一种高性能Class D音频放大器PWM控制的设计
3 仿真结果和分析
采用UMC 0．6μmBCD工艺，在Cadence工作环境下，通过H-spice对电路性能进行了仿真。
首先对比三种不同电源电压VDD=2．4 V、3．3 V和5 V下锯齿波产生电路产生的锯齿波信号VSW的幅度和周期特性。根据式(8)知，锯齿波的频率与VDD无关。而据式(4)知锯齿波的幅度与VDD成正比。如图5所示，三种电源电压下锯齿波的频率均为1．065 MHz，幅度分别为1．051 V，1．443 V和2．187 V，正好与三个电源电压成线性关系。图中锯齿波的下阈值电平都接近于地，是因为设置R4的阻值远小于R1、R2和R3，使VSW的输出幅值落在后级PWM比较器的共模输入范围之内。
图6显示了加入电容C1前后，锯齿波信号毛刺消除的效果图。图6上波形无电容C1的情况，图6下则加入了C1。可以看到由于M19的瞬间开启导致的VSW的电压毛刺被明显削弱，已经被消除掉。
分别在电源电压VDD=2．4 V、3.3 V和5 V情况下对本文所设计整体电路做了验证。设定三种情况下VREF=1．24 V。其中实线为图2中VSW，虚线为VREF移位后的电平VOUT。仿真波形如图7所示。
当VDD=2．4 V时，测出来VOUT=1．11 V，VSW的平均值为1．108 V；当VDD=3.3 V时，测出来VOUT=0．784V，VSW的平均值为0．783 V；当VDD=5．0 V时，测出来VOUT=0．636 V，VSW的平均值为0．636 V。仿真结果显示输入电源在2．4～5 V之间变化时，VOUT和VSW的平均值最多相差2 mV，显示出位移后的VREF能够很好地跟随锯齿波的共模电平。
4 结束语
本文设计一种高性能PWM控制方式，应用在Class D音频放大器中，在很宽的电源电压范围内实现很大的输出功率。所设计的电路结构使调制锯齿波的幅度与电源电压成正比关系，然后将输入音频信号前置放大后的共模电平从原来的VREF位移到调制锯齿波的共模电平上，就实现了拓宽音频输入幅度范围的目的。仿真结果显示，当电源电压从2．4 V变换到5 V时，锯齿波信号幅度始终跟随电源的变化，而且输入到PWM比较器的两个信号调制锯齿波和音频信号的共模电平之间的偏差仪在2 mV以内，达到了预期设计的目标。
加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号：EEPW
或用微信扫描左侧二维码