用于数字D类音频功放的伪自然采样算法综述

伪自然采样方法是对数字D类音频功放中均匀采样脉冲宽度调制（Uniform-sampling Pulse Width Modulation,UPWM）失真校正的主流方法。近年来,如何使伪自然采样算法在校正谐波失真的同时降低算法的计算复杂度成为研究重点。首先介绍了伪自然采样方法的谐波失真校正原理,然后从UPWM面临的问题出发分别描述和分析了近年来涌现的各种伪自然采样算法的原理及其存在的问题,最后从谐波失真校正效果和计算复杂度方面比较和综合评价了不同伪自然采样算法,并展望了伪自然采样算法未来需要进一步研究的方向。     

小巧的D类功放

笔者最近对D类功放比较感兴趣,这次选择了一款小巧的桌面数字功放套件,感受一下数字功放的魅力。     

D类功放＋USB声卡——制作微型数字功放

笔者的电脑原来是一台塔式服务器,众所周知,服务器因其自身工作特点对CPU和内存等设备要求较高,而在多媒体应用方面几乎为零。这台服务器虽然通过添加独立显卡大幅度提升了3D性能,但是没有声卡却是它的硬伤,一台哑巴的电脑给日常使用带来了诸多不便。     

用于音频功放的数字上采样滤波器设计

设计了一种用于音频功放的数字上采样滤波器,通过可配置的多级插值系统将多种采样率(44.1 kHz、48.0 kHz、88.2 kHz、96.0 kHz、176.4 kH、192 kHz)的音频信号采样频率提高到6.144/5.644 8 MHz,解决了目前功放芯片只能兼容某种单一采样频率信号的问题,极大提高了音频功放的性能和音频功放芯片的灵活性。通过对半带滤波器算法结构研究,依据半带滤波器的特点,在不损失性能的前提下改进滤波器结构,使半带滤波器的资源消耗减少3/4。最终经Matlab和Modelism仿真验证分析,上采样率器带内纹波损失低于0.03 dB,各级滤波器阻带衰减-80 dB左右,滤波器最大群延时为2.052 ms,输出波形光滑,满足实际使用需求。     

基于氮化镓的数字D类功放电路设计与实现

本文介绍一种基于氮化镓芯片设计的数字D类功放电路。通过使用开关速度快、寄生参数小、电气性能优越的氮化镓作为功率器件,设计一个数字D类功放电路,放大信号功率,用于检测轨道上是否有列车占用的信息。实验结果表明,高频载波通过功放器将信号功率放大,再通过LC低通滤波,输出低频解调信号,实测解调信号失真度小于-60d B,验证了该数字D类功放电路设计的可行性。     

D类音频功放的测试

随着多媒体便携设备的普及,音频功放已经成为音频部分的标准配置,D类功放以其高品质高效的特点得到了越来越广泛的应用。本文介绍了D类音频功放的关键参数和测试方法。     

基于LM4651L的数字功放设计

介绍了LM4651L／LM4652TF数字音频功放的基本组成,对其关键技术进行了详细论述,总结了在电路和排板设计中的注意事项,对改善音质提出了详细的方案和措施。     

D类音频功放的自动增益控制系统

设计实现了一种用于D类音频功率放大器中的自动增益控制系统,通过自动调整D类功放的增益,增大了D类音频功放的输入信号范围,避免了削波失真,使得D类音频功放能够在较宽信号输入范围内保持良好的总谐波失真(THD),且不影响输出功率.该集成了自动增益控制系统的2.5 W单声道D类音频功放已经采用0.5 μm CMOS工艺实现.测试表明,在电源电压5 V、功放增益18 dB、负载4 Q的条件下,访D类音频功放能够在0～2.3 Vrms的信号输入范围内保持总谐波失真加噪声(THD+N)<2%,最大输出功率2.1 W.     

D类音频功放中扩频振荡器的设计

设计了一种用于D类音频功放的新型扩频振荡器。采用电流控制模式,利用伪随机数字频率调制,使谐波能量更加分散,频谱幅度更小,从而减小D类音频功放的EMI辐射。基于UMC0.6μm30V BCD工艺,对提出的扩频振荡器电路进行仿真验证。结果显示,扩频频率点具有良好的均匀性和随机性,并且D类音频功放的EMI主峰值幅度下降了4dB,其余EMI的峰值幅度下降了大约10dB,扩频降低电磁干扰(EMI)辐射的效果显著。     

