專利名稱：開關(guān)功率放大器和控制開關(guān)功率放大器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請基 于35 U. S. C. § 119(a)要求于2008年7月16日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局 的第10-2008-0069311號韓國專利申請和于2009年3月31日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第 10-2009-0027754號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，所述申請的內(nèi)容通過引用全部包含于此。本發(fā)明總體構(gòu)思涉及一種開關(guān)功率放大器，更具體地說，涉及一種通過將輸入音 頻信號轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制(PWM)信號，從PWM信號中去除載波頻率，并調(diào)制所述PWM信號以便 PWM信號具有用于功率級(power stage)操作的新頻率，從而去除功率放大單元的非線性 的功率放大器。
背景技術(shù)：
A類功率放大器、B類功率放大器和AB類功率放大器通常被用作線性模擬功率放 大器。這些線性模擬功率放大器具有良好線性但提供低效率，因此導致大的功率損失。為 了解決這個問題，已提出了提供高效率的開關(guān)功率放大器(也被稱為D類功率放大器)。這 些開關(guān)功率放大器基本上將輸入信號變?yōu)槊}寬調(diào)制(PWM)信號，并使用功率開關(guān)級(power switch stage)來放大所述輸入信號。然而，由于功率開關(guān)級的非線性，開關(guān)功率放大器的 性能會惡化。所述功率開關(guān)級的非線性使總諧波失真(THD)惡化，并產(chǎn)生帶外噪聲，從而使 信噪比(SNR)惡化。另外，由于連接到所述開關(guān)功率放大器的功率開關(guān)級的功率單元的非 線性和紋波使得在輸出信號中產(chǎn)生噪聲。發(fā)明的公開技術(shù)方案本發(fā)明總體構(gòu)思提供一種開關(guān)功率放大器以及控制所述開關(guān)功率放大器的方法， 所述開關(guān)功率放大器改變輸入到功率級的脈寬調(diào)制(PWM)信號的頻率，以便去除所述開關(guān) 功率放大器的非線性。有益效果根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實施例，輸入PWM信號被調(diào)制，以具有與最初包括在所述 輸入PWM信號中的載波頻率分量不同的開關(guān)頻率，從而改善功率放大單元的頻率特性，并 校正所述功率放大單元的非線性。


圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)功率放大器的框圖；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)中的另一開關(guān)功率放大器的框圖；圖3是示出現(xiàn)有技術(shù)中的另一開關(guān)功率放大器的框圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的開關(guān)功率放大器的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的數(shù)字脈寬調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生單元 的框圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的模擬PWM信號產(chǎn)生單元的框圖；圖7 A至圖7D是示出在圖4中示出的開關(guān)功率放大器中執(zhí)行的信號處理的過程的 參考圖；圖8是更加詳細地示出在圖4中示出的開關(guān)功率放大器的一部分的電路圖；圖9是示出包括在圖4中示出的開關(guān)功率放大器中的功率放大單元和解調(diào)濾波單 元的示例性實施例的電路圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的控制開關(guān)功率放大器的方法的流 程圖。