阅读说明：本技术 一种新型音频功率放大器 (Novel audio power amplifier ) 是由 樊大伟 于 2019-12-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种新型音频功率放大器,其将D类功放电路中起到积分作用的电路和AB类功放电路中起到运放作用的电路复用在一折叠式共源共栅电路中,再利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点,使得性能大幅提高的情况下,不仅节约了芯片面积,进而降低芯片成本,又可以减少集成电路版图设计的工作量,进而节约设计时间。(The invention discloses a novel audio power amplifier, which multiplexes a circuit playing a role of integration in a D-type power amplifier circuit and a circuit playing a role of operational amplification in an AB-type power amplifier circuit into a folding cascode circuit, and then utilizes the characteristics of high output impedance, high gain and easy compensation of the folding cascode circuit to greatly improve the performance, thereby not only saving the area of a chip and further reducing the cost of the chip, but also reducing the workload of integrated circuit layout design and further saving the design time.)

一种新型音频功率放大器

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种新型音频功率放大器。

背景技术

D类功放电路是一种开关型的功放电路，其工作原理是基于PWM模式，将音频信号与三角波比较，输出得到脉冲宽度与音频信号幅度成正比例的PWM波形，然后将该PWM波形的幅度放大，再将放大的PWM波形经过滤波后还原为放大了音频信号。与线性功放电路相比，D类功放电路具有效率高、发热少的特点，因此，D类功放电路被广泛应用于智能电视、智能手机等消费电子产品领域。

而AB类功放电路采用AB类放大器，其效率高于A类放大器，失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置，使信号接近零时两个晶体管导通；小信号时，晶体管均保持有效工作，类似于A类放大器；大信号时，相应于波形的每半周，只有一个晶体管保持有效状态，类似于B类放大器。

研究者有发现，现有的音频芯片为了解决电磁干扰(EMI)的问题，通常会将AB类功放电路和D类功放电路集成在一颗芯片中。当该芯片处于D类模式时，主要包括前级运放、积分器、比较器和驱动器工作。当该芯片处于AB类模式时，主要包括前级运放及运放电路工作。亦即，在现有音频芯片的电路系统中，AB类功放电路和D类功放电路是分别用两个运放电路来实现的。于是造成具有这两个运放电路的芯片尺寸不得不增加，同时也增加了芯片成本。

有鉴于芯片正朝着小型化的发展，如何改进具有这两个运放电路的芯片设计成为相关研究者的重点研究项目。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型音频功率放大器，其将D类功放电路中起到积分作用的电路和AB类功放电路中起到运放作用的电路复用在一折叠式共源共栅电路中，再利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点，使得性能大幅提高的情况下，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种新型音频功率放大器，其包括：一第一运放模块；一复用模块，与所述第一运放模块电性连接，所述复用模块包括复用电路、第一组开关和第二组开关，所述复用电路分别与第一组开关和第二组开关电性连接；一比较模块，与所述复用模块电性连接；一驱动模块，与所述比较模块电性连接；以及一负载模块，与所述驱动模块电性连接；其中，当第一组开关为闭合，第二组开关为断开时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块，以使所述复用模块切换作为一积分模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于D类功放模式；当第一组开关为断开，第二组开关为闭合时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载模块，以使所复用模块切换作为一第二运放模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。

在上述技术方案的基础上，本发明可以进行如下的改进。

在本发明的一实施例中，所述第一运放模块包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一运算放大器；所述第一电容的一端接收正输入端，另一端与所述第一电阻的一端电性连接；所述第二电容的一端接收负输入端，另一端与所述第二电阻的一端电性连接；所述第一电阻的另一端分别电性连接至所述第三电阻的一端和所述第一运算放大器的正输入端；所述第二电阻的另一端分别电性连接至所述第四电阻的一端和所述第一运算放大器的负输入端；所述第三电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的负输出端，所述第四电阻的另一端电性连接至所述第一运算放大器的正输出端。

在本发明的一实施例中，所述复用电路包括：第五电阻、第六电阻、复用单元、第三电容、第四电容、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端分别与所述第三电阻的另一端和所述第一运算放大器的负输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第七电阻的一端、所述第三电容的一端和所述复用单元的正输入端；所述第六电阻的一端分别与所述第四电阻的另一端和所述第一运算放大器的正输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第八电阻的一端、所述第四电容的一端和所述复用单元的负输入端；所述第三电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第九开关，所述第九开关电性连接至所述复用单元的负输出端；所述第四电容另一端电性连接至所述第一组开关中的第十开关，所述第十开关电性连接至所述复用单元的正输出端。

