偏置电压给所述第五场效应管，将所述第五场效应管偏置在工作状态；

所述第六场效应管的第二端为所述第三电流源的第二端，与所述第三开关结构电连接，所述第六场效应管的控制端电连接第六偏置电压，所述第六偏置电压用于将所述第六场效应管偏置在工作状态；

所述第四组成支路包括：串联的第四开关结构和第四电流源，所述第四开关结构包括：第六开关和第八开关，所述第六开关的一端与所述第四电流源电连接，另一端与所述第三组成支路电连接，所述第八开关的一端与所述共模电压输入端电连接，另一端与所述第四电流源电连接；所述第四电流源包括：第七电阻、第七场效应管、第八场效应管，其中，

所述第七电阻一端为所述第四电流源的第一端，与接地端电连接电连接，另一端与第八场效应管的第一端电连接；

所述第八场效应管的第二端与所述第七场效应管的第一端电连接，所述第八场效应管的控制端与所述第三运算放大器的输出端电连接，所述第三运算放大器的输出端输出第八偏置电压，将所述第八场效应管偏置在工作状态，可选的，所述第八偏置电压和所述第二偏置电压为同一电压信号；

所述第七场效应管的第二端为所述第四电流源的第二端，与所述第四开关结构电连接，所述第七场效应管的控制端电连接第七偏置电压，所述第七偏置电压用于将所述第七场效应管偏置在工作状态。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本发明实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的数字模拟转换器的应用的数字功放系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施例所提供的数字功放子系统的结构示意图；

图3为本发明一个实施例所提供的数字模拟转换器的结构示意图；

图4为本发明一个实施例所提供的数字模拟转换器的等效电路示意图；

图5为本发明另一个实施例所提供的数字功放子系统的结构示意图；

图6为所述第一输入信号pwm_p、第二输入信号/pwm_p、所述共模电压信号vcm、所述数字模拟转换器的输出信号dac_vo与所述数字功放子系统的输出信号vop的波形对比示意图；

图7为本发明一个实施例所提供的数字功放系统的结构示意图；

图8为本发明一个实施例所提供的数字功放系统中第二数字功放子系统中数字模拟转换结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种数字模拟转换器应用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，其包括vop和von两个通道，由于vop和von两个通道的工作原理类似，下面以vop通道的数字功放子系统为例进行说明。

参考图2，图2为本发明实施例提供的一种vop通道的数字功放子系统的结构示意图，所述vop通道的数字功放子系统包括：数字模拟转换器dac、第一运算放大器amp1、积分器21、pwm比较器22、驱动器23、第一电阻rf和电容c1和共模电压信号产生模块24。

其中，所述数字模拟转换器dac的信号输出端dac_vop与所述第一运算放大器amp1的反相输入端连接，所述第一运算放大器amp1的同相输入端与所述共模电压信号产生模块24的输出端vcm连接，所述第一运算放大器amp1的输出端amp_vp1与所述积分器21的输入端连接。

所述积分器21的输出端与所述pwm比较器22的输入端连接，所述pwm比较器22的输出端pwm_p2与所述驱动器23的输入端连接，所述驱动器的输出端作为所述数字功放子系统的信号输出端vop。

所述第一电阻rf的一端与所述第一运算放大器amp1的反相输入端连接，所述第一电阻rf的另一端与所述驱动器的输出端连接。

所述电容c1的一端与所述第一运算放大器amp1的反相输入端连接，所述电容c1的另一端与所述第一运算放大器amp1的输出端amp_vp1连接。

其中，所述共模电压信号产生模块24包括：第二电阻r1和第三电阻r2，其中，所述第二电阻r1的一端与电压输入端vdd连接，所述第二电阻r1的另一端与所述第三电阻r2的一端连接；所述第三电阻r1的另一端与接地端gnd连接；所述第二电阻r1和所述第三电阻r2的连接节点作为所述共模电压产生模块24的输出端vcm。