最佳方式本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例提供一種開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器 包括脈寬調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生單元，用于將輸入音頻信號轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM 信號；校正單元，用于對包括在所述PWM信號中的音頻信號與負反饋輸出音頻信號之間的 差進行校正，以產(chǎn)生校正后的PWM信號；低通濾波器，用于從校正后的PWM信號中去除高頻 分量；頻率調(diào)制單元，用于調(diào)制校正后的PWM信號，以便校正后的PWM信號具有與輸入PWM 信號的載波頻率不同的開關(guān)頻率；功率放大單元，用于放大調(diào)制的PWM信號的功率。本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例提供一種開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器 包括數(shù)字信號產(chǎn)生單元，用于將輸入的脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制(PWM)信 號，所述數(shù)字信號產(chǎn)生單元包括上采樣單元，用于對輸入PCM信號進行上采樣；樣本變換 單元，用于將上采樣后的輸入PCM信號變換為具有載波頻率的變換后的PCM信號；噪聲整形 單元，用于從可聽頻帶(audible band)中去除所述變換后的PCM信號的量化噪聲分量；PWM 單元，用于將所述變換后的PCM信號轉(zhuǎn)換為具有載波頻率的PWM信號。所述數(shù)字信號產(chǎn)生單元還可包括頻率調(diào)制單元，用于從所述PWM信號中去除載 波頻率，并用于向所述PWM信號加入開關(guān)頻率；放大器，用于在所述開關(guān)頻率放大所述PWM 信號的功率。本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例提供一種開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器 包括信號產(chǎn)生單元，用于將輸入的脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號轉(zhuǎn)換為具有預定頻率的脈寬調(diào) 制(PWM)信號；頻率調(diào)制單元，用于從所述PWM信號中去除載波頻率，并用于向所述PWM信號 加入開關(guān)頻率；放大器，用于在所述開關(guān)頻率放大所述PWM信號的功率，以產(chǎn)生放大的信號。所述頻率調(diào)制單元還可包括校正單元，用于對所述PWM信號和放大的信號之間 的差與所述PWM信號進行求和；低通濾波器，用于從所述PWM信號中去除所述預定頻率；調(diào) 制單元，用于向所述PWM信號加入開關(guān)頻率。所述頻率調(diào)制單元還可包括運算放大器，用于接收所述PWM信號，并用于輸出調(diào) 制的PWM信號；第一負反饋路徑，連接到所述運算放大器的正極端，用于從所述PWM信號中 去除所述預定頻率，并用于向所述PWM信號加入開關(guān)頻率；第二負反饋路徑，連接到所述運 算放大器的正極端，用于傳送調(diào)制的PWM信號，并用于校正所述PWM信號和所述調(diào)制的PWM 信號之間的誤差。
具體實施例方式現(xiàn)將詳細地描述本發(fā)明總體構(gòu)思的實施例，實施例的例子在附圖中示出，其中，相同的標號始終指示相同的部件。以下通過參照附圖描述實施例，以便解釋本發(fā)明總體構(gòu)思。 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)功率放大器的示例的框圖。開關(guān)功率放大器使用脈寬調(diào) 制(PWM)方法，其中，在PWM方法中，通過開關(guān)來執(zhí)行放大。參照圖1，PWM單元11將輸入信 號PCM調(diào)制為PWM信號，放大單元12根據(jù)取決于所述PWM信號的開關(guān)操作來放大所述輸入 信號，濾波單元13可以是低通濾波器，從放大的輸入信號中提取音頻波形。如上所述，由于 放大單元12的非線性，圖1的傳統(tǒng)開關(guān)功率放大器造成輸出信號的失真。為了防止由放大單元12的非線性導致的失真，現(xiàn)有技術(shù)中已使用了利用負反饋 的反饋控制方法。圖2和圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)功率放大器的其他示例的框圖。參照圖2和圖3，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止由開關(guān)功率放大器的非線性導致的失 真，從放大單元22輸出的放大的信號通過反饋單元24進行負反饋，或者濾波單元33的輸 出通過反饋單元34進行負反饋。