在本发明的一实施例中，所述比较模块包括：第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的负输出端，所述第二比较器的正输入端电性连接至所述复用单元的正输出端，所述第一比较器的负输入端和所述第二比较器的负输入端接收一三角波信号。

在本发明的一实施例中，所述驱动模块包括：第一驱动器、第二驱动器、第一输出对管和第二输出对管；所述第一驱动器的输入端电性连接至所述第一比较器的输出端，所述第二驱动器的输入端电性连接至所述第二比较器的输出端；所述第一输出对管包括第三十一场效应管、第三十二场效应管；所述第二输出对管包括第三十三场效应管、第三十四场效应管；所述第三十一场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十一场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第一输出端，所述第三十一场效应管的漏极电性连接至所述第三十二场效应管的漏极；所述第三十二场效应管的栅极电性连接至所述第一驱动器的第二输出端，所述第三十二场效应管的源极接地；所述第三十三场效应管的源极接收一电源电压，所述第三十三场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第一输出端，所述第三十三场效应管的漏极电性连接至所述第三十四场效应管的漏极；所述第三十四场效应管的栅极电性连接至所述第二驱动器的第二输出端，所述第三十四场效应管的源极接地。

在本发明的一实施例中，所述负载模块包括一负载，所述负载连接至所述第三十一场效应管和所述第三十二场效应管的公共结点以及所述第三十三场效应管和所述第三十四场效应管的公共结点。

在本发明的一实施例中，所述第一组开关包括第九开关和第十开关，所述第九开关分别电性连接至所述第三电容的另一端和所述复用单元的负输出端，所述第十开关分别电性连接至所述第四电容的另一端和所述复用单元的正输出端；所述第二组开关包括：第十一开关、第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关和第十六开关；所述第十一开关分别电性连接至所述复用单元、所述第九开关、所述第一比较器的正输入端、所述第二十一场效应管和所述第二十二场效应管的公共结点；所述第十二开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十一场效应管的栅极；所述第十三开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十二场效应管的栅极；所述第十四开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十三场效应管的栅极；所述第十五开关分别电性连接至所述复用单元、所述第二十四场效应管的栅极；所述第十六开关分别电性连接至所述复用单元、所述第十开关、所述第二比较器的正输入端、所述第二十三场效应管和所述第二十四场效应管的公共结点。

在本发明的一实施例中，所述复用单元进一步包括：第一单元、第二单元和第三单元，所述第二单元电性连接至所述第一单元，所述第三单元电性连接至所述第二单元；所述第一单元包括：第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第八场效应管、第九场效应管、第十场效应管、第十一场效应管、第十二场效应管、第十三场效应管、第十四场效应管、第十五场效应管、第十六场效应管、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；所述第一场效应管的栅极电性连接至所述复用单元的负输入端，所述第一场效应管的源极分别电性连接至第十六场效应管的漏极和所述第二场效应管的源极，所述第一场效应管的漏极分别电性连接至第十三场效应管的漏极和第十一场效应管的源极；所述第二场效应管的栅极电性连接至所述复用单元的正输入端，所述第二场效应管的源极电性连接第十六场效应管的漏极，所述第二场效应管的漏极分别电性连接至第十四场效应管的漏极和第十二场效应管的源极；所述第十五场效应管的源极接收一电源电压，所述第十五场效应管的栅极分别电性连接至所述第三场效应管的栅极和所述第四场效应管的栅极且接收一第一偏置电压，所述第十五场效应管的漏极电性连接至所述第十六场效应管的源极；所述第十六场效应管的栅极分别电性连接至所述第五场效应管的栅极和所述第六场效应管的栅极且接收一第二偏置电压；所述第三场效应管的源极接收一电源电压，所述第三场效应管的栅极电性连接至所述第四场效应管的栅极，所述第三场效应管的漏极电性连接至所述第五场效应管的源极；所述第五场效应管的栅极电性连接至所述第六场效应管的栅极，所述第五场效应管的漏极分别电性连接所述第七场效应管的源极和所述第八场效应管的漏极；所述第七场效应管的源极电性连接至所述第八场效应管的漏极，所述第七场效应管的栅极分别电性连接至所述第三开关的一端，所述第四开关的一端，所述第七场效应管的漏极分别电性连接所述第八场效应管的源极、所述第十一场效应管的漏极；所述第八场效应管的栅极分别电性连接至所述第一开关的一端、所述第二开关的一端、所述第九场效应管的栅极，所述第八场效应管的源极电性连接至所述第十一场效应管的漏极；所述第十一场效应管的栅极电性连接至第十二场效应管的栅极且接收一第三偏置电压，所述第十一场效应管的源极电性连接至所述第十三场效应管的漏极；所述第十三场效应管的栅极电性连接至第十四场效应管的栅极且接收一第四偏置电压，所述第十三场效应管的源极接地；所述第四场效应管的源极接收一电源电压，所述第四场效应管的栅极接收第一偏置电压，所述第四场效应管的漏极电性连接至所述第六场效应管的源极；所述第六场效应管的栅极接收第二偏置电压，所述第六场效应管的漏极分别电性连接至所述第九场效应管的漏极和所述第十场效应管的源极；所述第九场效应管的漏极电性连接至所述第十场效应管的源极，所述第九场效应管的栅极分别电性连接至所述第一开关的一端和第二开关的一端，所述第九场效应管的源极分别电性连接所述第十场效应管的漏极、所述第十二场效应管的漏极；所述第十场效应管的栅极分别电性连接至所述第三开关的一端、所述第四开关的一端，所述第十场效应管的漏极电性连接至所述第十二场效应管的漏极；所述第十二场效应管的栅极接收第三偏置电压，所述第十二场效应管的源极电性连接至所述第十四场效应管的漏极；所述第十四场效应管的栅极接收第四偏置电压，所述第十四场效应管的源极接地；所述第一开关的另一端接收一电源电压，所述第二开关的另一端接收第五偏置电压，所述第三开关的另一端接收第六偏置电压，所述第四开关的另一端接地。

