增益可调的免滤波D类音频功放芯片的设计

摘要

随着半导体技术的快速发展，便携式产品在电子行业中占据越来越重要的地位。D类音频功放因其具有效率高、体积小等优点在便携式音视频播放器中的应用越来越广泛。因此，高效率、低失真、小体积的高性能D类音频功率放大器的设计逐渐成为研究的热点。本文的设计工作来源于西安电子科技大学超高速电路设计与电磁兼容教育部重点实验室科研项目“功率模拟集成电路设计技术研究”，主要研究高性能D类音频功率放大器的设计。
　　本文首先全面系统地阐述了D类功率放大器的工作原理以及关键技术，重点对D类功率放大器的反馈环路进行了分析。在此基础上，本文设计了一款基于PWM调制的增益可调的免滤波立体声 D类音频功放芯片 XD1261。该芯片采用新颖的恒跨导轨对轨比较器结构以及抗尖峰逻辑电路进行PWM调制，实现了对音频信号的精确调制；64步增益调节电路实现了音量的片内灵活控制；同时，系统采用带负反馈的闭环结构和免滤波设计，提高了系统的电源抑制能力和抗噪声能力，简化了外围电路，节省了系统成本；此外，该芯片还集成了欠压、过温、过流等多种保护电路。基于0.25μm5V CMOS工艺，利用Cadence等EDA软件平台完成了芯片的电路设计、仿真验证与版图设计，仿真结果显示电路功能和性能指标均达到设计要求。版图的面积为1420μm×1630μm，并且已完成流片，目前正在测试中。