在上述实施例中，所述数字功放子系统的信号输出端vop通过第一电阻rf、第一运算放大器amp1、积分器21、pwm比较器22和驱动器23形成负反馈环路，对所述数字功放子系统的信号失真和电源噪声进行抑制。

对于上述vop通道的数字功放子系统而言，由于数字模拟转换器dac的电源抑制比和第一运算放大器amp1的电源抑制比很高，数字功放子系统的环路增益很大，因此，数字功放子系统的负反馈环路中的电源噪声往往能被很好的抑制，不是影响所述数字功放子系统的电源抑制比的关键，而所述共模电压信号产生模块的输出端vcm到数字功放子系统的信号输出端vop形成同向放大器，所述共模电压信号产生模块的输出端vcm上的电压躁动被同向放大，是影响所述数字子功放系统的电源抑制比的关键。

同理，von通道的数字功放子系统与vop通道的数字功放子系统相同，在此不再阐述。

下面结合图1和图2对数字功放系统的电源抑制比psrr进行推导，具体如下：

首先，所述共模电压信号产生模块24输出的电压信号vcm由电压输入端vdd通过第二电阻r1和第三电阻r2分压得到，具体为：

定义，

那么，vop通道的数字功放子系统的输出波动为：

δvop＝δvdd*α*(1+rfp/r0p_dac)

同理，von通道的数字功放子系统的输出波动为：

δvon＝δvdd*α*(1+rfn/r0n_dac)

其中，r0p_dac表示vop通道的数字模拟转换器dac的等效输出阻抗，r0n_dac表示von通道的数字模拟转换器dac的等效输出阻抗，rfp表示vop通道的rf电阻(即第一电阻)，rfn表示von通道的rf电阻，δvdd表示数字模拟转换器dac接收的电压信号vdd的波动。

所述数字功放系统的输出波动为：

δvout＝δvop-δvon

也就是说，数字功放系统的输出波动为：

又由于vop通道和von通道的数字模拟转换器dac的电流源存在失配，失配系数δ1满足以下条件：

r0p_dac＝(1+δ1)*r0n_dac

由于vop通道和von通道的rf电阻也存在失配，失配系数δ2满足以下条件：

rfp＝(1+δ2)*rfn

则，所述数字功放系统的输出波动为：

所述数字功放系统的电源抑制比psrr为：

其中，rf表示vop通道或von通道的rf电阻的阻值，r0_dac表示vop通道或von通道的数字模拟转换器dac的等效输出阻抗。

由上述数字功放系统的电源抑制比的公式可知，数字模拟转换器dac的等效输出阻抗r0_dac在该公式的分母上，即数字模拟转换器dac的等效输出阻抗r0_dac越大，所述数字功放系统的电源抑制比psrr越小，所述数字功放系统的电源噪声抑制能力越好。

基于此，本发明实施例提供了一种数字模拟转换器以及包括该数字模拟转换器的数字功放子系统、包括该数字功放子系统的数字功放系统。

如图3所示，本发明实施例所提供的数字模拟转换器包括：第一组成支路和第二组成支路，其中，所述第一组成支路第一端与电压输入端vdd连接，第二端与共模电压输入端vcm电连接，第三端与所述第二组成支路连接；所述第二组成支路第一端与所述第一组成支路电连接，第二端接地，第三端与所述共模电压输入端vcm电连接；所述第一组成支路和所述第二组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换器dac的信号输出端dac_vop；

所述第一组成支路包括：串联的第一开关结构和第一电流源idac1，所述第一开关结构包括第一开关s1和第三开关s3，其中，所述第一开关s1的一端与所述第一电流源idac1电连接，另一端与所述第二组成支路电连接，所述第三开关s3的一端与共模电压输入端vcm电连接，另一端与所述第一电流源idac1电连接，即所述第三开关s3的另一端与所述第一开关s1和所述第一电流源idac1的连接节点电连接；所述第一电流源idac1包括：第四电阻rs1、第一场效应管m1、第二场效应管m2和第二运算放大器amp2，其中，

