專利名稱：D級放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種D級放大器(Class-D amplifier)，尤其涉及一種可抵抗共模 (common mode)電壓變動并以反饋補(bǔ)償功率(duty)以補(bǔ)償輸出功率衰減的D級放大器。
背景技術(shù)：
放大器，例如功率放大器，常被運(yùn)用于各種影音電子裝置的多媒體接口 ，以驅(qū)動揚(yáng) 聲器等等播放設(shè)備；尤其是可攜式影音電子裝置，近年來已經(jīng)成為多媒體播放的主流之一。
為了符合影音電子裝置的小型化趨勢，用來驅(qū)動播放裝置的放大器常被整合在影 音電子裝置的控制/處理芯片中?？刂?處理(譬如說是多媒體文件的編碼/譯碼、基帶 信號處理等等)等功能可用數(shù)字邏輯電路來實現(xiàn)，但驅(qū)動播放設(shè)備的放大器則要以大功 率、大布局面積的模擬電路來實現(xiàn)；要將兩者整合于同一芯片中(如一特殊應(yīng)用集成電路， ASIC)，勢必要在有限的布局面積中盡量提升放大器的質(zhì)量與功能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即是要提出一種高質(zhì)量、高輸出功率的放大器(譬如說是一種D級放 大器)，其可抵抗共模電壓變動以提升信號質(zhì)量，并能以反饋補(bǔ)償功率(duty)的方式補(bǔ)償 驅(qū)動電路與播放設(shè)備的非理想因素(如驅(qū)動電路的電阻)，以補(bǔ)償輸出功率。本發(fā)明尤其適 用于布局面積受限的應(yīng)用。 本發(fā)明的目的之一是提供一種放大器(譬如說是D級放大器)，此放大器中包括 有至少一電路區(qū)塊，每一電路區(qū)塊中包括有一輸入電路、一積分器、一比較器、一驅(qū)動電路 與兩反饋電路。輸入電路用來接收一數(shù)字輸入，并將其轉(zhuǎn)換為兩個差分的正輸入信號與負(fù) 輸入信號；此數(shù)字輸入可以是脈寬調(diào)制(P麗，Pulse Width Modulation)的數(shù)字輸入。積 分器則可以是一個一階或一階以上的積分器，其具有兩個差分接收端、兩個差分反饋端以 及兩個差分輸出端。其中，兩個差分接收端耦接于輸入電路，分別接收正輸入信號及負(fù)輸入 信號；兩個差分反饋端分別接收一正反饋信號及一負(fù)反饋信號。積分器會根據(jù)正輸入信號 及負(fù)反饋信號之和而提供一正誤差信號，并根據(jù)負(fù)輸入信號及正反饋信號之和而提供一負(fù) 誤差信號，從兩差分輸出端分別輸出差分的正誤差信號及負(fù)誤差信號。比較器則耦接于積 分器的兩個差分輸出端，用來比較正誤差信號及負(fù)誤差信號的大小，并產(chǎn)生一對應(yīng)的比較 信號。驅(qū)動電路耦接于比較器，以根據(jù)比較信號而于一驅(qū)動輸出端產(chǎn)生一對應(yīng)的驅(qū)動輸出 信號。另外，每一反饋電路的一端耦接于驅(qū)動輸出端，另一端則耦接兩差分反饋端的其中之 一，以根據(jù)驅(qū)動輸出信號分別提供前述的正反饋信號及負(fù)反饋信號。 由以上描述可知，本發(fā)明是以雙端差分的積分器來克服積分器的共模電壓問題。 在以差分放大器實現(xiàn)積分器時，一種實施例是在差分放大器的一個差分輸入端接收欲積分 的輸入及反饋，另一個差分輸入端則由一共模電壓控制。然而，此種以單端接收欲積分信號 的實施例容易因為共模電壓的變動/漂移而影響其驅(qū)動輸出信號的質(zhì)量，也需要以額外的 電路來控制共模電壓的大小。相較之下，由于本發(fā)明的積分器是由雙端來分別接收一對差分的欲積分信號(也就是正/負(fù)輸入信號的和與負(fù)/正反饋信號的和)，在以差分放大器來 實現(xiàn)本發(fā)明積分器時，差分放大器的兩差分端可以分別接收差分的欲積分信號，抵銷共模 電壓的影響，增強(qiáng)本發(fā)明放大器對共模電壓變動的抵抗力，提升放大器的信號質(zhì)量。
在本發(fā)明的一實施例中，前述電路區(qū)塊中的兩反饋電路會使正反饋信號與負(fù)反饋 信號互為差分/反相。譬如說，兩反饋電路的其中之一根據(jù)驅(qū)動輸出信號的反相提供負(fù)反 饋信號，而另一反饋電路則根據(jù)驅(qū)動輸出信號的同相(in-phase)而提供正反饋信號。
在本發(fā)明的一實施例中，兩反饋電路中至少有一個反饋電路中包含有一補(bǔ)償電 路，此補(bǔ)償電路接收一指示信號以產(chǎn)生一反相的補(bǔ)償信號，并使補(bǔ)償信號的信號電平范圍 追隨驅(qū)動輸出信號的信號電平范圍。而反饋電路則根據(jù)驅(qū)動輸出信號向補(bǔ)償電路提供指示 信號，并依據(jù)補(bǔ)償信號提供正反饋信號或負(fù)反饋信號。 譬如說，在一實施例中，本發(fā)明補(bǔ)償電路中可設(shè)有多個p溝道晶體管(如p溝道金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)與多個n溝道晶體管(如n溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)。在 這些晶體管中，有一P溝道晶體管的源極耦接于一第一工作電壓、有一P溝道晶體管的漏極 耦接于一輸出節(jié)點，而其他各P溝道晶體管的漏極耦接于另一 P溝道晶體管的源極。另外， 有一 n溝道晶體管的源極耦接于一第二工作電壓、有一 n溝道晶體管的漏極耦接于輸出節(jié) 點，而其他各n溝道晶體管的漏極耦接于另一 n溝道晶體管的源極。除此之外，至少有一個 P溝道晶體管的柵極耦接于一輸入節(jié)點，至少有一個n溝道晶體管的柵極耦接于輸入節(jié)點， 而補(bǔ)償電路即由輸入節(jié)點接收指示信號并由輸出節(jié)點產(chǎn)生補(bǔ)償信號。 更具體地說，在本發(fā)明的一實施例中，這多個p溝道晶體管與n溝道晶體管中至少 有一 P溝道晶體管的柵極耦接于第二工作電壓，至少有一 n溝道晶體管的柵極系耦接于第 一工作電壓，并有一 P溝道晶體管的源極另耦接有一電容、有一 n溝道晶體管的源極另耦接 有另一電容；如此的配置可先使這兩個電容分別被預(yù)先充電至第一工作電壓與第二工作電 壓，以加速補(bǔ)償電路的電平轉(zhuǎn)變(transition)與放大器的電壓轉(zhuǎn)換率(slew rate)。
而上述補(bǔ)償電路的架構(gòu)也可描述如下本發(fā)明補(bǔ)償電路中設(shè)有一p溝道晶體管與 一n溝道晶體管，其柵極均耦接于輸入節(jié)點，漏極均耦接于輸出節(jié)點，形成一基本的反相器 架構(gòu)；但在此反相器架構(gòu)中，P溝道晶體管的源極與第一工作電壓之間另設(shè)有一第一輔助 電路，當(dāng)P溝道晶體管導(dǎo)通時，此第一輔助電路會在第一工作電壓與P溝道晶體管的源極間 提供一跨壓，使輸出節(jié)點補(bǔ)償信號的信號電平上限低于第一工作電壓。同樣地，在反相器架 構(gòu)中，n溝道晶體管的源極與第二工作電壓之間另耦合有一第二輔助電路；當(dāng)此n溝道晶體 管導(dǎo)通時，第二輔助電路會在第二工作電壓與n溝道晶體管的源極間提供一跨壓，使輸出 節(jié)點補(bǔ)償信號的信號電平下限高于第二工作電壓。就如前段所述，第一輔助電路可由一或 多個P溝道晶體管形成，第二輔助電路則可由一或多個n溝道晶體管形成。