在本发明的一实施例中，所述第二单元包括：第十七场效应管、第十八场效应管、第十九场效应管、第二十场效应管、第五开关、第六开关、第七开关、第八开关、第五电容和第六电容；其中所述第十七场效应管的源极接收一电源电压，所述第十七场效应管的栅极分别电性连接至所述第五开关的一端和所述第六开关的一端，所述第十七场效应管的漏极分别电性连接至所述第五电容的一端和所述第十九场效应管的漏极；所述第十九场效应管的漏极电性连接至所述第五电容的一端，所述第十九场效应管的栅极电性连接至所述第五电容的另一端，所述第十九场效应管的源极接地；所述第十八场效应管的源极接收一电源电压，所述第十八场效应管的栅极分别电性连接至所述第七开关的一端和所述第八开关的一端，所述第十八场效应管的漏极分别电性连接至所述第六电容的一端和所述第二十场效应管的漏极；所述第二十场效应管的漏极电性连接至所述第六电容的一端，所述第二十场效应管的栅极电性连接至所述第六电容的另一端，所述第二十场效应管的源极接地；第五开关的另一端电性连接至第四场效应管的栅极，第六开关的另一端电性连接至第五场效应管的漏极，第七开关的另一端电性连接至第四场效应管的栅极，第八开关的另一端电性连接至第六场效应管的漏极；第十九场效应管的栅极电性连接至所述第十一场效应管的漏极，第二十场效应管的栅极电性连接至所述第十二场效应管的漏极。

在本发明的一实施例中，所述第三单元包括：第二十一场效应管、第二十二场效应管、第二十三场效应管、第二十四场效应管、第二十五场效应管、第二十六场效应管、第二十七场效应管、第二十八场效应管、第九电阻和第十电阻；所述第二十一场效应管的源极接收一电源电压，所述第二十一场效应管的栅极接收第一偏置电压，所述第二十一场效应管的漏极电性连接至所述第二十二场效应管的源极；所述第二十二场效应管的栅极接收第二偏置电压，所述第二十二场效应管的漏极分别电性连接至所述第二十三场效应管的源极和所述第二十四场效应管的源极；所述第二十三场效应管的栅极分别电性连接至所述第九电阻的一端和所述第十电阻的一端，所述第二十三场效应管的漏极分别电性连接至所述第二十五场效应管的漏极和所述第二十七场效应管的栅极；所述第二十五场效应管的栅极接收第三偏置电压，所述第二十五场效应管的源极电性连接至所述第二十七场效应管的漏极；所述第二十七场效应管的栅极接收第四偏置电压，所述第二十七场效应管的源极接地；所述第二十四场效应管的源极电性连接至所述第二十三场效应管的源极，所述第二十四场效应管的栅极接收参考电压，所述第二十四场效应管的漏极分别电性连接至所述第二十六场效应管的漏极、所述第二十八场效应管的栅极；所述第二十六场效应管的栅极接收第三偏置电压，所述第二十六场效应管的源极电性连接至所述第二十八场效应管的漏极；所述第二十八场效应管的源极接地。

本发明的优点在于，本发明所述新型音频功率放大器将D类功放电路中起到积分作用的电路和AB类功放电路中起到运放作用的电路复用在一折叠式共源共栅电路中，再利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点，使得性能大幅提高的情况下，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中的一种新型音频功率放大器的架构示意图。

