基于预失真的全数字音频放大器的优化设计

摘要

近年来，数字音频放大器应用相当广泛，用以提高效率。但大约3GHz的计数频率使得我们对16位PCM直接进行脉宽调制变得不太可行。通常我们采取的方法是，提高原始信号的采样率，结合ΣΔ调制方法，降低数据位宽，搬移噪声到关心频带外，也就是所谓的噪声整形。最后用低频的PWM完成原始信号重现。
　　 本文介绍了一个全数字音频放大器的基本原理和基本结构。给出了前期工作的设计结构和最终结果，效果不是非常令人满意。基于前期设计工作的弊端，我们给出了两种该设计的优化方法，目的在于节省系统资源，提高信噪比。第一种优化设计为预失真部分算法的改进，介绍近年来流行优秀算法与其相关原理，分析比较各种算法利弊，最终选取了算法A 来取代线性拟合算法。第二种优化设计为ΣΔ调制器的改进，用1bit量化器取代4bit量化器，用PDM（脉冲密度调制）取代PWM（脉冲宽度调制），从而消除了预失真模块，并对调制结构进行经验调整，大幅节省系统资源，并进一步提高了信噪比。预失真算法的改进提高系统信噪比约14dB，ΣΔ调制部分的改进提高系统信噪比约24dB。整个系统的建模与仿真在Matlab 下进行，仿真结果表明两个方面的优化设计均已达到应用要求。