TW200903991A - Switching audio power amplifier with de-noise function - Google Patents

Description

200903991 21629twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 器的電路結構 【先前技術】

吉g if放大11㈣空管演進到電晶如後，雜干擾-力率放大器所遭遇最大的問題。目前常用的d類 音頻功率放大器（以下簡稱D類放大器），其效率比AB類 音頻功，放大㈣效率高二取倍。因其較高的效率，D 類放大祕需餘小的電難且可叫健㈣統的功率 消耗’所以能醜著地減少系統成本、大小和重量。 D類放大器將音頻信號轉換成高頻脈衝，其可按照音 ，輸入信號切換輸出。某的紐大器使舰衝寬度調變 器（PWM)來產生連續崎，其寬度按照音齡號幅度而 變化。寬度變化的脈衝以-固定頻率來切換輸出電晶體。 一個D類放大器在無信號輸入時，理論上應該是無聲 音輸出的。但是實際上，D類放大器還是會把前級的信號 做放大，如果釗級積體電路(Integrated circuit，以下簡稱 1C)的雜訊位準(Noise Floor)過大時，D類放大器將會把雜 訊當作信號放大推動至喇叭，因而會讓人耳聽見能量很小 的噪音，因此必須利用電路的設計將雜訊位準的能量遮蔽 掉，進而改善系統的信號雜訊比(SNR)和雜訊位準的表現。 200903991 —rw 2l629twf.d〇c/n ^的來源可區分為外來雜訊與IC本身的雜訊位

= 哼音(p_r Supply H_)。這是由於 D 二放㈣電晶體關從電源供應端抽取大電流，但是卻 源供應端進行有效的濾波。所以當電晶體的閘極 红要求電源供應端通過-個純淨的大電流時，該 電雜訊而非純淨’辑將雜訊通過回授 另-個常見的外來雜訊是射頻干擾，當 電晶體開關的共模組態，會因為讀效應 例如=機靠近♦八時所產生的㈣聲。的雜針擾 哭，雜普遍作法是在輸人端外加—個低通濾波 二在輸入信號的雜訊’使負載（例如會八)不 碡^音。或者是將低通毅電_加在回授電 田I ’以>肖除電源哼音，避錄訊從回 共模輸入來驅動負載，以預期利用高共模拒 干擾。抑或是在前級加人相對低雜訊的輸入 …、後猎由回授方式降低當級輸出的雜訊。 埤雜=身:，位、準則是—種内部自發的現象，包括間 ^(Fhcker N〇1Se) > ^i^(Thermal ㈣麵贿來自於CMGS製財雜散電容 ，然後以請方式釋放電子的結果。熱雜訊是因 為J：内部電子經過電錢道時的減動現象。散粒雜訊 (或稱為_訊)败電子通料導體電位料產生的射擊 200903991 21629twf.doc/n 聲(類似BB彈發射的料聲)。這些都是在晶圓製造過程當 中就已經確定的參數。所以即使無音·號輸人，但是d 類放大錄人離㈣前級的雜餘準並放大之，因而會 在負載端（例如揚聲H )產生人耳能制的很小能量π桑音。 所以在無音頻信號輸入時’ D類放大器接收到的雜訊位準 過大則經過放大後，會造成信號雜訊比(SNR)和雜訊位準 的表現變差。 圖1顯示了-種習知的D類放大器。輸入音頻信號經 由電容CIN1和CIN2輸入到—輸入放大器1〇卜然後，比 ^器105比較由負輪入端所接收之放大器1〇1輸出值和正 輸入端所接收之三角波產生器1〇3的三角波參考信號，據 =產生脈寬調變（pulse width m〇dulati〇n，pWM )信號。脈 九萄交彳5號輸入到閘驅動器107以驅動電晶體Qu〜 Q14。D類放大㈣絲輸出㈤τρ和〇UTN分別通過低 波為（由L1/C1與L2/C2所組成），其將脈衝回轉為音 頻放大信號，以驅動一個或一個以上的負載1〇9 音頻揚聲器）。 ] 習知D類放大器之差動輸出0UTP和〇UTN是互補 的，其信號擺動範圍從接地到VDD。圖2A〜圖2c分別顯 不大輪入信號、小輸入信號和無輸入信號時的波形。在圖 中’產生了鬲輸出漣波電流(rjpple current)。