應(yīng)用于d類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法及電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明根據(jù)與D類音頻放大器的輸出級的電源電壓成比例的反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓形成第一參考電壓和第二參考電壓，使所述第一參考電壓的值和第二參考電壓的值分別為所述第一電壓的值和一與電源電壓成比例的第二電壓的值的差值和和值；然后再用充電電流和放電電流分別對一充放電電容充電和放電，使得所述第一參考電壓和第二參考電壓分別為所述充放電電容上的電壓的波谷和波峰，最后在所述充放電電容兩端獲得了共模電壓恒定為所述第一電壓以及幅值與所述電源電壓成比例的三角波。因此本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波應(yīng)用于D類音頻放大器時可確保PWM信號輸出的準(zhǔn)確性和在不犧牲功耗和面積性能的條件下可保證環(huán)路的穩(wěn)定性，不會造成生產(chǎn)成本的提高。
【專利說明】應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法及電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法及 電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在D類音頻放大器中，需要用到脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，S卩PWM(Pulse-Width Modulation)技術(shù)，音頻信號經(jīng)過PWM調(diào)制后輸出用于控制D類音頻放大器的輸出級中的開 關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)的脈沖信號。
[0003] 如圖1 (a)和圖1 (b)所示，音頻信號Vin與三角波產(chǎn)生電路輸出的三角波信號VtH 通過比較器Comp進(jìn)行比較，產(chǎn)生輸出脈沖寬度與輸入至比較器Comp的音頻信號的幅度成 正比的PWM信號。因此，PWM調(diào)制中不可缺少的一個部分是三角波產(chǎn)生電路?，F(xiàn)有技術(shù)中 產(chǎn)生的三角波信號如圖2所示，三角波的幅值（V ph-Vpl的值）固定，且三角波的共模電壓在 整個PWM調(diào)制的過程中不是一個固定的值，如不同時間段所對應(yīng)的共模電壓ν Μ?、νΜ2&ν"3 等為不同的值。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中這種共模電壓會變化的三角波信號在輸入至比較器時，若其共模電壓 變化至超過比較器的共模電壓輸入范圍，則會使得比較器無法進(jìn)行比較或者輸出錯誤的 PWM信號，從而影響了 D類音頻放大器的性能。此外，PWM調(diào)制傳輸函數(shù)Gpwm的值為輸出的 PWM信號的幅值和三角波信號的幅值的比值，G_需要恒定不變才能確保D類音頻放大 器的穩(wěn)定性，而在實(shí)際應(yīng)用中由于輸出級中的開關(guān)管的開關(guān)作用導(dǎo)致電流的瞬變在實(shí)際應(yīng) 用中會對輸出級電路的電源電壓V DD (輸出級電路的供電電壓）造成比較大的影響，使得電 源電壓VDD會產(chǎn)生波動，即PWM信號的幅值會發(fā)生變化。因此，圖2所示的這種幅值恒定的 三角波信號無法使G pwm恒定而確保D類音頻放大器環(huán)路的穩(wěn)定性，這就需要犧牲D類音頻 放大器的功耗和面積來提高環(huán)路的穩(wěn)定性，同時還會因此而增加的生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法及電路，以 確保D類音頻放大器的比較器能夠準(zhǔn)確的比較而輸出正確的PWM信號，同時使PWM調(diào)制傳 輸函數(shù)的值保持恒定，無需犧牲D類音頻放大器的功耗和面積來提高環(huán)路的穩(wěn)定性，而不 會造成生廣成本的提商。
[0006] 第一方面，提供一種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法，所述D類音頻放大 器包括輸出級電路，所述方法包括：
[0007] 獲取與所述輸出級電路的電源電壓成比例的至少一個反饋參量；
[0008] 根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓生成第一參考電壓和第二參考電壓，使 所述第一參考電壓的值為所述第一電壓的值和第二電壓的值的差值，所述第二參考電壓的 值為所述第一電壓的值和所述第二電壓的值的和值，所述第二電壓與所述電源電壓成比 例；
[0009] 當(dāng)一充放電電容上的電壓等于所述第一參考電壓時，用充電電流對所述充放電電 容充電，當(dāng)所述充放電電容上的電壓等于所述第二參考電壓時，用放電電流對所述充放電 電容放電，所述充放電電容上的電壓信號作為應(yīng)用于所述D類音頻放大器的三角波信號。
[0010] 進(jìn)一步的，所述反饋參量包括第一反饋參量和第二反饋參量。
[0011] 進(jìn)一步的，其特征在于，所述第二反饋參量的值為所述第一反饋參量的值的兩倍。
[0012] 進(jìn)一步的，所述第二電壓的值等于所述第一反饋參量的值。
