CN102006021A - 变频d类放大器及控制方法,与应用锯齿波产生器及方法 - Google Patents
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Abstract
一种变频D类放大器，其特征在于包括：锯齿波产生器，产生频率随输入信号变化的锯齿波信号；调变器，根据所述锯齿波信号将所述输入信号转换为变频的脉宽调变信号以供驱动负载。本发明的变频D类放大器及其控制方法以及应用于所述变频D类放大器的锯齿波产生器及方法具有以音频输入信号决定锯齿波信号频率，无需额外增加随机产生器，以及D类放大器具有较佳的仿真效果的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种D类放大器，具体地说，是一种改善电磁干扰(Electro Magnetic Interference；EMI)的变频D类放大器。
背景技术
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，如手机、MP3、PDA、IPOD及LCD TV等，高效率的D类放大器逐渐受到重视。图1显示已知的D类放大器10，其包括锯齿波产生器14、调变器16以及驱动电路18，其中锯齿波产生器14用以提供锯齿波信号Vramp，调变器16根据锯齿波信号Vramp将音频输入信号Vaudio转换为脉宽调变信号PWM，驱动电路18根据脉宽调变信号PWM驱动负载12。在D类放大器10中，EMI是相当重要的问题，改善EMI问题的方式有很多，展频技术就是其中的一种。
目前的展频技术通常使用一随机产生器(random generator)来提供一随机数改变锯齿波信号Vramp的频率，进而使脉宽调变信号PWM的频率不固定，在美国专利公开号第2004/0232978号及第2007/0132509号以及美国专利号第6,847257号中都揭露使用随机产生器的D类放大器，然而，此方法必须额外增加随机产生器来提供随机数。此外，为了得到较佳的仿真效果，当音频输入信号Vaudio的振幅较大时，需要频率较高的锯齿波信号Vramp，相反的，当音频输入信号Vaudio的振幅较小时，需要频率较低的锯齿波信号Vramp，但是使用随机产生器提供的随机数具有不可预测性(unpredictable)，因此可能在音频输入信号Vaudio的振幅较大时产生低频的锯齿波信号Vramp，进而导致失真。
因此已知的使用一随机产生器的展频技术存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种无需随机产生器且可以降低失真的变频D类放大器及其控制方法。
本发明的另一目的，在于提出一种应用于变频D类放大器的锯齿波产生器及方法。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种变频D类放大器，其特征在于包括：
锯齿波产生器，产生频率随输入信号变化的锯齿波信号；
调变器，根据所述锯齿波信号将所述输入信号转换为变频的脉宽调变信号以供驱动负载。
本发明的变频D类放大器还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的变频D类放大器，其中所述锯齿波产生器包括：
电容；
电流供应电路，连接所述电容，根据所述输入信号提供可变的充电电流对所述电容充电；
充放电控制器，连接所述电容，控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
前述的变频D类放大器，其中所述锯齿波信号的频率随所述输入信号的振幅变化。
前述的变频D类放大器，其中所述电流供应电路包括：
电流源，耦接所述电容，供应第一电流对所述电容充电；
电压电流转换器，连接所述电容，提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流对所述电容充电，其中所述第一及第二电流之和等于所述充电电流。
前述的变频D类放大器，其中所述电压电流转换器包括一转导放大器。
前述的变频D类放大器，其中更包括一开关连接在所述电流源及电容之间，在所述输入信号结束时关闭。
前述的变频D类放大器，其中所述充放电控制器包括：
开关，与所述电容并联；
第一比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号大于第一临界值时，送出第一比较信号；
第二比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号小于第二临界值时，送出第二比较信号；
正反器，根据所述第一及第二比较信号产生控制信号切换所述开关以控制所述电容的充放电。
一种应用于变频D类放大器的锯齿波产生器，所述变频D类放大器包含一调变器根据一锯齿波信号将一输入信号转换为一脉宽调变信号以供驱动负载，其特征在于所述锯齿波产生器包括：
电容；
电流供应电路，连接所述电容，提供随所述音频输入信号变化的充电电流对所述电容充电；
充放电控制器，连接所述电容，控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
