專利名稱：無死區(qū)時間的功率放大器輸出級電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)，特別涉及一種功率放大器的輸出級電路。
背景技術(shù)：
在功率放大器中習(xí)慣上將兩個功率管串聯(lián)以構(gòu)成輸出級，每個功率管都有一端接 到輸出端。驅(qū)動電路給功率管的控制端提供合適的驅(qū)動信號。在D類放大器中，其功率管 必須工作于開關(guān)狀態(tài)，所以功率管多采用FET(場效應(yīng)管)。由于功率管串聯(lián)，所以應(yīng)當(dāng)避免 同時工作，以免引起輸出級過流而對功率管造成損壞。因此，在設(shè)計驅(qū)動電路時就會引入所 謂的死區(qū)時間，控制功率管不會同時導(dǎo)通。但是，此死區(qū)時間將會引起輸出信號的失真。D類放大器包含積分器，脈寬調(diào)制器，柵極驅(qū)動，電平轉(zhuǎn)換器，MOSFETs和低通濾波 器。電路需要一個死區(qū)時間，給兩個功率管提供對稱的延時可以減小失真。但是，死區(qū)時間 仍然會引起很多的噪聲。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有無死區(qū)時間特性的功率放大器 輸出級電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)的噪聲以及失真的問題。本實用新型解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，無死區(qū)時間的功率放大器輸出 級電路，包括串聯(lián)的第一功率管和第二功率管，以及分別連接到兩個功率管控制端的第一 驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路，Q點為輸出端，第一驅(qū)動電路包括串聯(lián)的第一驅(qū)動管和第二驅(qū)動 管，電壓為Vboost的第一輔助電源通過第一驅(qū)動管和第二驅(qū)動管接Q點，第一驅(qū)動管和第 二驅(qū)動管的連接點接第一功率管的柵極，第一功率管的輸入端接高電平，輸出端接Q點；第二驅(qū)動電路包括串聯(lián)的第三驅(qū)動管和第四驅(qū)動管，電壓為Vdd的第二輔助電源 通過第三驅(qū)動管和第四驅(qū)動管接地，第三驅(qū)動管和第四驅(qū)動管的連接點接第二功率管的柵 極，第二功率管的輸出端接地，輸入端接Q點；其中，第一功率管和第二功率管的寄生電容相同；閾值電壓也相同，為Vth，第一驅(qū) 動管的導(dǎo)通電阻為R。nll，第二驅(qū)動管的導(dǎo)通電阻為R。nl2，第三驅(qū)動管的導(dǎo)通電阻為R。-，第 四驅(qū)動管的導(dǎo)通電阻為R。n22，各項參數(shù)滿足下列兩式
VboostD (>n22v,Vdd本實用新型顛覆了推挽輸出必需死區(qū)時間的成見。在已有的技術(shù)中，即使有引入 信號失真等缺點，應(yīng)用中通常都必須有死區(qū)時間。本實用新型的輸出不再需要死區(qū)時間，現(xiàn) 有技術(shù)因為有死區(qū)時間，使輸出的失真增大。本實用新型可以去除此失真，減小系統(tǒng)的總諧 波失真(THD)?，F(xiàn)有技術(shù)必須有一個專用電路產(chǎn)生死區(qū)時間。使用新技術(shù)后，可以去除此電 路，降低電路的復(fù)雜度，減小成本。非疊加時鐘電路受工藝影響大，死區(qū)時間大小不易控制，降低系統(tǒng)性能的一致性。本實用新型不涉及器件參數(shù)的絕對值，所以受工藝波動的影響小， 能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、一致性和成品率。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
圖1是本實用新型的電路圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)輸出上升沿的波形圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)輸出下降沿的波形圖。圖4為本實用新型輸出上升沿的波形圖。圖5為本實用新型輸出下降沿的波形圖。
具體實施方式
