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一款基于∑-△调制技术的高性能D类音频功率放大器的设计

武传欣  
【摘要】: 音频功率放大器广泛应用在家庭影院、音响系统等设备中。人们在追求高保真的同时,也希望功放有较大的输出功率和高效率。因此,设计一种高效率、高保真的音频功放有很重要的现实意义。 论文基于西安电子科技大学的科研项目“高性能D类音频功率放大器关键技术的理论研究与集成设计”,在研究了各类音频功率放大器及其效率和失真机理的基础上,设计了一款基于∑-△调制技术的高效率、高保真的D类音频功率放大器XD2902。该设计所涉及的主要理论和技术在国内外尚属研究阶段,具有很大的发展空间和应用前景。 论文首先从系统级角度对功率放大器进行了详细的阐述,介绍了目前常见的各类功率放大器并且分析其各自的优缺点,然后着重介绍了D类功放的工作原理以及常见的调制方式,在此基础上提出了本文所研究的系统架构。该架构由积分器、比较器、驱动输出级以及反馈网络组成,利用了连续时间∑-△调制的噪声整形特性降低了失真,并且通过恰当的设计实现环路自振荡,无需额外的振荡器,节省了芯片面积。 基于新的系统架构,本文创新性地设计出芯片的核心电路。低噪声、大带宽的OTA保证了低THD的要求,可编程双向过流检测电路保障了芯片的安全工作,故障控制中心电路实现了芯片的自启动功能。 整个电路基于0.6μm BCD工艺设计,使用Cadence等EDA软件完成子模块和整体电路的前仿真验证。仿真结果表明,电路功能和性能指标均已达到设计要求。


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