[go: up one dir, main page]

TWI719811B - 負回授系統架構及其迴圈濾波器 - Google Patents

負回授系統架構及其迴圈濾波器 Download PDF

Info

Publication number
TWI719811B
TWI719811B TW109102319A TW109102319A TWI719811B TW I719811 B TWI719811 B TW I719811B TW 109102319 A TW109102319 A TW 109102319A TW 109102319 A TW109102319 A TW 109102319A TW I719811 B TWI719811 B TW I719811B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
input terminal
inverting input
capacitor
electrically connected
resistor
Prior art date
Application number
TW109102319A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130115A (zh
Inventor
林哲弘
李祐安
Original Assignee
瑞昱半導體股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞昱半導體股份有限公司 filed Critical 瑞昱半導體股份有限公司
Priority to TW109102319A priority Critical patent/TWI719811B/zh
Priority to US16/831,031 priority patent/US11283414B2/en
Priority to CN202010248878.2A priority patent/CN113225035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI719811B publication Critical patent/TWI719811B/zh
Publication of TW202130115A publication Critical patent/TW202130115A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2173—Class D power amplifiers; Switching amplifiers of the bridge type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45475—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/03—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45174—Indexing scheme relating to differential amplifiers the application of the differential amplifier being in an integrator circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45512—Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising one or more capacitors, not being switched capacitors, and being coupled between the LC and the IC
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45526—Indexing scheme relating to differential amplifiers the FBC comprising a resistor-capacitor combination and being coupled between the LC and the IC
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45652—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more further dif amp stages, either identical to the dif amp or not, in cascade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本案提供一種負回授系統架構及其迴圈濾波器。負回授系統架構包含一迴圈濾波器、一脈波寬度調變電路及一驅動器。迴圈濾波器包含三級串聯之積分器，用以接收訊號並進行濾波後輸出，迴圈濾波器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點。脈波寬度調變電路電性連接迴圈濾波器，用以接收濾波後之訊號並調制成一脈波寬度調變訊號後輸出。驅動器電性連接脈波寬度調變電路及迴圈濾波器，用以接收脈波寬度調變訊號並產生一輸出訊號推動一負載裝置，且輸出訊號係回授至迴圈濾波器。

Description

負回授系統架構及其迴圈濾波器
本案係有關一種音頻放大器（Audio Amplifier），特別是關於一種具有單一回授路徑的負回授系統架構及其迴圈濾波器。