為了減小 〜出漣波電流，需要大的LC濾波器，如圖1所示。在習 技術裡，因為需要LC濾波器來消除雜訊。所以電路整 體的體積會比較大。 200903991 21629twf.doc/n f發明内容] 大哭本供—種可抑除音頻雜訊之切換式音頻功率放 TO耒知決先前技術令雜訊產生的噪音問題。 大器本包除f軸之_式音頻功率放 脈寬調見―益、一抑除雜訊單元及-橋式電路。 -脤寬;;:t:r 口信號進行脈寬調變，以產生第 第二脈寬調；二信號給抑除雜訊單元。^ 界值，永A t虎/、第—脈I調變信號的相位差小於一臨 差。心二:::元延遲第二脈寬調變信號以加大此相位 本=所過負載的驅動電流的導通方向。 功率放大器抑除音頻雜訊之切換式音頻 單元、抑除雜訊單元ί二比較器、控制邏輯 器分別產生第—νΓ橋式電路。弟一比較器與第二比較 經由控制邏輯單氏周變域與第二脈寬調變信號，然後 與第四脈寬調;二;=運算來產生第三脈寬調變信號 四脈寬調變作。^虎匕時如果第三脈寬調變信號（或第 元將第三脈寬n見低於—個臨界值，則抑除雜訊單 而輪出第五胱二:k或第四脈寬調變信號）的脈寬加大， 電路。然後^^調虻#號與第六脈寬調變信號來驅動橋式 變信號，交電路根據第五脈寬調變信號與第六脈寬調 刀換通過驅動負載的電流方向。 200903991 2l629twf.d〇( 本發明因採用益、、唐^ 訊、電源哼音、射 頻、=波電路的架構，所以在消除共模雜 備不需，路而 佳實明顯易懂，下文特舉較 【實施方式】戶斤附圖式，作詳細說明如下。 第一實施例 ™ 3繪示是一種可抑除音頻雜訊之切換 式3頻功率放^器的功能方塊圖，包括了—個輪入放大器 304、-個積分|§ 3〇2、_個脈寬調變器训、—個 訊單元320、一個橋式電路332及一個回授電路35〇。為;Γ 更詳細的說明本發明之精神，在圖3中還㈣了負載34〇 以輔助說明。 ' 圖3所纟會示之脈寬調變器31〇，是一種雙參考作發之 脈寬調變器310。於本實施例中，參考信號S1與S2之波 形可以是鋸齒波(如圖4所示）。請同時參照圖3與圖4，輸 入放大器304將輸入音頻信號Vin放大。積分電路3〇2將 經過放大之音頻信號Vin與回授電路350所輪出之回授戶 號進行積分運算。脈寬調變器310根據雙參考信號S1與 S 2與經積分運算後之輸入音頻信號V in產生第—脈寬調變 信號PWM1與第二脈寬調變信號PWM2。接下來，抑除雜 訊單元320將第一脈寬調變信號PWM1與第二脈寬調變信 號PWM2的相位差擴大到大於一個臨界値，再將處理過的 第一脈寬調變信號PWM1’與第二脈寬調變信號PWM2,輸 200903991 ............. 21629twf.doc/n 入橋式電路332。橋式電路332將抑 出信號屬丨，=彻，轉變為 信號V-驅動負載34_如揚聲器 = 根據橋式電路332輸出的驅動作 并八來產生回授信號給 積刀為302。所以$脈見調變信號㈣纽 變信號PWM2的减會根據此珊信號來進行姆I調 圖5繪示為本發明實施例—較詳細的電路圖，包括一

個輸入放大^ 304 —個積分器地、—舰寬調變器31〇、 -個抑除雜訊單元320、-個橋式電路332及一個回授電 路350。其減_如圖5所示，在此概不贅述。在圖5 中，輸入放大器304包括電容Cin3及第一運算放大器 3M。電容Cin3濾除音頻信號Vin的直流載波。運算放二 |§ 301之正輸入端接收被電容Cin3過濾之輸入音頻信號