图2是本发明所述实施例中的新型音频功率放大器的电路连接示意图。

图3是图2所示的复用单元内部的第一单元的电路连接示意图。

图4是图2所示的复用单元内部的第二单元的电路连接示意图。

图5是图2所示的复用单元内部的第三单元的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。

在本专利文档中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明实施例提供一种新型音频功率放大器。以下将分别进行详细说明。

参阅图1，本发明提供了一种新型音频功率放大器，其包括：第一运放模块110、复用模块120、比较模块130、驱动模块140和负载模块150。

其中，所述复用模块120与所述第一运放模块110电性连接，所述复用模块120包括复用电路、第一组开关(SW1,SW4,SW5,SW7,SW9,SW10)和第二组开关(SW2,SW3,SW6,SW8,SW11～SW16)，所述复用电路121分别与第一组开关和第二组开关电性连接。

所述比较模块130与所述复用模块120电性连接。

所述驱动模块140与所述比较模块130电性连接。

所述负载模块150与所述驱动模块140电性连接。

当第一组开关为闭合，第二组开关为断开时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块130，以使所述复用模块120切换作为一积分模块，所述比较模块130的输出电性连接至所述驱动模块140，所述驱动模块140中的第一驱动器141，第二驱动器142分别电性连接至第三十一功率管M31，第三十二功率管M32，第三十三功率管M33，第三十四功率管M34的栅极，并且此时使得所述新型音频功率放大器运行于D类功放模式。

当第一组开关为断开，第二组开关为闭合时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载模块150，并且也分别电性连接至所述驱动模块140中的第三十一功率管M31，第三十二功率管M32，第三十三功率管M33，第三十四功率管M34的栅极，以使所复用模块120切换作为一第二运放模块，并且使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。

D类和AB类两种模式工作时，四个功率管即第三十一功率管M31，第三十二功率管M32，第三十三功率管M33，第三十四功率管M34的栅极驱动方式不一样。在D类工作模式时，所述第一驱动器141和所述第二驱动器142输出的开关信号去分别驱动第三十一功率管M31，第三十二功率管M32，第三十三功率管M33，第三十四功率管M34的栅极。在AB类工作模式时，所述复用单元121的输出，即节点4，节点2，节点3，节点1分别在第二组开关中的SW12，SW13，SW14，SW15闭合时，去驱动第三十一功率管M31，第三十二功率管M32，第三十三功率管M33，第三十四功率管M34的栅极。

因此，通过第一组开关和第二组开关的断开或闭合，使得所述复用电路的输出端连接至不同的器件，进而使得复用模块120能够在作为积分模块和第二运放模块之间进行切换，以达到具有该复用模块120的音频功率放大器运行于D类功放模式或AB类功放模式。这样设计，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。

以下将进一步说明音频功率放大器中的每一模块的具体结构。

结合图2所示，在本发明的一实施例中，所述第一运放模块110包括：第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一运算放大器111。所述第一电容C1的一端接收正输入端，另一端与所述第一电阻R1的一端电性连接。所述第二电容C2的一端接收负输入端，另一端与所述第二电阻R2的一端电性连接。所述第一电阻R1的另一端分别电性连接至所述第三电阻R3的一端和所述第一运算放大器111的正输入端。所述第二电阻R2的另一端分别电性连接至所述第四电阻R4的一端和所述第一运算放大器111的负输入端。所述第三电阻R3的另一端电性连接至所述第一运算放大器111的负输出端，所述第四电阻R4的另一端电性连接至所述第一运算放大器111的正输出端。

继续结合图2所示，在本实施例中，所述复用电路包括：第五电阻R5、第六电阻R6、复用单元121、第三电容C3、第四电容C4、第七电阻R7和第八电阻R8。所述第五电阻R5的一端分别与所述第三电阻R3的另一端和所述第一运算放大器111的负输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第七电阻R7的一端、所述第三电容C3的一端和所述复用单元121的正输入端。所述第六电阻R6的一端分别与所述第四电阻R4的另一端和所述第一运算放大器111的正输出端电性连接，另一端分别电性连接至所述第八电阻R8的一端、所述第四电容C4的一端和所述复用单元121的负输入端。所述第三电容C3另一端电性连接至所述第一组开关中的第九开关SW9，所述第九开关SW9电性连接至所述复用单元121的负输出端。所述第四电容C4另一端电性连接至所述第一组开关中的第十开关SW10，所述第十开关SW10电性连接至所述复用单元121的正输出端。

