0 introduction
Dans les applications mobiles, la sortie de l'amplificateur de classe D est directement relié à la batterie devienne une demande commune . Bien que les rapports publiés Classe D amplificateur filterless efficacité et dynamique a de bonnes caractéristiques, mais l'éclatement et en cliquant (pop-clic) le bruit ont limité l'application pratique de l'amplificateur de classe D filterless dans les appareils mobiles . Ainsi, la batterie est directement liée à la conception filterless amplificateur de classe D, suppression du bruit pop-clic a été difficile à concevoir. En second lieu, pour dispositif mobile D amplificateur de puissance, la configuration du système est souvent utilisé pour améliorer l'amplificateur rendement configuration en boucle fermée, la sortie de l'amplificateur (Vout) est renvoyé au signal audio d'entrée à être superposées pour former une structure annulaire fermée, à la fois pour améliorer le système de contre-réaction lui-même suppression de l'alimentation électrique et le substrat de bruit, mais aussi de réduire la distorsion linéaire de l'amplificateur. Cependant, étant donné que le signal d'entrée et le signal de rétroaction en superposant un intégrateur, lorsque l'amplitude du signal d'entrée est grande, la sortie de l'intégrateur facilement saturé, et ne peuvent généralement pas être modulée forme d'onde Vtri gamme de tension de modulation, entraînant une défaillance du modulateur d'impulsion module la sortie du modulateur d'impulsions une pluralité de périodes de modulation de constante élevée ou basse. Par conséquent, l'amplificateur de classe D à travers des cycles multiples de l'interrupteur d'alimentation est mis sous tension ou hors tension, une forme d'onde de sortie saturée grave distorsion, et facilement provoquer dispositif de mise sous tension pendant une longue période et de la cause des dommages thermiques.
Selon les exigences de conception, basées sur des applications d'appareils mobiles présentés ici, dans l'amplificateur de classe D de conception, il est proposé une méthode bruit pop-clic peut être supprimée, et une réduction de circuit compensation de saturation de distorsion de l'intégrateur technologique. Tout d'abord, étant donné un mécanisme pop-clic circuit spécifique de génération de bruit et de suppression de bruit mise en uvre pop-clic, et plus précisément la méthode saturation intégrateur circuit de réduction de distorsion mis en uvre et les résultats des tests sont amplificateur données, le résumé final.
conception d'amplificateur de classe D du schéma de principe du système de présent proposé représenté sur la Fig. Principalement par le pop-clic circuit de suppression de bruit, une modulation de largeur d'impulsion (PWM) circuit de compensation, le pré-amplificateur, un intégrateur, un niveau d'oscillateur et de la puissance et ainsi de suite. Le présent document décrit en détail dans la fenêtre pop-clic circuit de suppression de bruit et un circuit de compensation PWM.
1.1 pop-click circuit de suppression de bruit
Le niveau maximum de pop-cliquez sur le bruit est un indicateur important de la performance de l'amplificateur audio, ce bruit sujettes à l'énergie électrique ou amplificateur de puissance, et l'oreille humaine est sensible au bruit qui se passe, réduire ou supprimer l'amplificateur de bruit comme un pop-clic la conception de l'amplificateur de classe D clé. Lorsque l'amplificateur est mis sous tension ou sortant, le pop-cliquer bruit amplificateur de classe D est générée principalement de deux aspects : Tout d'abord, l'amplificateur de décalage DC et l'autre est l'ouverture brusque et de fermeture de l'impulsion PWM. Décalage de courant continu de tension de l'amplificateur à la puissance brusquement appliquée à l'amplificateur de sortie, ou soudainement disparu lors de l'arrêt, brusque ou brusque disparition de l'impulsion PWM, la génération d'une transition à la sortie de l'amplificateur de classe D, pop-click niveau de bruit causé par un bon début, puis en raison de l'inhibition de la boucle de rétroaction négative disparaissent peu à peu, bien que ce processus est très court, mais l'oreille humaine peut entendre. Afin d'éviter l'oreille humaine pour entendre ces bruits, les chercheurs ont fourni une série de mesures efficaces. Les rapports de la vue du public, il existe plusieurs techniques: Document En plaçant la broche de tension d'alimentation de l'amplificateur audio (RC) circuit de filtration ou de l'alimentation électrique amplificateur de commutation analogique DC broche de l'accès, le processus est difficile en raison de la intégré, et la cause de la consommation d'énergie du système et des coûts supplémentaires, des applications limitées, le document la méthode d'inhibition de signal audio d'entrée pop-cliquez sur bruit donné un amplificateur asymétrique, lequel amplificateur étage d'entrée un réglage rapide par le mode commun le niveau et la mise en place du commutateur virtuel pour fournir de commutation de l'amplificateur d'étage de modulation et des signaux de rétroaction de la tension / courant de polarisation (BFVC). Document de pour activer l'interrupteur d'alimentation de l'amplificateur en introduisant une boucle de rétroaction de commande auxiliaire programmable pour supprimer le bruit pop-clic, et pour régler la capacité d'entraînement du conducteur. Les deux l'utilisation de la technique de rétroaction pop-clic pour supprimer le bruit en raison du processus d'ajustement du réseau de boucle de rétroaction, si le temps de réponse de la boucle est lente dans l'inhibition de la pop-cliquez sur l'effet du bruit, et la réponse en boucle rapide, ils sont faciles à amplificateur anneau cause route instable, ainsi inhibe-pop Cliquetis introduit dans le réseau de rétroaction de l'amplificateur provoque une augmentation de la complexité de la conception et de la consommation d'énergie du circuit, et donc pas pratique. Les considérations ci-dessus, seront donnés ici peuvent être un moyen simple et pratique intégré de manière monolithique pop-clic suppression du bruit.
