[发明专利]一种用于免滤波数字D类音频功放的扩频调制方法

说明书

本发明提出了一种用于免滤波数字D类音频功放的扩频调制方法，利用功放主时钟信号clk和UPWM发生器输入同步字时钟信号clk_s1按照一定规则合成另一个时钟信号clk_s2，然后构建一个伪随机数生成器生成一系列的伪随机数列，通过判断该伪随机数列的奇偶性，利用时钟信号clk_s1和时钟信号clk_s2合成一个频率可变的时钟信号clk_c，最后利用主时钟信号clk、时钟信号clk_c和UPWM发生器输入信号的幅值通过阈值计算器、计数器和比较器处理输出PRF可变的左增长双边沿UPWM信号；同时基于上述扩频调制方法设计相应的免滤波脉冲宽度调制器。本发明可明显降低功放输出UPWM信号高频成分幅度，从而降低EMI，且实现简单，所需硬件资源较少。

技术领域

本发明涉及免滤波数字D类音频功放的技术领域，尤其涉及一种用于免滤波数字D类音频功放的扩频调制方法。

背景技术

基于开关模式的数字D类音频功放因其电源效率较高、方便与数字音源接口、体积小等诸多优点普遍应用在当今的音频功放领域中。传统数字D类音频功放的结构示意图如附图1所示，包括依次连接的脉冲宽度调制器、功率级和LC模拟低通滤波器。在传统数字D类音频功放中，输入的数字音频信号首先通过脉冲宽度调制器被调制成开关信号，然后由功率级的大功率晶体管进行放大，最后通过电感电容(LC)模拟低通滤波器滤除高频成分，恢复原始音频信号并驱动扬声器发声。由于LC模拟低通滤波器会大幅增加功放的成本和体积，不符合当今视听产品小型化和便携化的发展趋势，因此，免滤波数字D类音频功放逐渐成为音频功放领域的一个研究热点。

免滤波数字D类音频功放的结构示意图如附图2所示，其主要由免滤波脉冲宽度调制器和H桥式功率级组成。免滤波脉冲宽度调制器主要由插值滤波器、取反模块、Sigma-Delta调制器和均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-sampling Pulse Width Modulation,UPWM)发生器组成，其利用过采样技术、量化噪声整形技术以及UPWM技术在基本保持输入信号基带信息不变的情况下，把数字音频信号转换为四路UPWM信号，该四路UPWM信号驱动H桥式功率级，会在扬声器负载上形成三态UPWM信号。由于三态UPWM让功放负载两端的电压在每个开关周期内的大部分时间等于零伏从而大幅减少了流过负载的电流，使功放在效率方面降低了对LC模拟低通滤波器的依赖。然而，免滤波数字D类音频功放输出信号在脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，PRF)以及其谐波处有较高的能量，这些高频成分能量将导致功放输出信号产生较严重的电磁干扰(Electro-Magnetic Interference，EMI)。因此，为了进一步提高免滤波数字D类音频功放的实用性，需要利用特殊的方法来降低功放输出信号的高频能量尖峰，从而降低功放的EMI。对于D类音频功放的EMI抑制，目前较为流行的解决办法是考虑采用扩频调制技术。