【摘 要】
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随着半导体、集成电路的发展进步,拥有高效率(理论上转换效率可以达到100％,实际中转换效率达到80%以上)、低功耗且易于集成的D类音频功率放大器又唤起了人们的兴趣,D类功放凭
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随着半导体、集成电路的发展进步,拥有高效率(理论上转换效率可以达到100％,实际中转换效率达到80%以上)、低功耗且易于集成的D类音频功率放大器又唤起了人们的兴趣,D类功放凭借其自身的显著优势正在广泛的应用于PAD、手机、MP5等便携式产品之中。 本文设计了一款基于PWM调制的D类音频功率放大器。在查阅了大量的国内外文献的基础上首先分析比较了D类音频功放相比于A、B类等线性功放的优点所在,之后重点介绍了D类功率放大器的工作原理以及脉冲宽度调制(PWM)方式。在单环反馈结构的基础上设计了一款低功耗、高效率且的D类音频功放。并对功放的稳定性、电源电压抑制比、总谐波失真和噪声等性能参数进行了折中考虑。 对D类功率放大器系统结构进行了建模分析以及主要模块电路的设计,输入模块利用的是共模反馈的全差分结构,有效抑制噪声和共模信号的干扰;采用扩频调制的锯齿波震荡器,输出频率约为200KHz左右,扩频调制有效降低了系统的EMI;采用了迟滞电压比较器,有效降低了信号纹波对功率管的影响,死区时间的引入,可以降低功率管电流引起的功耗;输出模块采用的是全桥结构;采用负反馈电路使得整体系统的线性度和电源抑制特性得以提高。 基于SMIC0.18μm CMOS工艺,采用Cadence软件的Spectre对D类功放的各个模块电路进行仿真,各个模块的性能指标都达到预定要求。利用Cadence Virtuoso进行版图设计,并对D类功放系统进行了后仿真。在电源电压1.8V、负载4Ω时效率可达83%,总谐波失真小于0.2%,电路功能和性能指标均已达到设计要求。
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