現有的放大器可分為A類放大器、B類放大器、AB類放大器、C類放大器及D類放大器，其中由於半導體技術的蓬勃發展，所以低功耗、高性能的D類放大器已被廣泛應用在音頻功率放大電路等領域，以便將音源訊號放大並推動負載喇叭。
在D類音頻放大器中，為了增加訊號雜訊失真比（ signal to noise and distortion ratio，SNDR），常使用回授架構，利用其迴圈增益來抑制雜訊與失真，且一般而言迴圈的階數愈大，迴圈增益越大，訊號雜訊失真比會愈高，但常會有穩定度上問題。因此，在D類音頻放大器能提供一個足夠且穩定的迴圈增益是亟需的。
有鑒於此，本案提出一種負回授系統架構，包含：一迴圈濾波器、一脈波寬度調變電路及一驅動器。迴圈濾波器包含三級串聯之積分器，用以接收訊號並進行濾波後輸出，迴圈濾波器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點。脈波寬度調變電路電性連接迴圈濾波器，用以接收濾波後之訊號並調制成一脈波寬度調變訊號後輸出。驅動器電性連接脈波寬度調變電路及迴圈濾波器，用以接收脈波寬度調變訊號並產生一輸出訊號推動一負載裝置，且輸出訊號係回授至迴圈濾波器。
本案另外提出一種迴圈濾波器，包含三級串聯之積分器，此三級串聯之積分器包含一第一級積分器、一第二級積分器及一第三級積分器，第一級積分器電性連接第二級積分器且接收回授之一輸出訊號，第二級積分器電性連接第三級積分器，第三級積分器電性連接一脈波寬度調變電路，三級串聯之積分器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點。
綜上所述，本案利用三級串聯之積分器配合頻寬內極點與頻寬內零點的設計，可以得到提升且穩定的迴圈增益（loop gain），進而提高迴圈對失真與雜訊的抑制能力，以獲得較佳的輸出線性度及抗雜訊表現。
圖1係根據本案負回授系統架構之一實施例的方塊示意圖，請參閱圖1所示，一負回授系統架構1係可將輸入訊號V IN+、V IN-放大並推動作為負載裝置的一喇叭40，且此輸入訊號V IN+、V IN-係為一差動訊號。在一實施例中，負回授系統架構1係應用在一D類音頻放大器，亦即本案可為D類音頻放大器中的負回授系統架構。負回授系統架構1包含一迴圈濾波器10、一脈波寬度調變電路20以及一驅動器30。迴圈濾波器10係包含三級串聯之積分器，用以接收一訊號並進行濾波後，以輸出濾波後之訊號V LF+、V LF -，其中接收的訊號係為初始時的輸入訊號V IN+、V IN-，或是開始回授後，輸入訊號V IN+、V IN-與回授之輸出訊號V O+、V O-相減後的訊號。此迴圈濾波器10具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點，其中三個頻寬內極點可以產生最高的迴圈增益，至少二個頻寬內零點則可使相位增加，以獲得足夠的相位裕度（phase margin）維持系統穩定度。脈波寬度調變電路20電性連接迴圈濾波器10，用以接收濾波後之訊號V LF+、V LF -並將其調制成一脈波寬度調變訊號V PWM+、V PWM-後輸出。驅動器30電性連接脈波寬度調變電路20及迴圈濾波器10，用以接收脈波寬度調變訊號V PWM+、V PWM-，驅動器30根據脈波寬度調變訊號V PWM+、V PWM-產生一輸出訊號V O+、V O-以推動喇叭40播放，且輸出訊號V O+、V O-係進一步回授至迴圈濾波器10，以形成單一負回授路徑。
在迴圈濾波器10中，三級串聯之積分器包含一第一級積分器12、一第二級積分器14及一第三級積分器16，第一級積分器12電性連接第二級積分器14且接收回授之輸出訊號V O+、V O-，第二級積分器14電性連接第三級積分器16，第三級積分器16電性連接至脈波寬度調變電路20。
圖2(A)~圖2(D)係根據本案之第一級積分器之各實施例的電路示意圖，請同時參閱圖2(A)~圖2(D)所示，在一實施例中，第一級積分器12包含一第一差動放大器122以及二第一電阻電容電路（RC circuit）124、124’，第一差動放大器122具有一第一反相輸入端（-）、一第一非反相輸入端（+）、一第一反相輸出端（-）及一第一非反相輸出端（+），第一電阻電容電路124電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間，另一第一電阻電容電路124'電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間。其中，第一電阻電容電路124、124'係由電阻及電容等元件所組成，並依據不同元件數量與連接關係而具有不同的實施態樣。
如圖2(A)所示，第一電阻電容電路124包含一第一電阻R1及一第一電容C 1，第一電阻R1電性連接第一差動放大器122之第一反相輸入端（-），且第一電容C 1電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間。另一第一電阻電容電路124'包含一第一電阻R1'及一第一電容C 1'，第一電阻R1'電性連接第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+），且第一電容C 1'電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間。採用此第一電阻電容電路124之第一級積分器12的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image002
，有一個頻寬內極點。