Vin，負輸入端接收參考電壓Vref。運算放大器3〇1將放 大後之音頻信號傳送給積分器302。 回授電路350包括第一回授電第二回授電 阻RFB33、第三回授電阻RFB31以及運算放大器319。回 授電阻RFB32與RFB33之第一端分別耦接到負載34〇的 第一端與第二端。運算放大器319之正、負輸入端各自耦 接到回授電阻RFB32與RFB33的第二端。第三回授電阻 RFB31之第一端耦接到運算放大器319的輸出端，而電阻 RFB31之第二端則用以輸出回授信號給積分器3〇2中運算 放大器303之正輸入端。 200903991 …一〜rw 21629twf.doc/n 積分器302包括電阻Rin3、運算放大器3〇3以及電容 C31。電阻Rin3之第一端與第二端分別耦接到運算放大器 3〇1之輪出端與運算放大器3〇3之正輸入端。運算放大器 303之負輸入端則接收參考電壓vref。運算放大器303之 輸出端輕接到脈寬調變器31〇之第一比較器309與第二比 較益311。電容C31之第一端與第二端分別耦接到運算放 大器303的正輸入端與輸出端。 f 於脈寬調變器310中，第一比較器309比較運算放大 益3〇3之輸出準位（相當於音頻信號vin)與第一參考信 唬產生器305之輪出準位（即第一參考信號S1),以輸出 第一脈寬調變信號PWM1 ;第二比較器311比較運算放大 器3的之輸出準位（相當於音頻信號vin)與第二參考信 號產生器307之輸出準位（即第二參考信號S2)，以輸出 第二脈寬調變信號PWM2。如圖4所示，當第一參考信號 si大於輸入音頻信號Vin時，第一脈寬調變信號pwM1 轉態為高準位；當輸入音頻信號Vin大於第二參考信號S2 、 時，第二脈寬調變信號PWM2轉態為高準位。 抑除雜訊單元320檢查信號PWM1與PWM2兩者相 位差是否大於一個臨界值。若信號PWM1與PWM2兩者 之相位差小於臨界值’則抑除雜訊單元32〇延遲脈寬調變 . 信號PWM1與PWM2兩者中相位落後者（例如第二脈寬 調變偵號PWM2)的相位，以輸出處理後的第—脈寬調變 信號PWM1’與第二脈寬調變信號PWM2,。當然，應用本 發明者也可以讓抑除雜訊單元320將脈寬調變信號P WM1 11 200903991 -----------rW 21629twf.doc/n 與PWM2兩者中相位領先者（例如第一脈寬調變信號 PWM1)的相位拉前來達到相同之效果。然後抑除雜訊單 7L 320將處理後的第—脈寬調變信號pwM1，與第二脈寬 調變信號PWM2’傳遞給橋式電路332。 橋式電路332包括閘驅動器331、第一開關、第二開 關、第二開關以及第四開關。閘驅動器331依據所接收之 脈寬調變信號PWMi與PWM2而驅動第一〜第四開關。 f', 於本實施例中，第一開關與第二開關譬如以PMOS電晶體 Q31與Q32實施之，而第三開關以及第四開關則可以用 miOS電晶體Q33與Q34來實現。電晶體q31及電晶體 Q33依據脈寬調變信號PWM1，而決定啟閉狀態。例如，當 脈寬調變信號PWM1，為高準位時，電曰曰曰體Q31便被關閉 而，晶體Q33則被開啟。電晶體Q32及電晶體φ4依據 脈見凋臺彳5號PWM2’而決定啟閉狀態。例如，當脈寬調變 信號PWM2,為高準位時，電晶體Q32便被關閉而電晶體 Q34則被開啟。 1 1請參考圖4與圖5，當第—脈寬調變信號PWM1為邏 輯冋電位，而第二脈寬調變信號PWM2為邏輯低電位時， 閘驅動器33丨使電晶體Q32及Q33導通而使電晶體φι 及Q34關閉，此時電流會經由電晶體Q32、負載與電 .向接地^反之’當第-脈寬調變信號PWM1 2 =低電位，而第二脈寬調變信號PWM2為邏輯高電位 Γ曰331會使電晶體Q31及電晶體Q34導通而使 电曰曰體Q32及電晶體Q33關閉，此時電流會經由電晶體 12 200903991 -----------fW 21629twf.doc/n Q31、負載340與電晶體q34而流向接地處。若第一脈寬 調變信號PWM1與第二脈寬調變信號pWM2同時為高電 . 位或低電位時，因為負载340兩端電壓平衡，將沒有電流 通過負載340。於是’橋式電路332所輸出之驅動信號v〇ut (即圖5中之#號OUTP與〇υτΝ)便相當於第二脈寬調 變#號PWM2減去第一脈寬調變信號pwM1。 接下來解釋負載340的作動原理。從圖4可以看出， (PWM2-PWM1 (相當於驅動信號Vout)的成分包括代表正 向的數個脈波P1〜P9 ’以及代表反向的數個脈波N1~N5。 