所述第四电阻rs1一端为所述第一电流源idac1的第一端，与电压输入端vdd电连接，另一端与第一场效应管m1的第一端电连接；

所述第一场效应管m1的第二端与所述第二场效应管m2的第一端电连接，所述第一场效应管m1的控制端与所述第二运算放大器amp2的输出端电连接；

所述第二运算放大器amp2的反相输入端与所述第一场效应管m1的第一端电连接，同相输入端电连接至第一预设电位，所述第一预设电位等于电压输入端vdd的电压与参考电压vref的差值，输出端输出第一偏置电压vbp1给所述第一场效应管，将所述第一场效应管偏置在工作状态；

所述第二场效应管m2的第二端为所述第一电流源idac1的第二端，与所述第一开关结构电连接，所述第二场效应管m2的控制端电连接第二偏置电压vbp2，所述第二偏置电压vbp2用于将所述第二场效应管偏置在工作状态；

所述第二组成支路包括：串联的第二开关结构和第二电流源idac2，所述第二开关结构包括：第二开关s2和第四开关s4，所述第二开关s2的一端与所述第二电流源idac2电连接，另一端与所述第一组成支路电连接，所述第四开关s4的一端与所述共模电压输入端vcm电连接，另一端与所述第二电流源idac2电连接，即所述第四开关s4的另一端与所述第二开关s2和所述第二电流源idac2的连接节点电连接；所述第二电流源idac2包括：第五电阻rs2、第三场效应管m3、第四场效应管m4和第三运算放大器amp3，其中，

所述第五电阻rs2一端为所述第二电流源idac2的第一端，与接地端gnd电连接电连接，另一端与第四场效应管m4的第一端电连接；

所述第四场效应管m4的第二端与所述第三场效应管m3的第一端电连接，所述第四场效应管m4的控制端与所述第三运算放大器amp3的输出端电连接；

所述第三运算放大器amp3的反相输入端与所述第四场效应管m4的第一端电连接，同相输入端电连接至第二预设电位，所述第二预设电位等于参考电压vref，输出端输出第四偏置电压vbn2，将所述第四场效应管偏置在工作状态；

所述第三场效应管m3的第二端为所述第二电流源idac2的第二端，与所述第二开关结构电连接，所述第三场效应管m3的控制端电连接第三偏置电压vbn1，所述第三偏置电压vbn1用于将所述第三场效应管偏置在工作状态。

在上述实施例中，所述第一偏置电压vbp1通过第二运算放大器amp2产生，所述第四偏置电压vbn2通过第三运算放大器amp3产生，所述第一偏置电压vbp1和第四偏置电压vbn2分别给第一场效应管m1和第四场效应管m4的控制端提供电压，形成镜像电流源，提高所述数字模拟转换器的输出阻抗。

需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第二偏置电压vbp2和第三偏置电压vbn1由额外的电流产生支路产生，分别提供给第二场效应管m2和第三场效应管m3的控制端，形成镜像电流源，提高数字模拟转换器的输出阻抗。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述数字模拟转换器还可以包括第二偏置电压的产生电路和第三偏置电压的产生电路，以在所述数字模拟转换器的内部产生所述第二偏置电压和所述第三偏置电压，具体视情况而定。

由上可知，本发明实施例所提供的数字模拟转换器中，所述第一电流源和所述第二电流源均采用cascode结构，从而可以提高所述第一电流源和所述第二电流源的输出阻抗和稳定性，进而提高所述数字模拟转换器的电源抑制能力，减小所述数字模拟转换器的输出端dac_vo对所述第一电流源和所述第二电流源的影响。

可选的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第一场效应管和所述第二场效应管为p型场效应管，所述第三场效应管和所述第四场效应管为n型场效应管，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，在本发明实施例中，第四电阻rs1和第五电阻rs2相同，以使得第一组成支路的电流idac1和第二组成支路的电流idac2相等。

在上述实施例中，所述第二运算放大器amp2、第一场效应管m1和第四电阻rs1形成源极负反馈，产生电流，第三运算放大器amp3、第四场效应管m4和第五电阻rs2形成源极负反馈，产生电流，其电流值为：

