靜音啟動(dòng)d類放大器的制造方法
【專利摘要】一種D類放大器包括預(yù)放大器，其具有被配置為接收在啟動(dòng)時(shí)以高速率形成斜坡的放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)。積分器具有被配置為從預(yù)放大器接收輸入信號(hào)的第一輸入以及被配置為接收在啟動(dòng)時(shí)以較低速率形成斜坡的積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)。調(diào)制器具有耦合至該積分器的輸出的輸入。該調(diào)制器生成經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)。在啟動(dòng)時(shí)通過(guò)施加作為積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的緩慢斜坡信號(hào)以及作為放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的快速斜坡信號(hào)而控制D類放大器的操作，以使得經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)響應(yīng)于積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的升高的電壓而表現(xiàn)出占空比的增大變化，并且在啟動(dòng)時(shí)并不引入“砰聲”。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及放大器電路，尤其涉及一種包括靜音啟動(dòng)功能的D類類型放大器。 靜音啟動(dòng)D類放大器

【背景技術(shù)】
[0002] 參考圖1，其圖示了可進(jìn)行操作以將輸入信號(hào)12(例如，音頻信號(hào)）轉(zhuǎn)化為高頻脈 沖14的常規(guī)D類放大器10的電路圖。典型的D類放大器利用脈沖寬度調(diào)制器18生成其 寬度作為輸入信號(hào)12的幅度的函數(shù)而變化的高頻脈沖14。脈沖寬度調(diào)制器18通?？梢?包括比較器19,其具有接收輸入信號(hào)12的第一（正）輸入以及接收鋸齒（或三角）波形 基準(zhǔn)21的第二（負(fù)）輸入。從脈沖寬度調(diào)制器18輸出的寬度變化的脈沖由驅(qū)動(dòng)邏輯電路 20進(jìn)行處理而產(chǎn)生相反相位脈沖的控制信號(hào)22,以便施加于以半橋（half-bridge)配置進(jìn) 行部署的晶體管開關(guān)16的控制端子。晶體管橋的輸出通過(guò)低通濾波器24 (具有DC阻塞電 容器）耦合至負(fù)載26 (在這種情況下，在輸入信號(hào)是音頻信號(hào)時(shí)被圖示為揚(yáng)聲器）。低通濾 波器24將脈沖轉(zhuǎn)換回輸入信號(hào)的放大版本以便施加于負(fù)載。在一種實(shí)施方式中，雖然在需 要的情況下能夠使用更為復(fù)雜的濾波電路，但是濾波器24由常規(guī)電感/電容電路所形成。
[0003] 雖然脈沖寬度調(diào)制器18被圖示為將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻脈沖的電路，但是利用 其它脈沖調(diào)制電路來(lái)處理音頻輸入信號(hào)是本領(lǐng)域已知的。例如，可以使用脈沖密度調(diào)制器。
[0004] 參考圖2,常規(guī)的D類放大器10可以進(jìn)一步包括積分器電路30。積分器電路30 包括運(yùn)算放大器32,其具有耦合以通過(guò)輸入電阻器Rin接收輸入信號(hào)12的第一（負(fù)）輸 入。運(yùn)算放大器32的第二（正）輸入接收固定的基準(zhǔn)電壓Vref。該運(yùn)算放大器的輸出耦 合至脈沖寬度調(diào)制器18的輸入，并且進(jìn)一步在反饋電路中通過(guò)反饋電容器Cfb耦合至運(yùn)算 放大器32的負(fù)輸入。提供至運(yùn)算放大器32的正輸入的固定電壓Vref通常被設(shè)置為等于 運(yùn)算放大器32的供電電壓Vdd的一半。供電電壓Vdd通常與晶體管橋所使用的供電電壓 Vcc分隔開來(lái)并且與其處于不同的電壓電平。
[0005] 在操作中，晶體管橋處的開關(guān)功率晶體管的方波輸出與運(yùn)算放大器32的負(fù)輸入 處的音頻輸入相加以提供負(fù)反饋。在低通濾波器24之前（而不是之后）取得該負(fù)反饋，以 避免在反饋回路中需要復(fù)雜的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來(lái)處理由低通濾波器所引起的相移。反饋電阻器 Rfb因此耦合在晶體管橋的輸出和運(yùn)算放大器32的負(fù)輸入之間。
[0006] 晶體管橋的方波輸出與音頻輸入同步，但重要的是要去除音頻輸入信號(hào)的載波。 積分器電路30用來(lái)將方波輸出與音頻輸入信號(hào)相加。積分器電路30將所產(chǎn)生的誤差信號(hào) 送入占空比調(diào)制器18的正輸入。調(diào)制器18的比較器電路因此將三角波形基準(zhǔn)與該誤差信 號(hào)進(jìn)行比較并且產(chǎn)生作為方波的調(diào)制輸出，其占空比與音頻輸入信號(hào)的幅度成比例。