如圖2(B)所示，第一電阻電容電路124包含一第二電阻R 2、一第二電容C 2及一第三電容C 3，第二電阻R 2並聯第二電容C 2並電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-），第三電容C 3電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間。另一第一電阻電容電路124'包含一第二電阻R 2'、一第二電容C 2'及一第三電容C 3'，第二電阻R 2'並聯第二電容C 2'並電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+），第三電容C 3'電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間。採用此第一電阻電容電路124之第一級積分器12的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image004
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。
如圖2(C)所示，第一電阻電容電路124包含一第三電阻R 3、一第四電容C 4及一第四電阻R 4，第三電阻R 3電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-），且第四電容C 4串聯第四電阻R 4並電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間。另一第一電阻電容電路124’包含一第三電阻R 3'、一第四電容C 4'及一第四電阻R 4'，第三電阻R 3'電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+），且第四電容C 4'串聯第四電阻R 4'並電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間。採用此第一電阻電容電路124之第一級積分器12的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image006
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。
如圖2(D)所示，第一電阻電容電路124包含一第五電阻R 5、一第五電容C 5、一第六電阻R 6及一第六電容C 6，第五電阻R 5並聯第五電容C 5並電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-），且第六電容C 6串聯第六電阻R 6並電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間。第一電阻電容電路124'包含一第五電阻R 5'、一第五電容C 5'、一第六電阻R 6'及一第六電容C 6'，第五電阻R 5'並聯第五電容C 5'並電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+），且第六電容C 6'串聯第六電阻R 6'並電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間。採用此第一電阻電容電路124之第一級積分器12的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image008
，有一個頻寬內極點及二個頻寬內零點。
圖3(A)~圖3(D)係根據本案之第二級積分器之各實施例的電路示意圖，請同時參閱圖3(A)~圖3(D)所示，在一實施例中，第二級積分器14包含一第二差動放大器142以及二第二電阻電容電路144、144'，第二差動放大器142具有一第二反相輸入端（-）、一第二非反相輸入端（+）、一第二反相輸出端（-）及一第二非反相輸出端（+），第二電阻電容電路144電性連接至第二差動放大器142之第二反相輸入端（-）及第二非反相輸出端（+）之間，另一第二電阻電容電路144'電性連接至第二差動放大器142之第二非反相輸入端（+）及第二反相輸出端（-）之間。其中，第二電阻電容電路144、144'亦由電阻及電容等元件所組成，並依據不同元件數量與連接關係而具有不同的實施態樣，第二電阻電容電路144、144'的實施態樣如圖3(A)~圖3(D)所示，除了使用第二差動放大器142以及第二電阻電容電路144、144'取代圖2(A)~圖2(D)所示之第一差動放大器122及第一電阻電容電路124、124'之外，其餘結構與連接關係皆相同，故可參考前面之詳細說明，於此不再贅述。因此，圖3(A)所示之第二級積分器14的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image002
，有一個頻寬內極點。圖3( B)所示之第二級積分器14的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image004
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。圖3(C)所示之第二級積分器14的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image006
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。圖3(D)所示之第二級積分器14的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image008
，有一個頻寬內極點及二個頻寬內零點。