在現(xiàn)有技術(shù)中，從所述輸入信號中減去輸入信號和輸出信 號之間的差或向所述輸入信號加入所述輸入信號和輸出信號之間的差，以便校正系統(tǒng)的非 線性。如現(xiàn)有技術(shù)中的圖2和圖3的開關(guān)功率放大器中所示，在反饋路徑上分別需要模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(ADC) 25和ADC 35。將ADC 25和ADC 35包括進來導致了信號延遲，并增加了開關(guān) 功率放大器的制造成本和尺寸。另外，圖2和圖3的開關(guān)功率放大器無法補償存在于放大單元22和23的誤差源。 如上所述，在數(shù)字放大器的開關(guān)功率放大操作中，在輸出信號中產(chǎn)生非線性和噪聲。由于組 成放大單元的諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的晶體管的特性而導致非線 性，其中，所述晶體管的特性包括在開關(guān)期間晶體管的上升時段之間的差、在開關(guān)期間晶 體管的下降時段之間的差以及其他因素。非線性引起帶外量化噪聲，因此不僅使總諧波失 真(THD)惡化，而且使信噪比(SNR)惡化。這些開關(guān)功率放大器需要高的開關(guān)頻率，以便具 有好的頻率響應和低失真。多數(shù)開關(guān)功率放大器使用IOOkHz或更高的開關(guān)頻率。這種高 的開關(guān)頻率需要開關(guān)功率放大器的每個組件高速運行。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的典型的圖2和 圖3的開關(guān)功率放大器不工作在IOOkHz或更高的開關(guān)頻率。相反，開關(guān)操作使用具有由調(diào) 制器21和調(diào)制器31產(chǎn)生的固定頻率的PWM信號。因此，難以產(chǎn)生適合于開關(guān)功率放大器 組件的頻率特性的PWM信號和使用適合于放大單元22和放大單元32的頻率特性的開關(guān)頻 率。因此，本發(fā)明總體構(gòu)思提供一種開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器去除包括 在輸入PWM信號中的載波頻率，并向所述輸入PWM信號加入新的開關(guān)頻率?，F(xiàn)將參照附圖更充分地描述本發(fā)明總體構(gòu)思，其中，在附圖中示出了本發(fā)明總體 構(gòu)思的示例性實施例。圖4是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的開關(guān)功率放大器400的結(jié)構(gòu)的框 圖。參照圖4，開關(guān)功率放大器400可包括PWM信號產(chǎn)生單元410、誤差校正和頻率調(diào)制單 元420、功率放大單元430和解調(diào)濾波單元440。PWM信號產(chǎn)生單元410將輸入音頻信號轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM信號V1, 并輸出具有所述預定載波頻率的PWM信號V1。輸入音頻信號是脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號， 其中，PCM信號是數(shù)字信號。PWM信號產(chǎn)生單元410把將通過輸入PCM信號進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換為通過脈寬調(diào)制編碼后的PWM信號V1。
在圖5和圖6中更加詳細地示例性地示出PWM信號產(chǎn)生單元410的實施例。圖5是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的數(shù)字PWM信號產(chǎn)生單元510的框 圖。參照圖5，數(shù)字PWM信號產(chǎn)生單元510可包括上采樣單元511、樣本變換單元512、噪聲 整形單元513和PWM單元514。當輸入的b比特PCM信號的采樣頻率為fs時，上采樣單元 511和樣本變換單元512對所述b比特PCM信號進行上采樣，以輸出具有高于原始采樣頻率 fs的頻率NXfs (這里，N為整數(shù))的PCM信號。噪聲整形單元513將包括在由樣本變換單 元512輸出的PCM信號中的可聽頻帶的量化噪聲分量移到可聽 頻帶外。PWM單元514將由 噪聲整形單元513輸出的PCM信號轉(zhuǎn)換為PWM信號，并輸出所述PWM信號。