田這些脈波作用於負載340時(例如喻口八），正向脈波ρι〜ρ9 將累積能量而使喇叭朝正向擴張。同理，反向脈iNl〜N5 也將累積能量使喇队朝反向擴張。喇队在不同方向的來回 f動即形成了聲音。值得注意的是，這些在㈣上累積能 1的行為都是在數個參考信號内完成的。完成—次正向（或 反向^累積能量所需要的參考信號越多，表示聲音頻率越 低，聲音越低沉。反之，若僅需較少的參考信號便完成一 一人正向（或反向）累積能量，表示喇p八在單位時間内震動 的次數越多，聲音頻率也越高。 再來，本實施例將說明抑除雜訊單元32〇之妙用，首 ，請參考圖5與圖6。本實施例利用圖6說明噪音的形成， 菖切換式曰頻功率放大态之輸入端無輸入音頻信號Vh 日守，理想上輸出端應該不會出現驅動信號v〇ut (也就是 PWM1-PWM2應該沒有脈衝出現）。然而，因為來自外界 13 200903991 ----rw 21629twf.doc/n 雜準的雜訊干擾，所以輸入音頻信號^ «件隧微置嗨音（如圖6所示）。 ♦成除ί訊早元320，音頻功率放大器會將雜訊 ν g入曰頻信號Vin進行脈寬調變，而形成驅動 PW二 5之信號0UTP與0UTN，相當於 6可Μ 4^)。驅動信號V°Ut的成分是脈衝㈣，從圖 :以看出’脈衝tl及脈衝t2在一個參考信 次。更進一步的說明，即脈衝"提供與 ::見成正比的能量’使剩口八的振動膜片朝反向伸張』 供與其，寬成正比的能量’使·八的振動膜 ° #張’ g為震細#在—個參考錢的時間内， 動，所時八發出-個人耳聽不到的高頻 :在圖6所繪示的脈衝t5〜t9 ’承上所述’振動 膜片在數個參考信號的時間内，才完成一次來回 以喇0 八會發出人耳所能感知的噪音。 當雜訊冒充輸入音頻信號Vin進入脈寬調變哭310以 後，產生了第-脈寬調變信號爾驗與第二^ :。因為圖5之音頻功率放大器具有抑除 320，此時抑除雜訊單元32〇會檢查第—脈 二脈寬-魏PWM2之減。若錢= 32〇 ^^：差大於1臨界值，則此時抑除雜訊單元 320不會調整信號PWM1與PWM2之純，而將作穿 PW=與P_2做為信號PWM1，與職2，輸㈣橋^ 路332。^號PWM1與PWM2之相差小於臨界_ 14 200903991 TW 21629twf.doc/n f: 除雜訊單元320會將第一脈寬調變信號pWM1與第二脈寬 調變信號PWM2的相位差擴大到大於臨界值，再將處理過 的第一脈寬調變信號PWM1，與第二脈寬調變信號PWM2, 輸出給橋式電路332。例如，將第二脈寬調變信號 的相位廷後以形成延時的第二脈寬調變信號PWM2，（如圖 6所示）。當然也可以拉前第一脈寬調變信號pWMl的相位 來達到相同之效果。於是驅動信號v〇ut (即圖5之信號 OUTP與OUTN ’相當於PWM1，_PWM2，)便被調整為脈^ tl’〜t9’。從圖6可以看出，此時的PWM1，_pWM2,都變成 了正、負脈衝交替之信號，因此脈衝tl，〜t9,對負载34〇所 累積的能量’都在一個參考信號的時間内釋放出來(相當於 兩頻），因而達到了雜訊平衡(average n〇ise)的效果。這正、 負脈衝交替之信號PWM1，-PWM2,經由回授電路35〇回饋 至積分器302,而使此切換式音頻功率放大器產生自我^ 校(self-regulator)的功能’使其輸出在數個週期後便會二 穩定。 曰、 換個角度來解釋，請參考圖7。於訊號時序上 除雜訊單元320在信號PWM2，_pWM1，的每—個雜訊脈P △ Tiunse的後面加上了一個雜訊遮罩ΔΤι^^。此鉍 訊遮罩ATmask的脈寬必須大於雜訊脈波。如果 雜訊遮罩ATmask與雜訊脈波反相，則雜 f Wk減去雜訊脈波心―即為新的雜訊。，因= 修正後的脈寬錢(如® 6的tl，〜t9，），其方向 1 脈衝交替’也就是與雜訊鮮的方向—致。目為音頻功率 15 200903991 -------〜^ rW 21629twf.doc/n 放大杰是負回授的架構，所、丄 會強制回授電路350作動，使得音頻裤寬信號 個參考信號週都有正、負脈衝交替的^可以在每 综上所述，本實施例將雜訊轉換成正、=衝山 脈寬信號，而且這些脈寬信號 又曰的 有正、負脈衝交替的變化，所以即:是負;3 =