從另一個角度來說，在本發(fā)明放大器的各電路區(qū)塊中，兩反饋電路用來使正反饋 信號與負(fù)反饋信號的信號電平范圍相同，并使正/負(fù)反饋信號的信號電平范圍相異于正/ 負(fù)輸入信號的信號電平范圍。在布局面積受限的應(yīng)用中，由于驅(qū)動電路的布局面積無法擴(kuò) 大，故驅(qū)動電路的等效電阻也無法有效減少；此種非理想因素通常會損耗放大器應(yīng)有的輸 出功率。不過，根據(jù)本發(fā)明反饋電路于正/負(fù)輸入信號與正/負(fù)反饋信號之間提供的信號 電平范圍差異，本發(fā)明積分器就可使正/負(fù)誤差信號電平轉(zhuǎn)變的上升時間(rising time) 與下降時間(falling time)相異，借此來補(bǔ)償驅(qū)動輸出信號的功率(duty)，進(jìn)而提升本發(fā)明放大器的輸出功率。 至于本發(fā)明各電路區(qū)塊中的驅(qū)動電路則可包括有一p溝道晶體管與一n溝道晶體 管，這兩個晶體管可以是面積較大的功率晶體管，兩者的漏極共同耦接于驅(qū)動輸出端，兩者 的源極則分別耦接于一第一工作電壓與一第二工作電壓。而各電路區(qū)塊中還可另外包括一 空載時間(dead-time)電路、一選擇性設(shè)置的電平位移器(level shifter)及一反相器。
其中，空載時間電路耦接于驅(qū)動電路中兩晶體管的柵極，用來根據(jù)比較器的比較 信號控制這兩個晶體管的導(dǎo)通時間。在本發(fā)明的一實施例中，各電路區(qū)塊中的積分器與比 較器工作于一第一工作電壓范圍，而驅(qū)動電路、兩個反饋電路的至少其中之一則工作于一 第二工作電壓范圍。其中，第一工作電壓范圍可以和第二工作電壓范圍相異；在此情形下， 電平位移器即可設(shè)置于比較器與驅(qū)動電路之間，用來當(dāng)作不同工作電壓范圍間的接口。為 了調(diào)整反饋路徑的反饋相位，本發(fā)明也可在比較器與驅(qū)動電路間設(shè)置反相器。
本發(fā)明可利用兩個前述的電路區(qū)塊來實現(xiàn)一H橋接(H-bridge)的D級放大器；這 兩電路區(qū)塊分別接收兩差分的數(shù)字輸入，而兩電路區(qū)塊的驅(qū)動輸出端分別耦接于一播放裝 置(如一揚(yáng)聲器)的兩端。或者，本發(fā)明也可以使用單一一個電路區(qū)塊來實現(xiàn)一個半橋接 (half-bridge)的D級放大器。 為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明技術(shù)特征及技術(shù)方案，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì) 說明與附圖，然而所附附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明加以限制。


圖1-圖3分別示意本發(fā)明放大器的不同實施例。圖4簡要示意一放大器的實施例。圖5示意圖4放大器中各相關(guān)信號的波形時序。圖6簡要示意又一放大器的實施例。圖7示意圖6放大器中各相關(guān)信號的波形時序。圖8、圖9分別示意本發(fā)明補(bǔ)償電路的各種實施例。其中，附圖標(biāo)記說明如下10、30、50放大器12、12n電路區(qū)塊16、16n輸入電路18、18n比較器20、20n、60積分器22、22n電平位移器24、24n空載時間電路26A-26B、 26An-26Bn、 32A、 32An、 56A-56B反饋電路28、28n、58、58n驅(qū)動電路36揚(yáng)聲器Cc、Cc即l、Cc即2電容CPST補(bǔ)償電路CTi指示信號
CTo補(bǔ)償信號 Ivl-Iv3、 Iv2n反相器 即0_即5、即lb-即4b、皿0_皿5、皿lb-皿4b、 ncl-nc2節(jié)點 0P、0Pn差分放大器 P0、 P0n、 N0、 N0n、 PM_0_PM_n、 NM_0_NM_n、 PMO、 NMO晶體管 P麗P 、 P麗N數(shù)字輸入 P麗PB、P麗NB負(fù)輸入信號 Vo+、 Von+正誤差信號 Vo-、 Von-負(fù)誤差信號 FP、FN正反饋信號 FPB、FNB負(fù)反饋信號 0UTPB信號 0UTP、0UTN驅(qū)動輸出信號 S、 Sn比較信號 ta0-ta3、 t0-t4、 ti時點 TH、TL時間間隔 td、 tdl-td2延遲時間 Ri、 Rf 、 R、 Rpmos、 Rnmos、 Rspk、 RPDM、 R匪電阻 VDD1、VDD2、GND、 VDD工作電壓 Sl-S4時段 VDP、 VDN、 VPH、 VPL、 VNO、 VPO電壓 Ic電流
具體實施例方式
請參考圖1。圖1示意的是本發(fā)明放大器一實施例10的電路架構(gòu)。放大器10中 設(shè)有兩電路區(qū)塊12與12n，這兩電路區(qū)塊12/12n分別接收兩差分的數(shù)字輸入P麗P與P麗N， 并分別耦接于一播放裝置(如一揚(yáng)聲器36)的兩端以形成一 H橋接的D級放大器，以驅(qū)動 揚(yáng)聲器36。在圖1的實施例中，電路區(qū)塊12包括有一輸入電路16、一積分器20、一比較器 18、一反相器Iv2、一選擇性設(shè)置的電平位移器22、一空載時間電路24、一驅(qū)動電路28及兩 反饋電路26A、26B。輸入電路16由一節(jié)點即0接收一數(shù)字輸入P麗P，并將其轉(zhuǎn)換為兩個 差分的正輸入信號與負(fù)輸入信號，其中，數(shù)字輸入P麗P可以是脈寬調(diào)制(P麗，Pulse Width Modulation)的數(shù)字輸入。在圖1的輸入電路16中，數(shù)字輸入P麗P被直接傳輸為正輸入信 號P麗P，而反相器Ivl將其反相為一負(fù)輸入信號P麗PB。 積分器20則可以是一個一階或一階以上的積分器；在圖1中，是以一個一階積分 器為例來說明本發(fā)明的實施。積分器20中設(shè)有一差分放大器0P (譬如說是一運(yùn)算放大器)、 一對匹配的電阻Ri 、 一對匹配的電容Cc及另 一對匹配的電阻Rf 。節(jié)點np 1及np lb可視為積 分器20的兩個差分接收端，耦接于輸入電路16，分別用來接收正輸入信號P麗P及負(fù)輸入信 號P麗PB，而兩電阻Ri即分別耦接于節(jié)點npl與np4、nplb與np4b之間。