其中，rs1,2表示rs1或rs2的电阻，其中，rs1和rs2的电阻值相同。

可选的，在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，第一场效应管m1对应的电流源idac1和第三场效应管m3对应的电流源idac2应该尽量保证在工艺变化和不同温度下几乎相等，以保证在第一输入信号pwm_p为50％占空比时，所述数字功放子系统输出端vop输出的信号也是50％占空比，使得数字功放子系统输出端vop输出直流电压为vdd/2。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述第一开关s1和所述第四开关s4的开关状态由第一输入信号pwm_p控制，所述第二开关s2和所述第三开关s3的开关状态由第二输入信号/pwm_p控制，且所述第一开关s1和第二开关s2的开关时序相反，所述第一开关s1和所述第三开关s3的开关时序相反，所述第二开关s2和所述第四开关s4的开关时序相反。其中，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p由数字功放系统中的数字模块对接收到的i2s、tdm等数字输入信号经过音效处理、数字增益放大和数字滤波后获得，通常为pwm信号，即方波信号。

在本发明实施例中，所述第一开关s1和第二开关s2的开关时序相反是指：在同一时间段内，当所述第一开关s1处于闭合状态时，所述第二开关s2处于关断状态，当所述第一开关s1处于关断状态时，所述第二开关s2处于闭合状态，从而使得第一电流源idac1或第二电流源idac2产生的镜像电流作为输出信号进行输出。

所述第一开关s1和第三开关的开关时序相反是指：在同一时间段内，当所述第一开关s1处于闭合状态时，所述第三开关s3处于关断状态，当所述第一开关s1处于关断状态时，所述第三开关s3处于闭合状态，从而在第一开关s1断开期间，通过所述第三开关s3闭合，使得所述第一电流源idac1流出的电流可以流入所述共模电压端vcm，保证所述第二场效应管m2的漏极电压(即所述第二场效应管m2的第二端的电压)为vcm，并在所述第三开关s3断开，所述第一开关s1闭合时，使得所述第一电流源idac1流出的电流可以很流畅的输出到所述数字模拟转换器的输出端dav_vop，避免不必要的延时和电压尖峰。

可选的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第三开关s3在所述第一开关s1完全断开之前闭合，从而减小所述第一开关s1和所述第三开关s3的连接节点va的电压波动性。

同理，所述第二开关s2和第四开关s4的开关时序相反是指：在同一时间段内，当所述第二开关s2处于闭合状态时，所述第四开关s4处于关断状态，当所述第二开关s2处于关断状态时，所述第四开关s4处于闭合状态，从而在第二开关s2断开期间，通过所述第四开关s4闭合，使得所述第二电流源idac2依然可以从所述共模电压端vcm拉电流，保证所述第三场效应管m3的第二端的电压为vcm，并在所述第四开关s4断开，所述第二开关s2闭合时，使得所述第二电流源idac2可以很顺畅的从所述数字模拟转换器的输出端dav_vop拉电流，避免不必要的延时和电压尖峰。

可选的，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第四开关s4在所述第二开关s2完全断开之前闭合，从而减小所述第二开关s2和所述第四开关s4的连接节点vb的电压波动性。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述第一开关s1和第二开关s2的开关时序相反可以通过控制第一开关s1和第二开关s2的类型，以及第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p的相位来实现。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述第一开关s1和第二开关s2为类型相同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相同，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p为相位相反的方波信号；在本发明的另一个实施例中，所述第一开关s1和第二开关s2为类型不同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相反，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p可以为相位相同的方波信号。本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

同理，在本发明实施例中，所述第一开关s1和第三开关s3的开关时序相反可以通过控制第一开关s1和第三开关s3的类型，以及第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p的相位来实现。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述第一开关s1和第三开关s3为类型相同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相同，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p为相位相反的方波信号；在本发明的另一个实施例中，所述第一开关s1和第三开关s3为类型不同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相反，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p可以为相位相同的方波信号。本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