在本实施例中，所述比较模块130包括：第一比较器131和第二比较器132。所述第一比较器131的正输入端电性连接至所述复用单元121的负输出端，所述第二比较器132的正输入端电性连接至所述复用单元121的正输出端，所述第一比较器131的负输入端和所述第二比较器132的负输入端接收一三角波信号。

在本实施例中，所述驱动模块140包括：第一驱动器141、第二驱动器142、第一输出对管和第二输出对管。所述第一驱动器141的输入端电性连接至所述第一比较器131的输出端，所述第二驱动器142的输入端电性连接至所述第二比较器132的输出端。所述第一输出对管包括第三十一场效应管M31、第三十二场效应管M32。所述第二输出对管包括第三十三场效应管M33、第三十四场效应管M34。所述第三十一场效应管M31的源极接收一电源电压，所述第三十一场效应管M31的栅极电性连接至所述第一驱动器141的第一输出端，所述第三十一场效应管M31的漏极电性连接至所述第三十二场效应管M32的漏极。所述第三十二场效应管M32的栅极电性连接至所述第一驱动器141的第二输出端，所述第三十二场效应管M32的源极接地。所述第三十三场效应管M33的源极接收一电源电压，所述第三十三场效应管M33的栅极电性连接至所述第二驱动器142的第一输出端，所述第三十三场效应管M33的漏极电性连接至所述第三十四场效应管M34的漏极；所述第三十四场效应管M34的栅极电性连接至所述第二驱动器142的第二输出端，所述第三十四场效应管M34的源极接地。

在本实施例中，所述负载模块150包括一负载。所述负载连接至所述第三十一场效应管M31和所述第三十二场效应管M32的公共结点以及所述第三十三场效应管M33和所述第三十四场效应管M34的公共结点。

在本实施例中，所述第一组开关包括第九开关SW9和第十开关SW10，所述第九开关SW9分别电性连接至所述第三电容C3的另一端和所述复用单元121的负输出端，所述第十开关SW10分别电性连接至所述第四电容C4的另一端和所述复用单元121的正输出端。所述第二组开关包括：第十一开关SW11、第十二开关SW12、第十三开关SW13、第十四开关SW14、第十五开关SW15和第十六开关SW16。所述第十一开关SW11分别电性连接至所述复用单元121、所述第九开关SW9、所述第一比较器131的正输入端、所述第三十一场效应管M31和所述第三十二场效应管M32的公共结点。所述第十二开关SW12分别电性连接至所述复用单元121、所述第三十一场效应管M31的栅极。所述第十三开关SW13分别电性连接至所述复用单元121、所述第三十二场效应管M32的栅极；所述第十四开关SW14分别电性连接至所述复用单元121、所述第三十三场效应管M33的栅极；所述第十五开关SW15分别电性连接至所述复用单元121、所述第三十四场效应管M34的栅极。所述第十六开关SW16分别电性连接至所述复用单元121、所述第十开关SW10、所述第二比较器132的正输入端、所述第三十三场效应管M33和所述第三十四场效应管M34的公共结点。

如图1和图2所示，当第一组开关中的第九开关SW9和第十开关SW10为闭合状态，第二组开关中的第十一开关SW11、第十二开关SW12、第十三开关SW13、第十四开关SW14、第十五开关SW15和第十六开关SW16为断开状态时，所述复用电路的输出端电性连接至所述比较模块130，以使所述复用模块120切换作为一积分模块。此时，由于所述新型音频功率放大器具有一第一运放模块110和一积分模块，即满足D类功放电路的条件。因此，使得所述新型音频功率放大器可以运行于D类功放模式。

当第一组开关中的第九开关SW9和第十开关SW10为断开状态，第二组开关中的第十一开关SW11、第十二开关SW12、第十三开关SW13、第十四开关SW14、第十五开关SW15和第十六开关SW16为闭合状态时，所述复用电路的输出端电性连接至所述负载，以使所复用模块120切换作为一第二运放模块。此时，由于所述新型音频功率放大器具有一第一运放模块110和一第二运放模块，即满足AB类功放电路的条件。因此，使得所述新型音频功率放大器运行于AB类功放模式。

