專利名稱：D類放大器及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
對于信號DP和信號DN的四種可能狀態(tài)中的DP和DN第 一狀態(tài)，即圖2中的S1，比較器24的輸出為低而比較器25的輸出為 高，這使晶體管35和39激活同時使晶體管36和38被禁止。由于門 28僅一個輸入為高，門28的輸出為高，這迫使反相器29的輸出為低， 藉此禁止晶體管31和32的開關(guān)。門43和門44的輸出為低，而門42 和門45的輸出為高。因此，晶體管35和39被激活以提供電流來驅(qū) 動負(fù)栽15，同時使晶體管36和38被禁止。如圖示52和53所示，晶 體管35將輸出13拉至榆入16的電壓，晶體管39將輸出14拉至返 回17的電壓，藉此差分驅(qū)動負(fù)栽15。除對來自接線的電容和以寄生 的方式連接至輸出13和輸出14的其它電容充電外，晶體管35和39 還對晶體管35、 36、 38和39的寄生電容充電。晶體管35將輸出13 上的電容充電至輸入16的電壓，晶體管39將輸出14上的電容充電 至返回17的電壓。在狀態(tài)2 (S2)中，比較器24和比較器25的輸出 均為高。由于門28的輸入均為高，門28的輸出為低同時反相器29 的輸出為高，這使晶體管31和32的開關(guān)將H橋的兩個共用節(jié)點(diǎn)短接， 阻止電路23提供電流至負(fù)栽15。門44和門45的輸出為低而門42和 43的輸出為高，這使晶體管35、 36、 38和39被禁止。使晶體管31 和32激活還引起輸出13和14上的電容在電容之間分配電荷。因此， 輸出13和輸出14均充電至輸入16和返回17之間的電壓的近似一半 值(參見S2處的圖示52和圖示53)。第三狀態(tài)中，即圖2中的S3， 比較器24的輸出為高而比較器25的輸出為低。由于門28僅一個輸 入為高，門28的輸出為高而反相器29的輸出為低，這使晶體管31 和晶體管32的開關(guān)被禁止。門43和門44的輸出為高而門42和門45 的輸出為低，這使晶體管36和晶體管38被激活同時使晶體管35和 晶體管39被禁止。晶體管38將輸出14拉至輸入16的電壓，晶體管 36將輸出13拉至返回17的電壓，藉此提供電流至負(fù)栽15以差分驅(qū) 動負(fù)栽15 晶體管38將輸出14上的寄生電容充電至輸入16上的電 壓值，晶體管36將輸出13上的寄生電容充電至返回17上的電壓值， 第四狀態(tài)S4中，比較器24和比較器25的輸出均為低。來自比較器
24和比較器25的低輸出迫使門28的輸出為低而反相器29的輸出為 高。來自門28的低輸出和來自逆變器29的高輸出使相應(yīng)的晶體管32 和晶體管31開關(guān)被激活。門44-45的輸出為低而門42和43的輸出 為高，這使晶體管35、 36、 38和39被禁止。使晶體管31和晶體管 32激活使得H橋的共用連接短接在一起。因此，可以看出，當(dāng)數(shù)字 信號DP和DN在共同狀態(tài)或相同狀態(tài)時，晶體管31和晶體管32將 輸出13和輸出14短接在一起。使晶體管31和晶體管32激活還引起 輸出13和輸出14上的電容在電容之間分配電荷。因此，輸出13和 輸出14均充電至輸入16和返回17之間的電壓的近似一半的值(參 見S4處的圖示52和圖示53)。正如能夠從圖示52和圖示53所看出 的，當(dāng)輸出改變狀態(tài)以驅(qū)動負(fù)載15時，每一輸出的電壓擺幅(voltage swing)為輸入16和返回17之間的電壓的一半的最大值，由下式所 示
擺幅=(V16-V17 ) /2 其中
V16-V17 =輸入16上的電壓值和返回17上的電壓值之差12因?yàn)橛尚盘朞P和信號ON的轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的EMI與電壓擺幅 的平方成比例，如下式所給出 EMI = kV2 其中
V=信號的電壓擺幅 k=比例常量
這樣，信號OP和信號ON所產(chǎn)生的EMI為現(xiàn)有的D類放大器 所產(chǎn)生的EMI的近似四分之一，所述現(xiàn)有的D類放大器的電壓擺幅 近似等于供應(yīng)至D類放大器的電壓，如下所示
EMI (11) =k ( (V16-V17) /2) 2 =k 。/4) ( V16-V17) 2。
[13為輔助對放大器11和電路23提供這一功能，晶體管35的 源極一般連接至晶體管38的源極并連接至輸入16。晶體管35的漏極
