一種高性能Class D音頻放大器PWM控制的設計
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3 仿真結果和分析
采用UMC 0．6μmBCD工藝，在Cadence工作環境下，通過H-spice對電路性能進行了仿真。
首先對比三種不同電源電壓VDD=2．4 V、3．3 V和5 V下鋸齒波產生電路產生的鋸齒波信號VSW的幅度和周期特性。根據式(8)知，鋸齒波的頻率與VDD無關。而據式(4)知鋸齒波的幅度與VDD成正比。如圖5所示，三種電源電壓下鋸齒波的頻率均為1．065 MHz，幅度分別為1．051 V，1．443 V和2．187 V，正好與三個電源電壓成線性關系。圖中鋸齒波的下閾值電平都接近于地，是因為設置R4的阻值遠小于R1、R2和R3，使VSW的輸出幅值落在后級PWM比較器的共模輸入范圍之內。本文引用地址：http://www.104case.com/article/160043.htm
圖6顯示了加入電容C1前后，鋸齒波信號毛刺消除的效果圖。圖6上波形無電容C1的情況，圖6下則加入了C1。可以看到由于M19的瞬間開啟導致的VSW的電壓毛刺被明顯削弱，已經被消除掉。
分別在電源電壓VDD=2．4 V、3.3 V和5 V情況下對本文所設計整體電路做了驗證。設定三種情況下VREF=1．24 V。其中實線為圖2中VSW，虛線為VREF移位后的電平VOUT。仿真波形如圖7所示。
當VDD=2．4 V時，測出來VOUT=1．11 V，VSW的平均值為1．108 V；當VDD=3.3 V時，測出來VOUT=0．784V，VSW的平均值為0．783 V；當VDD=5．0 V時，測出來VOUT=0．636 V，VSW的平均值為0．636 V。仿真結果顯示輸入電源在2．4～5 V之間變化時，VOUT和VSW的平均值最多相差2 mV，顯示出位移后的VREF能夠很好地跟隨鋸齒波的共模電平。
4 結束語
本文設計一種高性能PWM控制方式，應用在Class D音頻放大器中，在很寬的電源電壓范圍內實現很大的輸出功率。所設計的電路結構使調制鋸齒波的幅度與電源電壓成正比關系，然后將輸入音頻信號前置放大后的共模電平從原來的VREF位移到調制鋸齒波的共模電平上，就實現了拓寬音頻輸入幅度范圍的目的。仿真結果顯示，當電源電壓從2．4 V變換到5 V時，鋸齒波信號幅度始終跟隨電源的變化，而且輸入到PWM比較器的兩個信號調制鋸齒波和音頻信號的共模電平之間的偏差儀在2 mV以內，達到了預期設計的目標。
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