節(jié)點np2及np2b 可視為積分器20的兩個差分反饋端，分別用來接收兩差分的負(fù)反饋信號FPB與正反饋信號FP，兩電阻Rf即分別耦接于節(jié)點np2與即4、np2b與np4b之間。另外，節(jié)點即3、np3b則可 視為積分器20的兩個差分輸出端；兩個用來積分信號的電容Cc即分別耦接于節(jié)點即3與 即4、np3b與np4b之間。節(jié)點np4與np4b等效上就是兩加法節(jié)點(summing node)，分別將 正輸入信號P麗P與負(fù)反饋信號FPB、負(fù)輸入信號P麗PB與正反饋信號FP加成為兩差分的 欲積分信號，而差分放大器OP的兩差分輸入端(在圖1中分別標(biāo)示為"+ "、"-")即分別在 節(jié)點即4與np4b以雙端配置來接收這一對差分的待積分信號。差分放大器的兩個差分輸 出端(標(biāo)示為"+ "、"-")則分別耦接至節(jié)點np3b與np3，使積分器20得以根據(jù)正輸入信號 P麗P與負(fù)反饋信號FPB之和積分為一正誤差信號Vo+，并根據(jù)負(fù)輸入信號P麗PB與正反饋 信號FP之和積分為一負(fù)誤差信號Vo-，并使正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-成為一對差分信號。
比較器18的兩輸入端(標(biāo)示有"+ "、"-")分別耦接至節(jié)點np3與np3b，用來接收 正/負(fù)誤差信號Vo+Ao-，使比較器18得以比較正誤差信號Vo+及負(fù)誤差信號Vo-的大小， 并產(chǎn)生一對應(yīng)的比較信號S。此比較器18可以是一個具有滯后效應(yīng)(hysteresis)的比較 器，以抵抗正/負(fù)誤差信號中的噪聲。為了調(diào)整反饋路徑的反饋相位，比較信號S可經(jīng)由反 相器Iv2的反相后再傳輸至選擇性設(shè)置的電平位移器22。 在電路區(qū)塊12中，輸入電路16、積分器20、比較器18與反相器Iv2可工作于工作 電壓VDD1與GND之間(可視為一第一工作電壓范圍)，空載時間電路24、驅(qū)動電路28及各 反饋電路26A、26B則可工作于工作電壓VDD2與GND之間(可視為一第二工作電壓范圍)， 而工作電壓VDD1與VDD2可以是相異的；譬如說，工作電壓VDD2大于VDD1。若采用此種工 作電壓配置，就可在反相器Iv2與空載時間電路24間設(shè)置電平位移器22，用來當(dāng)作不同工 作電壓范圍間的接口。相對地，若采用工作電壓VDD1等于VDD2的工作電壓配置，就可以不 必設(shè)置電平位移器22，可以將反相器Iv2直接耦接至空載時間電路24。
在本發(fā)明中，驅(qū)動電路28 (經(jīng)由反相器Iv2及電平位移器22)耦接于比較器18，以 根據(jù)比較信號S而在節(jié)點即5上驅(qū)動輸出一對應(yīng)的驅(qū)動輸出信號0UTP，而節(jié)點即5即可視 為一驅(qū)動輸出端。驅(qū)動電路28中可包括有一 p溝道晶體管P0與一 n溝道晶體管N0，這兩 個晶體管可以是功率晶體管，兩者的漏極于節(jié)點即5共同耦接于驅(qū)動輸出端，兩者的源極 則分別耦接于工作電壓VDD2與工作電壓GND ;而空載時間電路24則分別耦接于兩晶體管 P0與N0的柵極，以根據(jù)比較器18的比較信號S來控制這兩個晶體管P0與N0的導(dǎo)通時間。 當(dāng)比較信號S的信號電平轉(zhuǎn)變而要在驅(qū)動電路28中使一晶體管關(guān)閉并使另一晶體管開始 導(dǎo)通時，空載時間電路24在關(guān)閉一晶體管后會延遲一小段時間后再使另一晶體管導(dǎo)通，避 免兩晶體管P0與N0同時導(dǎo)通而浪費功率并造成電路損壞。 本發(fā)明的兩反饋電路26A與26B于一端共同耦接于節(jié)點np5，另一端則分別耦接于 節(jié)點np2b與np2，使兩反饋電路26A及26B得以根據(jù)驅(qū)動輸出信號0UTP分別提供正反饋信 號FP及負(fù)反饋信號FPB。在圖1的實施例中，反饋電路26A是直接將驅(qū)動輸出信號0UTP傳 輸為正反饋信號FP，而反饋電路26B中則設(shè)有一補(bǔ)償電路CPST，以根據(jù)驅(qū)動輸出信號0UTP 產(chǎn)生負(fù)反饋信號FPB。在兩反饋電路26A與26B的搭配工作下，正/負(fù)反饋信號FP/FPB將 互為反相，形成一對差分信號；正/負(fù)反饋信號FP/FPB的信號電平范圍相同，且正/負(fù)反饋 信號FP/FPB的信號電平范圍相異于正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍。稍后會 再詳細(xì)討論本發(fā)明反饋電路與補(bǔ)償電路的工作原理及實施例。 在本發(fā)明放大器10中，另一電路區(qū)塊12n的基本電路架構(gòu)是和電路區(qū)塊12相同且匹配的。電路區(qū)塊12n中同樣設(shè)有一輸入電路16n、一積分器20n、一比較器18n、一反相 器Iv2n、選擇性設(shè)置的電平位移器22n、一空載時間電路24n、一驅(qū)動電路28n與兩反饋電 路26An及26Bn。輸入電路16n接收脈寬調(diào)制的數(shù)字輸入P麗N，將其轉(zhuǎn)換為正/負(fù)輸入信 號P麗N與P麗NB。積分器20n具有兩個差分接收端nnl/nnlb (分別接收差分的正/負(fù)輸 入信號P麗N/P麗NB)、兩個差分反饋端nn2/nn2b (分別接收差分的負(fù)反饋信號FNB與正反 饋信號FN)與兩個差分輸出端皿3/皿3b (分別輸出差分的負(fù)誤差信號Von-與正誤差信號 Von+)。比較器18n比較兩正/負(fù)誤差信號Von+/Von-的大小，并輸出對應(yīng)的比較信號Sn， 使驅(qū)動電路28n得以在節(jié)點皿5的驅(qū)動輸出端驅(qū)動輸出一驅(qū)動輸出信號OUTN。兩反饋電路 26An與26Bn則依據(jù)驅(qū)動輸出信號0UTN而分別提供正/負(fù)反饋信號FN與FNB。由于電路 區(qū)塊12與12n的數(shù)字輸入P麗P與P麗N互為差分，故兩電路區(qū)塊的驅(qū)動輸出信號0UTP與 0UTN也將是一對差分信號。 請參考圖2，其所示意的是本發(fā)明放大器另一實施例30的電路架構(gòu)。放大器30的 電路架構(gòu)與工作原理類似于圖1中的放大器10，同樣由兩個電路區(qū)塊12與12n形成。不過， 圖2中的電路區(qū)塊12改采用反饋電路32A及26B作為其兩個個反饋電路；反饋電路26B可 以和圖1中的反饋電路26B相同，同樣是以一補(bǔ)償電路CPST形成。反饋電路32A中則改以 另一補(bǔ)償電路CPST搭配一反相器Iv3形成。