同理，所述第二开关s2和第四开关s4的开关时序相反可以通过控制第二开关s2和第四开关s4的类型，以及第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p的相位来实现。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述第二开关s2和第四开关s4为类型相同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相同，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p为相位相反的方波信号；在本发明的另一个实施例中，所述第二开关s2和第四开关s4为类型不同的晶体管，即在同时接收高电平或低电平信号时，所处的状态相反，此时，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p可以为相位相同的方波信号。本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

可选的，在本发明的一个实施例中，所述第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4均为同一类型的晶体管，即所述第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3和第四开关s4相位相同，在本发明实施例中，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p为相位相反的方波信号；在本发明的另一个实施例中，所述第一开关s1与所述第四开关s4为类型相同的晶体管，所述第二开关s2和所述第三开关s3为类型相同的晶体管，所述第一开关s1和第三开关s3为类型不同的晶体管，第二开关s2和第四开关s4为类型不同的晶体管，即所述第一开关s1与所述第四开关s4相位相同，所述第二开关s2和所述第三开关s3相位相同，所述第一开关s1和第三开关s3相位不同，第二开关s2和第四开关s4相位不同，在本发明实施例中，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p为相位相同的方波信号。可选的，所述第一输入信号pwm_p是占空比与输入信号幅度成正比的脉宽调制方波信号。

如图4所示，图4示出了本发明实施例所提供的数字模拟转换器在所述第一开关和所述第二开关均闭合时的等效电路示意图。由图4可知，本发明实施例所提供的数字模拟转换器的等效输出阻抗r0_dac为：

r0_dac＝(gm_n1*ro3*av3*gm_n2*ro4*rs2)∥

(gm_p2*ro2*av2*gm_p1*ro1*rs1)

其中，gm_n1表示第三场效应管的跨导，gm_n2表示第四场效应管的跨导，gm_p1表示第一场效应管的跨导，gm_p2表示第二场效应管的跨导，ro1表示第一场效应管的等效电阻，ro2表示第二场效应管的等效电阻，ro3表示第三场效应管的等效电阻，ro4表示第四场效应管的等效电阻，av3表示第三运算放大器的增益，av2表示第三运算放大器的增益。

由上可知，本发明实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本发明实施例所提供的数字模拟转换器，在应用于数字功放系统时，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

相应的，本发明实施例还提供了一种数字功放子系统，如图5所示，该数字功放子系统包括：

上述任一实施例所提供的数字模拟转换器dac、第一运算放大器amp1、积分器31、pwm比较器32、驱动器33、第一电阻rf和第一电容c1，其中，所述数字模拟转换器的信号输出端dac_vop与所述第一运算放大器的反相信号输入端相连，所述第一运算放大器的正相信号输入端用于接收共模电压信号vcm，所述第一运算放大器的信号输出端与所述积分器的信号输入端相连；

所述积分器的信号输出端与所述pwm比较器的信号输入端相连，所述pwm比较器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端相连，所述驱动器的信号输出端作为上述数字功放子系统的信号输出端vop；

所述第一电阻rf的一端接于所述数字模拟转换器与所述第一运算放大器的连接节点，所述第一电阻rf的另一端接于所述驱动器的信号输出端；

所述第一电容c1的一端接于所述第一运算放大器与所述数字模拟转换器的连接节点，所述第一电容c1的另一端接于所述第一运算放大器与所述积分器的连接节点。

具体工作时，所述第一输入信号pwm_p和所述第二输入信号/pwm_p为由数字模块将接收到的i2s、tdm等数字输入信号经过音效处理、数字增益放大、数字滤波后转换成的pwm信号，所述pwm信号经过数字模拟转换器dac处理，并经过积分器、pwm比较器、驱动模块后输出pwm方波，以实现模拟增益的放大，从而大大提高所述数字功放子系统应用的数字功放系统的音频功放的电源抑制能力。

下面以所述第一输入信号pwm_p和所述第二输入信号/pwm_p的相位相反，所述pwm_p为高电平期间，第一开关s1闭合，第二开关s2断开，所述pwm_p为低电平时，第一开关s1断开，第二开关s2闭合为例，对上述数字功放子系统的工作原理进行描述。

