專利名稱：D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻功率放大技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法。
背景技術(shù)：
D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的功率輸出級(jí)采用開(kāi)關(guān)工作模式，靜態(tài)功耗很小，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效率。D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的音頻輸出信號(hào)為占空比隨音頻輸入信號(hào)變化的梯形波。由于人耳只能夠聽(tīng)到20 20Khz的音頻信號(hào)，因此不需要額外的濾波器來(lái)從音頻輸出信號(hào)中提取音頻信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)中的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路在對(duì)輸出功率管采用恒定尺寸的MOS管進(jìn)行線性電流源驅(qū)動(dòng)時(shí)，在不同的負(fù)載電流條件下會(huì)使音頻輸出信號(hào)的輸出速率產(chǎn)生不同變化。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路只滿足最大驅(qū)動(dòng)能力的要求時(shí)，在較小負(fù)載時(shí)能使音頻輸出信號(hào)產(chǎn)生較快的變化，但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)較強(qiáng)的電磁干擾。雖然音頻輸出信號(hào)中的電磁干擾是聽(tīng)不到的，但是該電磁干擾會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)、輻射來(lái)干擾系統(tǒng)其他電路的正常工作，尤其會(huì)干擾收音機(jī)的工作。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路只滿足最小驅(qū)動(dòng)能力的要求時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路在較大負(fù)載時(shí)，音頻輸出信號(hào)變化得太緩慢，使得音頻輸出信號(hào)產(chǎn)生較大的諧波失真。電磁干擾和諧波失真成為了限制D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用的因素。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，以保證D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路在設(shè)計(jì)時(shí)不需要在電磁干擾和諧波失真之間折中，使D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)低電磁干擾的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低諧波失真。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，至少包括功率開(kāi)關(guān)元件、驅(qū)動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)器輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，還包括邏輯控制器，用于控制所述驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力；輸入信號(hào)輸入所述邏輯控制器的輸入端；所述驅(qū)動(dòng)器至少包括第一組開(kāi)關(guān)元件、第二組開(kāi)關(guān)元件；所述第一組開(kāi)關(guān)元件包括第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件，所述第二組開(kāi)關(guān)元件包括第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件；所述第一開(kāi)關(guān)元件輸入端與高電平連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第一輸出端連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器反饋端連接；所述第二開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第二輸出端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件輸入端與低電平連接；所述第三開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第三輸出端連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接；所述第四開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第四輸出端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接；所述第一組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述高電平的連接；所述第二組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述低電平的連接。較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為MOS管或TG傳輸門。 較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件都為P型MOS管，所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管；或所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管。較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件與所述第三開(kāi)關(guān)元件相同；所述第二開(kāi)關(guān)元件與所述第四開(kāi)關(guān)元件相同。較佳地，所述第一組開(kāi)關(guān)元件還包括第五開(kāi)關(guān)元件；所述第二組開(kāi)關(guān)元件還包括第六開(kāi)關(guān)元件；所述第五開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第五輸出端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接；所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第六輸出端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明也提供了一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，a)根據(jù)音頻輸入信號(hào)的變化，判斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力是需要提高還是需要降低；b)所述驅(qū)動(dòng)能力通過(guò)至少四個(gè)開(kāi)關(guān)元件控制；第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件為第一組開(kāi)關(guān)元件，所述第一組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與高電平的連接；第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件為第二組開(kāi)關(guān)元件，所述第二組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與低電平的連接；c)當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述低電平逐步變化到所述高電平，所述第二組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述低電平的連接，所述第一組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)能力需要提高的程度全部閉合或部分閉合以使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行上拉充電；當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述高電平逐步變化到所述低電平時(shí)，所述第一組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述高電平的連接，所述第二組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)能力需要下降的程度全部閉合或部分閉合以使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行下拉放電。較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為MOS管或TG傳輸門。較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件都為P型MOS管，所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管；或所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管。較佳地，所述第一開(kāi)關(guān)元件與所述第三開(kāi)關(guān)元件相同；所述第二開(kāi)關(guān)元件與所述第四開(kāi)關(guān)元件相同。
