用于数字音频放大器的预失真算法

摘要

D 类放大器近几年的使用越来越广，尤其是全数字D 类放大器，不同于以往的使用模拟脉宽调制来驱动功率级，而是直接对数字音频信号进行数字脉宽调制，即UWPM(Uniformly-Sampled Pulse Width Modulation，归一化脉冲宽度调制)。UPWM最大的缺点在于会引入严重的信号谐波失真，常用的消除该谐波失真的方法为LPWM(Linearizing Pulse Width Modulation，线性插值)。
　　 本文创新提出了一种用于消除UPWM 产生的信号谐波失真的方法，应用于UADS(二级单边沿归一化脉冲宽度调制)调制结构，基于LPWM，在其基础上添加一个适当的抖动信号，在幅值域修正PCM(Pulse Code Modulation，脉冲编码调制)数据流和调制载波的交点，从而使UPWM 调制的脉冲沿接近NPWM(Naturally-Sampledpulse width modulation，自然脉冲宽度调制)调制的脉冲沿。并尝试对该预失真算法进行了拓展，包括UADD和混合频率载波。
　　 采用了数字音频放大器系统结构作为算法应用的载体，解决了多比特UPWM 调制所需系统时钟频率过高的问题，该系统为32 倍插值，5 阶4 比特SD 调制(Sigma-Delta Modulation)。仿真环境为Simulink，输入信号为48000Hz 采样的数字正弦信号，分别在3KHz、6.67KHz、9KHz 频率下对本文提出的算法进行了仿真，并分别应用与UADS、UADD、变频率载波。在UADS 下对所有信号谐波失真的抑制程度达到了-110dB 以下下，优于传统LPWM的-100dB，仿真结果表明本算法在性能上有较大程度的提升。