当所述第一输入信号pwm_p为高电平时，所述第二输入信号/pwm_p为低电平，第一开关s1闭合，第二开关s2断开，所述第三开关s3断开，所述第四开关s4闭合，所述第二开关s2和所述第四开关s4的连接节点vb被保持在共模电压vcm的电压值，同时，所述数字模拟转换器中的第一电流源idac1对所述第一电阻rf以及第一电容c1与第一运算放大器amp1的反相输出端电连接的电容板充电，所述第一运算放大器amp1的输出端对所述第一电容与第一运算放大器amp1的输出端电连接的电容板放电，第一运算放大器amp1的输出电压amp_v1降低，并通过积分器、pwm比较器和驱动器，使得所述数字功放子系统的输出端vop输出的信号为低电平；

当所述pwm_p为低电平时，第一开关s1断开，第二开关s2闭合，所述第三开关s3闭合，所述第四开关s4断开，所述第一开关s1和所述第三开关s3的连接节点va被保持在共模电压vcm的电压值，同时，所述数字模拟转换器中的第二电流源idac2对所述第一电阻rf以及第一电容c1与第一运算放大器amp1的反相输出端电连接的电容板进行放电，所述第一运算放大器amp1的输出端对所述第一电容与第一运算放大器amp1的输出端电连接的电容板进行充电，第一运算放大器amp1的输出电压amp_v1升高，并通过积分器、比较器和驱动器，使得所述数字功放子系统的输出端vop输出的信号为高电平。

由上可知，本发明实施例所提供的数字功放子系统中，在第一输入信号pwm_p的一个周期内(一个周期至少包括相邻的一个高电平信号和一个低电平信号)，所述第一运算放大器amp1的输出信号amp_v1为三角波信号，所述数字子功放系统的输出端vop输出的信号为方波信号，然后经过低通滤波或扬声器本身的低通滤波特性后，还原出音频信号。

如图6所示，图6示出了所述第一输入信号pwm_p、第二输入信号/pwm_p、所述共模电压信号vcm、所述数字模拟转换器的输出信号dac_vo与所述数字功放子系统的输出信号vop的波形对比示意图，从图6中可以看出，所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p是相位相反的输入信号，通过环路负反馈作用，所述数字模拟转换器输出端dac_vo的信号以vcom为中心进行上下波动，调节环路误差信号。另外，由于环路中各个器件(如积分器和驱动器等)存在延时，所述数字模拟转换器的输出信号和数字功放子系统的输出信号相对于所述第一输入信号pwm_p和第二输入信号/pwm_p的响应存在一定的延时ld(loopdelaytime)。

另外，由于负反馈环路增益很大，差分信号(dac_vo-vcm)的值很小，所以所述数字模拟转换器输出端dac_vo输出的信号相对所述共模电压信号vcm上下波动的纹波很小，从而使得所述数字模拟转换器输出端dac_vo输出的信号以共模电压信号vcm为中心进行上下微小的波动，极大程度的提高数字模拟转换器的输出稳定性。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端vdd输入的电压信号的二分之一，即vcm＝vdd/2，但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述共模电压信号可以为所述数字模拟转换器接收的电压输入端vdd输入的电压信号的三分之一或四分之一等，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述数字功放子系统还包括共模电压信号产生模块，以产生所述共模电压信号vcm。可选的，在本发明的一个实施例中，所述共模电压信号产生模块包括串联的第二电阻和第三电阻，其中，所述第二电阻背离所述第三电阻的一端电连接所述电压输入端vdd，所述第三电阻背离所述第二电阻的一端接地，所述第二电阻和所述第三电阻的连接节点电连接所述第一运算放大器的正相输入端。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述共模电压信号产生模块还可以通过其他方式产生所述共模电压信号，具体视情况而定。

在图5所示的数字功放子系统中，第一输入信号pwm_p或第二输入信号/pwm_p到数字功放子系统最终输出的信号的增益为：av＝2×(2×din-1)×idac×rf，其中，din为第一输入信号pwm_p或第二输入信号/pwm_p的高电平占空比，idac表示所述第一电流源idac1或第二电流源idac2产生的电流值，rf表示所述第一电阻rf的电阻值。