本发明的应用于变频D类放大器的锯齿波产生器还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的锯齿波产生器，其中所述锯齿波信号的频率随所述音频输入信号的振幅变化。
前述的锯齿波产生器，其中所述电流供应电路包括：
电流源，耦接所述电容，供应第一电流对所述电容充电；
电压电流转换器，连接所述电容，提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流对所述电容充电，其中所述第一及第二电流之和等于所述充电电流。
前述的锯齿波产生器，其中所述电压电流转换器包括一转导放大器。
前述的锯齿波产生器，其中更包括一开关连接在所述电流源及电容之间，在所述输入信号结束时关闭。
前述的锯齿波产生器，其中所述充放电控制器包括：
开关，与所述电容并联；
第一比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号大于第一临界值时，送出第一比较信号；
第二比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号小于第二临界值时，送出第二比较信号；
正反器，根据所述第一及第二比较信号产生控制信号切换所述开关以控制所述电容的充放电。
一种变频D类放大器的控制方法，其特征在于包括下列步骤：
(A)提供一锯齿波信号，其频率随输入信号变化；
(B)根据所述锯齿波信号将所述输入信号转换为变频的脉宽调变信号以供驱动负载。
本发明的变频D类放大器的控制方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的控制方法，其中所述A步骤包括提供频率随所述输入信号振幅变化的所述锯齿波信号。
前述的控制方法，其中所述A步骤包括：
根据所述输入信号提供可变的充电电流对一电容充电产生所述锯齿波信号；
控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
前述的控制方法，其中所述提供所述可变的充电电流的步骤包括：
提供固定的第一电流；
提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流与所述第一电流结合产生所述充电电流。
前述的控制方法，其中所述控制所述电容的充放电的步骤包括：
在所述锯齿波信号大于第一临界值时，控制所述电容放电；
在所述锯齿波信号小于第二临界值时，控制所述电容充电。
前述的控制方法，其中更包括在所述输入信号结束时停止提供所述锯齿波信号。
一种应用于变频D类放大器的锯齿波信号产生方法，所述变频D类放大器包含一调变器根据一锯齿波信号将一输入信号转换为一脉宽调变信号以供驱动负载，其特征在于所述锯齿波信号产生方法包括下列步骤：
(A)根据所述输入信号提供可变的充电电流对一电容充电；
(B)控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
本发明的应用于变频D类放大器的锯齿波信号产生方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的控制方法，其中所述A步骤包括产生频率随所述输入信号振幅变化的所述锯齿波信号。
前述的控制方法，其中所述A步骤包括：
提供固定的第一电流；
提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流与所述第一电流结合产生所述充电电流。
前述的控制方法，其中所述B步骤包括
在所述锯齿波信号大于第一临界值时，控制所述电容放电；
在所述锯齿波信号小于第二临界值时，控制所述电容充电。
前述的控制方法，其中更包括在所述输入信号结束时停止提供所述锯齿波信号。
采用上述技术方案后，本发明的变频D类放大器及其控制方法以及应用于所述变频D类放大器的锯齿波产生器及方法具有以下优点：
1.以音频输入信号决定锯齿波信号频率，无需额外增加随机产生器。
2.D类放大器具有较佳的仿真效果。
附图说明
图1为已知的D类放大器的示意图；
图2为本发明的变频D类放大器的示意图；
图3为图2中锯齿波产生器的实施例示意图。
图中，10、D类放大器12、负载14、锯齿波产生器16、调变器18、驱动电路20、D类放大器22、负载24、锯齿波产生器26、调变器28、驱动电路30、电流供应电路32、充放电控制器34、电压电流转换器36、转导放大器38、电流源40、比较器42、比较器44、正反器。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
事实上，声音本身不论是频率或是振幅都是随机数，因此利用输入D类放大器的音频输入信号即可取得随机数来达成展频。
现请参阅图2，图2为本发明的变频D类放大器的示意图。如图所示，所述本发明的变频D类放大器20，其包括锯齿波产生器24、调变器26及驱动电路28。锯齿波产生器24根据音频输入信号Vaudio产生锯齿波信号Vramp，锯齿波信号Vramp的频率将随音频输入信号Vaudio变化。调变器26根据锯齿波信号Vramp将音频输入信号Vaudio转换为脉宽调变信号PWM，脉宽调变信号PWM的频率将随锯齿波信号Vramp的频率变化。驱动电路28根据脉宽调变信号PWM驱动负载22。
