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。     

一种改进的数字PWM发生器非线性误差预校正方法

本文针对数字D类功放中数字脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）发生器本身含有的非线性,提出一种改进的数字PWM发生器非线性误差预校正方法。该方法利用∑-Δ调制器特性对原方法校正因子的计算公式进行改进,使其可在校正数字PWM发生器产生的非线性误差的同时,解决了原方法由于对∑-Δ调制器加入的校正因子能量往往过大导致积分器输出饱和甚至震荡从而造成系统性能下降的问题。在所提方法基础上设计了一个数字D类音频功放系统,实验结果表明使用该方法得到的校正因子能量远小于使用原有数字PWM发生器非线性误差预校正方法得到的校正因子能量,且基本消除了数字PWM发生器产生的非线性误差。     

一种用于数字D类功放的伪自然采样算法

该文针对均匀采样脉冲宽度调制(UPWM)型数字D类功放,提出了一种新的伪自然采样算法以校正其在开关信号调制时产生的谐波失真。该算法融合了三阶和一阶拉格朗日插值法,并结合伪自然采样点位置判断法而形成,可在计算复杂度较低的同时,达到较好的谐波失真校正效果。该文使用FPGA搭建了一个基于该算法以及其它同类算法的开关信号调制器测试系统。测试结果表明,相比同类算法,该算法基本消除了谐波失真且硬件消耗适中,显示了更大的优越性。     

高阶多位∑-△调制器设计方法研究

∑-△调制器作为数字D类功放的一个重要模块,性能的高低直接影响着数字D类功放的总体性能.针对目前所存在的高阶多位∑-△调制器的噪声传递函数(NTF)设计方法对最大稳定输入幅度所产生的限制条件比较苛刻,造成所设计的NTF往往不是最优的情况,提出一种基于多变量优化理论和新的稳定性判定方案的高阶多位∑-△调制器NTF设计方法,并设计了一个用于数字D类功放的8阶5位∑-△调制器.仿真结果表明,多位∑-△调制器性能优于使用传统设计方法设计的∑-△调制器,完全满足高性能数字D类功放需求.     

负反馈和状态空间重构的UPWM失真问题校正方法

针对数字D类音频功率放大器中的均匀采样脉冲宽度调制(Uniform-Sampling Pulse Width Modulation,UPWM)失真,提出了一种负反馈和状态空间重构的全数字UPWM失真问题校正方法。该方法利用数字Σ-Δ(Sigma-Delta)调制器的高开环增益特性,通过构造包含数字Σ-Δ调制器和UPWM发生器的闭环负反馈环路,使得环路的输入与输出近似呈线性关系,从而校正UPWM产生的失真。在构造闭环时,通过对数字Σ-Δ调制器的状态空间表达式进行重构,并添加插零值模块和抽取模块使该环路在保持稳定性的同时,拥有与原数字Σ-Δ调制器相同的噪声整形效果。实验结果表明,该方法相比其他的UPWM失真校正方法,不仅能降低谐波失真,还能大幅降低数字UPWM调制器输出信号的本底噪声,从而可使数字UPWM调制器在频率6 kHz和幅度为满量程的-5 dB的正弦数字信号输入情况下,输出信噪失真比达到95.26 dB,同时所提方法可全数字电路实现、硬件实现简单且易于移植。     

数字音频D类功放电源误差校正方法研究

为了实时校正供电电源噪声引起的数字音频D类功放输出误差,提出一种基于FPGA的电源误差校正方法。使用高精度ADC芯片将电源纹波信号转化为数字量后送入FPGA,校正模块根据电源纹波的大小对数字音频D类功放Sigma-Delta调制器输入值进行预校正处理,从而实现在功放输出端有效的抑制电源噪声。经过实际电路测试,该方法可以有效的抑制电源噪声对数字音频D类功放的影响,电源抑制比达到36.78 dB。     

带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器设计与实现

针对免滤波数字D类功放的高电磁干扰(Electro-Magnetic Interference, EMI)问题,本文提出一种用于免滤波数字D类功放的扩频调制方法,该方法利用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register, LFSR)产生的伪随机数列的奇偶性来改变功放输出UPWM信号的脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency, PRF),使功放输出信号在PRF及其谐波处的能量更加分散,从而降低EMI,基于该方法,本文设计并使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)实现了一个带扩频调制的免滤波脉冲宽度调制器。实验结果表明,采用该扩频调制方法的免滤波脉冲宽度调制器可使其输出的UPWM信号的带外频谱峰值幅度减小27.3ｄＢ,从而降低输出信号的高频成分幅度?达到降低EMI的目的。