一般連接至輸出13、晶體管36的漏極、晶體管32的漏極和晶體管 31的漏極。晶體管38的漏極一般連接至輸出14、晶體管39的漏極、 晶體管32的源極和晶體管31的源極。晶體管36的源極一般連接至 晶體管39的源極并連接至返回17。晶體管35的柵極35連接至門43 的輸出。門43的第一輸入一般連接至比較器24的輸出、門44的第 一輸入和門28的第一輸入。門43的第二輸入一般連接至反相器29 的輸出、晶體管31的柵極和門42的第一輸入。門42的第二輸入一 般連接至比較器25的輸出、門45的第一輸入和門28的第二輸入。 門42的輸出連接至晶體管38的柵極。門44的笫二輸入一般連接至 門28的輸出、逆變器29的輸入、門45的笫二輸入和晶體管32的柵 極。門44的輸出連接至晶體管36的柵極。門45的輸出連接至晶體 管39的柵極。比較器24的同相輸入一般連接至比較器25的反相輸 入并連接至放大器20的輸出。比較器24的反相輸入一般連接至比較 器25的同相輸入和saw 21的輸出。放大器20的輸入連接至輸入12。
[14圖3是示出在半導(dǎo)體管芯(die) 61上形成的半導(dǎo)體器件或 集成電路的實(shí)施例的一部分的放大平面示意圖。放大器11形成在管 芯61上。管芯61還可以包括為附圖
的簡單性而未在圖3中示出的其 它電路。放大器11和器件或集成電路60通過為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公 知的半導(dǎo)體制造技術(shù)在管芯61上形成。
151考慮到上述內(nèi)容，顯然，披露了一種新穎的器件和方法。除 其它特征外，還具有如下特征配置放大器以形成第一PWM和第二 PWM開關(guān)信號，并使開關(guān)將輸出短接在一起，以此作為PWM信號 的一些狀態(tài)的響應(yīng)。將輸出短接在一起有助于減小由負(fù)栽進(jìn)行開關(guān)產(chǎn) 生的EMI。
[16盡管用特定優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明的主題，但是顯然，對 于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，很多替代和變化是顯而易見的。例如， 可以使用其它開關(guān)電路來阻止電路27驅(qū)動負(fù)載。此外，為了說明的 清楚性，全部使用詞"連接"，然而，其具有與詞"耦合"相同的意思。 因此，"連接"應(yīng)當(dāng)解釋為包括直接連接或間接連接。
權(quán)利要求
1. 一種D類放大器，包括:耦合為第一對堆疊開關(guān)的第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一對堆疊開關(guān)在所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)之間的共用節(jié)點(diǎn)處具有第一輸出；耦合為第二對堆疊開關(guān)的第三開關(guān)和第四開關(guān)，所述第二對堆疊開關(guān)在所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)之間的共用節(jié)點(diǎn)處具有第二輸出；控制電路，以可操作的方式被耦合成僅將所述第一輸出短接至所述第二輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的D類放大器，還包括被配置成接收輸入 信號以及響應(yīng)地形成具有第一占空比的第一脈寬調(diào)制信號和響應(yīng)地 形成具有第二占空比的第二脈寬調(diào)制信號的所述控制電路，所述第一 占空比由所述輸入信號的幅度決定，所述第二占空比由所述輸入信號 的幅度決定，其中所述第一 占空比與所述笫二占空比之差與所述輸入 信號的幅度成比例。
3. 如權(quán)利要求2所述的D類放大器，還包括被配置成使用所述 第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號來阻止所述D類放大器 向所述D類放大器的所述輸出提供電流的所述控制電路。
4. 如權(quán)利^"求2所述的D類放大器，其中所述D類放大器被配 置成響應(yīng)于所述笫一占空比與所述第二占空比之差而向所述D類放 大器的所述輸出提供電流。
5. 如權(quán)利要求2所述的D類放大器，其中所述第一脈寬調(diào)制信 號和所述第二脈寬調(diào)制信號具有固定頻率。
6. 如權(quán)利要求1所述的D類放大器，其中所述控制電路包括耦 合在所述第一對堆疊開關(guān)的所述第一輸出和所述第二對堆疊開關(guān)的 所述第二輸出之間的第五開關(guān)，其中所述控制電路被配置成操作所述 第五開關(guān)來將所述第一輸出短接至所述笫二輸出。
7. 如權(quán)利要求6所述的D類放大器，還包括輛合在所述第一對 堆疊開關(guān)的所述第一輸出和所述第二對堆疊開關(guān)的所述第二輸出之 間的第六開關(guān)，其中所述控制電路被配置成操作所述第六開關(guān)來將所 述第 一輸出短接至所述第二輸出。
8. 如權(quán)利要求1所述的D類放大器，其中所述控制電路以可操 作的方式被耦合，以保持所述D類放大器的輸出上的電壓值近似處在 所述D類放大器的電壓返回值和所述D類放大器的工作電壓值之間 的中點(diǎn)處。
