專利名稱：采樣保持模擬信號的開關(guān)式功放的制作方法
采樣保持模擬信號的開關(guān)式功放 本發(fā)明描述一種開關(guān)式功放實現(xiàn)方案。對模擬信號進(jìn)行采樣保持，確保比較器產(chǎn) 生的方波前沿和后沿都是與同一模擬電平比較而觸發(fā)的，降低模擬信號的量化誤差，減低 開關(guān)式功放的失真和噪音。一般地，典型的開關(guān)式功放電路結(jié)構(gòu)中，是由比較器產(chǎn)生方波脈沖，比較器的兩個 輸入端分別輸入模擬信號和三角波信號，三角波信號的頻率至少要大于模擬信號最高頻率 的2倍。三角波信號的幅度至少要大于模擬信號可能出現(xiàn)的最大幅度。我們在此假定三角 波信號輸入比較器的反向輸入端，模擬信號輸入比較器的正向輸入端。那么，在三角波信號 上升沿的電平大于模擬信號電平的那個瞬間比較器翻轉(zhuǎn)，同時輸出負(fù)向脈沖，我們設(shè)此電 平為A電平。此時，三角波信號電平繼續(xù)上升直到最大值，然后是下降。當(dāng)三角波信號下降 沿的電平小于模擬信號電平的那個瞬間，比較器翻轉(zhuǎn)，同時輸出正向脈沖，我們設(shè)此電平為 B電平。這個過程就相當(dāng)于給模擬信號取樣量化，是用方波信號的占空比去表示模擬信號電 平的幅度大小。這個過程是要求方波的占空比能準(zhǔn)確地表示出模擬信號電平的幅度大小， 誤差是越小越好。請注意了 前文中說的“三角波信號電平繼續(xù)上升直到最大值，然后是下 降，”在此過程中，模擬信號電平也是變化的！也就是說A電平和B電平是不相等的！方波 的前沿是由A電平觸發(fā)的，后沿是由B電平觸發(fā)的。如果由A到B是單向勻速變化的，那么 方波信號占空比表示的是A和B的平均值，但是，實際的功放輸入信號是很復(fù)雜的，其變化 是無法預(yù)測的，也許A大于B，也許A小于B，也許由A到B是曲線變化的。這就會產(chǎn)生了量 化誤差，量化誤差的具體表現(xiàn)就是失真和噪音。為了減小量化誤差，就要提高方波的頻率， 這就會增加后級開關(guān)管的功耗。而且，靠提高方波頻率來減小量化誤差，其作用是有限的。 只有把方波頻率無限地提高，才能從理論上消除量化誤差，這實際上是做不到的。也就是 說，上述電路結(jié)構(gòu)實際是不能從理論上消除量化誤差。用鋸齒波代替三角波可以減小誤差， 但也不能從理論上消除誤差，因為理想化的鋸齒波是不存在的，實際的鋸齒波也是不對稱 三角波。一個理論上不成熟的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)然不會有好的效果。通常的商品化開關(guān)式功放， 儀器測量失真很小，可實際聽感不好，因為測量時用的是正弦波信號，而實際聽音用的是音 樂信號。正弦波信號在多數(shù)時間里是單向變化的，音樂信號在多數(shù)時間里是隨機變化的。采用本發(fā)明的方法，在比較器之前加上一個采樣保持電路，對模擬輸入信號進(jìn)行 采樣保持，使得A電平和B電平是相等的。這樣，可以大幅度地減小量化誤差，降低失真。根 據(jù)奈奎斯特取樣定理，方波信號頻率只要大于模擬信號頻率兩倍就能無失真地表示模擬信 號?？紤]到電路中其它因素，如果放大20KHZ以內(nèi)的音頻信號，取其5—10倍的方波頻率應(yīng) 能有較好的效果?，F(xiàn)在的商品化開關(guān)式功放有很多是取20KHZ音頻信號的30—60倍，過高 的方波頻率在很大程度上抵消了開關(guān)式功放高效率的優(yōu)點。實現(xiàn)本發(fā)明的方法，可以使用一般商品化的采樣保持集成電路；也可以使用雙向 模擬開關(guān)外接電容做成。采樣保持電路的開關(guān)控制信號可以用比較器輸出的方波。當(dāng)三角 波信號上升沿的電平大于模擬信號電平的那個瞬間，比較器輸出負(fù)向脈沖控制采樣保持電 路的雙向模擬開關(guān)斷開，當(dāng)三角波信號下降沿的電平小于模擬信號電平的那個瞬間，比較 器輸出正向脈沖控制采樣保持電路的雙向模擬開關(guān)接通。
權(quán)利要求
采樣保持模擬信號的開關(guān)式功放，其特征是在產(chǎn)生方波脈沖的比較器之前，加入采樣保持電路，對模擬信號進(jìn)行采樣保持。
全文摘要
本發(fā)明描述一種開關(guān)式功放實現(xiàn)方案。對模擬信號進(jìn)行采樣保持，確保比較器產(chǎn)生的方波前沿和后沿都是與同一模擬電平比較而觸發(fā)的，降低模擬信號的量化誤差，減低開關(guān)式功放的失真和噪音。本發(fā)明的方法可以從理論上接近于消除開關(guān)式功放的失真和噪音。
文檔編號H03K17/28GK101971497SQ201080001426
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者胡章儒 申請人:胡章儒