此外，本发明实施例还提供了一种数字功放系统，所述数字功放系统包括第一数字功放子系统和第二数字功放子系统，其中，所述第一数字功放子系统为vop通道；所述第二数字功放子系统为von通道；所述第一数字功放子系统和所述第二数字功放子系统中至少一个数字功放子系统采用本发明上述任一实施例所提供的数字功放子系统。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第一数字功放子系统采用本发明上述任一实施例所提供的数字功放子系统，如图7所示，所述第一数字功放系统包括：上述任一实施例所提供的数字模拟转换器dac_p、第一运算放大器amp1、第一积分器31、第一pwm比较器32、第一驱动器33；所述第二数字功放子系统包括：数字模拟转换结构dac_n、第四运算放大器amp4、第二积分器41、第二pwm比较器42、第二驱动器43。

具体的，如图8所示，所述数字模拟转换结构包括：第三组成支路和第四组成支路，所述第三组成支路第一端与电压输入端vdd连接，第二端与共模电压输入端vcm电连接，第三端与所述第四组成支路连接；所述第四组成支路第一端与所述第三组成支路电连接，第二端接地，第三端与所述共模电压输入端vcm电连接；所述第三组成支路和所述第四组成支路的连接节点作为所述数字模拟转换结构dac_n的信号输出端dac_von；

所述第三组成支路包括：串联的第三开关结构和第三电流源idac3，所述第三开关结构包括第五开关s5和第七开关s7，其中，所述第五开关s5的一端与所述第三电流源idac3电连接，另一端与所述第四组成支路电连接，所述第七开关s7的一端与共模电压输入端vcm电连接，另一端与所述第三电流源idac3电连接，即所述第七开关s7的另一端与所述第五开关s5和所述第三电流源idac3的连接节点电连接；所述第三电流源idac3包括：第六电阻rs3、第五场效应管m5、第六场效应管m6，其中，

所述第六电阻rs3一端为所述第三电流源idac3的第一端，与电压输入端vdd电连接，另一端与第五场效应管m5的第一端电连接；

所述第五场效应管m5的第二端与所述第六场效应管m6的第一端电连接，所述第五场效应管m5的控制端与所述第二运算放大器amp2的输出端电连接，所述第二运算放大器amp2输出端输出第五偏置电压vbp3给所述第五场效应管，将所述第五场效应管偏置在工作状态，可选的，所述第五偏置电压vbp3和所述第一偏置电压vbp1为同一电压信号；

所述第六场效应管m6的第二端为所述第三电流源idac3的第二端，与所述第三开关结构电连接，所述第六场效应管m6的控制端电连接第六偏置电压vbp4，所述第六偏置电压vbp4用于将所述第六场效应管偏置在工作状态；

所述第四组成支路包括：串联的第四开关结构和第四电流源idac4，所述第四开关结构包括：第六开关s6和第八开关s8，所述第六开关s6的一端与所述第四电流源idac4电连接，另一端与所述第三组成支路电连接，所述第八开关s8的一端与所述共模电压输入端vcm电连接，另一端与所述第四电流源idac4电连接，即所述第八开关s8的另一端与所述第六开关s6和所述第四电流源idac4的连接节点电连接；所述第四电流源idac4包括：第七电阻rs4、第七场效应管m7、第八场效应管m8，其中，

所述第七电阻rs4一端为所述第四电流源idac4的第一端，与接地端gnd电连接电连接，另一端与第八场效应管m8的第一端电连接；

所述第八场效应管m8的第二端与所述第七场效应管m7的第一端电连接，所述第八场效应管m8的控制端与所述第三运算放大器amp3的输出端电连接，所述第三运算放大器amp3的输出端输出第八偏置电压vbn4，将所述第八场效应管偏置在工作状态，可选的，所述第八偏置电压vbn4和所述第二偏置电压vbn2为同一电压信号；

