高性能D类音频功放的IC设计.docVIP

UDC 硕 士 学 位 论 文 高性能D类音频功放的IC设计 IC Design of High-level Class-D Audio Power Amplifier 指导教师姓名： 专 业 名 称：机械制造及自动化 论文提交日期：2012 年 6 月 论文答辩时间：2012 年 6 月 学位授予日期：2012 年 月 答辩委员会主席： 评 阅 人： 2012 年 5 月 厦门大学学位论文原创性声明 本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范（试行）》。 另外，该学位论文为（ ）课题（组）的研究成果，获得（ ）课题（组）经费或实验室的资助，在（ ）实验室完成。（请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。） 声明人（签名）： 年 月 日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于： （ ）1.经厦门大学必威体育官网网址委员会审查核定的必威体育官网网址学位论文，于　　 年　 月 　日解密，解密后适用上述授权。 （ ）2.不必威体育官网网址，适用上述授权。 （请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。必威体育官网网址学位论文应是已经厦门大学必威体育官网网址委员会审定过的学位论文，未经厦门大学必威体育官网网址委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。） 声明人（签名）： 年 月 日 PAGE I 摘 要 高效、节能的D类音频功放相比AB类音频功放却具有谐波失真度高、噪声大的缺馅。针对这个问题，本文研究设计了具有对称结构双路PWM调制的D类音频功放提高了共模噪声抑制能力和减小谐波失真度，拓宽了输出音频的幅值范围，实现了无滤波输出。 论文研究针对D类音频功放输出品质低的问题，提出了全差分、双PWM调制、双反向音频对称功率输出结构，给出了MOS管调制全桥推挽式（BTL）芯片架构设计，提高了音频功放输出品质，减小了芯片面积；优化设计前置放大器的通频带为音频频率工作范围，实现了对输入信号的非音频成分的滤除；采用AGC（自动增益控制）调整系统增益技术，设计了信号限幅模块，消除了音乐刺耳现象；优化了驱动功率管的死区时间，既保证了音频功放输出品质又有效地限制了功率管电流尖峰的通过，保证了功率管的正常工作；为保护系统工作，还设计了芯片内集成的过流保护（OCP）和过温保护(OTP)电路模块。 论文使用Cadence的Spectre和Hspice进行了电路的仿真验证，使用Cadence的Virtuoso进行了版图的设计，采用华润上华 0.5um 线宽CMOS工艺，完成了对该芯片后端生产以及性能测试，所得到的产品在电源电压为5.5V下能够为4Ω的负载提供3.2W的功率，为8Ω的负载提供2W的功率，工作效率可以达到90%， THD+N（谐波失真加噪声）最低能达到0.025%。芯片内的AGC，OTP和OCP功能模块全部工作正常，所开发研究的芯片技术在国内处于领先地位，具有广泛的市场前景。 关键词：D类；AGC；效率；失真 PAGE 84 PAGE 3 ABSTRACT Compared with class-AB audio amplifier, Class-D audio amplifier has relatively high THD+N. As to this problem, this paper represents a double-side modulation topology, so the system improves common mode rejection ratio and achieves smaller distortion