類似于圖1中的反饋電路26A與26B，圖2中 的反饋電路32A與26B同樣是要根據(jù)驅(qū)動輸出信號0UTP來提供互為反相的差分正/負(fù)反 饋信號FP/FPB，使這對正/負(fù)反饋信號的信號電平范圍相等，并使正/負(fù)反饋信號FP/FPB 的信號電平范圍有別于正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍。相同的反饋電路配 置亦沿用于電路區(qū)塊12n中的反饋電路32An及26Bn。 請參考圖3 ;圖3示意的是本發(fā)明放大器的又一實施例50。在此實施例中，本發(fā)明 放大器50是以單一一個電路區(qū)塊12來架構(gòu)出一個半橋接D級放大器。在此實施例中，電 路區(qū)塊12中作為驅(qū)動輸出端的節(jié)點即5耦接于揚(yáng)聲器36的一端，揚(yáng)聲器36的另一端則耦 接于工作電壓GND(也就是一地端電壓)。在圖3的實施例中，電路區(qū)塊12是沿用圖1中電 路區(qū)塊12的架構(gòu)，不過，圖3實施例也可改用圖2中的電路區(qū)塊12。 請參考圖4與圖5，此兩圖是以一實施例來說明放大器在沒有非理想因素干擾下 的理想工作情形，其中，圖4是以簡化的圖示來示意放大器的主要電路架構(gòu)，圖5示意的則 是圖4中各相關(guān)信號的波形時序。類似于本發(fā)明于圖1的實施例，圖4中也有一個以雙端配 置接收差分欲積分信號的積分器60 ;根據(jù)正輸入信號P麗P與負(fù)反饋信號FPB之和，以及負(fù) 輸入信號P麗PB與正反饋信號FP之和，積分器60可輸出正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-。根據(jù)正 /負(fù)誤差信號Vo+/Vo-，驅(qū)動電路58就會對應(yīng)輸出一驅(qū)動輸出信號OUTP。反饋電路56A/56B 則依據(jù)此一驅(qū)動輸出信號OUTP而分別提供正/負(fù)反饋信號FP/FPB ;在此實施例中，反饋電 路56A是直接將驅(qū)動輸出信號OUTP傳輸為正反饋信號FP，反饋電路56B則是將驅(qū)動輸出信 號0UTP的反相信號0UTPB作為負(fù)反饋信號FPB。另一方面，另一電路區(qū)塊(部分電路架構(gòu) 已省略，圖中未示出)中的驅(qū)動電路58n也會輸出一對應(yīng)的驅(qū)動輸出信號0UTN，以和驅(qū)動輸 出信號0UTP —起驅(qū)動揚(yáng)聲器36。 搭配圖4的實施例，其正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB、驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN以及 正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-的波形則示于圖5 ;各波形的橫軸為時間，縱軸為波形振幅(如波 形的電壓)。為方便討論，此處假設(shè)積分器60與驅(qū)動電路58/58n均工作于相同的工作電壓VDD(也就是VDD1 = VDD2 = VDD)，故數(shù)字正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平即是在 工作電壓VDD與GND之間變化；也就是說，正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍在 工作電壓VDD與GND之間。此外，也假設(shè)電阻Ri、 Rf的阻值均等于R。
理想情形下，在驅(qū)動電路58與58n中，各晶體管P0/N0的導(dǎo)通電阻Rpmos/Rnmos均 為零，故驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN的信號電平范圍也會理想地落在工作電壓VDD與GND之 間。譬如說，當(dāng)驅(qū)動電路58中的晶體管PO與驅(qū)動電路58n中的晶體管NO同時導(dǎo)通時，由 于電阻Rpmos、Rnmos均為零，不會占據(jù)跨壓，故工作電壓VDD至工作電壓GND間的所有電壓 差均會跨接在揚(yáng)聲器36的等效負(fù)載電阻Rspk上，使驅(qū)動輸出信號OUTP的信號電平得以上 達(dá)工作電壓VDD，而驅(qū)動輸出信號OUTN的信號電平得以下抵至工作電壓GND。
在圖5中，正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB、正/負(fù)反饋信號FP/FPB(即信號OUTP/ OUTPB)與正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-間的關(guān)系可描述如下。在時點taO，正/負(fù)輸入信號 P麗P/P麗PB的電平改變，經(jīng)由積分器60的工作，正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-也會開始改變電 平。由于正/負(fù)誤差信號Vo+/V0-是因為信號積分累積而改變電平，故其電平改變的延遲 時間td會和電阻R與電容Cc的電容值有關(guān)。到了時點tal ，正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-的改 變足以使驅(qū)動電路58/58n的驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN改變電平，連帶使相關(guān)的正/負(fù)反饋 信號FP/FPB(即信號0UTP/0UTPB)改變電平。過了時點tal之后，由于正/負(fù)輸入信號與 正/負(fù)反饋信號的信號電平范圍相等，故正輸入信號/負(fù)反饋信號之和與負(fù)輸入信號/正 反饋信號之和相互抵銷，使各電容Cc不會再被充放電，而正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-就會維 持穩(wěn)態(tài)的固定電平。同理，當(dāng)正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB在時點ta2再度改變電平時，正 /負(fù)誤差信號Vo+/Vo-也會在時點ta3之后維持穩(wěn)態(tài)的固定電平。 換句話說，在圖4與圖5所示的理想情形下，由于驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN及正/ 負(fù)反饋信號FP/FPB的信號電平范圍會和正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍相 等，故正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-也僅會在兩固定電平間轉(zhuǎn)變，連帶使正/負(fù)誤差信號轉(zhuǎn)變電 平的上升時間與下降時間相等；譬如說，時點taO-tal與時點ta2_ta3間的延遲時間td會 是相等的。 