參見圖1。本實用新型通過驅(qū)動電路在同時輸入相反的輸入信號時促使功率管的閾值電壓 從相反方向同時相交實現(xiàn)無死區(qū)時間，因此不再要求為了特別考慮功率管而增加死區(qū)時間 的時延電路。實現(xiàn)這一目的的推挽式功率放大器輸出級電路，包含串聯(lián)的第一功率管1和第二功率管2，以及分別連接到兩個功率管控制端的第一 驅(qū)動電路11和第二驅(qū)動電路12 ；功率管具有閾值電壓，當(dāng)控制端電壓高于閾值電壓Vth時，功率管導(dǎo)通，低于閾值 電壓，功率管不導(dǎo)通。兩個驅(qū)動電路接收輸入信號，并控制各自的功率管作出對輸入信號的響應(yīng)。當(dāng)收 到合適的輸入信號時，驅(qū)動電路促使功率管的控制電壓從相反方向同時相交達(dá)到閾值電 壓。一個功率管被打開時，另一個功率管被關(guān)斷，避免了功率管同時導(dǎo)通，也避免了死區(qū)時 間。本實用新型基于這樣的事實當(dāng)控制電壓經(jīng)過閾值電壓，功率管的打開和關(guān)斷并非瞬間 發(fā)生，而是經(jīng)過一個短的轉(zhuǎn)換時間。因為避免了功率管同時導(dǎo)通，這就允許了功率管可以同 時處于這個轉(zhuǎn)換狀態(tài)。當(dāng)控制信號都很大且按相反方向變化時尤其如此。 理想的情形是，驅(qū)動電路收到同步的反向輸入信號，信號之間的時差在幾個納秒 之內(nèi)。這樣就簡化了驅(qū)動電路的設(shè)計。當(dāng)然，也可以為驅(qū)動電路的非同步輸入信號建立適 當(dāng)?shù)难訒r。本文中，反向輸入信號應(yīng)理解為反向的階躍或有一定坡度的輸入信號，一個信號 由高變?yōu)榈?，另一個信號則由低變?yōu)楦摺１緦嵱眯滦皖嵏擦送仆燧敵霰匦杷绤^(qū)時間的成見。在已有的技術(shù)中，即使有引入 信號失真等缺點，應(yīng)用中通常都必須有死區(qū)時間。在本實用新型如圖1的一個首選實施例中，第一驅(qū)動電路10包括串聯(lián)的第一驅(qū)動管11和第二驅(qū)動管12，電壓為Vboost的第 一輔助電源通過第一驅(qū)動管11和第二驅(qū)動管12接Q點，第一驅(qū)動管11和第二驅(qū)動管12 的連接點接第一功率管1的柵極，第一功率管1的輸入端接高電平，輸出端接Q點；第二驅(qū)動電路20包括串聯(lián)的第三驅(qū)動管21和第四驅(qū)動管22，電壓為Vdd的第二 輔助電源通過第三驅(qū)動管21和第四驅(qū)動管22接地，第三驅(qū)動管21和第四驅(qū)動管22的連
4接點接第二功率管2的柵極，第二功率管2的輸出端接地，輸入端接Q點； 本實用新型的參數(shù)要求第二驅(qū)動管12的導(dǎo)通電阻R。nl2與第二驅(qū)動管12、第三驅(qū) 動管21電阻之和的比值大體上等于閾值電壓Vth與第一輔助電源電壓Vboost的比值，即 凡《12 — Kh
h+K必 Vboost此處的電阻為驅(qū)動管導(dǎo)通時的漏源電阻，第一輔助電源為第一驅(qū)動電路的輔助電 源。第一和第二輔助電源不一定等于功率管的電源電壓。同樣，第四驅(qū)動管22的電阻與第一驅(qū)動管11、第四驅(qū)動管22電阻之和的比值大體 上等于閾值電壓與第二輔助電源電壓Vdd的比值。即
「 這一比值給出了驅(qū)動電路給功率管的控制信號的適當(dāng)?shù)臅r序。在功率管1和2相同的情形下，寄生電容也相等，即:Cgdh = Cgdl、Cgsh = Cgsl。 當(dāng)功率輸出級輸出Vout由高到低，則要求VinHigh輸入低，VinLow輸入高。為了避免功率 管1和2同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，要求驅(qū)動電路10和20的輸出電壓同時為功率管1和2的閾 值電壓Vth。這樣就有 等效于
Vboost 同樣 [00391 由于驅(qū)動管的比例滿足上述關(guān)系，則會有功率管柵極電壓從0充電到Vth的時間和 從Vdd/Vboost放電到Vth的時間相等。這樣，在同時開關(guān)功率管的過程中，兩個功率管的柵 極電壓總是同時達(dá)到Vth。這就意味著兩個功率管總是同時開關(guān)，且狀態(tài)相反，所以沒有同 時導(dǎo)通的狀態(tài)，也沒有死區(qū)時間。本實用新型在實施時，適當(dāng)增加驅(qū)動管11和21的導(dǎo)通電阻可以增加電路的魯棒性。參見圖2—5。四個圖中，波形的排列順序一樣，從上到下分別為節(jié)點VinLow、VinHigh、Vgl、Vgh 和Vout的電壓波形。在現(xiàn)有技術(shù)中VinLow和VinHigh在變化時，必須使兩者先同時為高，再使其一下 降。VinLow和VinHigh同時為高的時間即死區(qū)時間。在死區(qū)時間，Vout不能輸出一個確定 的電壓。本實用新型的技術(shù)，VinLow和VinHigh可以同時變化，沒有死區(qū)時間。