反應脈寬錢的變化，其輪快連 號。 疋八斗&不到的高頻信 第二實施例 請參考圖8，圖8為本實施例提供的另—種可 頻雜訊之切換式音頻功率放大器的魏方塊圖。此二= 率放大器包括輸人放大H 8Q4、積分器繼、脈寬錄 810、控制邏輯單元82卜抑除雜訊單元82〇、橋式電路^ 與回授電路850。本實施狀音頻神放大器是用來驅動 負載840(諸如喇叭等）。回授電路85〇根據橋式電路 輸出給負載840的驅動信號VGUt來產生回授信號給積分器 輸入放大器804將輸入音頻信號Vin放大。積分器8〇2 將經過放大之音頻信號Vin與回授電路850所輸出之回授 信號進行積分運算。脈寬調變器810是一種雙參考信號: 脈寬調變器。於本實施例中，參考信號81與82之波形可 以是鋸齒波(如圖9所示）。脈寬調變器810根據雙參考信 號S1與S2與經積分運算後之輸入音頻信號vin產生第一 脈寬調變信號PWM1與第二脈寬調變信號PWM2。請同時 16 200903991 21629twf.d〇c/n 參，圖8與圖9，當輸入音頻信號Vin之準位大於第一參 f 號si之準位，第一脈寬調變信號pWMi即轉態為高 :位j例如圖9中脈衝TN1〜TN8所示）。同理，當輸入 音頻信號Vin之準位大於第二參考信號S2之準位^第二 脈寬調變信號PWM2即㈣為高準位（例如目9中_ 丄P7)控制邏輯單元821將所接收的第一脈寬調變 $號PWM1與第二脈寬調變信號？侧2進行and運算， 來f生第三脈寬調變信號PWM3。另外，控制邏輯單元821 將第一脈寬調變信號PWM1與第二脈寬調 進行⑽I運倾，產生第四脈寬機錄ϋΡλνΜ4。 抑除雜訊單元820會檢查所接收之第三脈寬調變信號 PWM3與第四脈寬調變信號？簡4的脈 變信號蘭3的脈寬小於—臨界值時，抑除/鱗 ^將脈寬調變信號PWM3的脈寬加大，以輸出做為第五脈 見調變信號PWM5。則里，當第四脈寬調變信號pWM4 的脈寬小於臨界值時，抑除雜訊單元82〇也會將第四脈寬 調變信號PWM4的脈寬加大，以輪出做為第六脈寬調變信 號 PWM6。 橋式電路832便依據第五脈寬調變信號pwM5及第六 脈寬調變信號PWM6之控制而驅動負載84〇。最後，回授 電路850，再根據橋式電路832的輸出值產生一個回授信 號。藉由將回授信號饋入積分器8〇2中，使音頻放大器具 有自我調校的功能而讓輪出Vout趨於穩定。 17 200903991 -------- :W 2I629twf.doc/n 接下來’本實施例利用圖ίο介紹一較為詳細之電路 圖。圖10中輸入放大器804、積分器802、脈寬調變器810 及回授電路85〇可以參照前述實施例之輪入放大器304、 積分盗302、脈寬調變器310及回授電路350實施之，在 此不再贅述。橋式電路832包括閘驅動器831、第一開關、 第一開關、第二開關以及第四開關。閘驅動器丨依據所 接收之脈寬調變信號PWM5與PWM6而驅動第一〜第四 =。於本實施例巾’第一開關與第二開關譬如以m〇s 了曰曰體Q81與Q82實施之’而第三開關以及第四開關則可 以用NM0S電晶體Q83與Q84來實現。 _ Q81及電晶體Q84依據第五脈寬調變信號 而決定啟閉狀態。電晶體Q82及電晶體_則依據