[0007] 為了適當(dāng)驅(qū)動(dòng)晶體管橋電路，驅(qū)動(dòng)邏輯20將調(diào)制輸出轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)以便對(duì)該 晶體管橋的處于逆相位關(guān)系的高低功率開關(guān)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)邏輯20因此將把該橋的一個(gè) 開關(guān)驅(qū)動(dòng)為飽和而該橋的其它開關(guān)則被切斷（反之亦然）。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，晶體 管橋的開關(guān)和導(dǎo)通損失的組合定義了放大器效率的上界。經(jīng)調(diào)制的輸出的方波使得橋開關(guān) 盡可能快地改變狀態(tài)?？焖匍_關(guān)是所期望的，因?yàn)槠湎拗屏藰蜷_關(guān)在線性操作區(qū)域中所耗 費(fèi)的時(shí)間，由此提高了效率并減少了熱量產(chǎn)生。
[0008] 低通濾波器24用來(lái)過(guò)濾掉晶體管橋的功率開關(guān)所生成的高頻方波。由此僅留下 了輸入音頻信號(hào)的放大版本以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
[0009] 本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，D類放大器在針對(duì)放大器的功率首先開啟時(shí)在揚(yáng)聲器處 產(chǎn)生可被注意到的"砰聲（pop) "。重要的是要關(guān)于輸入音頻信號(hào)保留輸入信號(hào)中的保真度。 輸出信號(hào)中諸如啟動(dòng)時(shí)的"砰聲"之類的任意假象的出現(xiàn)都是不可接受的。
[0010] 雖然本領(lǐng)域已知針對(duì)啟動(dòng)假象問(wèn)題的多種解決方案，但是這些解決方案中的許多 是昂貴、過(guò)于復(fù)雜的，或者會(huì)引入其它問(wèn)題（包括假象）。本領(lǐng)域需要為與常規(guī)D類放大器 相關(guān)聯(lián)的啟動(dòng)假象問(wèn)題提供一種廉價(jià)且有效的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種D類放大器電路包括：積分器，其具有被配置為接收輸入信 號(hào)的第一輸入以及被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二輸入；第一斜坡生成器，其被配置為 在放大器啟動(dòng)時(shí)生成積分器斜坡信號(hào)，所述積分器斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于積分 器的第二輸入；調(diào)制器電路，其具有耦合至積分器的輸出的輸入；晶體管橋電路，其被配置 為響應(yīng)于從調(diào)制器電路輸出的調(diào)制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)；和反饋回路，其將晶體管橋的輸出耦合 至積分器的第一輸入。該放大器進(jìn)一步包括預(yù)放大器電路，其被配置為生成所述輸入信號(hào)， 其中該預(yù)放大器電路具有被配置為對(duì)從其中導(dǎo)出輸入信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行接收的第一輸入，并 且具有被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二輸入，以及被配置為在放大器啟動(dòng)時(shí)生成放大器 斜坡信號(hào)的第二斜坡生成器，所述放大器斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于預(yù)放大器電路 的第二輸入。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，給出了一種用于在放大器啟動(dòng)時(shí)操作D類放大器的方法。該D類 放大器包括積分器，其具有被配置為接收輸入信號(hào)的第一輸入以及被配置為接收基準(zhǔn)電壓 信號(hào)的第二輸入。該方法包括：在放大器啟動(dòng)時(shí)生成積分器斜坡信號(hào)；并且將所述積分器 斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于積分器的第二輸入。該方法進(jìn)一步包括在放大器啟動(dòng)時(shí) 生成放大器斜坡信號(hào)并且將所述放大器斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于預(yù)放大器電路。