JSSC 2022第12期Digital Circuits180nm BCDNeural Network Accelerator

A 1214-dB DR Capacitively Coupled Chopper Class-D Audio Ampliﬁer Huajun Zhang G

一款采用电容耦合斩波技术的121.4dB动态范围D类音频放大器。

121.4dB DR, -109.8dB THD+N, 93%/88%效率(8Ω/4Ω负载)

D类放大器动态范围斩波技术电容反馈谐波失真

▸创新点1：电容反馈网络消除电阻噪声（电路创新）：通过采用电容反馈网络替代传统的电阻反馈网络，有效消除了电阻噪声对动态范围的影响，显著提升了放大器的动态范围至121.4 dB，比现有技术高出5.9 dB。

▸创新点2：斩波时序偏差校正技术（方法创新）：引入斩波时序偏差校正技术，解决了斩波反馈网络中由于时序偏差导致的线性度下降问题，确保了高压瞬态信号的稳定处理，提升了系统的整体性能。

▸创新点3：高压瞬态保护机制（系统创新）：通过死区控制和阻抗匹配技术，有效保护了低压核心器件免受高压瞬态信号的损害，确保了系统的可靠性和稳定性，同时提升了放大器的总谐波失真（THD）性能至-109.8 dB。

▸创新点4：高效率设计（系统创新）：优化了放大器的功率输出设计，在驱动8Ω和4Ω负载时分别实现了93%和88%的峰值效率，显著提升了放大器的能效比。

Abstract

This article presents a class-D ampliﬁer (CDA) with high dynamic range (DR). To eliminate the typically dominant noise contribution of a resistive feedback network, the input and feedback signals are chopped and applied to a capacitive feedback network. However, this leads to high-voltage (HV) transients at the input of the loop ﬁlter, which, due to timing and impedance mismatch in the chopped feedback network, could degrade linearity and even overstress low-voltage (LV) core devices. Robust pro