一种无滤波器的单通道D类音频功率放大器设计

论文摘要

随着科学技术的不断发展,便携式设备不断涌现,D类音频功率放大器已经开始在在DVD、液晶电视、MP4、手机等消费电子产品中应用,与传统的AB类音频功率放大器相比,其最大的优势在于具有高效率,实际转换效率能达到80%以上,理论转换效率可以达到100%。在这个能源节约的世界里,D类音频功率放大器的市场肯定会越来越大。文章是以参加西安民展微电子有限公司的一种无滤波器的音频功率放大器芯片设计项目为背景的。本文详细地介绍了一种无滤波器的单通道D类CMOS音频功率放大器系统设计方案、关键功能模块电路的设计,以及各项功能和性能指标的仿真验证。设计中采用了全差分的输入和H桥的输出,可以运用扬声器本身带有滤波器的功能,来达到实现外围电路不用滤波器的目的,这样就可以尽量的减少面积。设计中电路包括输入模块,输出模块,脉宽调制,振荡器,死区时间,基准电路等不同的模块电路,芯片的采样频率大概在300KHz左右。设计的芯片面积为1600*1600μm2。本文是基于CSMC 0.5μm CMOS工艺,运用Cadence工作平台,对芯片在不同模型、电压、温度组合下进行了仿真验证,使最终结果得到优化。仿真结果表明设计的芯片性能良好,满足预定的指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 论文的主要工作和章节安排
• 第二章 音响的基础知识
• 2.1 声音的基本特性
• 2.2 音响的结构以及参数
• 2.3 放大器的技术指标
• 第三章 各类放大器的介绍
• 3.1 放大器的种类
• 3.2 D类放大器的原理
• 第四章 芯片的电路设计
• 4.1 芯片功能和性能设计要求
• 4.1.1 芯片功能设计要求
• 4.1.2 芯片性能设计要求
• 4.2 芯片系统设计
• 4.2.1 整体系统方案的设计
• 4.2.2 具体系统框图单元的设计
• 4.3 输入结构模块和反馈结构模块
• 4.3.1 整体结构的设计
• 4.3.2 全差分运算放大器
• 4.3.3 仿真结果
• 4.4 振荡器模块
• 4.4.1 振荡器整体电路
• 4.4.2 运算放大器和迟滞比较器
• 4.4.3 仿真结果
• 4.5 PWM模块
• 4.5.1 PWM工作原理
• 4.5.2 Rail-rail比较器
• 4.5.3 仿真结果
• 4.6 基准模块
• 4.6.1 PTAT电流工作原理
• 4.6.2 运算放大器
• 4.6.3 仿真结果
• 4.7 软启动模块
• 4.7.1 软启动基本原理
• 4.7.2 仿真结果
• 4.8 关断模块
• 4.8.1 关断电路基本原理
• 4.8.2 仿真结果
• 4.9 输出结构模块
• 4.9.1 输出结构的基本原理
• 4.9.2 仿真结果
• 第五章 芯片的典型应用和整体仿真
• 5.1 芯片的典型应用
• 5.2 整体电路的仿真
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间研究成果
• 附录