[发明专利]D类数字音频放大器

说明书

本发明涉及一种D类数字音频放大器。包括音频数模转换器单元、模拟重构级单元、负载/喇叭；所述音频数模转换器单元包括依次连接的插值滤波器、4阶ΔΣ调制器和数字脉冲宽度调制器，所述插值滤波器的输入端连接数字音频信号；所述模拟重构级单元包括第一单比特数模转换器、第二单比特数模转换器、第一加法器、第二加法器、第一环路滤波器、第二环路滤波器、第一功率管驱动信号控制模块、第二功率管驱动信号控制模块、第一功率输出模块、第二功率输出模块、第一反馈因子模块、第二反馈因子模块、第一电源数模转换器、第二电源数模转换器。本发明实现了能够达到高保真度、高效率、高功率性能指标的D类数字音频放大器。

技术领域

本发明涉及一种D类数字音频放大器。

背景技术

近年来，智能音箱、无线耳机成为当下最为热门的音频产品之一。另外，随着人们的消费水平逐步提升，家庭影院系统、车载音响设备以及便携式个人终端(如平板电脑与智能手机等移动多媒体设备)已经在日常生活中普遍出现。各式各样的音频产品是人们聆听声音与语音交流通话的工具，所以对于普通大众用户来说，音质是音频产品一个较为重要的特性。音频功率放大器是音频产品的重要组成部分，它的性能直接影响音频产品的用户体验，因此，高性能的音频功率放大器有极其重要的研究意义。

一个多世纪以来，无数科学家和研究学者致力于追求高保真、高功率、高效率和小体积的音频放大器。时至今日，音频放大器技术已经取得较为全面的发展。目前以高保真为代表的AB类(Class-AB)音频放大器和以高效率为代表的D类(Class-D)音频放大器是两类主要的音频放大器。AB类音频放大器具有较高高信噪比(SNR)和较低的总谐波失真加噪声(THD+N)，使其成为高保真扬声器驱动器的理想选择，但其典型效率仅为65%。相比而言，D类音频放大器具备高效率的特点，理论上可以达到100%，实际上也可以达到85%以上，也因从被广泛应用于便携式音频产品中。但是，D类音频放大器由于其功率管工作在开关状态，使得输出信号存在一定的谐波失真，降低了系统的保真度。因从，如何进一步提高D类音频放大器的保真度，使得能够与AB类音频放大器相媲美的地步，成为今年来高效率、高保真的音频放大器的重要研究方向。另外，随着数字化存储技术的快速发展，导致目前绝大多数的音频信号为数字音源，数字音频接口也已经广泛应用在CD播放机，声卡等设备上。这时，若采用传统的D类模拟音频放大器，则一般需要先采用一个高精度的数模转换器(Digital-to-Analog Converter，DAC)将数字音频信号转化成模拟音频信号，然后再利用D类模拟音频放大器进行功率放大。这种处理方案一方面不仅增加了系统的复杂性，针对无损音质的音频信号对DAC的要求极为苛刻；另一方面，所采用的DAC必然会引入固有量化噪声，这会直接影响音频的质量，进而之直接导致系统性能下降。为了解决以上D类模拟音频放大器的不足，研究学者们致力于研究高保真、高效率的D类数字音频放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种D类数字音频放大器，能够达到高保真度、高效率、高功率性能指标。