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纯数字音频功放的时钟控制和功率驱动模块的设计与验证

作　者: 肖建辉
导　师: 李平
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 纯数字音频功放桥式电路过流保护过热保护晶体振荡器
分类号: TN722.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 250次
引　用: 2次
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内容摘要

纯数字音频功放是下一代的音频功率放大器的一个重要发展方向,它不仅具有传统D类效率高、体积小、低失真等优点,而且也克服了传统D类不能实现高保真音质的问题,使效率与音质达了到完美的统一。纯数字音频功放广泛应用在DVD接收机、家庭影院、汽车音频放大器及耳机装置、因特网音乐设备和迷你/微型元件音频等系统中。纯数字音频功放在结构上可分为分为两大模块:PCM到PWM解码部分,功率输出及时钟控制。本文所涉及的是功率输出及时钟控制部分。时钟控制部分主要是利用石英晶体产生36.864MHz的时钟信号,为数字部分提供时钟源。功率输出部分要求实现2.5W的连续平均功率输出。基于纯数字音频功放的当前发展趋势和本设计所采用的工艺库,本文提出了子电路以及全电路的相应设计指标,并最终仿真验证了这些指标。本文的重点在于功率输出级部分,所以本文首先介绍了音频功放的发展历史和现状,然后着重分析了当前的音频功放的几个重要发展方向,接着分两部分对本文所涉及的模块做了详细的阐述。在时钟控制部分,详细阐述了时钟产生电路和用于S/PDIF的电平位移电路。在功率驱动部分,详细阐述了偏置产生电路、基准电流源电路、过流保护电路、过热保护电路、桥式驱动电路和桥式电路的设计原理、实际电路图,并分别在每小节给出了仿真波形和对波形的分析。本文所设计的电路可作为模拟IP广泛应用于数字音频处理领域:36.864MHz是当前数字音频领域采用最广泛的频率之一,S/PDIF是当前音频音频的重要格式之一;所以,36.864MHz的晶体振荡器和S/PDIF格式的电平位移电路对数字音频信号处理有着非常重要的科研和市场价值。另外,由于传统D类功放和纯数字音频功放在结构上的内在联系,本论文所设计的后级驱动作为不仅可以作为纯数字音频功放的功率输出级,亦可作为传统D类音频功放的功率输出级。本文最后对本文所采用的库和版图绘制原理做了介绍,并最终给出了本文所设计芯片的版图。本芯片所设计的芯片的主要性能:1.VCC工作范围:3.3V～5.5V;2.正常工作温度范围:-40℃～125℃;3.输出功率2.5W(VCC=5V,RLOAD=4Ω,f=1KHz,TEMP=25℃);4.效率大于80%;5.最高工作频率:f=10MHz;

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 音频放大器主要分类  11-16
  1.2 数字音频功放国内外发展  16-18
  1.3 本论文的主要任务  18
  1.4 本章小结  18-19
第二章时钟控制及电平位移电路  19-27
  2.1 晶体振荡器  19-23
  2.2 电平位移电路  23-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章功率驱动电路设计  27-71
  3.1 本电路的应用方案  27-28
  3.2 电路的总体构架  28-30
  3.3 子电路设计与仿真  30-70
  3.4 本章小结  70-71
第四章整体电路仿真  71-78
  4.1 总体电路仿真  72-77
  4.2 本章小结  77-78
第五章工艺、版图设计和验证  78-85
  5.1 工艺简介  78
  5.2 版图设计与验证  78-82
  5.3 DRC 和LVS  82-84
  5.4 后级功率驱动芯片版图  84
  5.5 本章小结  84-85
第六章结论  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
攻硕期间取得的成果  90-91

纯数字音频功放的时钟控制和功率驱动模块的设计与验证

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