图3显示图2中锯齿波产生器24的实施例示意图，其包括电容Cm、电流供应电路30以及充放电控制器32。电流供应电路30用以供应一充电电流Ich对电容Cm充电，在电流供应电路30中电流源38供应电流I1，开关SW2连接在电流源38及电容Cm之间，受控于信号S1，电压电流转换器34根据音频输入信号Vaudio产生电流I2及信号S1，电压电流转换器34包括转导放大器36根据音频输入信号Vaudio的振幅决定电流I2的大小，由于电流I2随音频输入信号Vaudio改变，又充电电流Ich＝I1+I2，因此充电电流Ich也随音频输入信号Vaudio变化，当没有音频输入信号Vaudio时，转导放大器36将关闭(turn off)开关SW2以关闭锯齿波产生器24，因而减少静止电流(quiescent current)消耗，此时调变器26也将停止工作。充放电控制器32控制电容Cm的充放电以产生锯齿波信号Vramp，在充放电控制器32中，开关SW1与电容Cm并联，电阻R1、R2及R3分压电源VCC产生临界值Vth1及Vth2，比较器40比较锯齿波信号Vramp及临界值Vth1产生比较信号Sc1，比较器42比较锯齿波信号Vramp及临界值Vth2产生比较信号Sc2，正反器44根据比较信号Sc1及Sc2产生控制信号Sq切换开关SW1以控制电容Cm的充放电，在锯齿波信号Vramp大于临界值Vth1时，正反器44打开(turn on)开关SW1以使电容Cm放电，在锯齿波信号Vramp小于临界值Vth2时，正反器44关闭(turn off)开关SW1以使电容Cm充电。
由于D类放大器20以音频输入信号Vaudio作为随机数源来实现展频，因此无需额外增加随机产生器。另外，在锯齿波产生器24中，当音频输入信号Vaudio的振幅越大时，电流I2也越大使得锯齿波信号Vramp的频率上升，相反的，当音频输入信号Vaudio的振幅越小时，电流I2也越小使得锯齿波信号Vramp的频率下降，因此D类放大器20也具有较佳的仿真效果。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
Claims (24)
1.一种变频D类放大器，其特征在于包括：
锯齿波产生器，产生频率随输入信号变化的锯齿波信号；
调变器，根据所述锯齿波信号将所述输入信号转换为变频的脉宽调变信号以供驱动负载。
2.如权利要求1所述的变频D类放大器，其特征在于，所述锯齿波产生器包括：
电容；
电流供应电路，连接所述电容，根据所述输入信号提供可变的充电电流对所述电容充电；
充放电控制器，连接所述电容，控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
3.如权利要求1所述的变频D类放大器，其特征在于，所述锯齿波信号的频率随所述输入信号的振幅变化。
4.如权利要求2所述的变频D类放大器，其特征在于，所述电流供应电路包括：
电流源，耦接所述电容，供应第一电流对所述电容充电；
电压电流转换器，连接所述电容，提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流对所述电容充电，其中所述第一及第二电流之和等于所述充电电流。
5.如权利要求4所述的变频D类放大器，其特征在于，所述电压电流转换器包括一转导放大器。
6.如权利要求4所述的变频D类放大器，其特征在于，更包括一开关连接在所述电流源及电容之间，在所述输入信号结束时关闭。
7.如权利要求2所述的变频D类放大器，其特征在于，所述充放电控制器包括：
开关，与所述电容并联；
第一比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号大于第一临界值时，送出第一比较信号；
第二比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号小于第二临界值时，送出第二比较信号；
正反器，根据所述第一及第二比较信号产生控制信号切换所述开关以控制所述电容的充放电。
8.一种应用于变频D类放大器的锯齿波产生器，所述变频D类放大器包含一调变器根据一锯齿波信号将一输入信号转换为一脉宽调变信号以供驱动负载，其特征在于所述锯齿波产生器包括：
电容；
电流供应电路，连接所述电容，提供随所述音频输入信号变化的充电电流对所述电容充电；
充放电控制器，连接所述电容，控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
9.如权利要求8所述的锯齿波产生器，其特征在于，所述锯齿波信号的频率随所述音频输入信号的振幅变化。
10.权利要求8所述的锯齿波产生器，其特征在于，所述电流供应电路包括：
电流源，耦接所述电容，供应第一电流对所述电容充电；