圖6是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的模擬PWM信號產(chǎn)生單元610的框 圖。參照圖6，模擬PWM信號產(chǎn)生單元610可包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 611、濾波單元612、 三角波產(chǎn)生單元613和比較器614。在DAC 611中，輸入的數(shù)字PCM信號被轉(zhuǎn)換為模擬PCM 信號，經(jīng)由濾波單元612，所述模擬PCM信號被輸入到比較器614。比較器614通過使用由 三角波產(chǎn)生單元613產(chǎn)生的具有載波頻率fc的三角波信號和從濾波單元612接收的模擬 PCM信號來產(chǎn)生具有載波頻率fc的模擬PWM信號。參照回圖4，當具有預定載波頻率的PWM信號V1被產(chǎn)生時，誤差校正和頻率調(diào)制單 元420將負反饋輸出信號V5與輸入PWM信號V1進行比較，并校正與上述兩個信號之間的差 相應的誤差。誤差校正和頻率調(diào)制單元420從輸入PWM信號V1中去除載波頻率分量，并向 所述輸入PWM信號加入與所述載波頻率分量不同的開關(guān)頻率。更具體地說，校正單元421計算從PWM信號產(chǎn)生單元410輸出的PWM信號V1和從 功率放大單元430輸出并具有由增益控制單元424控制的增益值的負反饋輸出信號V5之 間的差，并將其輸出。與包括在PWM信號V1中的輸入音頻信號和包括在負反饋輸出信號V5 中的輸出音頻信號之間的差相應的誤差通過負反饋而被校正。低通濾波器422從自校正單 元421輸出的校正后的PWM信號V2中去除高頻分量，從而只傳輸音頻信號分量。高頻分量 不僅包括PWM信號V1中所包括的載波頻率分量，而且包括用于驅(qū)動功率放大單元430的開 關(guān)頻率分量。如稍后所述，在本示例性實施例中，包括在PWM信號V1中的載波頻率分量與 用于驅(qū)動功率放大單元430的開關(guān)頻率不同，因此從校正單元421輸出的校正后的PWM信 號V2包括低頻帶音頻信號、PWM信號V1的載波頻率分量和負反饋輸出信號V5的開關(guān)頻率分 量。低通濾波器422從校正后的PWM信號V2中去除作為高頻分量的載波頻率分量和開關(guān) 頻率分量，并輸出僅包括低頻帶音頻信號的校正后的PWM信號。頻率調(diào)制單元423調(diào)制校正后的PWM信號V3,以便與PWM信號V1的載波頻率分量 不同的新的開關(guān)頻率分量被加入校正后的PWM信號V3。各種頻率調(diào)制方法可被用于向校正 后的PWM信號V3加入新的開關(guān)頻率分量。例如，可使用Sigma-delta調(diào)制方法?；蛘?，頻率 調(diào)制單元423可通過使用自激振蕩來調(diào)制所述校正后的PWM信號V3,在自激振蕩中，頻率調(diào) 制單元423的輸出端經(jīng)由負反饋連接到頻率調(diào)制單元423的輸入端。其他有效的調(diào)制方法 可被用來代替這里所述的方法。從頻率調(diào)制單元423輸出的PWM信號V4具有與PWM信號 V1的載波頻率不同的開關(guān)頻率。功率放大單元430根據(jù)PWM信號V4的開關(guān)頻率來放大PWM 信號V4。解調(diào)濾波單元440從自功率放大單元430輸出的信號V5中去除高頻分量。在PWM 類型放大器中，由于以較高速率對輸出信號進行開關(guān)操作，并且脈沖的幅度相當大，因此可連續(xù)產(chǎn)生尖 脈沖。因此，PWM類型放大器可在外圍部件內(nèi)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。如果產(chǎn)生的 EMI量少，則可從在圖4中示出的開關(guān)功率放大器400中去除解調(diào)濾波單元440。圖7A至圖7D是示出在圖4中示出的開關(guān)功率放大器中執(zhí)行的信號處理的過程的 參考圖。可在頻域中查看從PWM信號產(chǎn)生單元410輸出的PWM信號Vp如圖7A中所示， PWM信號V1可被劃分為低頻帶中的音頻信號分量和高頻帶中的具有頻率NXfs的載波信號 分量。如圖7B中所示，在由校正單元421獲得的與PWM信號V1和負反饋輸出信號V5之間 的差相應的校正后的PWM信號V2中共存的不僅有PWM信號V1的音頻信號分量和載波信號 分量，而且有通過負反饋接收的負反饋輸出信號V5的開關(guān)頻率分量Fsw。如圖7C中所示， 低通濾波器422從校正后的PWM信號V3中去除高頻帶中的載波信號分量和開關(guān)頻率分量， 因此僅發(fā)送音頻信號分量。如圖7D中所示，為了驅(qū)動功率放大單元430，頻率調(diào)制單元423 對從低通濾波器422輸出的校正后的PWM信號V3進行調(diào)制，并向PWM信號V1加入與載波頻 率分量不同的新的開關(guān)頻率分量Fsw，從而輸出PWM信號V4。