不過，在實際應(yīng)用中，驅(qū)動電路的各個功率晶體管皆會有非零的導(dǎo)通電阻Rpmos 與Rnmos。尤其是在布局面積受限的應(yīng)用中，這些導(dǎo)通電阻的阻值通常都無法忽略。由導(dǎo)通 電阻導(dǎo)致的非理想因素會使驅(qū)動電路的輸出功率降低、損耗，因為有部分功率會消耗在驅(qū) 動電路的晶體管導(dǎo)通電阻上。將實際輸出至揚(yáng)聲器的功率與驅(qū)動電路汲取的總功率相比， 其比值可計算為Rspk/(Rspk+Rpmos+Rnmos)，無法達(dá)到100%的理想值。此外，電阻Rpmos/ Rnmos的阻值還會隨工藝、工作電壓與溫度等因素而漂移，更增加了實際功率輸出的不確定 性。非零的導(dǎo)通電阻Rpmos/Rnmos也會縮限驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN的信號電平范圍，因 為電阻Rpmos/Rnmos的跨壓不為零，使得揚(yáng)聲器36上的跨壓(也就是電阻Rspk的跨壓) 電平范圍會在電壓(VDD-VDP)與(GND+VDN)之間，不再能像圖5中那樣完全擴(kuò)展至電壓 VDD與GND之間。其中，由非零導(dǎo)通電阻所導(dǎo)致的跨壓VDP可計算為VDP = VDD*Rpmos/ (Rspk+Rpmos+Rnmos);跨壓VDN則可計算為VDN = VDD*Rnmos/(Rspk+Rpmos+Rnmos)。
請參考圖6與圖7，此兩圖是延續(xù)本發(fā)明圖1的實施例來說明本發(fā)明放大器補(bǔ)償上 述非理想因素的原理與工作情形，其中，圖6是以簡化的圖示來示意放大器10的主要電路 架構(gòu)，圖7示意的則是圖6中各相關(guān)信號的波形時序。如圖6所示，在此例中，反饋電路26A
10是直接將驅(qū)動輸出信號0UTP傳輸為正反饋信號FP，而反饋電路26B中的補(bǔ)償電路CPST則 是依據(jù)驅(qū)動輸出信號OUTP產(chǎn)生一個反相信號OUTPB作為負(fù)反饋信號FPB。補(bǔ)償電路CPST 將會使負(fù)反饋信號FPB與正反饋信號FP(即信號OUTP)互為差分的反相信號，且使負(fù)反饋 信號FPB的信號電平范圍得以和正反饋信號FP的信號電平范圍相等；也就是說，在此實施 例中，補(bǔ)償電路CPST會使信號OUTPB的信號電平范圍追隨驅(qū)動輸出信號OUTP的信號電平 范圍。補(bǔ)償電路CPST的具體實施例將在稍后說明。 為方便討論，以下也假設(shè)積分器20與驅(qū)動電路28均工作于工作電壓VDD與GND之 間，工作電壓GND的電壓為零，各電阻Ri與Rf的阻值皆等于電阻R，且差分放大器的輸入共 模電壓為(VDD+GND)/2。如圖7所示，數(shù)字的正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍 仍然在工作電壓VDD與GND之間。不過，就如前面提到過的，由于驅(qū)動電路28/28n中非零的 晶體管導(dǎo)通電阻，驅(qū)動輸出信號OUTP的信號電平范圍會縮限到(VDD-VDP)與(GND+VDN)之 間。由于本發(fā)明反饋電路26A/26B的工作，正/負(fù)反饋信號FP/FPB (等效上就是信號OUTP/ OUTPB)的信號電平范圍趨近相等。 在圖7中，正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB、正/負(fù)反饋信號FP/FPB (即信號OUTP/ OUTPB)與正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-間的關(guān)系可依據(jù)時段SI至S4而分段描述如下。首先， 在時段SI中，雖然正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB與正/負(fù)反饋信號FP/FPB皆維持穩(wěn)態(tài)的定 值，但由于兩對信號的信號電平范圍不同，會有一電流Ic = VDN/R向電容Cc充電，使正/ 負(fù)誤差信號Vo+/Vo-會持續(xù)地因充/放電而改變其電壓大小。假設(shè)在時點t0時正/負(fù)誤 差信號Vo+/Vo-的信號大小分別為電壓VPO與VNO，那么，經(jīng)過一段時間間隔TH后，正誤差 信號Vo+將會上升至一電壓Vra = VPO+VDN*TH/(R*Cc)。 到了時點tl，正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的電平轉(zhuǎn)變，連帶使正/負(fù)誤差信號 Vo+/Vo-也開始改變信號升降的趨勢。等到時點t2，正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-分別到達(dá)電 壓VNO/VPO，足以使驅(qū)動電路28/28n在驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN中驅(qū)動信號轉(zhuǎn)變，連帶使信 號OUTP/OUTPB(正/負(fù)反饋信號FP/FPB)改變電平，并再度使正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-改
變電壓升降的趨勢。在時點ti至t2的時段S2中，正誤差信號v0+由電壓vra降低至電壓
VNO所需的延遲時間tdl可計算為tdl = R*Cc* (VPO-VNO+(VDN*TH) / (R*Cc)) / (VDD-VDN)。
過了時點t2之后，雖然正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB與正/負(fù)反饋信號FP/FPB 均維持穩(wěn)態(tài)定值，然而，再度由于這兩對信號的信號電平差異，使得正/負(fù)誤差信號Vo+/ Vo-會因為電流Ic = -VDP/R的持續(xù)充放電而逐漸改變。譬如說，在經(jīng)過一時間間隔TL后， 正誤差信號Vo+會由時點t2時的電壓VNO進(jìn)一步下降至一 電壓VPL = VNO-VDP*TL/ (R*Cc)。
到了時點t3，正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB再度轉(zhuǎn)變信號電平，連帶使正/負(fù)誤 差信號Vo+/Vo-的升降趨勢反轉(zhuǎn)；直到時點t4時，正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-再度到達(dá)電壓 VPO/VNO，觸發(fā)驅(qū)動電路28/28n在驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN中驅(qū)動信號轉(zhuǎn)變，連帶使信號 OUTP/OUTPB (正/負(fù)反饋信號FP/FPB)改變電平，并再度使正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-改變電 壓升降的趨勢。在時點t3至t4的時段S4中，正誤差信號Vo+由電壓VPL上升至電壓VPO 所需的延遲時間td2 = R*Cc* (VPO-VNO+(VDP*TL) / (R*Cc)) / (VDD-VDP)。