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種D類放大器電路包括：積分器，其具有被配置為接收輸入信 號(hào)的第一輸入以及被配置為接收積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二輸入；調(diào)制器電路，其具有耦 合至積分器的輸出的輸入，所述調(diào)制器電路生成經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)；以及啟動(dòng)電 路，其被配置為響應(yīng)于放大器啟動(dòng)而斜升積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)以使得所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制 的輸出信號(hào)響應(yīng)于積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的電壓升高而表現(xiàn)出占空比的增大變化。該電路進(jìn) 一步包括預(yù)放大器電路，其被配置為生成所述輸入信號(hào)，其中該預(yù)放大器電路具有被配置 為對(duì)從其中導(dǎo)出輸入信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行接收的第一輸入，并且具有被配置為接收放大器基準(zhǔn) 電壓信號(hào)的第二輸入，該啟動(dòng)電路進(jìn)一步被配置為使得放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)以比積分器基 準(zhǔn)電壓信號(hào)更快的速率斜升。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于操作D類放大器的方法包括：利用積分器電路對(duì)輸入 信號(hào)進(jìn)行積分，該積分器電路具有被配置為接收積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸入；對(duì)積分輸入 信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以生成經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)；并且通過(guò)使得積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)斜升 而在啟動(dòng)電路對(duì)D類放大器進(jìn)行操作，以使得所述經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)響應(yīng)于積分 器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的升高的電壓而表現(xiàn)出占空比的增大變化。該方法進(jìn)一步包括利用放大器 對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大以生成所述輸入信號(hào)，所述放大器具有被配置為接收放大器基準(zhǔn)電壓信 號(hào)的輸入，并且通過(guò)以比積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)更快的速率斜升放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)而在啟 動(dòng)電路進(jìn)一步對(duì)D類放大器進(jìn)行操作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 為了更好地理解實(shí)施例，現(xiàn)在將僅以示例方式參考附圖，其中：
[0016] 圖1和2圖示了常規(guī)D類放大器電路配置；
[0017] 圖3是具有靜音啟動(dòng)的D類放大器的電路圖；
[0018] 圖4圖示了放大器斜坡電壓基準(zhǔn)的電路圖；
[0019] 圖5圖示了積分器斜坡電壓基準(zhǔn)的電路圖；并且
[0020] 圖6圖示了圖3的放大器的啟動(dòng)操作的波形。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 現(xiàn)在參考圖3,其示出了具有靜音啟動(dòng)的D類放大器100的電路圖。
[0022] 放大器100包括預(yù)放大器電路102,其包括運(yùn)算放大器104,該運(yùn)算放大器104具 有通過(guò)輸入電阻器Rinl耦合以接收輸入信號(hào)106 (例如，音頻信號(hào)）的第一（負(fù)）輸入以 及被耦合以從放大器斜坡電壓基準(zhǔn)108接收輸出信號(hào)的第二（正）輸入。反饋電阻器Rfbl 耦合在運(yùn)算放大器104的輸出和負(fù)輸入之間。
[0023] 放大器100進(jìn)一步包括積分器電路120,其包括運(yùn)算放大器122,該運(yùn)算放大器122 具有通過(guò)輸入電阻器Rin2耦合以從運(yùn)算放大器104的輸出接收預(yù)放大輸入信號(hào)106的第 一（負(fù)）輸入以及被f禹合以從積分器斜坡電壓基準(zhǔn)124接收輸出信號(hào)的第二（正）輸入。 反饋電容器Cfb耦合在運(yùn)算放大器122的輸出和負(fù)輸入之間。