用于数字D类放大器的双边PWM调制模块

文中介绍了一种双边PWM调制的数字D类放大器调制模块,使用伪自然采样法消除谐波失真。该伪采样算法是将牛顿-拉夫森迭代法和多项式逼近法相结合而形成的。近年来,虽有较多关于前沿PWM调制（LEPWM）和后沿PWM调制（TEPWM）的数字D类放大器的文献,但基于双边PWM（DEPWM）调制的数字 D类放大器方面的文献较少。因此本文利用现有的噪声整形技术,基于牛顿-拉夫森迭代法的伪采样算法等实现了一种用于数字D类放大器的双边PWM调制模块,并使用FPGA搭建了一个24位立体声数字音频D类放大器调制系统。经测试,该调制系统THD＋N@6 kHz性能达到-80.5 dB。     

D类音频功放中电流控制振荡器的设计

基于N阱0．5μmDPTM CMOS工艺,完成了D类音频功放中电流控制振荡器的设计。首先分析了电流控制振荡器的工作原理,然后着重介绍了振荡器的设计。仿真结果表明,5V电源电压下振荡器的频率为250kHz,温度在-40-120℃,电源电压在3-5V范围内,频率随温度和电源电压的改变很小,仅为4％。该电路应用于某款D类音频功放芯片。     

适用于DLA结构的新型功率放大器数字预失真算法

数字预失真技术通过在功率放大器的前端级联数字预失真器来补偿功放的非线性失真,而直接学习结构(Direct Learning Architecture,DLA)作为一种广泛使用的自适应数字预失真算法结构,因其预失真性能优良,前景最为看好.传统DLA预失真算法需要求得功率放大器高精度模型,其结构复杂且计算量大.针对这一问题...     

基于D类功放的宽范围可调电源的设计

结合PWM电源的原理对D类功放的工作原理进行了分析，提出了在D类功放基础上构建PWM正负可调电源的方法，并在成品D类功放器件基础上实现经济实用的电源进行了成功的尝试。     

D类数字功率放大器电路失真分析及其负反馈方案讨论

本文采用Bennett方法^[1]对D类数字功率放大电路进行失真分析,在此基础上讨论了用负反馈设计来降低失真的可行性方案。以一个10－W放大器为实例,分析仿真结果表明：THD为0．03－0．6％,能量转换效率达89％。     

宽带Chrip信号激励下功放数字预失真补偿

功率放大器(power amplifiers, PAs)会对输入的宽带线性调频信号(linear frequency modulated, LFM)引入幅度失真和相位失真,这将导致接收机脉冲压缩处理后的输出信号主瓣展宽,旁瓣电平抬高,从而恶化雷达距离分辨率甚至产生虚假目标。文中提出采用有限冲击响应滤波器(finite impulse response, FIR)模型对宽带LFM信号激励下的功放进行行为建模和数字预失真(digital predistortion, DPD)补偿。利用宽带测试平台对500 MHz 瞬时带宽LFM信号激励下峰值功率15 W 的S波段功放进行验证。实验结果表明,浅饱和和深饱和情况下FIR模型都能准确建模功放的失真特性,浅饱和情况下DPD能够补偿幅度失真和相位失真,而深饱和情况下只能补偿相位失真,经过DPD补偿脉冲压缩后的峰值旁瓣电平都明显降低。     

D类功放输出功率调节电路设计

D类音频功放具有高效率的优点,但是随着功率的不断提高,通常需要完善的保护及限制电路。设计介绍了一种用于高功率D类音频功率放大器的输出功率调节电路,可以通过芯片外部引脚输入电压或编程的方式动态调节功放的输出功率。控制方式采用了限制输入信号最大幅度的方法,分别介绍了电路的控制原理与电路实现。测试结果显示,该电路达到了较好的调节效果,具有好的调节线性度,提高了高功率放大器电路的可靠性。     

微波功率放大器互调失真与数字基带预失真线性化技术

针对现代通信信号电磁环境模拟器对谐波和互调失真的战术技术指标要求,介绍了一种用数字基带预失真技术对微波功率放大器进行线性化来有效地抑制信号的二、三次谐波和减小三阶互调分量的新方法,并对数字基带预失真线性化系统的工作原理进行了详尽地论述。分析结果表明,数字基带预失真技术不失为微波功率放大器线性化技术的新方法,完全有可能满足现代通信信号电磁环境模拟器对谐波和互调失真的技术指标要求。     

基于SoC的可重构短波功放数字预失真线性化

在对功率放大器的非线性放大特性研究的基础上,提出了在SoC为核心的硬件平台上对短波功放进行可重构预失真线性化的方法。文章重点对改进型Hammerstein 模型进行了改进,修改后的模型不仅在硬件上易于实现,而且具备模式切换功能,可以根据需求选择不同的有记忆模型或无记忆模型。实验结果证实了修改后的模型能有效地抑制短波功放的带外寄生辐射。提出的基于SoC 硬件平台的预失真线性化实现方案可以很方便地实现各种不同的预失真非线性模型,节省系统硬件资源,具有重要的工程实际应用价值。