在時段S2與S4中，正/負(fù)誤差信號Vo+/Vo-的升降趨勢反轉(zhuǎn)，故這兩時段中的延 遲時間tdl與td2可視為這對信號的上升時間與下降時間。由前述的計算可知，延遲時間 tdl與td2不會相同；假設(shè)電壓VDN = VDP = VD，則兩延遲時間的差別可計算為tdl-td2=VD*(TH-TL)/(VDD-VD)。本發(fā)明即可利用此延遲時間之差來補(bǔ)償放大器因非理想因素所造成的輸出功率損耗。譬如說，由圖7的例子可知，正輸入信號P麗P會在時點ti至tl間維持邏輯高電平(電壓VDD)，放大器的響應(yīng)則使驅(qū)動輸出信號OUTP在時點tO至t2間維持高電平(電壓VDD-VDP)。若驅(qū)動輸出信號OUTP維持高電平的時間間隔與正輸入信號P麗P維持高電平的時間間隔相等(像在圖5中的樣子)，則驅(qū)動輸出信號OUTP的輸出功率就無法得到補(bǔ)償，因為驅(qū)動輸出信號OUTP的電壓會因非理想因素而低于正輸入信號P麗P。然而，由于本發(fā)明的工作，其實驅(qū)動輸出信號OUTP維持高電平的時間間隔為(TH+tdl)，正輸入信號P麗P維持高電平的時間間隔則為(TH+td2)，如圖7所示。因為延遲時間tdl與td2間的差異，驅(qū)動輸出信號OUTP維持高電平的時間得以相對延長，補(bǔ)償非理想因素導(dǎo)致的功率損耗。 換句話說，根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償電路于正/負(fù)輸入信號與正/負(fù)反饋信號之間提供的信號電平范圍差異，正/負(fù)誤差信號會在時段Sl與S3中因積分器的作用而持續(xù)改變信號電平，以使正/負(fù)誤差信號在時段S2與S4中的上升時間(rising time)與下降時間(falling time)相異，借此來補(bǔ)償驅(qū)動輸出信號的功率(duty)，進(jìn)而提升本發(fā)明放大器的輸出功率。 請參考圖8與圖9，此兩圖分別示意的即為本發(fā)明補(bǔ)償電路CPST的兩種實施例。設(shè)于反饋電路中的補(bǔ)償電路CPST由一輸入節(jié)點ncl接收一指示信號CTi以從一輸出節(jié)點nc2產(chǎn)生一反相的補(bǔ)償信號CTo。反饋電路則是根據(jù)驅(qū)動輸出信號向補(bǔ)償電路提供指示信號，并依據(jù)補(bǔ)償信號提供正反饋信號或負(fù)反饋信號。譬如說，在圖1與圖3的實施例中，補(bǔ)償電路CPST的輸入節(jié)點ncl可由反饋電路26B/26Bn的節(jié)點即5/皿5分別接收驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN，并于輸出節(jié)點nc2提供補(bǔ)償信號CTo以作為節(jié)點np2/皿2的負(fù)反饋信號FPB/FNB。在圖2的實施例中，反饋電路32A/32An則是將驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN經(jīng)由反相器Iv3的反相后再輸入至補(bǔ)償電路CPST。 在圖1與圖3的實施例中，補(bǔ)償電路CPST會使補(bǔ)償信號CTo的信號電平范圍追隨驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN的信號電平范圍。如前面討論過的，由于非理想因素的影響，驅(qū)動輸出信號OUTP/OUTN的信號電平范圍會在電壓(VDD2-VDP)與(GND+VDN)之間；為了使補(bǔ)償信號CTo的信號電平范圍能追隨此信號電平范圍，圖8的補(bǔ)償電路CPST中即設(shè)有多個p溝道晶體管PM_0、 PM_1至PM_n，以及多個n溝道晶體管NM_0至NM_n ;其中n為一整數(shù)定值。在這些晶體管中，P溝道晶體管PM_0的源極耦接于工作電壓VDD2、p溝道晶體管PM_n的漏極耦接于輸出節(jié)點nc2，而其他各p溝道晶體管PM_0至PM_(n-l)的漏極耦接于另一 p溝道晶體管的源極。另外，n溝道晶體管NMJ)的源極耦接于工作電壓GND、n溝道晶體管MLn的漏極耦接于輸出節(jié)點nc2，而其他各n溝道晶體管NM_0至NM_(n-l)的漏極耦接于另一n溝道晶體管的源極。各p溝道晶體管PM_0至PM_n的柵極耦接于輸入節(jié)點ncl，n溝道晶體管NM_0至NM_n的柵極也耦接于輸入節(jié)點ncl。 在圖8中，晶體管PM_n與NM_n可視為一基本的反相器架構(gòu)，晶體管PM_0至PM_(n-1)與NM_0至NM_(n-l)可視為兩個輔助電路。當(dāng)晶體管PM_0至PM_n導(dǎo)通時，這些晶體管就會在工作電壓VDD2與節(jié)點nc2之間提供一第一跨壓，使補(bǔ)償信號CTo的信號電平上限低于工作電壓VDD2 ;同理，當(dāng)晶體管NM_0至NM_n導(dǎo)通時，這些晶體管會在節(jié)點nc2與工作電壓GND間提供一第二跨壓，使補(bǔ)償信號CTo的信號電平下限高于工作電壓GND。經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計，可使第一跨壓趨近電壓VDP，并使第二跨壓趨近電壓VDN，這樣一來，補(bǔ)償電路CPST就能使補(bǔ)償信號CTo的信號電平范圍追隨驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN的信號電平范圍了。 等效上來說，晶體管PMJ)至PM—n的源極_漏極間導(dǎo)通電阻會互相串連為電阻RP匿；晶體管NM_0至NM_n的源極-漏極間導(dǎo)通電阻會互相串連為電阻RNDM。上述的電路設(shè)計也就是要使晶體管PM_0至PM_n導(dǎo)通時的電流-電阻壓降(I-R drop)趨近/等于電壓VDP ;并使晶體管NM_0至NM_n導(dǎo)通時的電流-電阻壓降趨近/等于電壓VDN。