[0024] 放大器100進(jìn)一步包括調(diào)制器電路140,其包括比較器142,該比較器142具有耦 合至運(yùn)算放大器122的輸出（以接收預(yù)放大和積分輸入信號(hào)106)的第一（正）輸入以及 被耦合以從鋸齒（或三角）波形基準(zhǔn)144接收輸出信號(hào)的第二（負(fù)）輸入。調(diào)制器140用 于產(chǎn)生調(diào)制輸出，其采用其占空比與輸入信號(hào)106的幅度成比例的方波的形式。
[0025] 放大器100進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)邏輯電路150,其具有耦合至比較器142的輸出的輸入 以及多個(gè)輸出。驅(qū)動(dòng)邏輯150用于將從調(diào)制器電路140所接收的調(diào)制輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為逆相 位驅(qū)動(dòng)信號(hào)152和154。
[0026] 放大器100進(jìn)一步包括晶體管橋電路160,其包括第一驅(qū)動(dòng)晶體管162 (例如，p溝 道M0SFET)和第二驅(qū)動(dòng)晶體管164(例如，η溝道M0SFET)。第一和第二驅(qū)動(dòng)晶體管以半橋 配置與其在輸出節(jié)點(diǎn)166串聯(lián)耦合的源極-漏極電路路徑相連接。第一驅(qū)動(dòng)晶體管162的 源極節(jié)點(diǎn)耦合到與高壓供電基準(zhǔn)Vcc相關(guān)聯(lián)的高供電節(jié)點(diǎn)。第二驅(qū)動(dòng)晶體管164的源極節(jié) 點(diǎn)耦合到與低壓供電基準(zhǔn)（例如，接地端或-Vcc)相關(guān)聯(lián)的低供電節(jié)點(diǎn)。第一和第二驅(qū)動(dòng) 晶體管的漏極在輸出節(jié)點(diǎn)166處耦合在一起。
[0027] 放大器100進(jìn)一步包括耦合在輸出節(jié)點(diǎn)166和運(yùn)算放大器122的負(fù)輸入節(jié)點(diǎn)之間 的反饋電路170。反饋電路170給出了反饋?zhàn)杩筊fb2。該反饋?zhàn)杩褂呻娮杵鱎1、R2和R3 形成的阻抗電路所定義。電阻器R1和R3串聯(lián)連接以形成分壓器電路。電阻器R2耦合在 分壓器電路的抽頭節(jié)點(diǎn)和運(yùn)算放大器122的負(fù)輸入之間。反饋?zhàn)杩筊fb2所給出的阻抗可 以如下計(jì)算：
[0028] Rfb2 = (n+l)R2+nR3,其中 R1 = nR3
[0029] 放大器100進(jìn)一步包括低通濾波器電路180。低通濾波器電路180可以包括任意 適當(dāng)?shù)哪M濾波器設(shè)計(jì)。在示例性實(shí)施例中，該低通濾波器由串聯(lián)耦合在輸出節(jié)點(diǎn)166和 與低電壓供電基準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的低供電節(jié)點(diǎn)之間的電感L1和電容器C1所形成。
[0030] 放大器100進(jìn)一步包括耦合在串聯(lián)連接的電感L1和電容器C1的連接節(jié)點(diǎn)182和 要由放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的負(fù)載190之間的輸出電容器C2。輸出電容器C2用作DC阻塞電容 器。負(fù)載190可以包括任意適當(dāng)負(fù)載，并且在示例性實(shí)現(xiàn)中包括揚(yáng)聲器，因?yàn)樵谑纠詫?shí)現(xiàn) 中輸入信號(hào)可以包括音頻信號(hào)。
[0031] 關(guān)于放大器100的穩(wěn)定性，如下給出環(huán)路傳遞H(S):
[0032] H(s) = Vout/Vin = Gpwm/ (s*Rfb2*Cfb)
[0033] 其中Gpwm是Vcc與Vt之比（即，Vcc/Vt)所反映的增益，
[0034] 其中Vt是基準(zhǔn)144所生成的鋸齒（或三角）波形信號(hào)146的最大電壓和最小電 壓之間的電壓差。
[0035] 鋸齒（或三角）波形信號(hào)146的斜率優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)大于來(lái)自積分器電路120的輸出 信號(hào)的斜率。換句話說(shuō)：
[0036] dV146/dt > dVol20/dt
[0037] 其中V146是鋸齒（或三角）波形信號(hào)146的電壓而V〇120是積分器電路120的 輸出處的電壓。
[0038] 還將要注意到，來(lái)自積分器電路120的輸出信號(hào)的斜率由以下所給出：
[0039] dVol20/dt = Ic/Cfb