ς，寬調變信號PWM“決定啟閉狀態。例如，當第五 輯低„ PWM5與第六脈寬調變信號PWM6同為邏 變信電晶？ q8i〜q84均被關閉。當第五脈寬調 為邏2狀命5為邏輯咼電位而第六脈寬調變信號PWM6 ^ \ _电位時，閘驅動器831使電晶體Qgi及雷日_ _得至,f _曰曰體Q82及電晶體Q83關閉。因此，負載 P购5為邏！^電向位的而工第當第五脈寬調變信號 高電1 寬補信號PWM6為邏輯 而使電晶體\)82^? 831使電晶體Q81及電晶體Q84關閉 —個反向I作晶體卿導通。因此，負載綱得到 18 f i 200903991 21629twf.doc/n 請參考圖9與圖10，第三脈寬調變信號PWM3是第 一脈寬調變信號PWM1與第二脈寬調變信號PWM2邏輯 AND運算的結果，而第四脈寬調變信號PWM4是第一脈 寬調變信號PWM1與第二脈寬調變信號PWM2邏輯NOR 運算的結果’所以第三脈寬調變信號P WM3減去第四脈寬 調變信號PWM4即可當作負載840的驅動信號Vout。 然而’為了避免信號PWM3及PWM4之脈寬過窄， 而使橋式電路332的開關電晶體作動不確實，因此抑除雜 訊單元820會檢查信號PWM3與PWM4之脈寬。若信號 PWM3與PWM4之脈寬大於臨界值，則此時抑除雜訊單元 820不會調整信號PWM3與PWM4之脈寬，而將信號 PWM3與PWM4做為信號PWM5與pWM6輸出給橋式電 路832。當信號PWM3 (或PWM4)之脈寬小於臨界值時， 抑除雜訊單元820會將信號PWM3 (或PWM4)的脈寬擴 大到大於臨界值，再將處理過的信號PWM3與pwM4做 為^號？\^5與PWM6輸出給橋式電路832。 換句話說，抑除雜訊單元820將強制驅動信號^ 的母-個脈寬都要大於-個臨界值，也就是在每一個雜訊 脈波ΔΤηοίπ的後面加上了—個雜訊遮罩。蟀 所述，即使在沒有輸人音頻信號的情況下，伴隨音頻信號 Vm之雜訊可以被抑除雜訊單元82〇成功抑除。 儿 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，料 限林發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動愈潤飾， 19 200903991 TW 21629twf.doc/n 因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 【圖式簡單說明】 圖1繪不為先前技術之D級音頻放大盗結構圖。 圖2A〜2C繪示為先前技術信號波形圖。 圖3繪示為本發明實施例的功能方塊圖。 圖4繪示為本發明實施例的信號波形圖。 圖5繪示為本發明實施例的電路圖。 圖6繪示為本發明實施例的信號波形圖。 圖7繪示為本發明實施例的另一信號波形圖。 圖8繪示為本發明另一實施例的功能方塊圖。 圖9繪示為本發明實施例的信號波形圖。 圖10繪示為本發明實施例的電路圖。 【主要元件符號說明】 101、304、804 :輸入放大器 103 :三角波參考信號產生器 105 :比較器 107、331 :閘驅動器 109、340、840 :負載 301 :第一運算放大器 302、802 :積分器 303 :第二運算放大器 305 :第一參考信號產生器 307 :第二參考信號產生器 20 200903991 __________rw 21629twf.doc/n 309 :第一比較器 310、810 :脈寬調變器 311 :第二比較器 319 :第三運算放大器 320、820 :抑除雜訊單元 331、 831 :閘驅動器 332、 832 :橋式電路 350、850 :回授電路 821 :控制邏輯單元 Q11 〜Q14、Q31 〜Q34、Q81 〜Q84 :電晶體 U、L2 :電感 cn、C2、CIN 卜 CIN2、Cin3 :電容 RFB31 〜RFB33、Rin3 :電阻 21

Claims (1)

