时，要能安全的封锁两路脉冲信号的输出，以达到保护系统的功能，二是能够在两路输出脉冲波之间形成合适的死区时间。
该驱动电路包含了上下两路电路。其中，输入信号为输出的PWM脉冲信号，PWM1用来驱动N型功率开关管，PWM2用来驱动P型功率开关管。EN为高电平有效的使能控制模块的输出信号，默认值为低电平。当整个电路出现过流过温等突发情况时，EN输出高电平，从而断开全桥功率开关电路。
该驱动电路的工作原理：当PWM信号从低电平变化为高电平时，首先是PWM1变为低电平，断开NMOS开关管，然后才是PWM2再变为低电平，打开PMOS开关管，进入正常工作状态；反之当PWM从高电平变化为低电平时，首先是PWM2先变为低电平，关闭NMOS开关功率管，然后才是PWM1变为低电平，开启PMOS开关功率管。在实时测量设计中，根据需要通过改变电容C1、C2的值、m1～m6的尺寸以及反相器U5、U6、U9的参数以达到调整死区时间长短的目的。
3.5 低通滤波器模块电路
低通滤波模块电路图如下图图3.3所示。四个场效应管同时驱动电流进入感性负载，将其分成两组，成对轮流导通，其中一对导通时另外一对就必然截止。在设计中我使用了两个完全相同的四阶Butterworth 滤波器，利用Butterworth 滤波器高频衰减快的特点，能够避免两对场效应管处于同时截止或是导通状态，电路的设计保证了任何一对场效应管的截止不会和另外一对的导通时间相重叠，受调制后输出的方波能够使开关管尽可能快的改变现有状态，大大缩短了其工作在线性工作区的时间，使效率得到明显提高。通过软件仿真与理论值的计算，最后确定C1=1uF，C2=0.48uF，L1=22uH，L2=47uH。
图3.3 低通滤波器模块电路
3.6 信号变换模块电路
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信号变换模块电路图如下图图3.5所示。根据设计需要的要求此模块电路将双端转换为单端输出，所以采用运放OP07就可以满足20K的带宽要求。R1=R2=R3=R4=22kΩ，R5=796Ω即可，令增益为1。由于此模块的工作原理比较简单，便不在此赘述。
图3.5 信号变换模块电路
3.7 整体电路性能仿真
最后，对整体电路进行分析。首先是对系统的瞬态输入分析，在这个设计中是采用了一个正弦波信号进行模拟输入仿真，在仿真时选用D类音频功放的输入VINN幅值是0.5V、频率为1KHz的正弦波信号，VINP为1V，增益为12dB的直流信号，其中负载值为8Ohm。其具体设计完成后的整个原理图如下图图3.6所示。
图3.6 D类功率放大器整体设计原理图
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考虑到此设计电路是由数模混合组成的电路，将其设计成实物时就需要把数字电路和模拟电路集成到同一块芯片上，为了使数字电路产生的开关噪声通过可能的各种途径对模拟电路的不良影响降低到最小，所以设计过程中需要采取有效的隔离措施。设计中我将电路中的模拟地和数字地分隔开，并将模拟区域与数字区域用隔离环相隔开，使其保持足够的距离。其次对于敏感的模拟信号进行信号屏蔽，防止受到周围环境或其它信号的干扰，对于一些敏感的输入信号不仅要注意避免周边环境的干扰还要尽可能的注意匹配相应的输出信号端口，所以都要进行屏蔽。对于一些不稳定或是频繁变化的数字信号，在布线区域内将其隔开，防止干扰周围的有用信号。同时需要注意的是在没有器件的位置和走线比较稀疏的地方多打接触孔，并且与地连接。这样做的好处是减少干扰的同时手机电路中的噪声电流，起到稳定衬底电位的作用。
由上述的分析可以看到电路布局的合理性与最终的实验结果有着密不可分的联系，只有合理的布局才会将系统干扰与测试误差降至最低。考虑到实际板子的大小和元器件的大小和数量，本设计的最终整体模块布局如下图3.7所示。
PMOS功率管NMOS功率管过流保护电路驱动电路NMOS功率管PMOS功率管过流保护电路驱动电路内部振荡电路比较器比较器过温保护电路增益控制输入放大级反馈电阻网络运算放大器积分电容偏置电路 图3.7 D类音频功率放大器整体模块布局
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第四章 系统仿真测试及数据分析
4.1 测试仪器
测试仪器及型号如下：
WD990稳压电源 E51/L仿真机 V-1065A 示波器 JH811 晶体管毫伏表 VC201型数字式万用表 SG1643型函数信号发生器 Windows xp系统 PC机 (128M内存)
4.2 测试及仿真结果
1、3dB通频带的测量结果如下表1：
表1 通频带测量数据
F/HZ 100mV 200mV 300 1.00V 2.01V 600 1.01V 2.10V 900 0.97V 1.94V 1000 0.97V 1.90V 2000 0.91V 1.88V 2500 0.80V 1.66V 3000 0.71V 1.39V 3400 0.63V 1.11V 2、最大不失真功率测量结果如下表2：
表2 最大不失真功率测量数据
f Vop-p Pmax 300Hz 8.12V 1.05W 600Hz 8.13V 1.07W 900Hz 8.11V 1.04W 1000Hz 8.08V 1.02W 2000Hz 7.59V 0.98W 2500Hz 7.13V 0.89W 3000Hz 3400Hz 7.01V 0.81W 6.19V 0.64W 3、功率放大器效率测量的测量结果如下表3：
表3 功放效率测量数据
P0 Vop-p I n 100mW 1.98V 47mA 59% 200mW 3.55V 61mA 62% 500mW 6.17V 154mA 68% 1000mW 8.01V 261mA 72% 4、电压放大倍数的测量增益变化范围为0～22。 5、低频噪声电压的测量值等于8.9mV。 6、PWM模块仿真结果如下图图4.1所示。
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