圖4(A)~圖4(D)係根據本案之第三級積分器之各實施例的電路示意圖，請同時參閱圖4(A)~圖4(D)所示，在一實施例中，第三級積分器16包含一第三差動放大器162以及二第三電阻電容電路164、164'，第三差動放大器162具有一第三反相輸入端（-）、一第三非反相輸入端（+）、一第三反相輸出端（-）及一第三非反相輸出端（+），第三電阻電容電路164電性連接至第三差動放大器162之第三反相輸入端（-）及第三非反相輸出端（+）之間，另一第三電阻電容電路164'電性連接至第三差動放大器162之第三非反相輸入端（+）及第三反相輸出端（-）之間。其中，第三電阻電容電路164、164'係由電阻及電容等元件所組成，並依據不同元件數量與連接關係而具有不同的實施態樣，第三電阻電容電路164、164'的實施態樣如圖4(A)~圖4(D)所示，除了使用第三差動放大器162以及第三電阻電容電路164、164'取代圖2(A)~圖2(D)所示之第一差動放大器122及第一電阻電容電路124、124'之外，其餘結構與連接關係皆相同，故可參考前面之詳細說明，於此不再贅述。因此，圖4(A)所示之第三級積分器16的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image002
，有一個頻寬內極點。圖4( B)所示之第三級積分器16的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image004
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。圖4(C)所示之第三級積分器16的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image006
，有一個頻寬內極點及一個頻寬內零點。圖4(D)所示之第三級積分器16的轉移函數（transfer function）為
Figure 02_image008
，有一個頻寬內極點及二個頻寬內零點。
在一實施例中，如圖1所示，由於第一級積分器12可以選自圖2(A)~圖2(D)所示之電路結構，第二級積分器14可以選自圖3(A)~圖3(D)所示之電路結構，第三級積分器16可以選自圖4(A)~圖4(D)所示之電路結構，因此，迴圈濾波器10理論上應該會有4*4*4＝64個結構組合，但迴圈濾波器10必須具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點，所以會有7種結構組合之頻寬內零點小於二個而無法使用，包含圖2(A)、圖3(A)及圖4(A)之組合，圖2(A)、圖3(A)及圖4(B)之組合，圖2(A)、圖3(A)及圖4(C)之組合，圖2(A)、圖3(B)及圖4(A)之組合，圖2(A)、圖3(C)及圖4(A)之組合，圖2(B)、圖3(A)及圖4(A)之組合，以及圖2(C)、圖3(A)及圖4(A)之組合等。因此，迴圈濾波器10總共會有57個結構組合可以使用。
圖5係根據本案之迴圈濾波器之一實施例的電路示意圖，請參閱圖5所示之一實施例，在此迴圈濾波器10中，本案係選擇使用圖2(A)之結構作為第一級積分器12，圖3(B)之結構作為第二級積分器14，圖4(D)之結構作為第三級積分器16，以組成三級串聯之積分器。如圖5所示，在第一級積分器12中，第一電阻電容電路124之第一電阻R1一端電性連接第一差動放大器122之第一反相輸入端（-），另一端接收輸入訊號V IN+，第一電容C 1電性連接第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸出端（+）之間；第一電阻電容電路124'之第一電阻R1’的一端電性連接第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+），另一端接收輸入訊號V IN-，且第一電容C 1'電性連接第一差動放大器122之第一非反相輸入端（+）及第一反相輸出端（-）之間，其中第一差動放大器122之第一反相輸入端（-）及第一非反相輸入端（+）更分別電性連接一回授電阻R FB、R FB'，以分別接收回授的輸出訊號V O-、V O+。在第二級積分器14中，第二電阻電容電路144之第二電阻R 2並聯第二電容C 2並電性連接至第一差動放大器122之第一非反相輸出端（+）及第二差動放大器142之第二反相輸入端（-）之間，第三電容C 3電性連接至第二差動放大器142之第二反相輸入端（-）及第二非反相輸出端（+）之間；同理，第二電阻電容電路144'之第二電阻R 2'並聯第二電容C 2'並電性連接至第一差動放大器122之第一反相輸出端（-）及第二差動放大器142之第二非反相輸入端（+）之間，第三電容C 3'電性連接至第二差動放大器142之第二非反相輸入端（+）及第二反相輸出端（-）之間。在第三級積分器16中，第三電阻電容電路164之第五電阻R 5並聯第五電容C 5並電性連接至第二差動放大器142之第二非反相輸出端（+）及第三差動放大器162之第三反相輸入端（-）之間，且第六電容C 6串聯第六電阻R 6並電性連接至第三差動放大器162之第三反相輸入端（-）及第三非反相輸出端（+）之間；第三電阻電容電路164'之第五電阻R 5’並聯第五電容C 5'並電性連接至第二差動放大器142之第二反相輸出端（-）及第三非反相輸入端（+）之間，且第六電容C 6'串聯第六電阻R 6'並電性連接至第三差動放大器162之第三非反相輸入端（+）及第三反相輸出端（-）之間，因此，第三差動放大器162之第三非反相輸出端（+）及第三反相輸出端（-）可以分別輸出濾波後之訊號V LF+、V LF -。
承上，此迴圈濾波器10之迴圈轉移函數（loop transfer function）可以表示為
Figure 02_image010
，所以此迴圈濾波器10具有三個頻寬內極點及三個頻寬內零點，三個頻寬內極點可以讓此迴圈濾波器10於頻寬內具有-20*3＝-60 dB/decade的斜率，以產生最高的頻寬內迴圈增益，三個頻寬內零點則可以獲得較高的相位裕度。
當然，圖5所示之迴圈濾波器10僅為舉例，本發明並不以此為限，只要將迴圈濾波器10所需的第一級積分器12、第二級積分器14及第三級積分器16串接在一起，且滿足三個頻寬內極點與至少二個頻寬內零點的電路設計，均屬本發明之範疇。