电压电流转换器，连接所述电容，提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流对所述电容充电，其中所述第一及第二电流之和等于所述充电电流。
11.如权利要求10所述的锯齿波产生器，其特征在于，所述电压电流转换器包括一转导放大器。
12.如权利要求10所述的锯齿波产生器，其特征在于，更包括一开关连接在所述电流源及电容之间，在所述输入信号结束时关闭。
13.权利要求8所述的锯齿波产生器，其特征在于，所述充放电控制器包括：
开关，与所述电容并联；
第一比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号大于第一临界值时，送出第一比较信号；
第二比较器，连接所述电容，在所述锯齿波信号小于第二临界值时，送出第二比较信号；
正反器，根据所述第一及第二比较信号产生控制信号切换所述开关以控制所述电容的充放电。
14.一种变频D类放大器的控制方法，其特征在于包括下列步骤：
(A)提供一锯齿波信号，其频率随输入信号变化；
(B)根据所述锯齿波信号将所述输入信号转换为变频的脉宽调变信号以供驱动负载。
15.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述A步骤包括提供频率随所述输入信号振幅变化的所述锯齿波信号。
16.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述A步骤包括：
根据所述输入信号提供可变的充电电流对一电容充电产生所述锯齿波信号；
控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
17.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述提供所述可变的充电电流的步骤包括：
提供固定的第一电流；
提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流与所述第一电流结合产生所述充电电流。
18.如权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述电容的充放电的步骤包括：
在所述锯齿波信号大于第一临界值时，控制所述电容放电；
在所述锯齿波信号小于第二临界值时，控制所述电容充电。
19.如权利要求14所述的控制方法，其特征在于，更包括在所述输入信号结束时停止提供所述锯齿波信号。
20.一种应用于变频D类放大器的锯齿波信号产生方法，所述变频D类放大器包含一调变器根据一锯齿波信号将一输入信号转换为一脉宽调变信号以供驱动负载，其特征在于所述锯齿波信号产生方法包括下列步骤：
(A)根据所述输入信号提供可变的充电电流对一电容充电；
(B)控制所述电容的充放电以产生所述锯齿波信号。
21.如权利要求20所述的锯齿波信号产生方法，其特征在于，所述A步骤包括产生频率随所述输入信号振幅变化的所述锯齿波信号。
22.如权利要求20所述的锯齿波信号产生方法，其特征在于，所述A步骤包括：
提供固定的第一电流；
提供随所述输入信号之振幅变化的第二电流与所述第一电流结合产生所述充电电流。
23.如权利要求20所述的锯齿波信号产生方法，其特征在于，所述B步骤包括
在所述锯齿波信号大于第一临界值时，控制所述电容放电；
在所述锯齿波信号小于第二临界值时，控制所述电容充电。
24.如权利要求20所述的锯齿波信号产生方法，其特征在于，更包括在所述输入信号结束时停止提供所述锯齿波信号。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103840362A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-04 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 高重频脉冲激光器及其声光q开关、以及该开关的驱动器 |
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2009
- 2009-08-31 CN CN2009101728320A patent/CN102006021A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103840362A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-04 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 高重频脉冲激光器及其声光q开关、以及该开关的驱动器 |
| CN103840362B (zh) * | 2014-03-07 | 2016-12-21 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 高重频脉冲激光器及其声光q开关、以及该开关的驱动器 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110406 |