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(huán)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(chǎn)生電路產(chǎn)生的鋸齒波信號VSW的幅度和周期特性。根據(jù)式(8)知，鋸齒波的頻率與VDD無關。而據(jù)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(nèi)。本文引用地址：http://www.biyoush.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(jīng)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(nèi)實現(xiàn)很大的輸出功率。所設計的電路結構使調(diào)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(diào)制鋸齒波的共模電平上，就實現(xiàn)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(diào)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(nèi)，達到了預期設計的目標。
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