因此，本案利用三級串聯之積分器（第一級積分器、第二級積分器及第三級積分器）配合三個頻寬內極點與至少二個頻寬內零點的設計，可以得到提升且穩定的迴圈增益，進而提高迴圈對失真與雜訊的抑制能力，以獲得較佳的輸出線性度及抗雜訊表現。
以上所述之實施例僅係為說明本案之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案之內容並據以實施，當不能以之限定本案之專利範圍，即大凡依本案所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案之專利範圍內。
1:負回授系統架構 10:迴圈濾波器 12:第一級積分器 122:第一差動放大器 124,124':第一電阻電容電路 14:第二級積分器 142:第二差動放大器 144,144':第二電阻電容電路 16:第三級積分器 162:第三差動放大器 164,164':第三電阻電容電路 20:脈波寬度調變電路 30:驅動器 40:喇叭 C 1,C 1':第一電容 C 2,C 2':第二電容 C 3,C 3':第三電容 C 4,C 4':第四電容 C 5,C 5':第五電容 C 6,C 6':第六電容 R 1,R 1':第一電阻 R 2,R 2':第二電阻 R 3,R 3':第三電阻 R 4,R 4':第四電阻 R 5,R 5':第五電阻 R 6,R 6':第六電阻 R FB,R FB':回授電阻 V IN+,V IN-:輸入訊號 V LF+,V LF-:濾波後之訊號 V PWM+,V PWM-:脈波寬度調變訊號 V O+,V O-:輸出訊號
圖1係根據本案負回授系統架構之一實施例的方塊示意圖。 圖2(A)~圖2(D)係根據本案之第一級積分器之各實施例的電路示意圖。 圖3(A)~圖3(D)係根據本案之第二級積分器之各實施例的電路示意圖。 圖4(A)~圖4(D)係根據本案之第三級積分器之各實施例的電路示意圖。 圖5係根據本案之迴圈濾波器之一實施例的電路示意圖。
1:負回授系統架構
10:迴圈濾波器
12:第一級積分器
14:第二級積分器
16:第三級積分器
20:脈波寬度調變電路
30:驅動器
40:喇叭
VIN+,VIN-:輸入訊號
VLF+,VLF-:濾波後之訊號
VPWM+,VPWM-:脈波寬度調變訊號
VO+,VO-:輸出訊號

Claims (7)

  1. 一種負回授系統架構，包含：一迴圈濾波器，包含三級串聯之積分器，用以接收一訊號並進行濾波後輸出，該迴圈濾波器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點；一脈波寬度調變電路，電性連接該迴圈濾波器，用以接收濾波後之該訊號並調制成一脈波寬度調變訊號後輸出；以及一驅動器，電性連接該脈波寬度調變電路及該迴圈濾波器，用以接收該脈波寬度調變訊號並產生一輸出訊號推動一負載裝置，且該輸出訊號係回授至該迴圈濾波器；其中該三級串聯之積分器包含一第一級積分器、一第二級積分器及一第三級積分器，該第一級積分器電性連接該第二級積分器且接收回授之該輸出訊號，該第二級積分器電性連接該第三級積分器，該第三級積分器電性連接該脈波寬度調變電路；其中該第一級積分器更包含：一第一差動放大器，具有一第一反相輸入端、一第一非反相輸入端、一第一反相輸出端及一第一非反相輸出端；以及二第一電阻電容電路，其中一該第一電阻電容電路電性連接至該第一差動放大器之該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端，另一該第一電阻電容電路電性連接至該第一差動放大器之該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端；以及其中該第一電阻電容電路係可選自下列其中之一： 一第一電阻及一第一電容，該第一電阻電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第一電容電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間；一第二電阻、一第二電容及一第三電容，該第二電阻並聯該第二電容並電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，該第三電容電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間；一第三電阻、一第四電容及一第四電阻，該第三電阻電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第四電容串聯該第四電阻並電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間；以及一第五電阻、一第五電容、一第六電阻及一第六電容，該第五電阻並聯該第五電容並電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第六電容串聯該第六電阻並電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間。
  2. 如請求項1所述之負回授系統架構，其中該負載裝置係為一喇叭。
