臺灣博碩士論文加值系統

本論文實現使用主動電流感測技術的磁滯電流控制型D類放大器。主動電流感測電路不需使用被動元件去感測D類放大器的雙向電感電流。磁滯電流控制器用來控制感測電流跟隨一參考訊號。
　　本電路中包含了錯誤放大器、磁滯控制器、取樣保持電路、主動電流感測電路及驅動電路……等。其詳細的電路架構會在本論文中介紹。
本晶片使用台灣積體電路公司0.35μm 2P4M互補式金氧半製程來實現。

A hysteresis-current-controlled (HCC) class-D amplifier with active current sensing techniques is presented in this thesis. The proposed active current sensing circuit uses no passive elements to fully measure the bi-direction inductive load current in class-D amplifier. A hysteresis-current-controller is then used to control the measured current follow a reference signal.
　　The entire circuit contain an error amplifier, a hysterrsis-current-controlled circuit, a sample -and-hold circuit, an active current sensing circuit, a driver circuit……etc. The details of the entire circuit will be described thoroughly in this thesis.
The class-D amplifier has been fabricated with TSMC 3.3-V, 0.35-μm double-poly quadruple-metal CMOS technology.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章　緒論 1
1.1　相關研究發展現況 1
1.2　研究動機與目的 3
1.3　論文之架構 4
第二章　D類放大器 5
2.1　D類放大器調變方式 5
2.1.1　PWM控制D類放大器 5
2.1.2　SDM控制D類放大器 7
2.1.3 PWM與SDM控制D類放大器優缺點比較 8
2.2　D類放大器的輸出功率 9
2.3 D類放大器效率 9
2.4　諧波失真 11
2.4　D類放大器的應用 14
第三章　磁滯電流控制與雙向主動電流感測電路 16
3.1　磁滯電流控制 16
3.1.1　磁滯電流控制動作 16
3.1.2　電流比較器 17
3.1.3　RS正反器 19
3.1.4　磁滯電流控制器 19
3.2　雙向主動電流感測電路 20
第四章　磁滯電流控制D類放大器 27
4.1　磁滯電流控制之D類放大器 27
4.2　磁滯邊界電流產生器 28
4.3　磁滯電流控制 29
4.3.1　電流比較器 29
4.3.2　磁滯控制與Dead-time電路 30
4.3.3　POWERMOS驅動電路 33
4.4　主動電流感測 35
4.4.1　主動電流感測電路 35
4.4.2　取樣與保持電路 36
4.4.3　電流鏡 38
4.5　功率開關 38
4.6　低通濾波器 38
4.7　誤差放大器 40
第五章　晶片佈局與實測結果 41
5.1　佈局考量 41
5.2　晶片資料 42
5.3　測量環境 43
5.4　測量參數與結果 44
第六章　結論與未來展望 58
6.1　結論 58
6.2　未來展望 58
參考文獻 59

[1]Dapkus, D, “Class-D audio power amplifiers: an overview”, Consumer Electronics, 2000. ICCE. 2000 Digest of Technical Papers. International Conference on pp. 400 -401 , 2000
[2]Meng Tong Tan, Chang, J.S., Hock Chuan Chua, Bah Hwee Gwee, "An investigation into the parameters affecting total harmonic distortion in low-voltage low-power Class-D amplifiers", Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, IEEE Transactions on [see also Circuits and Systems I: Regular Papers, IEEE Transactions on]Volume 50, Issue 10, Oct. 2003 Page(s):1304 – 1315
[3]Gaalaas, E., Liu, B.Y., Nishimura, N., "Integrated stereo delta-sigma class D amplifier", Solid-State Circuits Conference, 2005. Digest of Technical Papers. ISSCC. 2005 IEEE International 6-10 Feb. 2005 Page(s):120 - 588 Vol. 1
[4]Tong Ge, Meng Tong Tan, Chang, J.S., "Design and analysis of a micropower low-voltage bang-bang control class D amplifier", Circuits and Systems, 2005. ISCAS 2005. IEEE International Symposium on 23-26 May 2005 Page(s):224 - 227 Vol. 1
[5]J.-J. Chen, Juing-Huei Su , H.-Y. Lin, C.-C. Chang, Y. Lee, T.-C. Chen, H.-C. Wang, K.-S. Chang, and P.-S. Lin, “Integrated current sensing circuits suitable for step-down DC-DC converters,” Electronics Letters , Vol. 40, No. 3, pp. 200-201, February, 2004.
[6]施為中，主動電流感測之設計且應用於切換式降壓型與降昇壓型直流-直流轉換器，碩士論文，龍華科技大學電子工程研究所，民國94年。
[7]陳志堅，主動電流感測之設計且應用於切換式升壓型直流-直流轉換器，碩士論文，龍華科技大學電子工程研究所，民國94年。
[8]Mark Bloechle, Mohannad Bataineh and Dale Harrell, “Class D Switching Power Amplifiers: Theory, Design,and Performance” Proceedings of the IEEE SouthEastCon 2004, Greensboro, NC, March 26-28, 2004,pp.123-146.
[9]K.W. Ma and Y.S. Lee, "Technique for Sensing Inductor and DC Output Currents of PWM DC-DC Converter", IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9, No. 3, pp. 346-54, May 1994, U.S.A.
[10]HP Forghani-zadeh and GA Rincsn-Mora, "Current-sensing techniques for dc-dc converters," in Proc. 2002 Midwest Symposium on Circuits and Systems, pp. 577-580.
[11]John P. Uyemura, Introduction to VLSI Circuits and Systems, Atlanta, GA April, 2001.
[12]Robert W. Erickson, Fundamentals of Power Electronics, kluwer Academic Publishers, 1997.
[13]Behzad Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuit, McGraw-Hill, 2001.
[14]Phillip E. Allen and Douglas R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design, New York Oxford University Press 2002.
[15]粱適安 編著，「交換式電源供應器之理論與實務設計」，全華書局，民國90年