專利名稱：方法一種用于產生具有低音頻頻段噪聲成分的三角波形的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及D類放大H電路。更具體地，本發(fā)明涉及用于產生具 有低音頻頻段噪聲成分的三角波形的設備及方法。
背景技術：
D類音頻放大器是輸出級中的有源器件以開/關模式工作(即，作 為切換)電子放大器。將音頻輸入信號轉換成平均值與信號的幅度成 正比的脈沖序列。這些類型的放大器可以使用PWM (脈沖寬度調制)、 脈沖頻率調制或積分三角(sigma delta)調制。優(yōu)選地，脈沖的頻率 比輸入信號中所關心的最高頻率要高得多。切換輸出包括脈沖串，所 述脈沖串的寬度是正被放大的信號的幅度和頻率的函數。然而，典型 地，輸出包含可能引起失真的、不良譜分量(脈沖頻率及其諧波)。
典型的D類音頻放大器通過向比較器IO (圖l)饋送模擬音頻輸入 12 (圖l)以及來自三角波發(fā)生器(未示出)的振蕩器斜坡輸入(ramp input) 14來產生PWM輸出信號。在矩形波形PWM輸出信號16 (圖l)
中，再現(xiàn)了三角波中存在的音頻頻段噪聲。傳統(tǒng)負反饋技術試圖降低 在此級引入的噪聲。然而，在音頻帶寬的高端，D類放大器的環(huán)路增 益通常是很低的，因而限制了這些技術的效果。本發(fā)明通過取而代之 地降低存在于振蕩器斜坡輸入14 (圖1 )上的音頻噪聲來克服現(xiàn)有技術 的缺陷
發(fā)明內容
此處所公開的一些實施例總體涉及一種設備和方法，用于產生具 有低音頻頻段噪聲成分的三角波形，以供在D類放大器電路中和其他 應用使用。
在本發(fā)明的一個或更多個實施例中，三角波形產生設備包括矩形 波形時鐘電路以及主動積分器。主動積分器接收來自矩形波形時鐘電 路的輸入，并產生三角波形輸出。將主動反饋網絡有效地添加至主動
積分器，以減少三角波形輸出中的音頻頻段噪聲成分。反饋網絡起DC 平衡作用而不顯著犧牲三角波形輸出的線性特性。
在一個或更多個實施例中，本發(fā)明的三角波形產生方法包括以及 步驟
(a) 使用矩形波形時鐘電路；
(b) 提供主動積分器，所述主動積分器接收來自矩形波形時鐘 電路的輸入；
(d) 有效地將主動反饋網絡耦合至主動積分器；以及
(e) 調節(jié)有效耦合的主動反饋網絡，以幫助減少三角波形輸出 中的音頻頻段噪聲成分。
根據附圖和以下對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的這些和其他方面 將變得顯而易見。


圖1是現(xiàn)有技術的典型D類放大器設計的示意圖。 圖2是現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)三角波形發(fā)生器的示意圖。 圖3是由圖2的三角波形發(fā)生器產生的輸出信號的圖形表示。 圖4描述了圖2的三角波形發(fā)生器的主動積分器增益的波特 (Bode)幅度圖。
圖5是根據本發(fā)明實施例構造的三角波形發(fā)生器的示意圖。
圖6是根據本發(fā)明備選實施例構造的三角波形發(fā)生器的示意圖。
圖7是圖5的三角波形發(fā)生器的主動積分器增益的波特幅度圖。
具體實施方式
以下結合附圖所記載的詳細描述旨在描述舉例說明的示例實施 例，而并非旨在表示可以構造和/或使用這些實施例的僅有形式。所述 描述結合實施例闡述了用于構造和操作本發(fā)明的功能以及步驟序列。 然而，應當理解的是，可以利用也旨在包含于本發(fā)明的精神和范圍之 內的不同實施例來實現(xiàn)相同或等效的功能和/或步驟序列。
如參考圖5-7 —般性描述的，將參考用于產生具有低音頻頻段噪聲 成分的三角波形的設備和方法來詳細描述本發(fā)明的一些實施例。通過 以下描述，本發(fā)明的附加實施例、特征和/或優(yōu)點將變得明顯，或者通 過實踐本發(fā)明了解到本發(fā)明的附加實施例、特征和/或優(yōu)點。在附圖中， 各個附圖不是按實際比例繪制的，其中，在附圖和說明書中相同的附 圖標記表示相同的特征。
圖2示出了具有有限DC增益的傳統(tǒng)三角波形發(fā)生器18，該三角波 形發(fā)生器18接收來自矩形波時鐘20的輸入，并輸出三角波形22。本領 域技術人員將容易意識到，三角波形發(fā)生器18的一個缺點是，DC增益 極限必須足夠低才能為三角波形輸出22提供可接受的DC偏置。然而， 如參考圖3—般性描述的，這損害了三角波形發(fā)生器18所產生的三角波 的線性特性。如圖4的波特圖所示，使用這種設計的另一缺點是音頻帶 寬中的高增益，這導致矩形波時鐘20上存在的任何噪聲都將被放大。
圖5示意性地示出了根據本發(fā)明實施例構造的三角波形發(fā)生器 24。具體地，三角波形發(fā)生器24并入了主動反饋網絡26 (圖5)，以有 利地產生具有低音頻頻段噪聲的三角波形輸出28 (圖5)。三角波形發(fā) 生器24接收來自矩形波時鐘25 (圖5)的輸入，所述矩形波時鐘25向系 統(tǒng)中引入噪聲。三角波形發(fā)生器24還包括主動積分器27，所述主動積 分器27有效地耦合至反饋網絡26。
