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随着CD、MP3、DVD、移动电话、数字电视等数字音源电器的普及,数字音频功放以高效率、低失真、低成本、小体积等优点日益成为音响领域的主流。与这些优点直接相关的后级功率放大电路设计是数字音频功放设计的重要环节之一。本文在分析国内外数字音频功放及后级开关功率放大器现状,并针对H桥功率放大器做了相关实验的基础上,采用TSMC(台积电)的0.35μmBCD工艺,设计了一种10W数字音频H桥功率放大电路。该电路实现PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)信号放大,输出兼容4? ,6? ,8?多种扬声器负载,最大有效输出功率为10W(4?负载),最大效率为93%(8?负载),具有过流保护、过温保护功能。本文还设计出一种结构简单的具有电路自锁功能的过流保护电路,该电路基于基准电流源设计,无需基准电压源,从而节省了芯片面积。本文主要内容有以下几点:(1)阐述了数字音频功放系统组成、PWM信号的产生机理及控制模式、两种开关功率放大器电路、低通滤波器、扬声器模型等内容。(2)基于VLSI设计中心设计的数字音频处理芯片,进行了一种全桥功率放大器实验、两种H桥功率放大器实验,并对实验结果进行分析,为数字音频功放前后级的有机结合提出设计方案,同时对数字音频处理芯片提出一些修改建议。(3)根据实验结果及系统分析,提出了H桥功率放大器的总体结构及电路性能指标要求。随后完成了H桥开关电路、低/高端功率MOS驱动电路、自举电路、电平位移电路、死区产生电路、使能控制电路、PTAT(Proportional To Absolute Temperature)基准电流源、欠压闭锁电路、过流、过温保护电路等子功能模块设计。(4)根据TSMC提供的工艺库,利用Spectre(Cadence)、Hspice(Synopsys)等EDA软件对各个子功能模块及总体电路进行仿真,并对仿真结果进行分析与计算,确保所设计的电路满足性能指标要求。(5)利用Virtuoso(Cadence)进行版图设计,并采用Calibre(Mentor)完成版图的DRC、ERC、LVS等后级验证。(6)针对该电路进行测试方案设计,以便于投片后芯片的测试。