[0013] 進(jìn)一步的，所述充電電流和所述放電電流均與所述電源電壓成比例。
[0014] 第二方面，提供一種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生電路，所述D類音頻放大 器包括輸出級電路，其特征在于，包括反饋參量生成電路、參考電壓生成電路、充放電電流 生成電路、充放電電容、充電電路、放電電路和充放電控制電路；其中，
[0015] 所述反饋參量生成電路用于獲取與所述輸出級電路的電源電壓成比例的至少一 個反饋參量；
[0016] 所述參考電壓生成電路用于根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓生成第一 參考電壓和第二參考電壓，使得所述第一參考電壓的值為所述第一電壓的值和第二電壓的 值的差值，所述第二參考電壓的值為所述第一電壓的值和所述第二電壓的值的和值，與所 述第二電壓與所述電源電壓成比例；
[0017] 所述充放電電流生成電路用于生成充電電流和放電電流；
[0018] 當(dāng)所述充放電電容上的電壓等于所述第一參考電壓時，所述充放電控制電路控制 所述充電電路導(dǎo)通，所述充電電流通過所述充電電路對所述充放電電容充電，當(dāng)所述充放 電電容上的電壓等于所述第二參考電壓時，所述充放電控制電路控制所述放電電路導(dǎo)通， 所述放電電流通過所述放電電路對所述充放電電容放電；
[0019] 所述充放電電容上的電壓作為所述三角波產(chǎn)生電路產(chǎn)生的三角波信號。
[0020] 進(jìn)一步的，所述反饋參量生成電路包括至少由三個串聯(lián)在所述電源電壓和地之 間的電阻組成的電阻分壓器，所述電阻分壓器的多個節(jié)點(diǎn)中包括第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)，所 述第一節(jié)點(diǎn)處為所述第一反饋參量輸出端，在所述第二節(jié)點(diǎn)處為所述第二反饋參量的輸出 端，所述節(jié)點(diǎn)為所述電阻分壓器中的電阻與電阻的相連處。
[0021] 進(jìn)一步的，所述反饋參量生成電路還包括第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器，分 別用于接收所述第一反饋參量和第二反饋參量以在各自的輸出端分別輸出與所述第一反 饋參量和第二反饋參量相等的電壓。
[0022] 進(jìn)一步的，所述第二反饋參量的值為所述第一反饋參量的值的兩倍。
[0023] 進(jìn)一步的，所述第二電壓的值等于所述第一反饋參量的值。
[0024] 進(jìn)一步的，所述參考電壓生成電路包括第一平均值電路、第二平均值電路、第三平 均值電路、第四平均值電路、第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器；
[0025] 所述第一平均值電路用于向所述第一運(yùn)算放大器的一個輸入端輸出所述第一電 壓的平均值；
[0026] 所述第二平均值電路用于向所述第一運(yùn)算放大器的另一個輸入端輸出所述第一 反饋參量和所述第一運(yùn)算放大器的輸出電壓的平均值；
[0027] 所述第一運(yùn)算放大器的輸出電壓為所述第一反饋參量；
[0028] 所述第三平均值電路用于向所述第二運(yùn)算放大器的一個輸入端輸出所述第二反 饋參量和所述第一電壓的平均值；
[0029] 所述第四平均值電路用于向所述第二運(yùn)算放大器的另一個輸入端輸出所述第一 反饋參量和所述第二運(yùn)算放大器的輸出電壓的平均值；
[0030] 所述第二運(yùn)算放大器的輸出電壓為所述第二反饋參量。
[0031] 進(jìn)一步的，所述充電電流和所述放電電流均與所述電源電壓成比例。
[0032] 進(jìn)一步的，所述第充放電電流生成電路包括電壓電流轉(zhuǎn)換電路和電流鏡電路；
[0033] 所述電壓電流轉(zhuǎn)換用于接收一與所述電源電壓成比例的第三電壓，并將所述第三 電壓轉(zhuǎn)換成一偏置電流；
[0034] 所述電流鏡電路用于根據(jù)所述偏置電流鏡像輸出所述充電電流和所述放電電流。
[0035] 進(jìn)一步的，所述充放電控制電路包括第一比較器、第二比較器和SR觸發(fā)器；
[0036] 所述第一比較器用于比較所述充放電電容上的電壓和所述第一參考電壓，所述第 二比較器用于比較所述充放電電容上的電壓和所述第二參考電壓；
[0037] 所述SR觸發(fā)器的輸入端分別接收所述第一比較器和第二比較器的輸出信號，并 輸出用于控制所述充電電路和放電電路導(dǎo)通和斷開的控制信號。
[0038] 由上可見，本發(fā)明根據(jù)與D類音頻放大器的輸出級的電源電壓成比例的反饋參量 和一預(yù)定值的第一電壓形成第一參考電壓和第二參考電壓，使所述第一參考電壓的值和第 二參考電壓的值分別為所述第一電壓的值和一與電源電壓成比例的第二電壓的值的差值 和和值；然后再用大小相同的第一電流和第二電流分別對一充放電電容充電和放電，使得 所述第一參考電壓的值和第二參考電壓的值分別為所述充放電電容上的電壓的下限值和 上限值，最后在所述充放電電容兩端獲得了共模電壓恒定為所述第一電壓以及幅值與所述 電源電壓成比例的三角波。因此本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波可確保PWM信號輸出的準(zhǔn)確性和在 不犧牲功耗和面積性能的條件下可保證環(huán)路的穩(wěn)定性，不會造成生產(chǎn)成本的提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0040] 圖1 (a)為D類音頻放大器中用于比較音頻信號和三角波信號的比較電路原理款 圖；
