基于PWM調(diào)制方式的便攜式無濾波D類音頻功放的設(shè)計(jì).pdf

1、在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域，Class D音頻功放憑借其高效率和高音質(zhì)逐漸替代Class AB音頻功放成為主流。目前Class D的研究熱點(diǎn)就在于保持其效率優(yōu)勢的同時(shí)降低成本、提高音質(zhì)以及抗EMI特性，本文就對以上幾點(diǎn)展開討論。 本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品中的PWM調(diào)制無濾波Class D音頻功放。通過對采樣信號(hào)，及輸出信號(hào)的頻譜分析，確定系統(tǒng)采用的PWM采樣調(diào)制方式，進(jìn)而確定系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。分別設(shè)計(jì)開環(huán)與閉環(huán)結(jié)構(gòu)，分析比較兩結(jié)

2、構(gòu)的THD值，效率及靜態(tài)電流等性能，顯示出閉環(huán)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性。 從系統(tǒng)穩(wěn)定性、PSRR、SNR、THD值要求等方面，對閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先建立系統(tǒng)線性模型，推導(dǎo)出各模塊電路傳遞函數(shù)及系統(tǒng)環(huán)路增益、PSRR和THD的表達(dá)式。保證系統(tǒng)穩(wěn)定性前提下，折衷THD，PSRR和SNR性能要求，確定系統(tǒng)主要模塊性能指標(biāo)。最后進(jìn)行Matlab驗(yàn)證。 通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到主要模塊性能指標(biāo)，進(jìn)行具體電路的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)偏置電路、前置放大器、

3、PWM調(diào)制器、輸出功率級及各保護(hù)電路。 分析Class D音頻功放EMI的產(chǎn)生機(jī)制，采用三電平調(diào)制、擴(kuò)頻技術(shù)和Deglitch Logic電路達(dá)到抑制系統(tǒng)EMI的效果。設(shè)計(jì)調(diào)頻振蕩器和Deglitch Logic電路，運(yùn)用Cadence軟件對采用擴(kuò)頻技術(shù)的開環(huán)Class D系統(tǒng)仿真驗(yàn)證，證明在THD性能要求范圍內(nèi)，EMI得到了較好的抑制。 采用CSMC0．5μm工藝，運(yùn)用Cadence和Hspice軟件，對系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)

4、證。系統(tǒng)在8Ω負(fù)載下最大輸出功率為1．2W；開環(huán)系統(tǒng)最高效率可達(dá)91％，而閉環(huán)系統(tǒng)的最高效率可達(dá)93％；電源電壓5V、8Ω負(fù)載、1W輸出功率、1KHz輸入信號(hào)頻率下，開環(huán)THD值達(dá)到0．18％，而閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到0．13％。通過其他條件下的仿真，證明了閉環(huán)系統(tǒng)在效率和THD性能上較開環(huán)系統(tǒng)均有所改善。但由于電路復(fù)雜性，閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)電流較大。 以版圖的高度匹配性為原則，設(shè)計(jì)開環(huán)Class D電路版圖，同時(shí)設(shè)計(jì)了PAD和ESD靜電保護(hù)電