1. 200903991 …“ fW 21629twf.doc/n 十、申請專利範圍： 1. 一種切換式音頻功率放大器，包括： 錄—脈見調變器，用以依據—輸入音頻信號進行脈寬調 义，以產生一第一脈寬調變信號與一第二脈寬調變信號； 办-—抑除雜訊單元，當該第一脈寬調變信號與該第二脈 兄調變信號之相位差小於一臨界值時，延遲該第二脈寬調 變信號以加大此相位差；以及 ( 橋式電路，具備複數個開關，該些開關受控於該第 —脈寬調變信號與被延遲的該第二脈寬調變信號，以交替 切換通過負載的驅動電流的導通方向。 2. 如申請專利範圍第1項所述之切換式音頻功率放大 器，其中該第二脈寬調變信號落後該第一脈寬調變信號。 ^ 3.如申請專利範圍第1項所述之切換式音頻功率放大 器，更包括一回授電路，其產生用以表示該橋式電路的輪 出狀態之一回授信號，其中該第一脈寬調變信號與該第二 .脈寬調變信號的脈寬是根據該回授信號進行調變。 4·如申請專利範圍第i項所述之切換式音頻功率放大 器，更包括： 一輸入放大器，用以接收並放大該輸入音頻信號· 及 一積分器，用以接收被放大之該輸入音頻信號與該回 授信號以進行一積分運算。 5.如申請專利範圍第4項所述之切換式音頻功率放大 器，其中該脈寬調變器包括： 22 200903991 二 W 21629twf.doc/n 一第一比較态，用以依據一第一參考信號與該積分器 輸出二者之比較而產生該第一脈寬調變信號；以及 一第二比較器，用以依據一第二參考信號與該積分器 輸出二者之比較而產生該第二脈寬調變信號。 。6.如申請專利範圍第5項所述之切換式音頻功率放大 态，更包括一弟一k號產生态及一第二信號產生器，用以 提供該第一參考信號與該第二參考信號。 f 7. 如申請專纖圍第5項所述之切換式音頻功率放大 器，其中該輸入放大器包括： 一電，，其第一端接收該輸入音頻信號；以及 一運异放大器，其正輸入端耦接至該電容之第二端， 其負輸入端接收-參考電壓，而該運算放Α||之輸出端輕 接至該積分器。 8. 如申請專利範圍第5項所述之切換 大 器，其中該積分器包括： 一電阻，其第—端耦接至該輸入放大器； 運^'放大器其正輪入端轉接至該電阻的第二端， ί負輸：端接收—參考電壓’而該運算放大器之輸出端耦 接至該第-比較器與該第二比較器；以及 _====;=端’ 器，賴叙娜式錢功率放大 23 200903991 ?W 21629twf.doc/n 一第一開關，其第一端搞接至一第一電壓，其第二端 耦接至該負載的第一端，並且依據該第一調變信號決定其 導接狀態； 一第二開關，其第一端耦接至該第一電壓，其第二端 耦接至該負載的第二端，並且依據該第二調變信號決定其 導接狀態； 一第三開關，其第一端耦接至一第二電壓，其第二端 耦接至該負載的第一端，並且依據該第一調變信號決定其 導接狀態；以及 一第四開關，其第一端耦接至該第二電壓，其第二端 耦接至該負載的第二端，並且依據該第二調變信號決定其 導接狀態。 10. 如申請專利範圍第9項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該第一開關與該第二開關為P型電晶體，而該 第三開關與該第四開關為N型電晶體。 11. 如申請專利範圍第9項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該第一電壓包括一電源電壓，而該第二電壓包 括一接地電壓。 12. 如申請專利範圍第3項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該回授電路包括： 一第一回授電阻，其第一端耦接到該負載的第一端； 一第二回授電阻，其第一端耦接到該負載的第二端； 24 200903991 rw 21629twf.d〇c/] 一運算放大器，其正輸入端耦接到該第—回授電阻的 第二端，而其負輪入端則耦接到該第二回授電阻的第二 端，以及 ψ山—第三回授電阻，其第一端耦接到該運算放大器的輸 端，而其第二端輸出該回授信號。 13. 如申請專利範圍第丨項所述之切換式音頻功率放 器其中該負载包括—別σ八。 14. 