如上所述，功率放大單元430 通過使用新加入的開關(guān)頻率分量Fsw而工作在高頻，從而放大PWM信號V4。圖8是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的開關(guān)功率放大器800的電路圖，圖 8更加詳細地示出圖4的開關(guān)功率放大器400的示例性實施例。在圖8中，為了方便說明， 通過集中在誤差校正和頻率調(diào)制單元810來示出開關(guān)功率放大器800。誤差校正和頻率調(diào) 制單元810相應于圖4的誤差校正和頻率調(diào)制單元420。如上所述，Sigma-delta調(diào)制方法可被用于向濾波后的PWM信號加入新的開關(guān)頻 率。參照圖8，頻率調(diào)制單元816可包括第一負反饋路徑814，用于提供PWM信號S2的負 反饋；OP放大器815，用于校正誤差值，并用于執(zhí)行自激振蕩。OP放大器815計算經(jīng)由第二 負反饋路徑820接收的輸出PWM信號和輸入PWM信號之間的差，以便執(zhí)行圖4的校正單元 421的功能，并且OP放大器815還執(zhí)行圖4的頻率調(diào)制單元423的功能。第一負反饋路徑 814與OP放大器815協(xié)作來執(zhí)行頻率調(diào)制單元423的功能，并用作圖4的低通濾波器422。具有預定載波頻率的輸入PWM信號Sl通過OP放大器815進行自激振蕩，并因此變 為具有與輸入PWM信號Sl的載波頻率不同的開關(guān)頻率的PWM信號S2。由OP放大器815輸 出的PWM信號S2的頻率變化取決于包括在第一負反饋路徑814中的電容器Cl、電容器C2和 電阻器R4以及功率放大單元830的傳播延遲。如果功率放大單元830的傳播延遲相當小， 則由OP放大器815輸出的PWM信號S2的頻率f2與值(kX Rin+2R1 XC)/ (Rin X 4 X Cl X C2) 成比例，與PWM信號Sl的頻率f 1無關(guān)，其中，Rin是功率放大單元830的輸入阻抗，k表示 預定常數(shù)。因此，在本發(fā)明總體構(gòu)思的實施例中，可通過控制如上所述的這些參數(shù)來設(shè)置用 于驅(qū)動功率放大單元830的新的開關(guān)頻率。用于驅(qū)動功率放大單元830的開關(guān)頻率的值可被設(shè)置為各種值。例如，為了提高 功率放大單元830的放大效率，參數(shù)可進行設(shè)置，以便PWM信號S2的開關(guān)頻率具有小于PWM 信號Sl的載波頻率的值?；蛘?，為了在寬頻帶頻率范圍內(nèi)放大PWM信號，可設(shè)置誤差校正 和頻率調(diào)制單元810的電阻器R4、電容器Cl和電容器C2的值，以便PWM信號S2的開關(guān)頻 率具有大于PWM信號Sl的載波頻率的值。盡管圖8示出二階Sigma-delta調(diào)制方法的應用，但是本發(fā)明總體構(gòu)思不受限于 所述二階Sigma-delta調(diào)制方法，可使用更高階的Sigma-delta調(diào)制方法來產(chǎn)生具有與輸入PWM信號的頻率不同的開關(guān)頻率的PWM信號。如上所述，功率放大單元830通過由誤差 校正和頻率調(diào)制單元810輸出的具有新加入的開關(guān)頻率的PWM信號S2而被連通，并輸出功 率放大的PWM信號。第二負反饋路徑820將由功率放大單元830輸出的所述功率放大的PWM信號發(fā)送 到誤差校正和頻率調(diào)制單元810的OP放大器815的負極端。第二負反饋路徑820被用于 對由功率放大單元830輸出的所述功率放大的PWM信號S2的增益值進行控制，并對進行了 增益控制的功率放大的PWM信號S2和輸入到第二負反饋路徑820的PWM信號Sl之間的誤 差進行校正。圖9是圖4的開關(guān)功率放大器400的功率放大單元430和解調(diào)濾波單元440的示 例性實施例的電路圖。參照圖9，作為功率放大單元430的示例性實施例的功率放大單元 910可包括2個FET晶體管Pl和晶體管P2。功率放大單元910的FET晶體管Pl和晶體管 P2通過具有由誤差校正和頻率調(diào)制單元810設(shè)置的新的開關(guān)頻率的第二 PWM信號S2而工 作在推拉模式下。換句話說，功率放大單元910通過重復下述的操作來放大第二 PWM信號 S2的功率當FET晶體管Pl連通時，F(xiàn)ET晶體管P2斷開；當FET晶體管P2連通時，F(xiàn)ET晶 體管Pl斷開。作為 濾波單元440的示例性實施例的濾波單元920可包括電感器921和電容器 922，并從功率放大單元910的輸出信號中去除高頻分量。