一種高性能Class D音頻放大器PWM控制的設(shè)計(jì)
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3 仿真結(jié)果和分析
采用UMC 0．6μmBCD工藝，在Cadence工作環(huán)境下，通過H-spice對(duì)電路性能進(jìn)行了仿真。
首先對(duì)比三種不同電源電壓VDD=2．4 V、3．3 V和5 V下鋸齒波產(chǎn)生電路產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)VSW的幅度和周期特性。根據(jù)式(8)知，鋸齒波的頻率與VDD無關(guān)。而據(jù)式(4)知鋸齒波的幅度與VDD成正比。如圖5所示，三種電源電壓下鋸齒波的頻率均為1．065 MHz，幅度分別為1．051 V，1．443 V和2．187 V，正好與三個(gè)電源電壓成線性關(guān)系。圖中鋸齒波的下閾值電平都接近于地，是因?yàn)樵O(shè)置R4的阻值遠(yuǎn)小于R1、R2和R3，使VSW的輸出幅值落在后級(jí)PWM比較器的共模輸入范圍之內(nèi)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/160043.htm
圖6顯示了加入電容C1前后，鋸齒波信號(hào)毛刺消除的效果圖。圖6上波形無電容C1的情況，圖6下則加入了C1?？梢钥吹接捎贛19的瞬間開啟導(dǎo)致的VSW的電壓毛刺被明顯削弱，已經(jīng)被消除掉。
分別在電源電壓VDD=2．4 V、3.3 V和5 V情況下對(duì)本文所設(shè)計(jì)整體電路做了驗(yàn)證。設(shè)定三種情況下VREF=1．24 V。其中實(shí)線為圖2中VSW，虛線為VREF移位后的電平VOUT。仿真波形如圖7所示。
當(dāng)VDD=2．4 V時(shí)，測出來VOUT=1．11 V，VSW的平均值為1．108 V；當(dāng)VDD=3.3 V時(shí)，測出來VOUT=0．784V，VSW的平均值為0．783 V；當(dāng)VDD=5．0 V時(shí)，測出來VOUT=0．636 V，VSW的平均值為0．636 V。仿真結(jié)果顯示輸入電源在2．4～5 V之間變化時(shí)，VOUT和VSW的平均值最多相差2 mV，顯示出位移后的VREF能夠很好地跟隨鋸齒波的共模電平。
4 結(jié)束語
本文設(shè)計(jì)一種高性能PWM控制方式，應(yīng)用在Class D音頻放大器中，在很寬的電源電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)很大的輸出功率。所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)使調(diào)制鋸齒波的幅度與電源電壓成正比關(guān)系，然后將輸入音頻信號(hào)前置放大后的共模電平從原來的VREF位移到調(diào)制鋸齒波的共模電平上，就實(shí)現(xiàn)了拓寬音頻輸入幅度范圍的目的。仿真結(jié)果顯示，當(dāng)電源電壓從2．4 V變換到5 V時(shí)，鋸齒波信號(hào)幅度始終跟隨電源的變化，而且輸入到PWM比較器的兩個(gè)信號(hào)調(diào)制鋸齒波和音頻信號(hào)的共模電平之間的偏差儀在2 mV以內(nèi)，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
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