一種切換式音頻功率放大器，包括： 頻信^第一比較器’根據一第一參考信號與一第一輪入音 、—者之比較而產生一第一脈寬調變信號； 頻信號第二比較器，根據一第二參考信號與該第一輪入音 ^一者之比較而產生一第二脈寬調變信號； 二脈貪輯單元，其根據該第一脈寬調變信號與該第 四脈宽二s號的位準來產生—第三脈寬調變信號與一第 見，受信號； —臨雜訊單元，#該第三脈寬調變信號的脈寬小於 脈寬，^/抑除雜訊單元加大該第三脈寬調變信號的 抑除雜弟四脈寬調號的脈寬小於該臨界值時，該 第五脈寬；=該第四脈寬調變信號的脈寬，以輸出-: 第六脈寬調變信號;以及 五脈寬^變複數個開關’該些開關受控於該第 負載的驅動電；通::寬調變信號’以交替切換通過 25 rW 21629twf.doc/n 200903991 15. 如申請專職圍第14項所述之切換式音頻功率放 大益’其中該控制邏輯單元接收該第—脈寬調變作號盥該 寬調變Γ，以進行一及運算而輪出該第寬； 又n以及接收該第-脈寬調變信號與該第二脈寬調錄 信號，以進行-反或運算而輸出該第四脈寬調變信號。义 16. 如3專利範圍f 14項所述之切換式音頻功率放 授電路，其產生用以表示該橋式電路輸 出狀悲之-回授仏號，其中該第—脈寬 脈寬調變信號的脈寬是根據朗授信號進行弟一 專利範圍第16項所述之切換式音頻 大态’其中該回授電路包括： -第二回授電阻，其第—端祕到該負载的第—端； -第二回授電阻，其第—端減_貞制第二端； 二運1大器’其正輸人端祕到該第-回授電阻的 、一端，而/、負輪入端耦接到該第二回授電阻的第二端； 以及 ’ -第=授電阻，其第—端減到該運算放大器的輪 出碥，而其弟—端輸出該回授信號。 18.如中請專利範圍第14項所述之切換式音頻功率放 為’更包括-第-信號產生器及—第二信號產生器，以 饫供該第一參考信號與該第二參考信號。 大哭19·Γ^Ϊ專利範圍第14項所述之切換式音頻功率放 26 rW 21629twf.doc/n 200903991 一輸入放大斋’其接收並放大一第二輸入音頻信號； 以及 一積分器，其接收被放大後之該第二輸入音頻信號， 以及該回授信號以進行一積分操作，並輸出該第一輪入音 頻信號。 20.如申請專利範圍第19項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該輸入放大器包括： 一電容，其第一端接收該第二輸入音頻信號；以及 一運算放大器，其正輸入端耦接到該電容的第二端， 其負輸入端接收一參考電壓，而該運算放大器之輸出端耦 接至該積分器。 21·如申請專利範圍第19項所述之切換式音頻功率 大器，其中該積分器包括·· 一電阻’其第—端耦接至該輸入放大器； 一運异放大器，其正輸入端耦接至該電阻的第二端， 其負輸入端接收—參考電壓，而該運算放大 細比較器與該第二比較器：以及 叫 一電容，其第一端耦接到該運算放大器的正 而其第二端__該運算放大器的輸出端。 ^ ’ 22.如申請專利範圍第14項所述之崎 大器，其巾额式電路包括： 功率放 第開關，其第一端耦接至一第一電壓，发 =負載的第一端，並且依據該第五調變信號 27 fW 21629twf.doc/n 200903991 一第二開關，其第一端耦接至該第一電壓，其第二端 耦接至該負載的第二端，並且依據該第六調變信號決定其 . 導接狀態； 一第三開關，其第一端耦接至一第二電壓，其第二端 • 耦接至該負載的第一端，並且依據該第六調變信號決定其 導接狀態；以及 一第四開關，其第一端耦接至該第二電壓，其第二端 f 耦接至該負載的第二端，並且依據該第五調變信號決定其 x 導接狀態。 23. 如申請專利範圍第22項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該第一開關與該第二開關為P型電晶體，而該 第三開關與該第四開關為N型電晶體。 24. 如申請專利範圍第22項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該第一電壓包括一電源電壓，而該第二電壓包 括一接地電壓。 25. 如申請專利範圍第14項所述之切換式音頻功率放 大器，其中該負載包括一喇叭。 28