[0041] 圖1 (b)為D類音頻放大器中的PWM信號調(diào)制過程的工作波形圖；
[0042] 圖2為依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一種三角波信號的波形圖；
[0043] 圖3所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法的流 程圖；
[0044] 圖4所示為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生電路的原 理框圖；
[0045] 圖5為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的三角波信號的波形圖；
[0046] 圖6為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反饋參量生成電路的原理框圖；
[0047] 圖7為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的參考電壓生成電路的原理框圖；
[0048] 圖8為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的參考電壓生成電路的電路圖；
[0049] 圖9為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的形成三角波部分的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0050] 以下基于實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。在下文對 本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡的描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，沒有這 些細(xì)節(jié)部分的描述也可以理解本發(fā)明。為了不混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，公知的方法、流程、元件 和電路并沒有作詳細(xì)的描述。
[0051] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法的流程圖，所述 D類音頻放大器包括輸出級電路，所述方法包括：
[0052] 步驟301 :獲取與所述輸出級電路的電源電壓成比例的至少一個反饋參量。
[0053] 步驟302 :根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓生成第一參考電壓和第二參 考電壓，使所述第一參考電壓的值為所述第一電壓的值和第二電壓的值的差值，所述第二 參考電壓的值為所述第一電壓的值和所述第二電壓的值的和值，所述第二電壓與所述電源 電壓成比例。
[0054] 步驟303 :當(dāng)一充放電電容上的電壓等于所述第一參考電壓時，用充電電流對所 述充放電電容充電，當(dāng)所述充放電電容上的電壓等于所述第二參考電壓時，用放電電流對 所述充放電電容放電，獲取所述充放電電容上的電壓信號作為應(yīng)用所述D類音頻放大器的 三角波信號。
[0055] 進(jìn)一步的，在本實(shí)施中，可以使所述反饋參量與所述電源電壓成正比的關(guān)系，即使 的所述反饋參量隨所述電源電壓線性變化。
[0056] 在一優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟301所獲得的反饋參量包括第一反饋參量和第二反饋 參量，則步驟302為根據(jù)所述的第一反饋參量、和第二反饋參量和所述第一電壓生成所述 第一參考電壓和第二參考電壓。
[0057] 進(jìn)一步的，在本優(yōu)選的實(shí)施例中，可使所述第二反饋參量的值為所述第一反饋參 量的值的兩倍，且使所述步驟301中的所述第二電壓等于所述第一反饋參量。
[0058] 在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，使所述步驟303中的所述充電電流與所述電源電壓成比 例。
[0059] 進(jìn)一步的，在本優(yōu)選實(shí)施例中，可以使所述充電電流與所述電源電壓成正比的關(guān) 系，即使所述充電電流和所述放電電流隨所述電源電壓線性變化。
[0060] 在又一個優(yōu)選實(shí)施例中，使所述步驟302中的所述第一電壓的預(yù)定值為所述D類 音頻放大器中用于輸入所述三角波的比較器的共模電壓輸入范圍內(nèi)的一個值。
[0061] 進(jìn)一步的，在本優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一電壓的值可以預(yù)定為所述比較器的供電 電壓的一半。
[0062] 本發(fā)明方法根據(jù)與D類音頻放大器的輸出級的電源電壓成比例的反饋參量和一 預(yù)定值的第一電壓形成第一參考電壓和第二參考電壓，使所述第一電壓的值和第二參考電 壓的值分別為所述第一電壓的值和一與電源電壓成比例的第二電壓的值的差值和和值；然 后再用充電電流和放電電流分別對一充放電電容充電和放電，使得所述第一參考電壓的值 和第二參考電壓的值分別為所述充放電電容上的電壓的波谷和波峰，最后在所述充放電電 容兩端獲得了共模電壓恒定為所述第一電壓以及幅值與所述電源電壓成比例的三角波。因 此本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波可確保PWM信號輸出的準(zhǔn)確性和在不犧牲功耗和面積性能的條 件下可保證環(huán)路的穩(wěn)定性，不會造成生產(chǎn)成本的提高。