以下将进一步描述所述复用单元121的具体结构。

参阅图3，所述复用单元121可以包括：第一单元、第二单元和第三单元，所述第二单元电性连接至所述第一单元，所述第三单元电性连接至所述第二单元。

所述第一单元包括：第一场效应管M1、第二场效应管M2、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10、第十一场效应管M11、第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第十五场效应管M15、第十六场效应管M16、第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3和第四开关SW4。所述第一场效应管M1的栅极电性连接至所述复用单元121的负输入端(即图3中的INN)，所述第一场效应管M1的源极分别电性连接至第十六场效应管M16的漏极和所述第二场效应管M2的源极，所述第一场效应管M1的漏极分别电性连接至第十三场效应管M13的漏极和第十一场效应管M11的源极。所述第二场效应管M2的栅极电性连接至所述复用单元121的正输入端(即图3中的INP)，所述第二场效应管M2的源极电性连接第十六场效应管M16的漏极，所述第二场效应管M2的漏极分别电性连接至第十四场效应管M14的漏极和第十二场效应管M12的源极。所述第十五场效应管M15的源极接收一电源电压，所述第十五场效应管M15的栅极分别电性连接至所述第三场效应管M3的栅极和所述第四场效应管M4的栅极且接收一第一偏置电压VBIAS1，所述第十五场效应管M15的漏极电性连接至所述第十六场效应管M16的源极。所述第十六场效应管M16的栅极分别电性连接至所述第五场效应管M5的栅极和所述第六场效应管M6的栅极且接收一第二偏置电压VBIAS2。所述第三场效应管M3的源极接收一电源电压，所述第三场效应管M3的栅极电性连接至所述第四场效应管M4的栅极，所述第三场效应管M3的漏极电性连接至所述第五场效应管M5的源极。所述第五场效应管M5的栅极电性连接至所述第六场效应管M6的栅极，所述第五场效应管M5的漏极分别电性连接所述第七场效应管M7的源极和所述第八场效应管M8的漏极。所述第七场效应管M7的源极电性连接至所述第八场效应管M8的漏极，所述第七场效应管M7的栅极分别电性连接至所述第三开关SW3的一端，所述第七场效应管M7的漏极分别电性连接所述第八场效应管M8的源极、所述第十一场效应管M11的漏极。所述第八场效应管M8的栅极分别电性连接至所述第一开关SW1的一端、所述第二开关SW2的一端、所述第九场效应管M9的栅极，所述第八场效应管M8的源极电性连接至所述第十一场效应管M11的漏极。所述第十一场效应管M11的栅极电性连接至第十二场效应管M12的栅极且接收一第三偏置电压VBIAS3，所述第十一场效应管M11的源极电性连接至所述第十三场效应管M13的漏极。所述第十三场效应管M13的栅极电性连接至第十四场效应管M14的栅极且接收一第四偏置电压VBIAS4，所述第十三场效应管M13的源极接地。所述第四场效应管M4的源极接收一电源电压，所述第四场效应管M4的栅极接收第一偏置电压VBIAS1，所述第四场效应管M4的漏极电性连接至所述第六场效应管M6的源极。所述第六场效应管M6的栅极接收第二偏置电压VBIAS2，所述第六场效应管M6的漏极分别电性连接至所述第九场效应管M9的漏极和所述第十场效应管M10的源极。所述第九场效应管M9的漏极电性连接至所述第十场效应管M10的源极，所述第九场效应管M9的栅极分别电性连接至所述第一开关SW1的一端和第二开关SW2的一端，所述第九场效应管M9的源极分别电性连接所述第十场效应管M10的漏极、所述第十二场效应管M12的漏极。所述第十场效应管M10的栅极分别电性连接至所述第三开关SW3的一端、所述第四开关SW4的一端，所述第十场效应管M10的漏极电性连接至所述第十二场效应管M12的漏极。所述第十二场效应管M12的栅极接收第三偏置电压VBIAS3，所述第十二场效应管M12的源极电性连接至所述第十四场效应管M14的漏极。所述第十四场效应管M14的栅极接收第四偏置电压VBIAS4，所述第十四场效应管M14的源极接地。所述第一开关SW1的另一端接收一电源电压，所述第二开关SW2的另一端接收第五偏置电压VBIAS5，所述第三开关SW3的另一端接收第六偏置电压VBIAS6，所述第四开关SW4的另一端接地。

参阅图4，所述第二单元包括：第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20、第五开关SW5、第六开关SW6、第七开关SW7、第八开关SW8、第五电容C5和第六电容C6。其中所述第十七场效应管M17的源极接收一电源电压，所述第十七场效应管M17的栅极分别电性连接至所述第五开关SW5的一端和所述第六开关SW6的一端，所述第十七场效应管M17的漏极分别电性连接至所述第五电容C5的一端和所述第十九场效应管M19的漏极。所述第十九场效应管M19的漏极电性连接至所述第五电容C5的一端，所述第十九场效应管M19的栅极电性连接至所述第五电容C5的另一端，所述第十九场效应管M19的源极接地。所述第十八场效应管M18的源极接收一电源电压，所述第十八场效应管M18的栅极分别电性连接至所述第七开关SW7的一端和所述第八开关SW8的一端，所述第十八场效应管M18的漏极分别电性连接至所述第六电容C6的一端和所述第二十场效应管M20的漏极。所述第二十场效应管M20的漏极电性连接至所述第六电容C6的一端，所述第二十场效应管M20的栅极电性连接至所述第六电容C6的另一端，所述第二十场效应管M20的源极接地。第五开关SW5的另一端电性连接至第四场效应管M4的栅极，第六开关SW6的另一端电性连接至第五场效应管M5的漏极，第七开关SW7的另一端电性连接至第四场效应管M4的栅极，第八开关SW8的另一端电性连接至第六场效应管M6的漏极；第十九场效应管M19的栅极电性连接至所述第十一场效应管M11的漏极，第二十场效应管M20的栅极电性连接至所述第十二场效应管M12的漏极。