[0040] 調(diào)制深度在針對(duì)運(yùn)算放大器122的輸入電流Iin等于運(yùn)算放大器122的負(fù)輸入處 的反饋電流Ifb時(shí)變?yōu)?00%。在這種情況下，反饋電容器Cfb的充電/放電電流Ic最大。 結(jié)果，反饋回路的穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)變?yōu)椋?br> [0041] dV146/dt > Vcc/(Rfb2*Cfb),
[0042] 因?yàn)?Ic (max) = Vcc/Rfb2
[0043] 關(guān)于DC平衡和靜音啟動(dòng)，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，負(fù)載處的輸出需要在Vcc/2有所偏 移。這是針對(duì)DC平衡的要求。生成放大器斜坡電壓基準(zhǔn)108和積分器斜坡電壓基準(zhǔn)124 以實(shí)現(xiàn)所期望的平衡。
[0044] 依據(jù)Kirchhoff法則，由下式給出輸出電壓的平均值Vout :
[0045] Vout = N*V124(1+(n+1)/N)-N*V108
[0046] 其中Vout是圖3中V166或V182的平均值，并且V108是基準(zhǔn)108所生成的放大 器斜坡電壓信號(hào)110的電壓，V124是基準(zhǔn)124所生成的積分器斜坡電壓信號(hào)126的電壓， n = R1/R3且N = Rfb2/Rin2。Rfb2的反饋?zhàn)杩贡粚?shí)現(xiàn)為如所示具有Rfb2 = (n+l)R2+nR3 的電阻網(wǎng)絡(luò)，其中R1 = nR3。
[0047] 為了相對(duì)于零伏特的音頻輸入信號(hào)而使得輸出在Vcc/2偏置，放大器斜坡電壓信 號(hào)110和積分器斜坡電壓信號(hào)126的電壓最大值必須如下：
[0048] V126 (max) = Vdd/2
[0049] VI10 (max) = Vdd (1/2+ (n+1) / (2N)) -Vcc/ (2N)
[0050] 現(xiàn)在參考圖4,其圖示了放大器斜坡電壓基準(zhǔn)108的電路圖。放大器斜坡電壓基 準(zhǔn)108的電路圖包括作為分壓器而串聯(lián)連接的電阻器R7和電阻器R8。電阻器R9與電阻 器R8并聯(lián)連接。電阻器R7和R8具有等于2*R1的阻抗值。電阻器R9具有等于R3的阻抗 值。運(yùn)算放大器130包括被耦合以接收電壓Vdd/2的第一（正）輸入。運(yùn)算放大器130的 第二（負(fù)）輸入通過(guò)電阻器R10耦合到R7/R8分壓器的抽頭節(jié)點(diǎn)。電阻器R10具有等于R2 的阻抗。運(yùn)算放大器130的輸出通過(guò)反饋電阻器R11耦合至運(yùn)算放大器130的負(fù)輸入。電 阻器R11具有等于Rin2的阻抗。電阻器R12耦合在運(yùn)算放大器130的輸出和基準(zhǔn)124的 輸出節(jié)點(diǎn)132之間。電容器C4耦合在輸出節(jié)點(diǎn)132和與低壓供電基準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的低供電節(jié) 點(diǎn)之間。開關(guān)電路134與電阻器R12并聯(lián)耦合。開關(guān)電路134由控制電路136所控制。
[0051] 利用所圖示的電路配置，輸出節(jié)點(diǎn)132生成放大器斜坡電壓信號(hào)110,其具有最大 電壓值VllO(max) =Vdd(l/2+(n+lV(2N))-Vc(V(2N)。耦合在輸出節(jié)點(diǎn)132的適當(dāng)值的 C4和R12將引入基準(zhǔn)信號(hào)110足夠好的PSRR(電源電壓抑制比）性能。開關(guān)134用來(lái)在電 阻器R12周圍進(jìn)行短路并且提供放大器斜坡電壓信號(hào)110到其最大電壓值的快速充電。開 關(guān)134由控制電路136所控制并且以這種方式進(jìn)行工作：在施加 Vdd電力時(shí)開關(guān)134短路 R12,并且快速充電V110。將當(dāng)V110已經(jīng)被快速充電至其最大值附近時(shí)開關(guān)134打開。以 這種方式，V110達(dá)到其最大電壓值所用的延遲時(shí)間tdl將非常小（例如，數(shù)微秒至數(shù)十微 秒）。
[0052] 現(xiàn)在參考圖5,其圖示了積分器斜坡電壓基準(zhǔn)124的電路圖。積分器斜坡電壓基 準(zhǔn)124的電路包括作為分壓器串聯(lián)連接的電阻器R4和電阻器R5。電阻器R4和R5的阻抗 優(yōu)選地相等而使得從分壓器抽頭節(jié)點(diǎn)輸出等于Vdd/2的電壓。運(yùn)算放大器112包括耦合至 阻性分壓器抽頭節(jié)點(diǎn)以接收電壓Vdd/2的第一（正）輸入。來(lái)自R4/R5分壓器抽頭節(jié)點(diǎn)的 Vdd/2輸出還可以被施加至圖4中的運(yùn)算放大器130的正輸入。運(yùn)算放大器112的輸出分 流連接至運(yùn)算放大器112的第二（負(fù)）輸入以形成單一的增益電壓緩沖器。電阻器R6耦 合在運(yùn)算放大器112的輸出和基準(zhǔn)124的輸出節(jié)點(diǎn)114之間。電容器C3耦合在輸出節(jié)點(diǎn) 114和與低壓供電基準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的低供電節(jié)點(diǎn)之間。