[0063] 圖4為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生電路400的原 理框圖。如圖4所示,應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生電路400包括反饋參量生成電 路01、參考電壓生成電路02、充放電電流生成電路03、充電電容04、充電電路05、放電電路 06和充放電控制電路07。反饋參量生成電路01用于根據(jù)D類音頻放大器的輸出級電路的 電源電壓V DD獲取與所述電源電壓VDD成比例的至少一個反饋參量。參考電壓生成電路02 用于根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓L生成第一參考電壓V Mfl和第二參考電壓 VMf2，使得第一參考電壓VMfl的值為所述第一電壓％的值和一與所述電源電壓VDD成比例 的第二電壓V 2的值的差值，第二參考電壓VMf2的值為所述第一電壓％的值和一與所述電 源電壓VDD成比例的第二電壓V 2的值的和值，即VMfl = VrV2, VMf2 = VdV2。充放電電流生 成電路03用于形成充電電流^和放電電流12。所述充放電控制電路07用于根據(jù)所述第 一參考電壓V rafl、第二參考電壓VMf2和所述充放電電容04上的電壓VtH輸出用于控制所述 充電電路05和所述放電電路06導(dǎo)通和斷開的控制信號，所述控制信號包括充電控制信號 和％和放電控制信號Q 2。當(dāng)所述充放電電容04上的電壓Vtai等于所述第一參考電壓VMfl 時，所述充電控制信號％為有效信號，控制所述充電電路05導(dǎo)通，所述充電電流Ii通過所 述充電電路05對所述充放電電容04充電；當(dāng)所述充放電電容04上的電壓V tH等于所述第 二參考電壓VMf2時，所述放電控制信號Q2為有效信號，控制所述放電電路06導(dǎo)通，所述放 電電流1 2通過所述放電電路06對所述充放電電容04放電。所述充放電電容04上的電壓 VtH在所述第一參考電壓VMfl和第二參考電壓VMf2之間振蕩，所述充放電電容04上的電壓 Vfei信號作為三角波產(chǎn)生電路400所產(chǎn)生的三角波。
[0064] 所述充放電電容041上的電壓Vtai的波形如圖5所示，所述充放電電容04上的電 壓v tai的峰值電壓Vph的值為所述第二參考電壓VMf2的值，所述充放電電容04上的電壓V tH 的谷值電壓νρ1的值為所述第一參考電壓VMfl的值，即Vph = Vi+V2, Vpl = Vi-V2。因此所述充 放電電容04上的電壓Vtai的共模電壓V" = (Vph+Vpl)/2 = Vi，電壓Vtai的幅值Vpp = Vph-VPi =2V2〇
[0065] 在本發(fā)明中，％為一個預(yù)定的值，即固定值，因此本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波\^的共 模電壓不會隨電源電壓VDD變化而恒定為 '，其在被輸入至比較器和音頻信號進(jìn)行比較時， 不會出現(xiàn)共模電壓超過所述比較器的共模電壓輸入范圍，因而不會出現(xiàn)比較器不能比較或 比較后輸出錯誤的PWM信號的現(xiàn)象，確保了 D類音頻放大器的性能。此外，本發(fā)明所產(chǎn)生的 三角波的峰值2V2為一個與電源電壓VDD成比例變化的值，即V PP = 2V2 = 2k · VDD (k為 V2與VDD的比例系數(shù)，其為固定值），則在將本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波Vtri應(yīng)用到D類音頻放 大器時，PWM調(diào)制傳輸函數(shù)G_ = VDD/VPP = l/2k，因此Gpwm可保持恒定而不會隨VDD變化，從 而可D類音頻放大器電路環(huán)路的穩(wěn)定性，無需犧牲D類音頻放大器的功耗性能和面積性能。 [0066] 綜上可見，本發(fā)明根據(jù)與D類音頻放大器的輸出級的電源電壓成比例的反饋參量 和一預(yù)定值的第一電壓形成第一參考電壓和第二參考電壓，使所述第一參考電壓的值和第 二參考電壓的值分別為所述第一電壓的值和一與電源電壓成比例的第二電壓的值的差值 和和值；然后再根據(jù)所述第一參考電壓、第二參考電壓和充放電電容上的電壓對所述充放 電電容充電和放電，使得所述第一參考電壓的值和第二參考電壓的值分別為所述充放電電 容上的電壓的波谷值和波峰值，最后在所述充放電電容兩端獲得了共模電壓恒定為所述第 一電壓以及幅值與所述電源電壓成比例的三角波。因此本發(fā)明所產(chǎn)生的三角波可確保PWM 信號輸出的準(zhǔn)確性和在不犧牲功耗和面積性能的條件下可保證環(huán)路的穩(wěn)定性，不會造成生 廣成本的提1?。