  3. 一種負回授系統架構，包含：一迴圈濾波器，包含三級串聯之積分器，用以接收一訊號並進行濾波後輸出，該迴圈濾波器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點；一脈波寬度調變電路，電性連接該迴圈濾波器，用以接收濾波後之該訊號並調制成一脈波寬度調變訊號後輸出；以及 一驅動器，電性連接該脈波寬度調變電路及該迴圈濾波器，用以接收該脈波寬度調變訊號並產生一輸出訊號推動一負載裝置，且該輸出訊號係回授至該迴圈濾波器；其中該三級串聯之積分器包含一第一級積分器、一第二級積分器及一第三級積分器，該第一級積分器電性連接該第二級積分器且接收回授之該輸出訊號，該第二級積分器電性連接該第三級積分器，該第三級積分器電性連接該脈波寬度調變電路；其中該第二級積分器更包含：一第二差動放大器，具有一第二反相輸入端、一第二非反相輸入端、一第二反相輸出端及一第二非反相輸出端；以及二第二電阻電容電路，其中一該第二電阻電容電路電性連接至該第二差動放大器之該第二反相輸入端及該第二非反相輸出端，另一該第二電阻電容電路電性連接至該第二差動放大器之該第二非反相輸入端及該第二反相輸出端；以及其中該第二電阻電容電路係可選自下列其中之一：一第一電阻及一第一電容，該第一電阻電性連接該第二反相輸入端或該第二非反相輸入端，且該第一電容電性連接該第二反相輸入端及該第二非反相輸出端之間或該第二非反相輸入端及該第二反相輸出端之間；一第二電阻、一第二電容及一第三電容，該第二電阻並聯該第二電容並電性連接該第二反相輸入端或該第二非反相輸入端，該第三電容電性連接該第二反相輸入端及該第二非反相輸出端之間或該第二非反相輸入端及該第二反相輸出端之間； 一第三電阻、一第四電容及一第四電阻，該第三電阻電性連接該第二反相輸入端或該第二非反相輸入端，且該第四電容串聯該第四電阻並電性連接該第二反相輸入端及該第二非反相輸出端之間或該第二非反相輸入端及該第二反相輸出端之間；以及一第五電阻、一第五電容、一第六電阻及一第六電容，該第五電阻並聯該第五電容並電性連接該第二反相輸入端或該第二非反相輸入端，且該第六電容串聯該第六電阻並電性連接該第二反相輸入端及該第二非反相輸出端之間或該第二非反相輸入端及該第二反相輸出端之間。
  4. 如請求項3所述之負回授系統架構，其中該負載裝置係為一喇叭。
  5. 一種負回授系統架構，包含：一迴圈濾波器，包含三級串聯之積分器，用以接收一訊號並進行濾波後輸出，該迴圈濾波器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點；一脈波寬度調變電路，電性連接該迴圈濾波器，用以接收濾波後之該訊號並調制成一脈波寬度調變訊號後輸出；以及一驅動器，電性連接該脈波寬度調變電路及該迴圈濾波器，用以接收該脈波寬度調變訊號並產生一輸出訊號推動一負載裝置，且該輸出訊號係回授至該迴圈濾波器；其中該三級串聯之積分器包含一第一級積分器、一第二級積分器及一第三級積分器，該第一級積分器電性連接該第二級積分器且接收回授之該輸出訊號，該第二級積分器電性連接該第三級積分器，該第三級積分器電性連接該脈波寬度調變電路； 其中該第三級積分器更包含：一第三差動放大器，具有一第三反相輸入端、一第三非反相輸入端、一第三反相輸出端及一第三非反相輸出端；以及二第三電阻電容電路，其中一該第三電阻電容電路電性連接至該第三差動放大器之該第三反相輸入端及該第三非反相輸出端，另一該第三電阻電容電路電性連接至該第三差動放大器之該第三非反相輸入端及該第三反相輸出端；以及其中該第三電阻電容電路係可選自下列其中之一：一第一電阻及一第一電容，該第一電阻電性連接該第三反相輸入端或該第三非反相輸入端，且該第一電容電性連接該第三反相輸入端及該第三非反相輸出端之間或該第三非反相輸入端及該第三反相輸出端之間；一第二電阻、一第二電容及一第三電容，該第二電阻並聯該第二電容並電性連接該第三反相輸入端或該第三非反相輸入端，該第三電容電性連接該第三反相輸入端及該第三非反相輸出端之間或該第三非反相輸入端及該第三反相輸出端之間；一第三電阻、一第四電容及一第四電阻，該第三電阻電性連接該第三反相輸入端或該第三非反相輸入端，且該第四電容串聯該第四電阻並電性連接該第三反相輸入端及該第三非反相輸出端之間或該第三非反相輸入端及該第三反相輸出端之間；以及一第五電阻、一第五電容、一第六電阻及一第六電容，該第五電阻並聯該第五電容並電性連接該第三反相輸入端或該第三非反相輸入端，且該第六電容串聯該第六電阻並電性連接該第三反相輸入端及該第三非反相輸出端之間或該第三非反相輸入端及該第三反相輸出端之間。
  6. 如請求項5所述之負回授系統架構，其中該負載裝置係為一喇叭。
  7. 一種迴圈濾波器，包含三級串聯之積分器，該三級串聯之積分器包含一第一級積分器、一第二級積分器及一第三級積分器，該第一級積分器電性連接該第二級積分器且接收回授之一輸出訊號，該第二級積分器電性連接該第三級積分器，該第三級積分器電性連接一脈波寬度調變電路，該三級串聯之積分器具有三個頻寬內極點及至少二個頻寬內零點；其中該第一級積分器更包含：一第一差動放大器，具有一第一反相輸入端、一第一非反相輸入端、一第一反相輸出端及一第一非反相輸出端；以及二第一電阻電容電路，其中一該第一電阻電容電路電性連接至該第一差動放大器之該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端，另一該第一電阻電容電路電性連接至該第一差動放大器之該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端；以及其中該第一電阻電容電路係可選自下列其中之一：一第一電阻及一第一電容，該第一電阻電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第一電容電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間；一第二電阻、一第二電容及一第三電容，該第二電阻並聯該第二電容並電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，該第三電容電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間； 一第三電阻、一第四電容及一第四電阻，該第三電阻電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第四電容串聯該第四電阻並電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間；以及一第五電阻、一第五電容、一第六電阻及一第六電容，該第五電阻並聯該第五電容並電性連接該第一反相輸入端或該第一非反相輸入端，且該第六電容串聯該第六電阻並電性連接該第一反相輸入端及該第一非反相輸出端之間或該第一非反相輸入端及該第一反相輸出端之間。