9. 如權(quán)利要求8所述的D類放大器，其中所述控制電路以可操 作的方式被耦合，以禁止所述笫一對堆疊開關(guān)和所述第二對堆疊開 關(guān)，以阻止所述D類放大器向所述D類放大器的所述輸出提供電流。
10. —種形成D類放大器的方法，包括以可操作的方式耦合所述D類放大器以響應(yīng)于模擬輸入信號地 形成數(shù)字信號；配置所述D類放大器以響應(yīng)于所述數(shù)字信號地向所述D類放大器的輸出提供電流；和配置所述D類放大器的控制電路以響應(yīng)于表示所述模擬輸入信 號的非零值的所述數(shù)字信號的狀態(tài)地阻止所述D類放大器向所述輸 出提供電流，以及將所述D類放大器的所述輸出上的電壓保持近似處 在所述D類放大器的電壓返回和所述D類放大器的工作電壓之間的 中點(diǎn)。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中以可操作的方式耦合所述 D類放大器以響應(yīng)于模擬輸入信號地形成數(shù)字信號包括配置所述D類 放大器以形成具有第一占空比的第一PWM信號和具有第二占空比的 笫二 PWM信號，所述第 一 占空比根據(jù)所述模擬輸入信號的幅度獲得， 所述第二占空比根據(jù)所迷模擬輸入信號的所述幅度獲得，其中所述第 一占空比與所述第二占空比之差與所述模擬輸入信號的所述幅度成 比例。
12. 如權(quán)利要求U所述的方法，其中配置所述D類放大器的所 述控制電路以響應(yīng)于所迷數(shù)字信號地阻止所迷D類放大器向所迷輸 出提供電流包括配置所述D類放大器的所述控制電路以響應(yīng)于所述 第一 PWM信號和所迷第二 PWM信號地阻止所述D類放大器向所述 輸出提供電流。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中配置所述D類放大器的所 述控制電路以阻止所述D類放大器向所述輸出提供電流包括配置所 述控制電路以將所述輸出耦合在一起。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中配置所述控制電路以將所 述輸出耦合在一起包括當(dāng)所述數(shù)字信號處于共同狀態(tài)時將所述輸出 耦合在一起，
15. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中配置所述D類放大器的所 述控制電路以阻止所述D類放大器向所述輸出提供電流包括以可搮 作的方式輛合所述控制電路以當(dāng)所述數(shù)字信號處于共同狀態(tài)時阻止 向所述輸出提供電流。
16. —種D類放大器，包括以可操作的方式被耦合以接收模擬信號并響應(yīng)地形成表示所述 模擬信號的數(shù)字信號的第一電路；具有笫一輸出和第二輸出的H橋電路，所述H橋電路以可操作 的方式被耦合以響應(yīng)于所述數(shù)字信號地向所述輸出提供電流以及從 所述輸出吸收電流；和并聯(lián)耦合在所述H橋電路的所述第一輸出和所述第二輸出之間 的第一開關(guān)。
17. 如權(quán)利要求16所述的D類放大器，還包括與所述笫一開關(guān) 并聯(lián)耦合的第二開關(guān)。
18. 如權(quán)利要求17所述的D類放大器，還包括5MC配置以從所述 數(shù)字信號形成第一控制信號和第二控制信號的控制邏輯，其中所述笫 一控制信號使所述第一開關(guān)激活以用于所述數(shù)字信號的共同狀態(tài)，所 述第二控制信號使所述第二開關(guān)激活以用于所述數(shù)字信號的共同狀態(tài)。
19. 如權(quán)利要求16所述的D類放大器，其中所述笫一開關(guān)以可 操作的方式被耦合以響應(yīng)于所述數(shù)字信號地阻止所述D類放大器向 所述輸出提供電流。
20. 如權(quán)利要求16所述的D類放大器，還包括被配置以根據(jù)所 述數(shù)字信號形成控制信號的控制邏輯，其中所述控制信號使所述第一 開關(guān)激活以用于所述數(shù)字信號的共同狀態(tài).
全文摘要
在一實(shí)施例中，D類放大器(11)被配置以形成第一(DP)和第二(DN)PWM信號，每一信號具有與所接收的模擬輸入信號(12)成正比的占空比，并響應(yīng)地使能開關(guān)(31、32)以響應(yīng)于所述第一(DP)和第二(DN)PWM信號的一些狀態(tài)而將所述D類放大器(11)的所述輸出(13、14)短接在一起。
文檔編號H03F3/72GK101385238SQ200680053146
公開日2009年3月11日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者H·沙維 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司