權(quán)利要求無死區(qū)時間的功率放大器輸出級電路，包括串聯(lián)的第一功率管(1)和第二功率管(2)，以及分別連接到兩個功率管控制端的第一驅(qū)動電路(10)和第二驅(qū)動電路(20)，Q點為輸出端，其特征在于第一驅(qū)動電路(10)包括串聯(lián)的第一驅(qū)動管(11)和第二驅(qū)動管(12)，電壓為Vboost的第一輔助電源通過第一驅(qū)動管(11)和第二驅(qū)動管(12)接Q點，第一驅(qū)動管(11)和第二驅(qū)動管12的連接點接第一功率管(1)的柵極，第一功率管(1)的輸入端接高電平，輸出端接Q點；第二驅(qū)動電路(20)包括串聯(lián)的第三驅(qū)動管(21)和第四驅(qū)動管(22)，電壓為Vdd的第二輔助電源通過第三驅(qū)動管(21)和第四驅(qū)動管(22)接地，第三驅(qū)動管(21)和第四驅(qū)動管(22)的連接點接第二功率管(2)的柵極，第二功率管(2)的輸出端接地，輸入端接Q點；其中，第一功率管(1)和第二功率管(2)的寄生電容相同；閾值電壓也相同，為Vth，第一驅(qū)動管11的導(dǎo)通電阻為Ron11，第二驅(qū)動管(12)的導(dǎo)通電阻為Ron12，第三驅(qū)動管21的導(dǎo)通電阻為Ron21，第四驅(qū)動管(22)的導(dǎo)通電阻為Ron22，各項參數(shù)滿足下列兩式 <mrow><mfrac> <msub><mi>R</mi><mrow> <mi>on</mi> <mn>12</mn></mrow> </msub> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>on</mi><mn>12</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>on</mi><mn>21</mn> </mrow></msub> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>V</mi><mi>th</mi> </msub> <mi>Vboost</mi></mfrac> </mrow> <mrow><mfrac> <msub><mi>R</mi><mrow> <mi>on</mi> <mn>22</mn></mrow> </msub> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>on</mi><mn>11</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>on</mi><mn>22</mn> </mrow></msub> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>V</mi><mi>th</mi> </msub> <mi>Vdd</mi></mfrac><mo>.</mo> </mrow>
專利摘要無死區(qū)時間的功率放大器輸出級電路，涉及電子技術(shù)。本實用新型包括串聯(lián)的第一功率管(1)和第二功率管(2)，以及分別連接到兩個功率管控制端的第一驅(qū)動電路(10)和第二驅(qū)動電路(20)，Q點為輸出端，第一驅(qū)動電路(10)包括串聯(lián)的第一驅(qū)動管(11)和第二驅(qū)動管(12)；第二驅(qū)動電路(20)包括串聯(lián)的第三驅(qū)動管(21)和第四驅(qū)動管(22)。本實用新型可以去除此失真，減小系統(tǒng)的總諧波失真。
文檔編號H03F3/217GK201601657SQ20092035303
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者于廷江, 向本才, 李文昌, 黃國輝 申請人:成都成電硅?？萍脊煞萦邢薰?br>