在圖9的實施例中，補(bǔ)償電路CPST中則設(shè)有多個p溝道晶體管PM_0、PM_1至PM_n和PM0，以及多個n溝道晶體管NM_0至NM_n與NM0。在這些晶體管中，p溝道晶體管PM_0的源極耦接于工作電壓VDD2、p溝道晶體管PMO的漏極耦接于輸出節(jié)點nc2，而其他各p溝道晶體管PM_0至PM_n的漏極耦接于另一 p溝道晶體管的源極。另外，n溝道晶體管NM_0的源極耦接于工作電壓GND、n溝道晶體管NMO的漏極耦接于輸出節(jié)點nc2，而其他各n溝道晶體管NM_0至NM_n的漏極耦接于另一 n溝道晶體管的源極。各p溝道晶體管PM_0至PM_n的柵極耦接于工作電壓GND， n溝道晶體管NM_0至NM_n的柵極則耦接于工作電壓VDD2。P溝道晶體管PMO的源極另耦接有一電容Cc即l、n溝道晶體管NMO的源極也另耦接有另一電容Cc即2。 在圖9中，晶體管PMO與NMO可視為一基本的反相器架構(gòu)，晶體管PM_0至PM_n與NM_0至NM_n可視為兩個輔助電路。當(dāng)晶體管PM_0至PM_n導(dǎo)通時，這些晶體管就會在工作電壓VDD2與節(jié)點nc2之間提供一第一跨壓，使補(bǔ)償信號CTo的信號電平上限低于工作電壓VDD2 ;同理，當(dāng)晶體管NM_0至NM_n導(dǎo)通時，這些晶體管會在節(jié)點nc2與工作電壓GND間提供一第二跨壓，使補(bǔ)償信號CTo的信號電平下限高于工作電壓GND。類似于圖8中的實施例，在經(jīng)由適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計后(像是適當(dāng)決定各晶體管PM_0至PM_n、 NM_0至NM_n的溝道長度/數(shù)量/溝道寬度與PM0、 NMO的溝道長度/寬度)，就可使第一跨壓趨近電壓VDP，并使第二跨壓趨近電壓VDN，這樣一來，圖9中的補(bǔ)償電路CPST就同樣能使補(bǔ)償信號CTo的信號電平范圍追隨驅(qū)動輸出信號0UTP/0UTN的信號電平范圍。 等效上來說，在圖9中，晶體管PMJ)至PM—n的源極_漏極間導(dǎo)通電阻會互相串連為電阻RP匿；晶體管NMJ)至MLn的源極-漏極間導(dǎo)通電阻會互相串連為電阻RNDM。上述的電路設(shè)計也就是要使晶體管PM_0至PM_n導(dǎo)通時的電流-電阻壓降(I-R drop)趨近/等于電壓VDP ;并使晶體管NM_0至NM_n導(dǎo)通時的電流-電阻壓降趨近/等于電壓VDN。在圖9的實施例中，兩電容Cc即l與Cc即2會分別被預(yù)先充電至工作電壓VDD2與GND，以加速補(bǔ)償電路的電平轉(zhuǎn)變(transition)，改進(jìn)補(bǔ)償電路及放大器的電壓轉(zhuǎn)換率(slew rate)。
在圖1至圖3的實施例中，本發(fā)明反饋電路26A/26B以及32A/26B的主要功能之一就是使正/負(fù)反饋信號FP/FPB的信號電平范圍相等，且和正/負(fù)輸入信號P麗P/P麗PB的信號電平范圍有所差異，以利用圖7中的原理來補(bǔ)償非理想因素的功率損耗。在圖1與圖3中，由于反饋電路26A是將驅(qū)動輸出信號OUTP直接傳輸為正反饋信號FP，故反饋電路26B中的補(bǔ)償電路CPST就要使負(fù)反饋信號FPB的信號電平范圍追隨驅(qū)動輸出信號OUTP的信號電平范圍；也因此，補(bǔ)償電路CPST可以依據(jù)驅(qū)動電路28的晶體管P0與NO來設(shè)計。
另一方面，在圖2的實施例中，由于反饋電路32A與26B之中都設(shè)有補(bǔ)償電路CPST，只要這兩個補(bǔ)償電路相互匹配，其所產(chǎn)生的正/負(fù)反饋信號FP/FPB就會具有相同的信號電平范圍。因此可沿用圖7中揭示的工作原理。也就是說，在圖2的實施例中，補(bǔ)償電路CPST —樣依據(jù)驅(qū)動電路28來設(shè)計；在此實施例中，正/負(fù)反饋信號FP/FPB會有相同的信號電平范圍。 總結(jié)來說，相較于單端接收欲積分信號的積分器，本發(fā)明積分器是以雙端接收差
分的欲積分信號，使積分器能夠抵抗共模電壓變動/漂移所導(dǎo)致的不良影響(譬如說是噪聲、失真與諧波失真)。本發(fā)明積分器中的差分放大器可以利用一般方式來設(shè)定其工作的共
模電壓(譬如說是以電壓(VDDl+GND)/2作為共模電壓)，此共模電壓雖然有可能會隨著工
藝、溫度與工作電壓的變異/漂移而改變，但由于本發(fā)明采用了雙端接收架構(gòu)，故可有效抵
銷共模電壓的漂移與噪聲。本發(fā)明積分器可以是一階或高階的積分器；在圖1至圖3的實
施例中，本發(fā)明是以一個差分放大器OP來實現(xiàn)一階積分器。若是適當(dāng)?shù)卮觾山M積分器，
就能實現(xiàn)二階積分器。串接更多組積分器則可實現(xiàn)出更高階的積分器。 另外，就如圖7所討論的，本發(fā)明還能利用反饋電路中特別設(shè)計的補(bǔ)償電路來補(bǔ)
償輸出功率的損耗，使本發(fā)明放大器特別適用于布局面積受限、非理想因素顯著的應(yīng)用中，譬如說是整合有數(shù)字電路的特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)。 在典型應(yīng)用中，若未采用本發(fā)明技術(shù)，一個額定輸出200mW的放大器可能只能實
際輸出152mW，甚至因工藝與溫度的影響而使輸出降低至132mW。相比之下，在采用本發(fā)明
技術(shù)方案后，額定輸出200mW的放大器能實際輸出177mW甚至198mW，趨近理想的額定輸出
功率。由此可知本發(fā)明的確能有效改進(jìn)放大器(尤其是D級放大器)的各種性能。 綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)
域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的
情況下所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種放大器，其包含有至少一電路區(qū)塊，每一電路區(qū)塊包含有一輸入電路，用來接收一數(shù)字輸入并將該數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換為兩個差分的正輸入信號與負(fù)輸入信號；一積分器，其具有兩個差分接收端、兩個差分反饋端以及兩個差分輸出端；該兩個差分接收端耦接于該輸入電路，分別用來接收該正輸入信號及該負(fù)輸入信號；該兩個差分反饋端分別用來接收一正反饋信號及一負(fù)反饋信號；其中，該積分器根據(jù)該正輸入信號及該負(fù)反饋信號提供一正誤差信號，并根據(jù)該負(fù)輸入信號及該正反饋信號提供一負(fù)誤差信號，以從該兩差分輸出端分別輸出該正誤差信號及該負(fù)誤差信號；一比較器，耦接于該積分器的該兩個差分輸出端；該比較器比較該正誤差信號及該負(fù)誤差信號的大小，并產(chǎn)生一對應(yīng)的比較信號；一驅(qū)動電路，耦接于該比較器；該驅(qū)動電路根據(jù)該比較信號而于一驅(qū)動輸出端產(chǎn)生一對應(yīng)的驅(qū)動輸出信號；以及兩個反饋電路，每一反饋電路的一端耦接于該驅(qū)動輸出端，另一端則耦接該兩差分反饋端的其中之一；該兩個反饋電路根據(jù)該驅(qū)動輸出信號分別提供該正反饋信號及該負(fù)反饋信號。
2. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該數(shù)字輸入為一脈寬調(diào)制的數(shù)字輸入。
3. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該兩反饋電路使該正反饋信號及該負(fù)反饋信號互為反相。
4. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該兩反饋電路的其中之一根據(jù)該驅(qū)動輸出信號的反相提供該負(fù)反饋信號，而另一反饋電路根據(jù)該驅(qū)動輸出信號的同相而提供該正反饋信號。
5. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該兩反饋電路中至少有一個反饋電路中包含有一補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路接收一指示信號以產(chǎn)生一反相的補(bǔ)償信號，并使該補(bǔ)償信號的信號電平電平范圍追隨該驅(qū)動輸出信號的信號電平范圍；而該反饋電路根據(jù)該驅(qū)動輸出信號向該補(bǔ)償電路提供該指示信號，并依據(jù)該補(bǔ)償信號提供該正反饋信號或該負(fù)反饋信號。
6. 如權(quán)利要求5所述的放大器，其特征在于，該補(bǔ)償電路包含有多個P溝道晶體管，其中有一 P溝道晶體管的源極耦接于一第一工作電壓，并有一 P溝道晶體管的漏極耦接于一輸出節(jié)點，而其他各P溝道晶體管的漏極耦接于另一 P溝道晶體管的源極；以及多個n溝道晶體管，其中有一 n溝道晶體管的源極耦接于一第一工作電壓，并有一 n溝道晶體管的漏極耦接于該輸出節(jié)點，而其他各n溝道晶體管的漏極耦接于另一 n溝道晶體管的源極；其中，該多個P溝道晶體管中至少有一個P溝道晶體管的柵極耦接于一輸入節(jié)點，該多個n溝道晶體管中至少有一個n溝道晶體管的柵極耦接于該輸入節(jié)點，而該補(bǔ)償電路于該輸入節(jié)點接收該指示信號并由該輸出節(jié)點產(chǎn)生該補(bǔ)償信號。
7. 如權(quán)利要求6所述的放大器，其特征在于，在該補(bǔ)償電路中，該多個p溝道晶體管中至少有一 P溝道晶體管的柵極耦接于該第二工作電壓，該多個n溝道晶體管中至少有一 n溝道晶體管的柵極耦接于該第一工作電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的放大器，其特征在于，在該補(bǔ)償電路中的該多個p溝道晶體管中，有一P溝道晶體管的源極另耦接有一電容，而在該多個n溝道晶體管中，有一n溝道晶體管的源極還耦接有另一電容。
9. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該兩反饋電路使該正反饋信號與該負(fù)反饋信號的信號電平范圍相異于該正輸入信號及該負(fù)輸入信號的信號電平范圍。
10. 如權(quán)利要求9所述的放大器，其特征在于，該兩反饋電路中至少有一反饋電路中包含有一補(bǔ)償電路，其于一輸入節(jié)點接收一指示信號以從一輸出節(jié)點產(chǎn)生一反相的補(bǔ)償信號；該補(bǔ)償電路包含有一 P溝道晶體管與一 n溝道晶體管，其柵極耦接于該輸入節(jié)點，漏極耦接于該輸出節(jié)點；一第一輔助電路，耦接于該P(yáng)溝道晶體管的源極與一第一工作電壓之間；當(dāng)該P(yáng)溝道晶體管導(dǎo)通時，該第一輔助電路會在該第一工作電壓與該P(yáng)溝道晶體管的源極間提供一跨壓，使該補(bǔ)償信號的信號電平上限低于該第一工作電壓；一第二輔助電路，耦接于該n溝道晶體管的源極與一第二工作電壓之間；當(dāng)該n溝道晶體管導(dǎo)通時，該第二輔助電路會在該第二工作電壓與該n溝道晶體管的源極間提供一跨壓，使該補(bǔ)償信號的信號電平下限高于該第二工作電壓；其中，該反饋電路根據(jù)該驅(qū)動輸出信號向該補(bǔ)償電路提供該指示信號，并依據(jù)該補(bǔ)償信號提供該正反饋信號或該負(fù)反饋信號。
11. 如權(quán)利要求9所述的放大器，其特征在于，根據(jù)該兩反饋電路于該正輸入信號、該負(fù)輸入信號與該正反饋信號、該負(fù)反饋信號之間提供的信號電平范圍差異，該積分器會使該正誤差信號與該負(fù)誤差信號的上升時間與下降時間相異。
12. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該放大器具有兩個電路區(qū)塊，該兩電路區(qū)塊分別接收兩差分的數(shù)字輸入，而該兩電路區(qū)塊的驅(qū)動輸出端分別耦接于一揚(yáng)聲器的兩丄山順。
13. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該積分器為一個一階或一階以上的積分器。
14. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該驅(qū)動電路包含有一 P溝道晶體管與一 n溝道晶體管，該p溝道晶體管的漏極與該n溝道晶體管的漏極耦接于該驅(qū)動輸出端，該P(yáng)溝道晶體管的源極與該n溝道晶體管的源極分別耦接于一第一工作電壓與一第二工作電壓；而該電路區(qū)塊另包含有一空載時間電路，耦接于該P(yáng)溝道晶體管的柵極與該n溝道晶體管的柵極，用來根據(jù)該比較信號控制該P(yáng)溝道晶體管與該n溝道晶體管的導(dǎo)通時間。
15. 如權(quán)利要求1所述的放大器，其特征在于，該積分器與該比較器工作于一第一工作電壓范圍，而該驅(qū)動電路與該兩個反饋電路的至少其中之一工作于一第二工作電壓范圍，該第一工作電壓范圍與該第二工作電壓范圍相異，而該電路區(qū)塊另包含有一電平位移器，耦接于該比較器與該驅(qū)動電路之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種D級放大器，其包含有至少一電路區(qū)塊，各電路區(qū)塊包含有一輸入電路、一積分器、一比較器、一驅(qū)動電路及兩個反饋電路。輸入電路接收一數(shù)字輸入并轉(zhuǎn)換為一對差分的正/負(fù)輸入信號。積分器接收正/負(fù)輸入信號與一對正/負(fù)反饋信號，以根據(jù)正輸入信號及負(fù)反饋信號提供一正誤差信號，并根據(jù)負(fù)輸入信號及正反饋信號提供一負(fù)誤差信號。比較器則比較正/負(fù)誤差信號的大小，使驅(qū)動電路根據(jù)比較結(jié)果而產(chǎn)生一對應(yīng)的驅(qū)動輸出信號。兩個反饋電路則根據(jù)驅(qū)動輸出信號分別提供前述的正/負(fù)反饋信號。
文檔編號H03F3/217GK101710824SQ20091025377
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者于文浩, 吳明遠(yuǎn) 申請人:智原科技股份有限公司