所述第七场效应管m7的第二端为所述第四电流源idac4的第二端，与所述第四开关结构电连接，所述第七场效应管m7的控制端电连接第七偏置电压vbn3，所述第七偏置电压vbn3用于将所述第七场效应管偏置在工作状态。

在上述实施例中，所述第五偏置电压vbp3通过第二运算放大器amp2产生，所述第八偏置电压vbn4通过第三运算放大器amp3产生，所述第五偏置电压vbp3和第八偏置电压vbn4分别给第五场效应管m5和第八场效应管m8的控制端提供电压，形成镜像电流源，提高所述数字模拟转换器的输出阻抗。

需要说明的是，在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述第六偏置电压vbp4和第七偏置电压vbn3由额外的电流产生支路产生，分别提供给第六场效应管m6和第七场效应管m7的控制端，形成镜像电流源，提高数字模拟转换器的输出阻抗。但本发明对此并不做限定，在本发明的其他实施例中，所述数字模拟转换器还可以包括第六偏置电压的产生电路和第七偏置电压的产生电路，以在所述数字模拟转换器的内部产生所述第六偏置电压和所述第七偏置电压，具体视情况而定。

还需要说明的是，在本发明实施例中，除了所述第二数字功放子系统的第三电流源共用所述第一数字功放子系统的第二运算放大器，所述第二数字功放子系统的第四电流源共用所述第一数字功放子系统的第三运算放大器，其他部分的结构和工作原理均与所述第一数字功放子系统相同，本发明对此不再详细赘述。

在上述数字功放系统中，为了降低所述数字功放系统的输出噪声，一般第四电阻rs1、第五电阻rs2、第六电阻rs3和第七电阻rs4的尺寸设计的比较小，其产生的热噪声为：v2n＝4kt*rs，其中k表示玻尔兹曼常数，其值为1.38×10(-23)j/k；t表示温度，以k为单位。所述第一电流源idac1、所述第二电流源idac2、所述第三电流源idac3和所述第四电流源idac4中的场效应管不贡献噪声，而所述第二运算放大器输出端不仅电连接所述第一数字功放子系统中所述第一场效应管的控制端，还电连接所述第二数字功放子系统中所述第五场效应管的控制端，从而使得所述第二运算放大器贡献的噪声属于共模噪声，可以在所述数字功放系统差分输出(dac_vop-dac_von)时相抵消，减小所述数字功放系统的输出噪声。

同理，所述第三运算放大器输出端不仅电连接所述第一数字功放子系统中所述第四场效应管的控制端，还电连接所述第二数字功放子系统中所述第八场效应管的控制端，从而使得所述第三运算放大器贡献的噪声属于共模噪声，可以在所述数字功放系统差分输出(dac_vop-dac_von)时相抵消，减小所述数字功放系统的输出噪声。

因此，在本发明实施例中，所述数字功放系统中，所述第一数字功放子系统的数字模拟转换器和所述第二数字功放子系统中的数字模拟转换结构的输出噪声为v2n＝4kt*rs1+4kt*rs2+4kt*rs3+4kt*rs4，可以实现很小的功放本征噪声，从而使得所述数字功放系统实现很小的功放本征噪声。

综上所述，本发明实施例所提供的数字模拟转换器、包括该数字模拟转换器的数字功放子系统以及包括该数字功放子系统的数字功放系统，大大增加了所述数字模拟转换器的等效输出阻抗，降低了所述数字功放系统的电源抑制比。

而且，本发明实施例所提供的数字模拟转换器、包括该数字模拟转换器的数字功放子系统以及包括该数字功放子系统的数字功放系统，不仅可以通过调节所述第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管和第四场效应管的电阻或跨导增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，也可以通过调节所述第四电阻和所述第五电阻的电阻值增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，还可以通过调节所述第二运算放大器和所述第三运算放大器的增益增大所述数字模拟转换器的等效阻抗，从而进一步减小所述数字功放系统的电源抑制比，提高所述数字功放系统的噪声信号抑制能力。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，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。