[0067] 圖6為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的反饋參量生成電路原理框圖。在該實(shí)施例中，所述 反饋參量生成電路包括至少由三個串聯(lián)在所述電源電壓VDD和地之間的電阻RMf組成的電 阻分壓器011，多個電阻Rief的阻值可以相同也可以不同，所述電阻分壓器011中的電阻Rief 與電阻RMf之間的相連處為所述分壓電阻器011的節(jié)點(diǎn)，每個所述節(jié)點(diǎn)處的電壓均為與所 述電源電壓V DD成比例的電壓，即每一個節(jié)點(diǎn)均可以作為所述反饋參量的輸出端，用以輸出 反饋參量。在該實(shí)施例中，所述反饋參量生成電路生成的所述反饋參量包括第一反饋參量 和第二反饋參量。第一反饋參量v fbl為第一節(jié)點(diǎn)處的電壓，所述第一節(jié)點(diǎn)作為所述 反饋參量生成電路的第一輸出端，輸出所述第一反饋參量;第二反饋參量v fb2為第二節(jié) 點(diǎn)處的電壓，所述第二節(jié)點(diǎn)作為所述反饋參量生成電路的第二輸出端，輸出所述第二反饋 參量v fb2。
[0068] 在該實(shí)施例中，為了有利于簡化所述參考電壓生成電路的設(shè)計，可以使所述第二 反饋參量v fb2的值為所述第一反饋參量Vfbl的值的兩倍，如圖6所示，在該實(shí)施例中，電阻分 壓器011中的多個電阻R Mf的阻值相同，則將一端與接第端相連的第一電阻μ的另一端Λ 作為所述第一節(jié)點(diǎn)，一端與所述第一電阻RMf相連的第二電阻RMf的另一端J2作為所述第 二節(jié)點(diǎn)，即在該實(shí)施例中，所述第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)分別所述電阻分壓器011從接地端到 接電源電壓V DD端依次排列的第一個節(jié)點(diǎn)和第二個節(jié)點(diǎn)。則若所述電阻分壓器由η個相同 阻值的串聯(lián)的電阻RMf組成，則在該實(shí)施例中，所述第一反饋參量= VDD/n，所述第二反 饋參量 Vfb2 = 2VDD/n。
[0069] 當(dāng)然在其它實(shí)施例中，所述反饋參量也只可包括一個反饋參量或兩個以上的反饋 參量。如若反饋參量包括一個反饋參量V fb時，則用于根據(jù)所述反饋參量Vfb以及所述第一 電壓Vi生成所述第一參考電壓VMfl和第二參考電壓V Mf2的參考電壓生成電路的結(jié)果比較 復(fù)雜，不利于降低系統(tǒng)成本。如在所述參考電壓生成電路中需要用到加法器電路和減法器 電路，所述加法器電路用于將所述反饋參量與所述第一電壓％相加，并輸出所述第二參 考電壓V Mf2，使所述第二參考電壓VMf2的值為所述第一電壓％的值和所述與電源電壓VDD 成比例的反饋參量的和值，即這里的所述第二電壓V2等于所述反饋參量Vfb，所述減法器 電路用于將所述第一電壓％和所述反饋參量相減，并輸出所述第一參考電壓V Mf2，使所 述第一參考電壓VMf2的值為所述第一電壓Vi的值和所述第二電壓的值的差值。
[0070] 進(jìn)一步的,參考圖6所示的反饋參量生成電路，為了使所述第一反饋參量和所 述第二反饋參量V fb2的大小完全只由所述電源電壓VDD的大小決定，而不受其它因素影響， 在該實(shí)施例所提供的反饋參量生成電路中，還可以但不局限于包括第一電壓跟隨器0PA1 和第二電壓跟隨器0PA2。所述第一電壓跟隨器的一個輸入端與所述第一節(jié)點(diǎn)相連，用于接 收所述第一反饋參量V fbl，第一電壓跟隨器0PA1的另一輸入端與其輸出端相連，從而在第 一電壓跟隨器0PA1的輸出端輸出與所述電源電壓V DD完全成比例的所述第一反饋參量; 同理所述第二電壓跟隨器0ΡΑ2的一個輸入端與所述第二節(jié)點(diǎn)相連，另一輸入端和輸出端 相連，從而在輸出端輸出所述電源電壓VDD完全成比例的所述第二反饋參量vfb2。這樣經(jīng)過 所述第一電壓跟隨器0PA1和第二電壓跟隨器0PA2輸出的所述第一反饋參量Vfbl和所述第 二反饋參量V fb2不會受到電壓阻分壓器011流過電阻RMf的電流偏差的影響，同時也不會受 與所述反饋參量生成電路相連的其它電路的影響，可以使確保整個三角波產(chǎn)生電路的穩(wěn)定 性即精準(zhǔn)性。
[0071] 圖7為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的參考電壓生成電路原理框圖。所述參考電壓生成電 路與所述反饋參量生成電路相連，以接收所述第一反饋參量Vfbi和所述第二反饋參量Vm， 并接收一與所述電源電壓V DD成比例預(yù)定值的第一電壓Vi生成第一參考電壓VMfl和第二參 考電壓VMf2，使得第一參考電壓V Mfl的值為所述第一電壓Vi的值和一與所述電源電壓VDD 成比例的第二電壓v2的值的差值，第二參考電壓VMf2的值為所述第一電壓Vi的值和一與所 述電源電壓V DD成比例的第二電壓v2的值的和值，即vMfl = vrv2, VMf2 = Vi+V2。在該實(shí)例 中，所述第二反饋參量vfb2的值為所述第一反饋參量v fbl的值的兩倍，且所述參考電壓生成 電路包括第一至平均值電路021、第二平均值電路022、第三平均值電路023、第四平均值電 路024、第一運(yùn)算放大器0PA4和第二運(yùn)算放大器0PA5。