[0053] 利用所圖示的電路配置，輸出節(jié)點(diǎn)114生成具有最大電壓值為V126(max) = Vdd/2 的積分器斜坡電壓信號(hào)126。稱合在輸出節(jié)點(diǎn)114的電容器C3將在積分器斜坡電壓信號(hào) 126的上升中引入回轉(zhuǎn)（slew)，這在已經(jīng)施加了 Vdd電壓之后將該信號(hào)達(dá)到最大電壓值延 遲了（由R6和C3的時(shí)間常量所設(shè)置的）時(shí)間延遲td2。
[0054] 參考圖4和5,選擇R6、R12、C3和C4的值以及開關(guān)134的控制電路136,以確保相 對(duì)于時(shí)間tl、t2和t3的正確的時(shí)序順序和時(shí)間延遲tdl和td2以便確保正確啟動(dòng)以及抑 制如以上所描述的"砰聲"噪音。
[0055] 時(shí)間延遲tdl和時(shí)間延遲td2被控制以針對(duì)放大器100實(shí)施某種啟動(dòng)順序。特別 地，tdl < td2并且更具體地tdl << td2。利用該配置，放大器斜坡電壓信號(hào)110將在積 分器斜坡電壓信號(hào)126上升至其閾值電壓（=V108(maxV(l+(l+n)/N)之前上升至其最大 電壓值，并且輸出將在該點(diǎn)之前保持為零。如果這樣，啟動(dòng)瞬間的"砰聲"噪音將得以被抑 制。在示例性實(shí)現(xiàn)中，tdl處于數(shù)微秒至數(shù)十微秒的量級(jí)而td2則處于數(shù)十毫秒的量級(jí)（例 如，大于或等于約60ms)。通過(guò)使用開關(guān)134,放大器斜坡信號(hào)V110在時(shí)間t2之前被快速 充電至其最大電壓值。
[0056] 現(xiàn)在參考圖6,其圖示了放大器100的啟動(dòng)操作的波形。在時(shí)間tl，Vcc和Vdd電 力被施加于放大器1〇〇并且放大器進(jìn)入啟動(dòng)（具有均開始升高的信號(hào)V110和V126)。放大 器斜坡電壓信號(hào)110在時(shí)間tl開始上升并且在時(shí)間延遲tdl內(nèi)上升至其最大電壓值。積 分器斜坡電壓信號(hào)126在時(shí)間tl開始其上升并且占用時(shí)間延遲td2朝其最大電壓值上升。 將要注意的是，時(shí)間延遲tdl實(shí)質(zhì)上短于時(shí)間延遲td2并且必須通過(guò)時(shí)間t2來(lái)完成。當(dāng)上 升的積分器斜坡電壓信號(hào)126達(dá)到閾值400( = V108(maxV(l+(l+n)/N)時(shí)，調(diào)制器電路 140開始生成調(diào)制信號(hào)（參見402)。在該時(shí)間點(diǎn)之前，輸出保持為零。隨著積分器斜坡電 壓信號(hào)126繼續(xù)上升，輸出V182將從非常小朝著Vcc/2緩慢上升。因此，從調(diào)制器電路140 所輸出的PWM信號(hào)V166的占空比最初具有低占空比，并且低通濾波器180的輸出處的信號(hào) V182為低（參見406)。隨著積分器斜坡電壓信號(hào)126繼續(xù)朝其最大值上升，PWM輸出信號(hào) 的占空比相對(duì)應(yīng)地增大（參見404)，并且低通濾波器180的輸出處的信號(hào)V182相對(duì)應(yīng)地上 升（參見408)。積分器斜坡電壓信號(hào)126最終在時(shí)間延遲td2結(jié)束時(shí)達(dá)到其最大值（參見 410)，并且PWM輸出信號(hào)在該點(diǎn)處具有50%的占空比且低通濾波器180的輸出處的信號(hào)已 經(jīng)上升至Vcc供電電壓的一半。由于放大器和積分器斜坡基準(zhǔn)的增大以及PWM輸出信號(hào)的 占空比的逐漸增大（由于緩慢上升的積分器斜坡電壓信號(hào)126)，在低通濾波器180的輸出 處的信號(hào)中沒有引入"砰聲"或假象。
[0057] 雖然晶體管橋被圖示為半橋電路，但是將要理解的是，放大器100的配置和操作 可等同地應(yīng)用于全橋設(shè)計(jì)。
[0058] 由于"砰聲"噪音是由于分支不匹配的潛在問(wèn)題，所以本發(fā)明可進(jìn)一步應(yīng)用于橋接 負(fù)載（BTL)類型的D性放大器。
