數(shù)字D類音頻功放的研究與設計.pdf

1、傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器（A類，B類，AB類）有較好的線性度，但效率很低。在便攜式設備中，提高功放的效率以減小電源和散熱裝置的尺寸，延長電池續(xù)航時間是至關重要的。開關模式的D類功放具有的高效率，低功耗，小尺寸，低成本等優(yōu)勢，將在未來取代傳統(tǒng)的線性功放。在數(shù)字化時代，數(shù)字輸入的D類音頻功放的研究非常有意義，成為今后的研究熱點。
　　首先，詳細介紹了數(shù)字輸入的D類音頻功放的原理，并提出一種功放實現(xiàn)方案。整個系統(tǒng)包括32倍插值濾波器、3

2、階6比特噪聲整形器，6比特PWM調制器以及PWM功率驅動級部分。為實現(xiàn)32倍插值，本文對插值濾波器的各種實現(xiàn)結構進行了比較，最終采用半帶濾波器，級聯(lián)積分梳狀濾波器和補償濾波器的三級結構。半帶濾波器實現(xiàn)2倍插值，以多相換向型結構實現(xiàn)，并對濾波器的對稱系數(shù)進行復用，降低了硬件復雜度。級聯(lián)積分梳狀濾波器實現(xiàn)16倍插值，采用流水線結構實現(xiàn)，達到了降低硬件資源消耗和提高運算速度的目的。
　　其次，對高階噪聲整形器的單環(huán)結構和級聯(lián)結構進行了比

3、較。在滿足充分穩(wěn)定條件的前提下，設計了一個3階6比特的誤差反饋結構的噪聲整形器，該噪聲整形器有滿幅輸入的最大動態(tài)范圍，其硬件實現(xiàn)采用流水線結構，可以將16bitPCM信號粗量化成6bitPCM信號，而仍能保持很高的信噪比輸出。設計的PWM調制器的時鐘頻率為90.3168MHZ。在完成插值濾波器、噪聲整形器和PWM調制器設計的基礎上，開發(fā)了基于Simulink的D類功放軟件仿真平臺，完成了系統(tǒng)數(shù)字部分的RTL前端設計，并在FPGA平臺上進