根據(jù)上面描述的實施例，輸入PWM信號被調(diào)制為具有與最初包括在所述輸入PWM 信號中的載波頻率分量不同的開關(guān)頻率，從而改善功率放大單元的頻率特性，并校正功率 放大單元的非線性。圖10是根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的示例性實施例的控制開關(guān)功率放大器的方法的流 程圖。參照圖10，在操作1010中，輸入音頻信號被轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM信號。在操作1020中，包括在PWM信號中的音頻信號和負反饋輸出音頻信號之間的差被 校正，以產(chǎn)生校正后的PWM信號。更具體地說，輸入PWM信號與從功率放大單元經(jīng)過負反饋 的輸出PWM信號進行比較，從輸入PWM信號中減去輸入PWM信號和負反饋輸出PWM信號之 間的差或向輸入PWM信號加入所述輸入PWM信號和負反饋輸出PWM信號之間的差，從而對 與所述差相應的誤差進行校正。在操作1030中，通過使用低通濾波器，從校正后的PWM信號中去除高頻分量。如 上所述，由于包括在輸入PWM信號中的載波頻率與用于驅(qū)動功率放大單元的開關(guān)頻率是不 同的，因此由校正單元輸出的所述校正后的PWM信號包括低頻帶音頻信號、輸入PWM信號的 載波分量和輸出PWM信號的開關(guān)頻率分量。因此，通過低通濾波器，從校正后的PWM信號中 去除作為高頻分量的載波分量和開關(guān)頻率分量。在操作1040中，校正后的PWM信號被調(diào)制為具有與包括在輸入PWM信號中的載 波頻率不同的開關(guān)頻率。由于作為高頻分量的開關(guān)頻率分量已在操作1030中被去除， 因此用于驅(qū)動功率放大單元的新的開關(guān)頻率可被加入校正后的PWM信號。因此，可根據(jù) Sigma-delta調(diào)制方法、通過自激振蕩或者通過其他任何有效的調(diào)制方法來執(zhí)行調(diào)制，在所 述調(diào)制中，新的開關(guān)頻率分量被加入校正后的PWM信號。在操作1050中，功率放大單元對調(diào)制的PWM信號進行放大。
盡管已示出和描述了本發(fā)明總體構(gòu)思的一些實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認 識到在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思的原理和精神的情況下，可在這些實施例中進行改變，其 中，本發(fā)明總體構(gòu)思的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器包括脈寬調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生單元，用于將輸入音頻信號轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM 信號；校正單元，用于對包括在所述PWM信號中的音頻信號與負反饋輸出音頻信號之間的差 進行校正，以產(chǎn)生校正后的PWM信號；低通濾波器，用于從校正后的PWM信號中去除高頻分量，以產(chǎn)生輸出的音頻信號； 頻率調(diào)制單元，用于調(diào)制校正后的PWM信號，以便校正后的PWM信號具有與輸入PWM信 號的載波頻率不同的開關(guān)頻率，從而產(chǎn)生調(diào)制的PWM信號；以及 功率放大單元，用于放大調(diào)制的PWM信號的功率。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述頻率調(diào)制單元根據(jù)Sigma-delta調(diào) 制方法來調(diào)制校正后的PWM信號。
3.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述頻率調(diào)制單元通過使用自激振蕩 來調(diào)制校正后的PWM信號。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述頻率調(diào)制單元的輸出端通過負反 饋連接到所述頻率調(diào)制單元的輸入端。
