專利名稱：數(shù)字三態(tài)d類放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)和其他電子系統(tǒng)中的放大器領(lǐng)域，具體是指一種數(shù)字三態(tài)D類放大器及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)D類放大器通?；诿}寬調(diào)制(PWM)原理設(shè)計(jì)，通道I和通道2是由變壓器獲得兩路反向的方波基頻信號(hào)輸入給功率放大器件，因?yàn)槠淇焖俚那袚Q時(shí)間和接近軌至軌的擺幅使得這類放大器具有非常高的效率。然而這種特性又使這類放大器具有寬的輸出頻譜，實(shí)際應(yīng)用時(shí)外接濾波器由于帶寬限制，對(duì)于9次以下諧波的諧波分量很難抑制，使得EMI影響巨大，在低中頻應(yīng)用時(shí)影響更加明顯。因此，急需一種保證傳統(tǒng)D類放大器高效率的優(yōu)勢(shì)，又能改善EMI問題的新型放大器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種新型放大器，以解決目前既能保證傳統(tǒng)D類放大器高效率的優(yōu)勢(shì)，又能改善EMI問題的需求，進(jìn)一步推動(dòng)通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)的發(fā)展。本發(fā)明提供了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個(gè)信號(hào)通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通道2輸出基頻方波信號(hào)，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號(hào)。其中，三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)組合原理，計(jì)算出9次以下諧波分量最低且空閑態(tài)最長(zhǎng)的脈寬調(diào)制方式。并分解成脈寬調(diào)制信號(hào)和基頻方波信號(hào)，由通道I和通道2分別輸出，周期等于基頻，三種狀態(tài)分別為低，高和空閑。通道I的脈寬調(diào)制信號(hào)由多個(gè)獨(dú)立脈沖信號(hào)組成，每個(gè)脈沖的周期等于基頻，脈寬根據(jù)系統(tǒng)供電電壓和抑制諧波分量程度來設(shè)置；通道2的方波信號(hào)，周期等于基頻。兩路通道的脈寬調(diào)制頻率都較低，不僅有效降低了 D類放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器件的要求，同型的晶體管或者專用功率放大器芯片均可選擇。同時(shí)通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號(hào)，其脈寬調(diào)制速率又遠(yuǎn)高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號(hào)，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。并且通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，在調(diào)制頻率低很多的情況下有效抑制脈寬調(diào)制信號(hào)引起的EMI問題。最終三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器則將基頻分量保留，得到基頻分量放大的正弦信號(hào)。而且系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)若結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測(cè)電路，只需調(diào)整通道I的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。本發(fā)明在放大器技術(shù)改進(jìn)時(shí)降低了功率開關(guān)上的損耗，得到更高的輸出功率效率，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。并且只是將三態(tài)D類放大器用數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)，避免了產(chǎn)品成本的提升，更相對(duì)降低了對(duì)濾波器件選型和需求的成本。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:圖1為數(shù)字三態(tài)D類放大器的示意圖；圖2為三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)的示意圖；圖3為不同三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)的諧波分量示意圖；圖4為不同供電電壓時(shí)的脈寬調(diào)制示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案做進(jìn)一步清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明實(shí)施例的一種，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個(gè)信號(hào)通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通道2輸出基頻方波信號(hào)，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號(hào)，如圖1。以生成500kHz基頻正弦波為例，其中通道I的脈寬調(diào)制信號(hào)由多個(gè)獨(dú)立脈沖信號(hào)組成，每個(gè)脈沖的周期等于基頻，脈寬可根據(jù)系統(tǒng)供電電壓抑制諧波分量程度來設(shè)置。通道2的方波信號(hào)的周期等于基頻。二者將合成三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，如圖2。周期等于基頻，若用500MHz頻率設(shè)置通道I的7個(gè)周期脈沖信號(hào)，對(duì)應(yīng)基頻500kHz，將有1000個(gè)可變化位置，為使9次以下諧波的諧波分量非常低，則7個(gè)周期脈沖波相應(yīng)起始位置和脈寬寬度分別為 63/42，130/240，395/42，500/63，605/25，870/25，937/63 ;通道 2 即為基頻 500kHz 的方波信號(hào)，二者疊加而成的三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)與普通三態(tài)D類放大器輸出和方波對(duì)比頻譜分量，如圖3。從圖3可看出按最佳脈寬選擇的數(shù)字三態(tài)D類放大器Figl其頻譜示意Fig5中的9次以下諧波幾乎沒有，而普通三態(tài)D類放大器Fig2輸出要得到相同諧波抑制效果，就需大幅度提高脈寬調(diào)制頻率，對(duì)后續(xù)功率放大器件的要求更加嚴(yán)格，并且難于實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)三態(tài)D類放大器Fig3抑制諧波效果較好，但輸出功率效率降低，并且較易引入偶次諧波。其經(jīng)過功率放大器件，如同型的晶體管或者專用功率放大器芯片。