[0059] 以上已經(jīng)通過(guò)本發(fā)明示例性實(shí)施例的完整且信息性描述的示例性和非限制性示 例的方式提供了描述。然而，當(dāng)結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求書進(jìn)行閱讀時(shí)，將通過(guò)以上描述， 各種修改和適配形式對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可以變得顯而易見。然而，對(duì)本發(fā)明教導(dǎo)的所 有這樣和類似的修改將仍然落入如所附權(quán)利要求書所確定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種D類放大器電路，包括： 積分器，其具有被配置為接收輸入信號(hào)的第一輸入以及被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的 第二輸入； 第一斜坡生成器，其被配置為在放大器啟動(dòng)時(shí)生成積分器斜坡信號(hào)，所述積分器斜坡 信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)被施加于積分器的第二輸入； 調(diào)制器電路，其具有耦合至積分器的輸出的輸入； 晶體管橋電路，其被配置為響應(yīng)于從調(diào)制器電路輸出的調(diào)制信號(hào)而被驅(qū)動(dòng)；以及 反饋回路，其將晶體管橋的輸出耦合至積分器的第一輸入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類放大器電路，其中積分器斜坡信號(hào)具有數(shù)十毫秒量級(jí)的 達(dá)到最大值的上升時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的D類放大器電路，進(jìn)一步包括： 預(yù)放大器電路，其被配置為生成所述輸入信號(hào)，該預(yù)放大器電路具有被配置為對(duì)從其 導(dǎo)出出輸入信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行接收的第一輸入，并且具有被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二 輸入；以及 第二斜坡生成器，其被配置為在放大器啟動(dòng)時(shí)生成放大器斜坡信號(hào)，所述放大器斜坡 信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)被施加于預(yù)放大器電路的第二輸入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的D類放大器電路，其中積分器斜坡信號(hào)具有比放大器斜坡信 號(hào)的上升時(shí)間更長(zhǎng)的上升時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的D類放大器電路，其中積分器斜坡信號(hào)具有數(shù)十毫秒的量級(jí) 的達(dá)到最大值的上升時(shí)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的D類放大器電路，其中放大器斜坡信號(hào)具有數(shù)微秒量級(jí)的達(dá) 到最大值的上升時(shí)間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的D類放大器電路，其中放大器斜坡信號(hào)的最大值從晶體管橋 的高供電電壓所導(dǎo)出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的D類放大器電路，其中積分器斜坡信號(hào)的最大值從積分器的 高供電電壓所導(dǎo)出。
9. 一種用于在放大器啟動(dòng)時(shí)操作D類放大器的方法，其中所述D類放大器包括積分器， 該積分器具有被配置為接收輸入信號(hào)的第一輸入以及被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二 輸入，該方法包括： 在放大器啟動(dòng)時(shí)生成積分器斜坡信號(hào)；以及 將所述積分器斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于積分器的第二輸入。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中積分器斜坡信號(hào)具有數(shù)十毫秒量級(jí)的達(dá)到最大 值的上升時(shí)間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中該D類放大器進(jìn)一步包括預(yù)放大器電路，其被配 置為生成所述輸入信號(hào)，該預(yù)放大器電路具有被配置為對(duì)從其導(dǎo)出輸入信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行接 收的第一輸入，并且具有被配置為接收基準(zhǔn)電壓信號(hào)的第二輸入，該方法進(jìn)一步包括： 在放大器啟動(dòng)時(shí)生成放大器斜坡信號(hào)；以及 將所述放大器斜坡信號(hào)作為基準(zhǔn)電壓信號(hào)施加于預(yù)放大器電路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中積分器斜坡信號(hào)具有比放大器斜坡信號(hào)的上升 時(shí)間更長(zhǎng)的上升時(shí)間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中積分器斜坡信號(hào)具有數(shù)十毫秒的量級(jí)的達(dá)到最 大值的上升時(shí)間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中放大器斜坡信號(hào)具有數(shù)微秒量級(jí)的達(dá)到最大值 的上升時(shí)間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中放大器斜坡信號(hào)的最大值從晶體管橋的高供電 電壓所導(dǎo)出。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中積分器斜坡信號(hào)的最大值從積分器的高供電電 壓所導(dǎo)出。