5.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述PWM信號是數(shù)字信號。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述PWM信號產(chǎn)生單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，用于將輸入的數(shù)字脈沖編碼調(diào)制(PCM)信號轉(zhuǎn)換為模擬PCM信號； 三角波產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生具有載波頻率的三角波信號；以及 比較器，用于將具有載波頻率的三角波信號與模擬PCM信號進行比較，以產(chǎn)生具有載 波頻率的模擬PWM信號。
7.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，所述開關(guān)功率放大器還包括增益控制單元，安置在所述輸出音頻信號的負反饋路徑上，所述增益控制單元控制所 述輸出音頻信號的增益值。
8.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述頻率調(diào)制單元調(diào)制校正后的PWM信 號，以便校正后的PWM信號具有小于所述輸入PWM信號的載波頻率的開關(guān)頻率，從而提高功 率放大單元的放大效率。
9.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)功率放大器，其中，所述頻率調(diào)制單元調(diào)制校正后的PWM信 號，以便校正后的PWM信號具有大于所述輸入PWM信號的載波頻率的開關(guān)頻率，從而在寬頻 帶頻率范圍內(nèi)放大PWM信號。
10.一種控制開關(guān)功率放大器的方法，所述方法包括 將輸入音頻信號轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM信號；對包括在所述PWM信號中的音頻信號與負反饋輸出音頻信號之間的差進行校正，以產(chǎn) 生校正后的PWM信號；從校正后的PWM信號中去除高頻分量；調(diào)制校正后的PWM信號，以便校正后的PWM信號具有與輸入PWM信號的載波頻率不同 的開關(guān)頻率，從而產(chǎn)生調(diào)制的PWM信號；以及 放大所述調(diào)制的PWM信號的功率。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)制步驟根據(jù)Sigma-delta調(diào)制方法來調(diào)制校正后的PWM信號。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)制步驟通過使用自激振蕩來調(diào)制校正后 的PWM信號。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述校正步驟包括將輸入PWM信號與從功率放大單元經(jīng)過負反饋的輸出PWM信號進行比較；以及 從輸入PWM信號中減去輸入PWM信號和負反饋輸出PWM信號之間的差。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述校正步驟包括將輸入PWM信號與從功率放大單元經(jīng)過負反饋的輸出PWM信號進行比較；以及 將輸入PWM信號和負反饋輸出PWM信號之間的差加入輸入PWM信號。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述調(diào)制步驟調(diào)制校正后的PWM信號，以便校正 后的PWM信號具有小于所述輸入PWM信號的載波頻率的開關(guān)頻率，從而提高功率放大單元 的放大效率；并且所述調(diào)制的步驟調(diào)制校正后的PWM信號，以便校正后的PWM信號具有大于 所述輸入PWM信號的載波頻率的開關(guān)頻率，從而在寬頻帶頻率范圍內(nèi)放大PWM信號。
全文摘要
一種具有脈寬調(diào)制(PWM)信號產(chǎn)生單元、校正單元、低通濾波器、頻率調(diào)制單元和功率放大單元的開關(guān)功率放大器，其中，所述PWM信號產(chǎn)生單元將輸入音頻信號轉(zhuǎn)換為具有預定載波頻率的PWM信號；所述校正單元對包括在所述PWM信號中的音頻信號與負反饋輸出音頻信號之間的差進行校正，以產(chǎn)生校正后的PWM信號；所述低通濾波器從校正后的PWM信號中去除高頻分量；所述頻率調(diào)制單元調(diào)制所述校正后的PWM信號，以便校正后的PWM信號具有與輸入PWM信號的載波頻率不同的開關(guān)頻率，以產(chǎn)生調(diào)制的PWM信號；所述功率放大單元放大所述調(diào)制的PWM信號的功率。
文檔編號H03F3/217GK102100001SQ200980127902
公開日2011年6月15日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者樸海光 申請人:三星電子株式會社