其中，所述第一平均值電路021用 于向所述第一運(yùn)算放大器0PA4的一個輸入端輸出所述第一電壓Vi的平均值；所述第二平 均值電路022用于向所述第一運(yùn)算放大器0PA4的另一個輸入端輸出所述第一反饋參量 和所述第一運(yùn)算放大器0ΡΑ4的輸出端電壓的平均值，所述第一運(yùn)算放大器0ΡΑ4的輸出端 輸出所述第一參考電壓VMfl ;所述第三平均值電路023用于向所述第二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的 一個輸入端輸出所述第二反饋參量和所述第一電壓' 的平均值；所述第四平均值電路 024用于向所述第二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的另一個輸入端輸出所述第一反饋參量和所述第 二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的輸出端電壓的平均值，所述第二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的輸出端輸出所述 第二參考電壓。由運(yùn)算放大器的需短和虛斷原理可得，= Vi-Vfbi，νΜ?2 = 即在該實(shí)施例中，所述第二電壓％的值等于所述第一反饋參量vfbl的值，其為一個與所述電 源電壓 VDD 成比例的值。若 VfM = VDD/n，則 VMfl = VfVDD/n，VMf2 = Vi+VDD/n。
[0072] 進(jìn)一步的，如圖8所示的參考電壓生成電路，所述第一平均值電路021可以但不局 限于由兩個相同阻值的第一電阻R1和第二電阻R2組成，第一電阻R1的一端接地，另一端 與第二電阻R2的一端相連，第二電阻R2的另一端接入所述第一電壓％，所述第一電阻R1 和第二電阻R2的相連處輸出所述第一電壓％的平均值；所述第二平均值電路022可以但 不局限于由兩個相同阻值的第三電阻R3和第四電阻R4組成，第三電阻R3的一端接入第一 反饋參量，另一端與第四電阻R4的一端相連，第四電阻R4的另一端接入所述第一運(yùn)算 放大器0ΡΑ4的輸出電壓，所述第三電阻R3和第四電阻R4的相連處輸出所述第一反饋參量 和所述第一運(yùn)算放大器0ΡΑ4的輸出端電壓的平均值；所述第三平均值電路023可以但 不局限于由兩個相同阻值的第五電阻R5和第六電阻R6組成，第五電阻R5的一端接入第二 反饋參量，另一端與第六電阻R6的一端相連，第六電阻R6的另一端接入所述第一電壓 %，所述第五電阻R5和第六電阻R6的相連處輸出所述第二反饋參量V fb2和所述第一電壓 '的平均值；所述第四平均值電路024可以但不局限于由兩個相同阻值的第七電阻R7和第 八電阻R8組成，第七電阻R7的一端接入第一反饋參量，另一端與第八電阻R8的一端相 連，第八電阻R8的另一端接入所述第二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的輸出端電壓，所述第七電阻R7 和第八電阻R8的相連處輸出所述第一反饋參量V fbl和所述第二運(yùn)算放大器0ΡΑ5的輸出端 電壓的平均值。
[0073] 圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的所述三角波產(chǎn)生電路中的三角波形成部分電路圖， 該部分包括圖4中的充放電電流生成電路03、充放電電容04、充電電路05、放電電路06和 充放電控制電路07部分的電路。
[0074] 請參考圖9,所述充放電電流生成電路03包括電壓電流轉(zhuǎn)換電路031和電流鏡電 路032。所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路031包括第三運(yùn)算放大器0PA3、偏置電阻R bias和第一晶體 管Ml，其用于將一與所述電源電壓VDD成比例的第三電壓V3轉(zhuǎn)換成一與所述電源電壓V DD成 比例的偏置電流Ibias，其中，V3 = VDD/m，m為比例系數(shù)，所述第三電壓％可以由可以為圖6 中所示的電阻分壓器011的多個節(jié)點(diǎn)中的一個節(jié)點(diǎn)處的電壓，該節(jié)點(diǎn)作為所述第三電壓V 3 的輸出端。第三運(yùn)算放大器0PA3的另一個輸入端與第一晶體管Ml第一極性端相連，并通 過所述偏置電阻Rbias連接到地，第三運(yùn)算放大器0PA3的輸出端與第一晶體管Ml控制端相 連，從而使所述電阻R bias將所述第三電壓V3轉(zhuǎn)換成所述偏置電流Ibias，并通過所述第一晶 體管 Ml 輸出，Ibias = V3/Rbias = VDD/(m*Rbias)。
[0075] 在該實(shí)施例中，所述電流鏡電路032可以包括第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四 晶體管M4、第五晶體管M5和第六晶體管M6。第一晶體管M2的第一極性端與所述第一晶體 管Ml第二極性端相連，第二極性端與供電電壓V DD1相連，控制端分別與三晶體管M3、第四晶 體管M4的控制端相連；所述三晶體管M3的第一極性端與供電電壓V DD1相連，第二極性端分 別與第五晶體管M5的第一極性端相連；所述第五晶體管M5的第二極性端接地，其控制端與 所述第六晶體管M6的控制端相連；所述第四晶體管M4的第一極性端與所述供電電壓V DD1 相連，第二極性端作為所述充電電流的輸出端，以輸出所述充電電流Ii，并通過所述充電電 路05和放電電路06與所述六晶體管M6的第一極性端相連，所述第六晶體管M6的第二極 性端接地并輸出所述放電電流12。
[0076] 需要說明的是，上述各所述晶體管可以為場效應(yīng)晶體管，也可以為雙極型晶體管。 若各所述晶體管為場效應(yīng)晶體管時，各所述晶體管的第一極性端為源極和漏極中的一個， 第二極性端為源極和漏極中的另一個，控制端為柵極；若各所述晶體管為雙極性晶體管時， 各所述晶體管的第一極性端為集電極和發(fā)射極中的一個，第二極性端為集電極和發(fā)射極中 的另一個，控制端為基極。另一個需要說明的是，在本發(fā)明所有實(shí)施例以及適用本發(fā)明的其 它實(shí)施例中，所述電源電壓V DD為所述D類音頻放大器中的輸出級的電源電壓，即輸出級的 供電電壓。