較佳地，所述第一組開(kāi)關(guān)元件還包括第五開(kāi)關(guān)元件；所述第二組開(kāi)關(guān)元件還包括第六開(kāi)關(guān)元件；所述第五開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第五輸出端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接；所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第六輸出端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接。本發(fā)明提供的一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法有如下技術(shù)效果由于本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路采用了多個(gè)開(kāi)關(guān)元件對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，僅在系統(tǒng)需要大的驅(qū)動(dòng)能力是通過(guò)邏輯控制器控制多個(gè)開(kāi)關(guān)元件使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力增大，這種電路結(jié)構(gòu)保證了 D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路在設(shè)計(jì)時(shí)不需要在由驅(qū)動(dòng)能力增大而引起的電磁干擾和由驅(qū)動(dòng)能力減小而引起的諧波失真之間折中，使得D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)低電磁干擾的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低諧波失真。由于本發(fā)明主要改進(jìn)了 D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的輸出級(jí)，因此本發(fā)明可應(yīng)用于脈 沖寬度調(diào)制(PWM)的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，又可應(yīng)用于脈沖頻率調(diào)制(PFM)的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖I是D類音頻功率放大器的信號(hào)線路圖；圖2是本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的一具體實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)電路圖；圖3是本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的另一具體實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)電路圖；圖4是圖2的實(shí)施例的本發(fā)明D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :如圖I所示，音頻輸入信號(hào)X6輸入D類音頻功率放大器10，D類音頻功率放大器10輸出音頻輸出信號(hào)X8。音頻輸出信號(hào)X8的占空比大小與音頻輸入信號(hào)X6的幅度相關(guān)。本發(fā)明主要改進(jìn)了 D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路X7。本發(fā)明可應(yīng)用于脈沖寬度調(diào)制(PWM)的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，也可應(yīng)用于脈沖頻率調(diào)制(PFM)的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路。如圖2所示，功率開(kāi)關(guān)元件為N型MOS管N10、P型MOS管P10。輸入脈沖信號(hào)X9輸入驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)MOS管N10、MOS管P10。如圖4所示，本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)框圖。輸入信號(hào)X4輸入邏輯控制器30的輸入端，功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5輸入邏輯控制器30的反饋端。輸入信號(hào)X4是音頻輸入信號(hào)X6經(jīng)該D類音頻功率放大器的前級(jí)處理后的音頻脈沖信號(hào)。
本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路X7包括功率開(kāi)關(guān)元件、驅(qū)動(dòng)器20。驅(qū)動(dòng)器20輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，還包括邏輯控制器30，用于控制驅(qū)動(dòng)器20的驅(qū)動(dòng)能力。輸入信號(hào)X4輸入邏輯控制器30輸入端；驅(qū)動(dòng)器20至少包括第一組開(kāi)關(guān)元件、第二組開(kāi)關(guān)元件。第一組開(kāi)關(guān)元件包括第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第五開(kāi)關(guān)元件，第二組開(kāi)關(guān)元件包括第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件、第六開(kāi)關(guān)元件。第一開(kāi)關(guān)元件輸入端與高電平連接，第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第一輸出端連接，第一開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第一開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接。第二開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第二開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接，第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第二輸出端連接，第二開(kāi)關(guān)元件輸入端與低電平連接。
第三開(kāi)關(guān)元件輸入端與高電平連接，第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第三輸出端連接，第三開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第三開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接。第四開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第四開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接，第四開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第四輸出端連接，第四開(kāi)關(guān)元件輸入端與低電平連接；第一組開(kāi)關(guān)元件控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與高電平的連接；第二組開(kāi)關(guān)元件控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與低電平的連接。第五開(kāi)關(guān)元件輸入端與高電平連接，第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第五輸出端連接，第五開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第五開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接；第六開(kāi)關(guān)元件輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，第六開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器30反饋端連接，第六開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器30第六輸出端連接，第六開(kāi)關(guān)元件輸入端與低電平連接。第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件，第五開(kāi)關(guān)元件，及第六開(kāi)關(guān)元件都為MOS管。第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第五開(kāi)關(guān)元件都為P型MOS管，第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件、第六開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管；或第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件，第五開(kāi)關(guān)元件，及第六開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管。在本實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第五開(kāi)關(guān)元件相同。第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件、第六開(kāi)關(guān)元件相同。邏輯控制器根據(jù)音頻輸入信號(hào)X6和反饋的驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的變化，判斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力是需要提高還是需要降低。通過(guò)第一組開(kāi)關(guān)元件控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與高電平的連接；第二組開(kāi)關(guān)元件控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與低電平的連接。驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力即為驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5對(duì)于功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)所需驅(qū)動(dòng)電流增大時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能力如果無(wú)法相應(yīng)的提高，音頻輸出信號(hào)X8就會(huì)產(chǎn)生非常大的諧波失真；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流減小時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能力如果沒(méi)有相應(yīng)的下降，音頻輸出信號(hào)X8就會(huì)攜帶較大的電磁干擾。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)由低電平逐步變化到高電平時(shí)，第二組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與低電平的連接，第一組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)驅(qū)動(dòng)能力需要提高的程度全部閉合或部分閉合以使驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5進(jìn)行上拉充電。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)由高電平逐步變化到低電平，時(shí)，第一組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5與高電平的連接，第二組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)驅(qū)動(dòng)能力需要下降的程度全部閉合或部分閉合以使驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5進(jìn)行下拉放電。由于本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路X7采用了多個(gè)開(kāi)關(guān)元件對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行即時(shí)的調(diào)整，僅在系統(tǒng)需要大的驅(qū)動(dòng)能力是通過(guò)邏輯控制器控制多個(gè)開(kāi)關(guān)元件使驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力增大，這種電路結(jié)構(gòu)保證了 D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路X7在設(shè)計(jì)時(shí)不需要在由驅(qū)動(dòng)能力增大而引起的電磁干擾和由驅(qū)動(dòng)能力減小而引起的諧波失真之間折中，使得D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路X7實(shí)現(xiàn)低電磁干擾的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低諧波失真。在其他實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件，第五開(kāi)關(guān)元件，及第六開(kāi)關(guān)元件還可以是TG傳輸門。在其他實(shí)施例中，如圖3所示，功率開(kāi)關(guān)元件為N型MOS管N20、N型MOS管N30。輸入脈沖信號(hào)X9輸入驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)MOS管N20、MOS管N30。 實(shí)施例2:如圖I、圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例I的電路結(jié)構(gòu)基本相同，所不同之處在于，第一組開(kāi)關(guān)元件為開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，第二組開(kāi)關(guān)元件為開(kāi)關(guān)元件Gl Gi。邏輯控制器30根據(jù)輸入信號(hào)X4和驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5確定開(kāi)關(guān)元件Kl Ki、開(kāi)關(guān)元件Gl Gi的邏輯控制值。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5由低電平逐漸變化到高電平時(shí)，邏輯控制器30先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Gl Gi，停止低電平對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的下拉放電作用。然后邏輯控制器30使開(kāi)關(guān)元件Kl閉合，實(shí)現(xiàn)高電平對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的上拉充電。若需要的驅(qū)動(dòng)能力更大，可根據(jù)所需驅(qū)動(dòng)能力需要逐步閉合開(kāi)關(guān)元件K2 Ki中的一個(gè)或幾個(gè)。開(kāi)關(guān)元件閉合得越多，高電平對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5提供的驅(qū)動(dòng)電流越大,驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力越大。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5由高電平逐漸變化到低電平時(shí)，邏輯控制器30先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，停止高電平對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的上拉充電。然后邏輯控制器30使開(kāi)關(guān)元件Gl閉合，實(shí)現(xiàn)低電平對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的下拉放電。若需要的驅(qū)動(dòng)能力更大，可根據(jù)所需驅(qū)動(dòng)能力需要逐步閉合開(kāi)關(guān)元件G2 Gi中的一個(gè)或幾個(gè)。開(kāi)關(guān)元件閉合得越多，驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5對(duì)低電平提供的驅(qū)動(dòng)電流越大，驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力越大。為了滿足較小的電磁干擾，必須控制音頻輸出信號(hào)X8的變化速度，即需要控制音頻輸出信號(hào)X8的驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的大小。驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5可以是電壓、也可以是電流。隨著驅(qū)動(dòng)電流各周期的變化，系統(tǒng)所要求的驅(qū)動(dòng)能力的大小是不同的，需要根據(jù)系統(tǒng)所要求驅(qū)動(dòng)電流的變化相應(yīng)的改變功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)能力。本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，Gl Gi來(lái)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5的驅(qū)動(dòng)能力。邏輯控制器30自動(dòng)根據(jù)所需驅(qū)動(dòng)電流大小控制開(kāi)關(guān)元件的閉合/斷開(kāi)、開(kāi)關(guān)元件閉合/斷開(kāi)的時(shí)間先后。通過(guò)邏輯控制器30對(duì)功率開(kāi)關(guān)元件發(fā)出合適的驅(qū)動(dòng)信號(hào)X5，以使音頻輸出信號(hào)X8的變化速度在確定的范圍內(nèi)。音頻輸出信號(hào)X8的諧波失真為音頻輸出信號(hào)偏離理想形狀，如占空比改變、上升下降時(shí)間不對(duì)稱。合適的驅(qū)動(dòng)能力能保證音頻輸出信號(hào)X8及時(shí)地、準(zhǔn)確地跟隨輸入脈沖信號(hào)變化，產(chǎn)生較小的失真。第一組開(kāi)關(guān)元件、第二組開(kāi)關(guān)元件中的開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量越多，對(duì)音頻輸出信號(hào)的控制就越精確，但是電路復(fù)雜度也隨之增加。一般開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量大于2 α > 2)，具體需要使用的開(kāi)關(guān)元件的數(shù)量可由電磁干擾、諧波失真、電路設(shè)計(jì)成本共同決定。