TW109102319A 2020-01-21 2020-01-21 負回授系統架構及其迴圈濾波器 TWI719811B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109102319A TWI719811B (zh) 2020-01-21 2020-01-21 負回授系統架構及其迴圈濾波器
US16/831,031 US11283414B2 (en) 2020-01-21 2020-03-26 Negative feedback system architecture and loop filter thereof
CN202010248878.2A CN113225035A (zh) 2020-01-21 2020-04-01 负反馈系统架构及其环路滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109102319A TWI719811B (zh) 2020-01-21 2020-01-21 負回授系統架構及其迴圈濾波器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI719811B true TWI719811B (zh) 2021-02-21
TW202130115A TW202130115A (zh) 2021-08-01

Family

ID=75746002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109102319A TWI719811B (zh) 2020-01-21 2020-01-21 負回授系統架構及其迴圈濾波器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11283414B2 (zh)
CN (1) CN113225035A (zh)
TW (1) TWI719811B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11316528B2 (en) * 2020-01-24 2022-04-26 Fluke Corporation PWM DAC with improved linearity and insensitivity to switch resistance
US20250175131A1 (en) * 2023-11-23 2025-05-29 Elite Semiconductor Microelectronics Technology Inc. Audio amplifier with high pass filter based distortion suppression
CN118508922A (zh) * 2024-04-26 2024-08-16 成都航天博目电子科技有限公司 一种有源滤波器芯片

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909331B2 (en) * 2002-08-28 2005-06-21 Qualcomm Incorporated Phase locked loop having a forward gain adaptation module
US20140355790A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Georgi Panov Amplifier and method of amplifying a differential signal
WO2017037744A2 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Indian Institute Of Technology Madras A delta sigma modulator with noise attenuating feedback filters

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525639A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 李相前 一种低失真d类放大器
JP4978714B2 (ja) * 2005-09-28 2012-07-18 ヤマハ株式会社 Ｄ級増幅器
US7209067B1 (en) * 2005-12-08 2007-04-24 Cirrus Logic, Inc. Extended dynamic range consecutive edge modulation (CEM) method and apparatus
US7352311B2 (en) * 2006-08-22 2008-04-01 Freescale Semiconductor, Inc. Continuous time noise shaping analog-to-digital converter
US7994853B2 (en) 2009-09-18 2011-08-09 Eutech Microelectronics Inc. Class-D amplifier with dual feedback loop