[0077] 繼續(xù)參考圖9,在該實(shí)施例中，所述充電電為容04包括一電容CtH，所述充電電路 05包括一第一開關(guān)S1，所述放電電路06包括一第二開關(guān)S2,其中SI、S2均可以為傳輸門 或其它具有開關(guān)特性的器件，所述充放電控制電路07包括第一比較器Compl、第二比較器 Comp2和一 SR觸發(fā)器。
[0078] 所述第一開關(guān)S1的一端與所述充放電電流生成電路的充電電流輸出端相連，另 一端與所述第二開關(guān)S2的一端相連，所述第二開關(guān)S2的另一端通過所述第六晶體管M6接 地。所述第一開關(guān)S1與第二開關(guān)S2相連的節(jié)點(diǎn)與所述電容C tai的一端相連，所述電容CtH 的另一端接地；所述第一比較器Compl的第一輸入端與所述電容Ctai的非接地端相連，以 接收所述電容C tai上的電壓Vtai，第二輸入端接收所述第一參考電壓VMfl ;所述第二比較器 Comp2的第二輸入端與所述電容的非接地端相連，以接收所述電容Ctai上的電壓VtH，第 一輸入端接收所述第二參考電壓vraf2。所述第一輸入端為同相輸入端和反相輸入端中的一 輸入端，所述第二輸入端為同相輸入端和反相輸入端中的另一輸入端，在本實(shí)施例中，所述 第一輸入端為反相輸入端，第二輸入端為同相輸入端。
[0079] 所述SR觸發(fā)器由第一與非門NAND1和第二與非門NAND2構(gòu)成。第一與非NAND1 的一個輸入端分別與第一比較器Compl的輸出端和第二與非門NAND2的輸出端相連，第二 與非NAND2的兩個輸入端分別與第二比較器Comp2的輸出端和第一與非門NAND2的輸出端 相連，即第一比較器Compl的輸出端與SR觸發(fā)器的置位端"S"相連，第二比較器Comp2的 輸出端與SR觸發(fā)器的復(fù)位端"R"相連，所述第一與非門NAND1和第二與非門NAND2的輸出 端分別輸出放電控制信號Q 2和充電控制信號％分別控制放電電路06和充電電路05的導(dǎo) 通和斷開，即分別控制第二開關(guān)S2和第一開關(guān)S1的導(dǎo)通與斷開。
[0080] 當(dāng)所述電容Ctl4上的電壓Vtl4等于第一參考電壓V Mfl時，第一比較器Compl輸出 有效信號，在本實(shí)施例中為高電平信號，此時第二比較器Comp2輸出低電平信號，則SR觸發(fā) 器的置位端輸入有效信號，復(fù)位端輸出無效信號，使得SR觸發(fā)器輸出的放電控制信號Q 2為 無效信號，充電控制信號％為有效信號。此時，充電電路05導(dǎo)通，放電電路06斷開，所述充 電電流II通過充電電路05對所述電容C tai充電；同理，當(dāng)所述電容Ctai上的電壓Vtai等于 所述第二參考電壓V Mf2時，使得SR觸發(fā)器輸出的充電控制信號％為無效信號，放電控制信 號Q2為有效信號。此時，放電電路06導(dǎo)通，充電電路05斷開，所述第二電流1 2通過放電電 路06對所述電容Ctai放電。因此，所述電容Ctai上的電壓V tai為在所述第一參考電壓VMfl 和第二參考電壓VMf2之間振蕩的三角波。所述第一電壓VMfl和第二參考電壓VMf2分別為 所述三角波的波谷V pl和波峰Vph，則有Vph = VMf2 = Vi+V2, Vpl = VMfl = VrV2，所述三角波 的幅值VPP = Vph-Vpl = 2V2，共模電壓V" = (Vph+Vpl)/2 = %，因此三角波VtH的共模電壓恒 定為L，幅值與電源電壓VDD成比例變化。
[0081] 在本實(shí)施例中將一與所述電源電壓VDD成比例的第三電壓V3轉(zhuǎn)換成一偏置電流， 再將該偏置電流鏡像成所述充電電流Ii和放電電流1 2，且進(jìn)一步的使所述充電電流Ii與所 述放電電流12的大小相等，所述充電電流L與放電電流1 2均所述與電源電壓vDD成比例， 若= I2 = Ibias，則充電時間與放電時間相等，即充電時間t。= Ttai/2,又因?yàn)樗龅诙?壓v2為與所述電源電壓VDD成比例的電壓，則所述第二電壓V 2 = VDD/k，k為一常數(shù)，則有下 列等式成立：
[0082] I1Xtc = VPPXCt ；
[0083]

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生方法，所述D類音頻放大器包括輸出級電 路，所述方法包括： 獲取與所述輸出級電路的電源電壓成比例的至少一個反饋參量； 根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓生成第一參考電壓和第二參考電壓，使所述 第一參考電壓的值為所述第一電壓的值和第二電壓的值的差值，所述第二參考電壓的值為 所述第一電壓的值和所述第二電壓的值的和值，所述第二電壓與所述電源電壓成比例； 當(dāng)一充放電電容上的電壓等于所述第一參考電壓時，用充電電流對所述充放電電容充 電，當(dāng)所述充放電電容上的電壓等于所述第二參考電壓時，用放電電流對所述充放電電容 放電，所述充放電電容上的電壓信號作為應(yīng)用于所述D類音頻放大器的三角波信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角波產(chǎn)生方法，其特征在于，所述反饋參量包括第一反饋 參量和第二反饋參量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三角波產(chǎn)生方法，其特征在于，所述第二反饋參量的值為所 述第一反饋參量的值的兩倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三角波產(chǎn)生方法，其特征在于，所述第二電壓的值等于所述 第一反饋參量的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中任意一所述的三角波產(chǎn)生方法，其特征在于，所述充電電流和所 述放電電流均與所述電源電壓成比例。