在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)元件Kl Ki為P型MOS管，開(kāi)關(guān)元件Gl Gi為N型MOS管。開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，Gl Gi的尺寸大小由可接受的諧波失真、可接受的電磁干擾強(qiáng)度決定。高電平、低電平的絕對(duì)值大小和相對(duì)值大小由工藝和輸出級(jí)類型決定。在其他實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，Gl Gi還可以采用電流源MOS管或TG傳輸門。在其他實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)元件Kl Ki，Gl Gi各自的尺寸也可以不相等。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng) 造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，至少包括功率開(kāi)關(guān)元件、驅(qū)動(dòng)器； 所述驅(qū)動(dòng)器的輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，其特征在于 還包括邏輯控制器，用于控制所述驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力；輸入信號(hào)輸入所述邏輯控制器的輸入端； 所述驅(qū)動(dòng)器至少包括第一組開(kāi)關(guān)元件、第二組開(kāi)關(guān)元件；所述第一組開(kāi)關(guān)元件至少包括第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件，所述第二組開(kāi)關(guān)元件至少包括第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件； 所述第一開(kāi)關(guān)元件輸入端與高電平連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第一輸出端連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第一開(kāi)關(guān)元件輸出端還與邏輯控制器反饋端連接； 所述第二開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第二輸出端連接，所述第二開(kāi)關(guān)元件輸入端與低電平連接； 所述第三開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第三輸出端連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第三開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接； 所述第四開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第四輸出端連接，所述第四開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接； 所述第一組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述高電平的連接；所述第二組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述低電平的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為MOS管或TG傳輸門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件都為P型MOS管，所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管；或所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件與所述第三開(kāi)關(guān)元件相同；所述第二開(kāi)關(guān)元件與所述第四開(kāi)關(guān)元件相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任一項(xiàng)所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于 所述第一組開(kāi)關(guān)元件還包括第五開(kāi)關(guān)元件；所述第二組開(kāi)關(guān)元件還包括第六開(kāi)關(guān)元件； 所述第五開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第五輸出端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接； 所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第六輸出端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接。
6.一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，其特征在于 a)根據(jù)輸入信號(hào)的變化，邏輯控制器判斷所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力是需要提高還是需要降低； b)所述驅(qū)動(dòng)能力通過(guò)至少四個(gè)開(kāi)關(guān)元件控制；第一組開(kāi)關(guān)元件至少包括第一開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件，所述第一組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與高電平的連接；第二組開(kāi)關(guān)元件至少包括第二開(kāi)關(guān)元件、第四開(kāi)關(guān)元件，所述第二組開(kāi)關(guān)元件控制所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與低電平的連接； c)當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述低電平逐步變化到所述高電平時(shí)，所述第二組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述低電平的連接，所述第一組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)能力需要提高的程度全部閉合或部分閉合以使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行上拉充電；當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)由所述高電平逐步變化到所述低電平時(shí)，所述第一組開(kāi)關(guān)元件打開(kāi)以斷開(kāi)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述高電平的連接，所述第二組開(kāi)關(guān)元件根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)能力需要下降的程度全部閉合或部分閉合以使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行下拉放電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為MOS管或TG傳輸門。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件都為P型MOS管，所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管；或所述第一開(kāi)關(guān)元件、所述第二開(kāi)關(guān)元件、所述第三開(kāi)關(guān)元件，及所述第四開(kāi)關(guān)元件都為N型MOS管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，其特征在于所述第一開(kāi)關(guān)元件與所述第三開(kāi)關(guān)元件相同；所述第二開(kāi)關(guān)元件與所述第四開(kāi)關(guān)元件相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 9中的任一項(xiàng)所述的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，其特征在于所述第一組開(kāi)關(guān)元件還包括第五開(kāi)關(guān)元件；所述第二組開(kāi)關(guān)元件還包括第六開(kāi)關(guān)元件；所述第五開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述高電平連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第五輸出端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第五開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接；所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端與所述功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸出端還與所述邏輯控制器反饋端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端與邏輯控制器第六輸出端連接，所述第六開(kāi)關(guān)元件輸入端與所述低電平連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)信號(hào)處理方法，該D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路至少包括功率開(kāi)關(guān)元件、驅(qū)動(dòng)器；驅(qū)動(dòng)器輸出端與功率開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)端連接，還包括邏輯控制器，用于控制所述驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力；輸入信號(hào)輸入邏輯控制器的輸入端；驅(qū)動(dòng)器至少包括第一組開(kāi)關(guān)元件、第二組開(kāi)關(guān)元件。由于本發(fā)明的D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路采用了多個(gè)開(kāi)關(guān)元件對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，僅在系統(tǒng)需要大的驅(qū)動(dòng)能力是通過(guò)邏輯控制器控制多個(gè)開(kāi)關(guān)元件使驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力增大，使得該D類音頻功率放大器的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)低電磁干擾的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低諧波失真。
文檔編號(hào)H03F3/217GK102811025SQ20111014269
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者趙玉月, 黃武康, 代軍, 楊志飛, 馬琳, 沈世龍, 張偉, 周長(zhǎng)勝, 殷明 申請(qǐng)人:嘉興禾潤(rùn)電子科技有限公司