Sur la figure 1, pop-cliquez sur bruit pour éliminer la tension de décalage d'entrée de pré-amplificateur provoquée par l'amplificateur de classe D, la logique de synchronisation à l'intérieur du circuit de commande intégré, fonctionne comme suit: la première phase, le processus du circuit électrique, si la tension d'alimentation est inférieure à un seuil tension Vref1, la puce est mis hors-phase lorsque l'amplificateur du préamplificateur, un intégrateur, le modulateur PWM, les commutateurs de puissance sont dans la phase de fermeture, la sortie de l'amplificateur non. La deuxième étape: le condensateur de couplage externe processus de charge rapide, lorsque la tension d'alimentation supérieure à une tension de seuil Vref1, verrouillage de sous-tension (UVLO) délivre en sortie un niveau haut, le circuit de polarisation du préamplificateur d'ouverture intérieure, le circuit de polarisation à un condensateur de couplage rapide externe est chargé , la tension sur le condensateur de couplage atteindre rapidement le niveau de mode commun (cette conception est VDD / 2), afin d'éviter le condensateur externe au processus de charge, le signal de sortie d'amplificateur pour générer de décalage, les interrupteurs S1, S2 dans un état fermé, le préamplificateur d'entrée différentiel il est égal à 0, tandis que la résistance de rétroaction de l'amplificateur R3, R4 court-circuité, par conséquent, un amplificateur entièrement différentiel (FDA) de la sortie différentielle est égale à zéro, le circuit représenté sur la Fig. La troisième étape:. Le mode commun condensateur de couplage étage de correction de tension, le signal de UVLO par un temps de retard (TD1), sur la figure 2, l'interrupteur S1 est fermé, S2 reste ouvert, le transistor de puissance est mis hors tension de l'état de sortie à haute impédance (le haut-parleur dans un état de « calme » ). A ce moment, le signal d'entrée audio à l'entrée de l'amplificateur FDA1 éliminer l'entrée du préamplificateur de tension de décalage en continu, l'inhibition du comparateur PWM génère une impulsion de bruit de cliquetis. Quatrième étape: étape puissance de phase de commutation est activé, Sl fermé, S2 fermé, le préamplificateur normale amplifie un signal audio d'entrée, le signal de sortie du préamplificateur entre l'intégrateur et modulateur PWM Modulation. Enfin, S2 par un retard de temps TD3 CTL_DRI devient élevée pour activer l'interrupteur d'alimentation et un modulateur PWM, sortie d'onde PWM fournie à une charge par l'intermédiaire d'un interrupteur d'alimentation, l'ensemble du travail de la puce. Cette méthode est une boucle de rétroaction de sorte que la boucle ne modifie pas la stabilité de l'amplificateur. De même, la tension d'alimentation à l'étage amplificateur de puissance, par détection de la tension d'alimentation de la puce lorsque la tension d'alimentation est inférieure à une valeur de seuil Vref2, le circuit de protection de sous-tension pour générer la mise hors circuit le signal, après un premier temps de retard TD4 préamplificateur fermer et circuit intégrateur, la tension de sortie de l'intégrateur est progressivement réduite (le processus de décharge de condensateur d'intégration), l'impulsion de sortie de la modulation PWM est rétrécie progressivement, le son de sortie de haut-parleur à disparaître progressivement, afin d'éviter l'arrêt immédiat de la puce entière, éclater le bruit généré par le haut-parleur, la conception de. la figure 3 représente un de chronogramme .
La figure 4 montre le diagramme synoptique de la fenêtre pop-clic de suppression de bruit, le module de circuit de UVLO et une unité de retard numérique configuré. Dans lequel le module de circuit UVLO à la Fig. 5 (a), le circuit de division de tension par la résistance, le décalage du comparateur, la configuration de la chaîne d'inverseurs, dans lequel le circuit diviseur résistif échantillonner la tension d'alimentation, comparateur à hystérésis de décalage produit une tension de seuil, la figure 5 (b ) donne le décalage du schéma de circuit de comparateur de commande de tension de décalage CTL et des transistors M5 et M6, respectivement, de la paire d'entrée différentielle générée asymétrie M1 et M2, qui compense la tension est déterminée par la grandeur d'une résistance ROS.