所述第三单元包括：第二十一场效应管M21、第二十二场效应管M22、第二十三场效应管M23、第二十四场效应管M24、第二十五场效应管M25、第二十六场效应管M26、第二十七场效应管M27、第二十八场效应管M28、第九电阻R9和第十电阻R10。所述第二十一场效应管M21的源极接收一电源电压，所述第二十一场效应管M21的栅极接收第一偏置电压VBIAS1，所述第二十一场效应管M21的漏极电性连接至所述第二十二场效应管M22的源极。所述第二十二场效应管M22的栅极接收第二偏置电压VBIAS2，所述第二十二场效应管M22的漏极分别电性连接至所述第二十三场效应管M23的源极和所述第二十四场效应管M24的源极。所述第二十三场效应管M23的栅极分别电性连接至所述第九电阻R9的一端和所述第十电阻R10的一端，所述第二十三场效应管M23的漏极分别电性连接至所述第二十五场效应管M25的漏极和所述第二十七场效应管M27的栅极。所述第二十五场效应管M25的栅极接收第三偏置电压VBIAS3，所述第二十五场效应管M25的源极电性连接至所述第二十七场效应管M27的漏极。所述第二十七场效应管M27的栅极接收第四偏置电压VBIAS4，所述第二十七场效应管M27的源极接地。所述第二十四场效应管M24的源极电性连接至所述第二十三场效应管M23的源极，所述第二十四场效应管M24的栅极接收参考电压，所述第二十四场效应管M24的漏极分别电性连接至所述第二十六场效应管M26的漏极、所述第二十八场效应管M28的栅极。所述第二十六场效应管M26的栅极接收第三偏置电压VBIAS3，所述第二十六场效应管M26的源极电性连接至所述第二十八场效应管M28的漏极。所述第二十八场效应管M28的源极接地。

根据上述的复用单元121的设计可以将第一单元视为带差分输入的折叠式共源共栅结构，是增益级，提供放大功能；第二单元视为带偏置电流的输出级，是共源级放大器，提供放大功能和驱动能力；第三单元视为共模反馈电路，提供偏置功能，使第二单元的差分输出电压经节点6和节点7的共模电压等于参考电压。

以下将描述本发明所述新型音频功率放大器的工作情况。

当第一组开关中的第九开关SW9、第十开关SW10为闭合时，所述复用单元121起到积分作用。第二组开关中的第十一开关SW11、第十二开关SW12、第十三开关SW13、第十四开关SW14、第十五开关SW15和第十六开关SW16为断开状态时，所述复用单元121中的第一开关SW1和第四开关SW4为闭合状态，第二开关SW2和第三开关SW3为断开状态，第五开关SW5和第七开关SW7为闭合状态，第六开关SW6和第八开关SW8为断开状态。于是，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9和第十场效应管M10工作在线性区，因此，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9和第十场效应管M10可以作为完全导通的开关管来使用。此时，第十七场效应管M17和第十八场效应管M18的栅极通过节点5受到第一偏置电压VBIAS1的偏置作用。所述复用单元121为一典型的带输出级的折叠式共源共栅运算放大器。该共源共栅运算放大器可以提供非常高的增益级。根据共源共栅结构所定义的，其能够将输入电压转化成为电流，然后将该电流作为共栅级的输入。共源级和共栅级的级联叫做共源共栅结构。其中，共源级是将输入电压转化为电流，共栅级是在源极接收输入，在漏极产生输出。在本实施例中，第一场效应管M1和第二场效应管M2是共源级，将输入电压(栅级信号)转化为电流，此电流输入到第十一场效应管M11和第十二场效应管M12的源极，然后从第十一场效应管M11和第十二场效应管M12的漏极输出，第十一场效应管M11和第十二场效应管M12为共栅级。此时，第十三场效应管M13和第十四场效应管M14为电流偏置管。所述复用单元121还进一步用于对反馈的信号进行积分。所述复用单元121的输出与三角波进行比较，产生PWM调制信号，再经过驱动模块140的驱动电路的作用后输出，对负载(此处为喇叭)进行驱动。这样，本发明所述新型音频功率放大器可以运行在D类功放模式下。