EP2845314B1 (en) 2012-04-30 2016-06-29 Merus Audio ApS Class d audio amplifier with adjustable loop filter characteristics
CN102801424B (zh) * 2012-09-03 2015-06-24 中国科学院微电子研究所 一种Sigma-Delta调制器及模数转换器
US9685919B2 (en) * 2013-08-21 2017-06-20 On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Amplification systems and methods with output regulation
US10044326B2 (en) * 2013-10-11 2018-08-07 Nanyang Technological University Method of generating a pulse width modulation (PWM) signal for an analog amplifier, and a related pulse width modulator
US9680496B2 (en) * 2015-06-25 2017-06-13 Intel Corporation Apparatus for overload recovery of an integrator in a sigma-delta modulator
CN109547021A (zh) * 2018-10-09 2019-03-29 西安电子科技大学 一种单端输入信号转差分输出信号的可调增益放大器
CN109324210B (zh) * 2018-12-13 2024-03-15 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 补偿控制器及mems加速度计闭环伺服专用集成电路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6909331B2 (en) * 2002-08-28 2005-06-21 Qualcomm Incorporated Phase locked loop having a forward gain adaptation module
US20140355790A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Georgi Panov Amplifier and method of amplifying a differential signal
WO2017037744A2 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 Indian Institute Of Technology Madras A delta sigma modulator with noise attenuating feedback filters

Also Published As

Publication number Publication date
CN113225035A (zh) 2021-08-06
US11283414B2 (en) 2022-03-22
TW202130115A (zh) 2021-08-01
US20210226591A1 (en) 2021-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7750731B2 (en) PWM loop filter with minimum aliasing error
TWI719811B (zh) 負回授系統架構及其迴圈濾波器
US7002406B2 (en) Loop filter for class D amplifiers
CN100586008C (zh) 开关放大器及其调制方法
CN1288836C (zh) 自振荡功率放大器
US20050200405A1 (en) Audio signal amplification method and apparatus
JP2000151299A (ja) 三角波発生器を必要としないアナログ又はデジタル入力用に形態特定可能な入力回路網を具備するｐｗｍブリッジ増幅器
CN101459410A (zh) D类放大器
US9093962B2 (en) Two-stage operational amplifier in class AB
CN102694553B (zh) 数据转换器电路和方法
CN112468113A (zh) 基于源极跟随器的Sallen-Key架构
CN104716959B (zh) 模数转换装置与模数转换方法
CN106953608A (zh) 功率放大装置
JPH07231226A (ja) Ｄ級電力増幅器
JPH04293306A (ja) 増幅器
TWI724979B (zh) 可抑制差模電源雜訊的d類放大器
CN101160716B (zh) 包括开关放大器和负载的装置
JPH10150328A (ja) 差動入力電圧をシングル・エンド出力電圧に変換する電子回路
CN102832893B (zh) 一种d类功率放大器
CN114337561A (zh) 音频电路、使用音频电路的电子设备及车载音频系统
TW202341647A (zh) 訊號放大電路與包含其的訊號處理系統和類比至數位轉換系統
JPH0477094A (ja) 車載用音響再生装置
CN205490435U (zh) 功率放大装置
JP3099679B2 (ja) 低域ろ波回路
JPH09130205A (ja) 能動ローパスフィルタ回路