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高效、节能的D类音频功放相比AB类音频功放却具有谐波失真度高、噪声大的缺馅。针对这个问题,本文研究设计了具有对称结构双路PWM调制的D类音频功放提高了共模噪声抑制能力和减小谐波失真度,拓宽了输出音频的幅值范围,实现了无滤波输出。
论文研究针对D类音频功放输出品质低的问题,提出了全差分、双PWM调制、双反向音频对称功率输出结构,给出了MOS管调制全桥推挽式(BTL)芯片架构设计,提高了音频功放输出品质,减小了芯片面积;优化设计前置放大器的通频带为音频频率工作范围,实现了对输入信号的非音频成分的滤除;采用AGC(自动增益控制)调整系统增益技术,设计了信号限幅模块,消除了音乐刺耳现象;优化了驱动功率管的死区时间,既保证了音频功放输出品质又有效地限制了功率管电流尖峰的通过,保证了功率管的正常工作;为保护系统工作,还设计了芯片内集成的过流保护(OCP)和过温保护(OTP)电路模块。
论文使用Cadence的Spectre和Hspice进行了电路的仿真验证,使用Cadence的Virtuoso进行了版图的设计,采用华润上华0.5um线宽CMOS工艺,完成了对该芯片后端生产以及性能测试,所得到的产品在电源电压为5.5V下能够为4Ω的负载提供3.2W的功率,为8Ω的负载提供2W的功率,工作效率可以达到90％,THD+N(谐波失真加噪声)最低能达到0.025％。芯片内的AGC,OTP和OCP功能模块全部工作正常,所开发研究的芯片技术在国内处于领先地位,具有广泛的市场前景。