主動反饋網絡26 (圖5)被配置為在音頻頻率下具有高增益， 在轉換頻率下具有低增益，以避免圖3的輸出非線性。反饋信號包括具 有近似平坦增益的區(qū)域，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性需要。在圖7中描述了分別 示出了正向增益和反饋增益的波特圖。
圖6示意性地示出了根據本發(fā)明的備選實施例構造的三角波形發(fā) 生器30。具體地，三角波形發(fā)生器30并入了主動反饋網絡32 (圖6)，所述主動反饋網絡32有助于降低三角波形輸出34(圖6)中的音頻頻段 噪聲。三角波形發(fā)生器30接收來自矩形波時鐘36 (圖6)的輸入，所述 矩形波時鐘36向系統(tǒng)中引入噪聲。三角波形發(fā)生器30還包括主動積分 器31，所述主動積分器有效地耦合至反饋網絡32。
主動反饋網絡32被配置為在音頻頻率下具有高增益，在轉換頻率 下具有低增益，以避免圖3的輸出非線性。反饋信號包括具有近似平坦 增益的區(qū)域，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性需要。
本領域技術人員將認識到，將帶有分頻頻率(crossover frequency) 以下的一個或更多個極點以及分頻頻率以上的一個或更多個極點的主 動反饋網絡(如圖5或圖6所示的主動反饋網絡)添加至三角波形發(fā)生 器，使得實質上降低了輸出信號的音頻頻段噪聲。這繼而降低了脈沖 寬度調制器的音頻頻段噪聲，從而降低了整個D類放大器的音頻頻段 噪聲。
本領域技術人員還將認識到，根據本發(fā)明的一般原理并入主動反 饋網絡還具有以下附加的優(yōu)點即，起DC (直流)平衡的作用而不顯 著犧牲三角波形輸出線性特性。
本發(fā)明的低音頻三角波形發(fā)生器適于用作D類放大器的比較器輸 入，以及適于需要低音頻噪聲三角波形的其他應用。
上述示例實施例僅說明了本發(fā)明的一般原理。在本發(fā)明的范圍之 內可以采用各種設計變型。例如，本領域技術將意識到，可以利用具 有成品組件的各種其他配置來實現(xiàn)本發(fā)明的三角波形發(fā)生器。因此， 舉例而言但并非限制性地，可以根據此處的啟示使用各種備選配置。 相應地，附圖和說明書僅僅是說明性的而并非是限制性的。因此，本 發(fā)明意在覆蓋其所有實施例和變體，只要這樣的實施例和變體在所附 權利要求及其等價物的范圍之內。
權利要求
1、一種電路，包括三角波形發(fā)生器，所述三角波形發(fā)生器包括具有脈沖頻率的矩形波形發(fā)生器；主動積分器，接收來自所述矩形波形發(fā)生器的輸入，所述主動積分器被配置為產生三角波形輸出；主動反饋網絡，有效地耦合至所述主動積分器。
2、 .根據權利要求1所述的電路，還包括比較器，接收所述三角波形輸出以及音頻輸入信號。
3、 根據權利要求l所述的電路，其中，所述主動反饋網絡在音頻頻率下呈現(xiàn)高增益，在所述脈沖頻率下呈現(xiàn)低增益。
4、 根據權利要求l所述的電路，其中，所述主動反饋網絡具有至 少 一個分頻頻率以下的極點。
5、 根據權利要求l所述的電路，其中，所述主動反饋網絡具有至 少一個分頻頻率以上的極點。
6、 根據權利要求4所述的電路，其中，所述主動反饋網絡具有至 少 一 個所述分頻頻率以上的極點。
7、 根據權利要求2所述的電路，其中，所述比較器基于所述音頻 輸入信號的幅度和頻率提供包括脈沖的輸出信號。
8、 一種產生三角波形的方法，所述方法包括以及步驟 產生具有脈沖頻率的矩形波形； 對所述矩形波形進行積分以產生三角波形； 由所述三角波形產生反饋信號；通過應用在音頻頻率下具有高增益并在所述脈沖頻率下具有低 增益的傳遞函數來修正所述反饋信號；將所述修正后的反饋信號與所述矩形波形加以組合。
9、 根據權利要求8所述的方法，還包括步驟將所述三角波形與 音頻輸入信號進行比較。
10、 根據權利要求8所述的方法，其中，所述傳遞函數具有至少一個分頻頻率以下的極點。
11、 根據權利要求8所述的方法，其中，所述傳遞函數具有至少一個分頻頻率以上的極點。
12、 根據權利要求10所述的方法，其中，所述傳遞函數具有至少一個在所述分頻頻率以上的極點。
13、 根據權利要求9所述的方法，還包括步驟基于所述音頻輸入信號的幅度和頻率產生包括脈沖的輸出信號。
全文摘要
一種三角波形發(fā)生器，包括矩形波形時鐘電路和主動積分器。主動積分器接收來自矩形波形時鐘電路的輸入，并產生三角波形輸出。將主動反饋網絡有效地添加至主動積分器，以減少三角波形輸出中的音頻頻段噪聲成分。反饋網絡起DC平衡作用而不顯著犧牲三角波形輸出的線性特性。
文檔編號H03K4/06GK101632225SQ200880002751
公開日2010年1月20日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權日2007年1月25日
發(fā)明者艾里克·門登霍爾 申請人:Rgb系統(tǒng)公司