6. -種應(yīng)用于D類音頻放大器的三角波產(chǎn)生電路，所述D類音頻放大器包括輸出級電 路，其特征在于，包括反饋參量生成電路、參考電壓生成電路、充放電電流生成電路、充放電 電容、充電電路、放電電路和充放電控制電路；其中， 所述反饋參量生成電路用于獲取與所述輸出級電路的電源電壓成比例的至少一個反 饋參量； 所述參考電壓生成電路用于根據(jù)所述反饋參量和一預(yù)定值的第一電壓生成第一參考 電壓和第二參考電壓，使得所述第一參考電壓的值為所述第一電壓的值和第二電壓的值的 差值，所述第二參考電壓的值為所述第一電壓的值和所述第二電壓的值的和值，與所述第 二電壓與所述電源電壓成比例； 所述充放電電流生成電路用于生成充電電流和放電電流； 當(dāng)所述充放電電容上的電壓等于所述第一參考電壓時，所述充放電控制電路控制所述 充電電路導(dǎo)通，所述充電電流通過所述充電電路對所述充放電電容充電，當(dāng)所述充放電電 容上的電壓等于所述第二參考電壓時，所述充放電控制電路控制所述放電電路導(dǎo)通，所述 放電電流通過所述放電電路對所述充放電電容放電； 所述充放電電容上的電壓作為所述三角波產(chǎn)生電路產(chǎn)生的三角波信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述反饋參量生成電路包括 至少由三個串聯(lián)在所述電源電壓和地之間的電阻組成的電阻分壓器，所述電阻分壓器的多 個節(jié)點(diǎn)中包括第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)，所述第一節(jié)點(diǎn)處為所述第一反饋參量輸出端，在所述 第二節(jié)點(diǎn)處為所述第二反饋參量的輸出端，所述節(jié)點(diǎn)為所述電阻分壓器中的電阻與電阻的 相連處。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述反饋參量生成電路還包 括第一電壓跟隨器和第二電壓跟隨器，分別用于接收所述第一反饋參量和第二反饋參量以 在各自的輸出端分別輸出與所述第一反饋參量和第二反饋參量相等的電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第二反饋參量的值為所 述第一反饋參量的值的兩倍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第二電壓的值等于所述 第一反饋參量的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述參考電壓生成電路包括 第一平均值電路、第二平均值電路、第三平均值電路、第四平均值電路、第一運(yùn)算放大器和 第二運(yùn)算放大器； 所述第一平均值電路用于向所述第一運(yùn)算放大器的一個輸入端輸出所述第一電壓的 平均值； 所述第二平均值電路用于向所述第一運(yùn)算放大器的另一個輸入端輸出所述第一反饋 參量和所述第一運(yùn)算放大器的輸出電壓的平均值； 所述第一運(yùn)算放大器的輸出電壓為所述第一反饋參量； 所述第三平均值電路用于向所述第二運(yùn)算放大器的一個輸入端輸出所述第二反饋參 量和所述第一電壓的平均值； 所述第四平均值電路用于向所述第二運(yùn)算放大器的另一個輸入端輸出所述第一反饋 參量和所述第二運(yùn)算放大器的輸出電壓的平均值； 所述第二運(yùn)算放大器的輸出電壓為所述第二反饋參量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述充電電流和所述放電電 流均與所述電源電壓成比例。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述第充放電電流生成電 路包括電壓電流轉(zhuǎn)換電路和電流鏡電路； 所述電壓電流轉(zhuǎn)換用于接收一與所述電源電壓成比例的第三電壓，并將所述第三電壓 轉(zhuǎn)換成一偏置電流； 所述電流鏡電路用于根據(jù)所述偏置電流鏡像輸出所述充電電流和所述放電電流。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的三角波產(chǎn)生電路，其特征在于，所述充放電控制電路包括第 一比較器、第二比較器和SR觸發(fā)器； 所述第一比較器用于比較所述充放電電容上的電壓和所述第一參考電壓，所述第二比 較器用于比較所述充放電電容上的電壓和所述第二參考電壓； 所述SR觸發(fā)器的輸入端分別接收所述第一比較器和第二比較器的輸出信號，并輸出 用于控制所述充電電路和放電電路導(dǎo)通和斷開的控制信號。
【文檔編號】H03F3/217GK104104343SQ201410327014
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】朱華平, 孫振國, 王楠, 吳其昌 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司