再配合帶通濾波器則將三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)的基頻分量保留，最終得到基頻分量的正弦信號(hào)，如圖4。由于三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)本身的9次以下諧波已經(jīng)很小，帶通濾波器的帶寬無需嚴(yán)格要求很窄，對(duì)濾波器器件的選擇成本將大大降低。兩路通道的脈寬調(diào)制頻率都較低，不僅有效降低了D類放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器件的要求，同型的晶體管或者專用功率放大器芯片均可選擇。同時(shí)通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號(hào)，其脈寬調(diào)制速率又遠(yuǎn)高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號(hào)，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。并且通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，還可有效抑制脈寬調(diào)制信號(hào)引起的EMI問題。由于傳統(tǒng)D類放大器接近軌至軌的擺幅特性使其具有非常高的效率，而數(shù)字三態(tài)D類放大器的空閑狀態(tài)相對(duì)于普通三態(tài)D類放大器更長(zhǎng)，更降低了功率開關(guān)上的損耗，輸出功率效率更高。再結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測(cè)電路，只需調(diào)整通道I的各脈沖信號(hào)的脈寬，即可得到不同脈寬的三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過濾波后輸出功率仍保持相等，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，如圖4。本發(fā)明在放大器技術(shù)改進(jìn)時(shí)降低了功率開關(guān)上的損耗，得到更高的輸出功率效率，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。并且只是將三態(tài)D類放大器用數(shù)字化方式實(shí)現(xiàn)，避免了產(chǎn)品成本的提升，更相對(duì)降低了對(duì)濾波器件選型和需求的成本，最終可進(jìn)一步推動(dòng)通信系統(tǒng)和其它電子系統(tǒng)的發(fā)展。最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，包括兩個(gè)信號(hào)通道，通道I輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通道2輸出基頻方波信號(hào)，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)組合原理，計(jì)算出9次以下諧波分量最低且空閑態(tài)最長(zhǎng)的脈寬調(diào)制方式。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)由通道I的脈寬調(diào)制信號(hào)和通道2基頻方波信號(hào)合成，周期等于基頻，三種狀態(tài)分別為低，高和空閑。
4.如權(quán)利要求1或3所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I的脈寬調(diào)制信號(hào)由多個(gè)獨(dú)立脈沖信號(hào)組成，每個(gè)脈沖的周期等于基頻，脈寬根據(jù)系統(tǒng)供電電壓和抑制諧波分量程度來設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1或3所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道2的方波信號(hào)，周期等于基頻。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，兩路通道的脈寬調(diào)制頻率較低，可有效降低了 D類放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)功率放大器件的要求，功率放大器件可選擇同型的晶體管或者專用功率放大器芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I輸出連接功率放大器件的板圖布線盡可能短，在調(diào)制頻率低很多的情況下有效抑制脈寬調(diào)制信號(hào)引起的EMI問題。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，帶通濾波器將三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)的基頻分量保留，得到基頻分量放大的正弦信號(hào)。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，通道I傳輸?shù)拿}寬調(diào)制信號(hào)，其脈寬調(diào)制速率遠(yuǎn)高于通道2傳輸?shù)幕l方波信號(hào)，則只需在通道I連接濾波器件，有效減少濾波器件數(shù)量，降低產(chǎn)品成本。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字三態(tài)D類放大器，其特征在于，結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測(cè)電路，只需調(diào)整通道I的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字三態(tài)D類放大器。該發(fā)明包括兩個(gè)信號(hào)通道，通道1輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，通道2輸出基頻方波信號(hào)，兩路分別經(jīng)過功率放大器件放大，合成為三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)，再通過帶通濾波電路后得到基頻正弦信號(hào)。本發(fā)明中的三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)是根據(jù)三角函數(shù)形式的傅里葉級(jí)數(shù)組合原理，計(jì)算出9次以下諧波分量最低的脈寬調(diào)制方式，將傳統(tǒng)D類放大器的兩路差分基頻方波信號(hào)的兩態(tài)變化設(shè)計(jì)成三態(tài)脈寬調(diào)制信號(hào)的三態(tài)變化，同時(shí)比普通三態(tài)D類放大器的空閑態(tài)時(shí)間更長(zhǎng)，從而使功率開關(guān)上的損耗更低，輸出功率效率更高，結(jié)合帶通濾波電路和合理板圖布線，在調(diào)制頻率低很多的情況下更有效解決了目前D類放大器的EMI問題。同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)供電電壓檢測(cè)電路，則只需調(diào)整通道1的調(diào)制脈寬，即可得到不同供電電壓下的相同功率輸出，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H03F3/217GK103151995SQ20131010014
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:青島鼎信通訊股份有限公司