另外，需说明的是，当第五开关SW5和第七开关SW7闭合，第六开关SW6和第八开关SW8断开时，第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十五场效应管M15、第三场效应管M3、第四场效应管M4、第二十一场效应管M21是一组电流镜，它们的栅极电压均为节点5处的电压，即第一偏置电压VBIAS1。节点6和节点7分别是折叠式共源共栅运算放大器的正负输出级，此时第十七场效应管M17、第十八场效应管M18作为电流镜使用，提供输出级偏置电流，第十九场效应管M19和第二十场效应管M20是共源放大管，提供放大功能。

当第一组开关中的第九开关SW9、第十开关SW10为断开时，所述复用单元121起到运放作用。第二组开关中的第十一开关SW11、第十二开关SW12、第十三开关SW13、第十四开关SW14、第十五开关SW15和第十六开关SW16为闭合状态时，所述复用单元121中的第一开关SW1和第四开关SW4为断开状态，第二开关SW2和第三开关SW3为闭合状态，第五开关SW5和第七开关SW7为断开状态，第六开关SW6和第八开关SW8为闭合状态。于是，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9和第十场效应管M10工作在饱和区，因此，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9和第十场效应管M10可以作为AB类的中间偏置管来使用。此时，第十七场效应管M17和第十八场效应管M18的栅极电压为节点3和节点4的电压，该处电压有偏置作用。所述复用单元121为一带折叠式共源共栅的AB类运算放大器。与所述复用单元121电性连接的第三电容C3和第四电容C4不起作用，第一比较器131和第二比较器132为关闭状态，第一驱动器141和第二驱动器142为关闭状态。起到运放作用的所述复用单元121的内部输出管中的第十七场效应管M17和第十九场效应管M19分别与第三十三场效应管M33和第三十四场效应管M34并联。起到运放作用的所述复用单元121的内部输出管中的第十八场效应管M18和第二十场效应管M20分别与第三十一场效应管M31和第三十二场效应管M32并联。此时，第三十三场效应管M33、第三十四场效应管M34、第三十一场效应管M31、第三十二场效应管M32分别受到图3所示的节点3、节点1、节点4和节点2的偏置作用，以实现对负载喇叭的驱动。这样，本发明所述新型音频功率放大器可以运行在AB类功放模式下。

另外，需说明的是，当第五开关SW5和第七开关SW7断开，第六开关SW6和第八开关SW8闭合时，第十七场效应管M17和第十八场效应管M18的栅极电压不是第一偏置电压VBIAS1，而是节点3和节点4位置电压提供的偏置。配合第一开关SW1至第四开关SW4，此时第二开关SW2、第三开关SW3闭合，第一开关SW1、第四开关SW4断开时，第十七场效应管M17、第十八场效应管M18不是作为电流镜使用，而是作为AB类的上输出管使用。

本发明通过在现有的折叠式共源共栅运算放大器中新增第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3、第四开关SW4、第五开关SW5、第六开关SW6、第七开关SW7、第八开关SW8及第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10，并且通过图2所示的第九开关SW9至第十六开关SW16的切换作用，改变第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10的栅极偏置电压，从而实现带输出级的折叠式共源共栅两级运算放大器转换为带折叠式共源共栅结构的AB类运算放大器。

进一步而言，通过设置第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10，使得节点3，节点4，节点1，节点2处的的电压分别可以偏置第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20，使得第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20工作在AB类运放的状态。在D类运放的状态切换至AB类运放的状态时，第二单元的输出级不是共源级放大器，而是AB类的放大器。在切换前为D类工作模式时，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10的栅极电压为电源电压或地电平。节点3的电压近似等于节点1的电压，节点4的电压近似等于节点2的电压。在切换后为AB类工作模式时，第七场效应管M7、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10的栅极电压需要分别调整为第五偏置电压VBIAS5和第六偏置电压VBIAS6。此时节点3的电压不等于节点1的电压，节点4的电压不等于节点2的电压，这样才能使第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20工作在AB类放大的状态。

因此，本发明所述新型音频功率放大器将D类功放电路中的积分器和AB类功放电路中的运算放大器复用在一折叠式共源共栅电路中。进一步，在利用折叠式共源共栅高输出阻抗、高增益、易补偿的特点且性能大幅提高的情况下，不仅节约了芯片面积，进而降低芯片成本，又可以减少集成电路版图设计的工作量，进而节约设计时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。