1,2 circuit de compensation de PWM
Classe D amplificateur de puissance dans la configuration de rétroaction, l'intégrateur pour le signal audio d'entrée et le signal de rétroaction sont additionnés, comme représenté sur la Fig. 1, lorsque l'amplitude du signal audio d'entrée est trop grand, l'intégrateur est sujette à saturation, une pluralité de cycles d'horloge, la largeur d'impulsion à haute constante de sortie du modulateur ou faible. Afin d'empêcher la sortie de l'intégrateur est saturé, ce qui entraîne la puissance commute MP1 et MP2 en normalement ouvert ou normalement fermé d'une pluralité de cycles de commutation, la sortie du modulateur d'impulsions PWM est introduit circuit de compensation, à condition que le cycle de service maximale de l'impulsion PWM et cyclique minimum, faire en sorte que, dans un cycle d'horloge, la puissance de sortie d'un dispositif de commutation, dans le but de protéger les dispositifs de puissance tout en réduisant la distorsion possible de la saturation de la forme d'onde de sortie. Circuit de compensation PWM représenté sur la Fig. 6, la compensation par la correction du circuit de génération d'horloge et un circuit logique PWM. Deux horloge compensée (Vtri_PH1 et Vtri_PH2) généré par le circuit de la Fig. Dans des circonstances normales, le cycle de service de VPWM est comprise entre 5% et 95%, dans ce cas, VPWM_COR = VPWM, lorsque le rapport cyclique du VPWM est inférieure à 5%, VPWM_COR = Vtri_PH1, lorsque les cycles d'affectation de VPWM supérieure à 95%, VPWM_COR = Vtri_PH2.
La figure 7 montre une configuration de circuit du générateur d'onde triangulaire , par les deux circuits de comparaison, la bascule RS, la charge et la décharge configuration de diviseur de résistance de trajet. Le circuit fournit une forme d'onde modulée d'un amplificateur de classe D, tout en générant un signal de compensation pour compenser circuit PWM Vtri_PH1 et Vtri_PH2. Il fonctionne de la manière suivante:. Afin d'obtenir une onde triangulaire Vtri, en utilisant un mode source de courant constant IREF ICRT charger et décharger le condensateur, sur la figure 7, un premier comparateur (la COMP1) la tension d'entrée Vtri est comparée à la tension VTH1, lorsque Vtri > Vthl, la sortie du comparateur est haute, la sortie de la RS sur la figure verrou est réglé à un niveau logique haut, le transistor M1 est éteint, M2 est activé en même temps, le condensateur commence à se décharger ICRT, lorsque Vtri < VTH2, le second comparateur des sorties de COMP2 est élevé, bascule RS sortie est remise à un niveau logique bas, le transistor M2 est éteint, Ml est sous tension, le condensateur démarrer impulsion électrique ICRT, en raison d'une source de courant constant IREF, il est le ICRT une bonne linéarité de la tension d'une onde triangulaire, est avantageux de réduire la distorsion harmonique de l'amplificateur.
Dans cette conception, Vthl VTH2 et la tension d'alimentation VDD en utilisant le rapport obtenu en divisant la résistance, la fréquence de sortie de l'oscillateur peuvent être obtenus tension indépendante de l'approvisionnement . forme d'onde de sortie d'oscillateur tel que représenté sur la Fig. Lorsque cette conception, une tension d'entrée typique de 3,6 V, la fréquence de l'onde triangulaire est de 300 kHz, Vtri_PH1 Vtri_PH2 conception de cycle de travail, et sont de 95%.
2 Résultats des tests
Sur la base de la conception du procédé CSMC 0,35 um CMOS de classe D Les amplificateurs de puissance audio, qui photographie de paysage représentée à la Fig. 9, une zone de puce à canal unique de 0,85 mm2. Dans cette conception, les applications mobiles à base de lithium, la tension d'alimentation plage de 2,5 ~ 4,2 V, la fréquence de commutation de 300 kHz. La figure 10 montre Les tensions d'alimentation de 2,5 V, 3,6 V, 4,2 V, la résistance de charge de 8 dans les conditions d'essai, THD + N et de la courbe de puissance de sortie. Il peut être obtenu à partir de la figure, lorsque la tension d'alimentation est de 3,6 V, la puissance de sortie d'environ 400 mW, l'amplificateur de minimum THD + N à 0,025%, le tableau 1 montre la conception de la partie d'amplificateur de classe D des résultats du test.
3 Conclusion
Sur la base de l'application de terminal mobile pour fournir une technologie pop-cliquer circuit de suppression de bruit, lorsque la source d'énergie électrique et pour commander le circuit amplificateur interne tourné séquentiellement sous et hors tension par un circuit de temporisation, de réduire efficacement pop-clic amplitude de bruit, est moins de bruit que 2,0 mV. Un signal de modulation de largeur d'impulsion par impulsion de compensation, ce qui élimine le risque de saturation de l'intégrateur transistor de commutation de puissance est endommagée tout en réduisant la distorsion de saturation lorsque l'amplitude du signal d'entrée provoqué par trop. L'introduction de ces technologies, sans pour autant sacrifier l'efficacité amplificateur, THD + N et la performance de puissance de sortie.
références
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Informations sur l'auteur:
Zheng Hao, Liu Yanfei, Qiu Yan, Yang Jingjing, Yang Dongdong
(Rocket Forces Engineering University, Xi'an 710025, Chine)
