高性能d类音频放大器的设计

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1、分类号UDC密级公开硕士研究生学位论文高性能D类音频放大器的设计申请人:王宪玉学号:2151259培养单位:电子工程学院学科专业:微电子学与固体电子学研究方向:集成电路设计指导教师:邱成军教授完成日期:2018年03月25日中文摘要D类音频放大器是一种开关音频放大器，工作时功率输出级的MOS管处于完全导通或者完全截止的状态，MOS管的完全导通或者完全截止是可以提高放大器效率的。在理论上D类音频放大器的效率可以达到100%，实际上也可以达到80%-95%。这就使此类音频放大器的效率高于传统的音频放大器。D类放大器在

2、电视或者家庭音响等设备上应用比较广泛。本论文基于0.35μmBCD工艺，设计了一种高性能数字输入闭环无滤波器的D类音频放大器，力求其拥有高电源抑制比PSRR和低的总谐波失真THD，并运用Cadence软件平台对电路进行设计与仿真。本论文所采用的D类音频放大器的基本结构主要包括调制器、栅极驱动电路和功率输出级等子模块。本文综合了开环结构和闭环结构的优点，采用了一种新型结构--数字输入闭环D类音频放大器。该结构的输入信号经过调制器调制后的信号控制驱动电路驱动输出级输出信号，输出信号再从反馈环路反馈回调制器输入端，用于

3、校正电源纹波和开关功率级的非线性。本文的D类放大器主要性能参数如下，电源电压输入范围4.5-26V，下面所有指标都是在电源电压为24V,输入信号频率1kHz负载8Ω条件下得到的；当负载输出功率为1W时，总谐波失真THD为0.1%，当输出功率为15W的时，总谐波失真THD为0.02%；在频率为1kHz时，电源抑制比PSRR为70dB；增益为20dB，频率20Hz-22kHz范围内，加A-wtFilter的噪声Noise为38.7μV；效率为85.7%；版图面积是8.07mm2。关键词：D类音频放大器；数字输入；二阶

4、反馈；低总谐波失真；高电源抑制比-I-AbstractClassDaudioamplifierisaswitchingaudioamplifier,theworkofthepoweroutputstageMOStubeisfullyturnedonorcompletelyoffstate,thisstatecanimprovetheefficiencyoftheamplifier.ClassDaudioamplifierintheorycanreach100%efficiency,infact,canreach8

5、0%-95%.Thismakesthesetypesofaudioamplifiersmoreefficientthantraditionalaudioamplifiers,soClassDamplifiersareoftenusedinTVsorhomeaudiodevices.Basedonthe0.35μmBCDprocess,aclassDhigh-performanceclosedloopfilterlessclass-Daudioamplifierisdesignedinthisdissertatio

6、n,whichaimstohavehighPSRRandTHD,andusesCadencesoftwareplatformtodesignthecircuitDesignandsimulation.ThebasicstructureoftheClassDaudioamplifierusedinthisthesismainlyincludessubmodulessuchasmodulator,gatedrivecircuitandpoweroutputstage.Thisarticlecombinestheben

7、efitsofopen-loopandclosed-looparchitectureswithanewclassofdigitalinputclosed-loopclass-Daudioamplifier.Theinputsignalofthestructureismodulatedbythemodulatortocontrolthedrivingcircuittodrivetheoutputstageoutputsignal,andtheoutputsignalisfedbacktothemodulatorin

8、putterminalfromthefeedbackloopforcorrectingthenon-linearityofthepowersupplyrippleandtheswitchingpowerstage.Inthispaper,themainperformanceparametersoftheClassDamplifierareasfollows,thepowe