17. -種D類放大器電路，包括： 積分器，其具有被配置為接收輸入信號(hào)的第一輸入以及被配置為接收積分器基準(zhǔn)電壓 信號(hào)的第二輸入； 調(diào)制器電路，其具有耦合至積分器的輸出的輸入，所述調(diào)制器電路生成經(jīng)脈沖寬度調(diào) 制的輸出信號(hào)；以及 啟動(dòng)電路，其被配置為響應(yīng)于放大器啟動(dòng)而斜升積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)，以使得所述經(jīng) 脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)響應(yīng)于積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的升高的電壓而表現(xiàn)出占空比的增 大變化。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的D類放大器電路，其中積分基準(zhǔn)電壓信號(hào)升高的電壓具有 數(shù)十毫秒量級(jí)的達(dá)到最大值的上升時(shí)間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的D類放大器電路，進(jìn)一步包括： 預(yù)放大器電路，其被配置為生成所述輸入信號(hào)，該預(yù)放大器電路具有被配置為對(duì)從其 導(dǎo)出輸入信號(hào)的信號(hào)進(jìn)行接收的第一輸入，并且具有被配置為接收放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的 弟一輸入；并且 其中所述啟動(dòng)電路進(jìn)一步被配置為使得放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)以比積分器基準(zhǔn)電壓信 號(hào)更快的速率斜升。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的D類放大器電路，其中積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)具有數(shù)十毫秒 的量級(jí)的達(dá)到最大值的上升時(shí)間，并且放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)具有數(shù)微秒量級(jí)的達(dá)到最大值 的數(shù)微秒量級(jí)的上升時(shí)間。
21. -種用于操作D類放大器的方法，包括： 利用積分器電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分，該積分器電路具有被配置為接收積分器基準(zhǔn)電 壓信號(hào)的輸入； 調(diào)制經(jīng)積分的輸入信號(hào)以生成經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)；以及 通過(guò)斜升積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)而在啟動(dòng)電路對(duì)D類放大器進(jìn)行操作，以使得所述經(jīng)脈 沖寬度調(diào)制的輸出信號(hào)響應(yīng)于積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的升高的電壓而表現(xiàn)出占空比的增大 變化。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，進(jìn)一步包括： 利用放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大以生成所述輸入信號(hào)，所述放大器具有被配置為接收放 大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸入；以及 通過(guò)以比積分器基準(zhǔn)電壓信號(hào)更快的速率斜升放大器基準(zhǔn)電壓信號(hào)而在啟動(dòng)電路進(jìn) 一步對(duì)D類放大器進(jìn)行操作。
【文檔編號(hào)】H03F3/217GK104065353SQ201310098383
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】杜如峰, 劉啟宇 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司