双桥放大器结构制造技术

本发明专利技术公开了双桥放大器结构。放大器具有包括两个桥式放大器的双桥设计。模式开关使得这两个桥式放大器能够按照串联放大模式配置。模式开关的切换是动态的，并且使能了信号电流的重新使用，从而改进了总系统效率。在放大器输出之一的削波事件情况下提供对于模式开关接通的延迟。这防止了大交叉电流的流动。

【技术实现步骤摘要】
双桥放大器结构
本专利技术涉及双桥放大器结构，近来将双桥放大器结构称作SB类放大器。
技术介绍
在美国专利2011/0123040中公开了SB类放大器的概念。所述放大器是具有两个桥式放大器的双桥设计。模式开关使能将它们按照串联放大模式配置。模式开关的切换是动态的，并且使能了信号电流的重新使用，从而改进了总系统效率。每一个放大器与其自己的负载相关联。当所连接的负载上的幅度使得所述幅度可以适应供电电压时，系统处于SB类操作模式，并且接通模式开关。利用接通的开关，可以在两个桥接式负载(“BTL”，bridgetiedload)放大器之间共享电流，从而增加了系统效率。当关断模式开关时，两个放大器作为分离的独立放大器操作。可以将其看作是桥接式负载操作模式，负载(扬声器)连接在两个输出级之间。在电路中可能出现问题：在削波(clipping)条件期间，放大器按照桥接式负载模式操作，两个电路的输出在电源或接地处二等分，并且关断开关。当输入电压变化时，输出引入了一定的延迟。具体地，当输出级中的晶体管必须从接通切换至关断设置时，这消耗时间。所述时间依赖于栅源电压可以多快从Vgs，max转变至导通电压以下。当放大器没有削波并且正常(inregulation)时，将输出晶体管的栅源电压驱动到一定程度，但是不达到完全最大值(Vgs，max)。当放大器削波时，回路失调(outofregulation)(即，放大器不满足Vout＝Gain*Vin)，并且会将栅源电压驱动到最大值Vgs，max。由此，从削波条件恢复花费更多的时间，因为将栅源电压减小到功率器件的导通阈值以下花费更长的时间。连接两个桥的电流共享开关基于输入电压和可用供电电压的大小而关断和接通。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据本专利技术提出了一种放大器，包括：第一桥式放大器部分，具有两个差分放大器，在第一桥式放大器部分的两个差分放大器的输出之间连接有第一负载；第二桥式放大器部分，具有两个差分放大器，在第二桥式放大器部分的两个差分放大器的输出之间连接有第二负载；模式开关，在第一桥式放大器部分的一个差分放大器的第一输出与第二桥式放大器部分的一个差分放大器的第二输出之间；控制电路，用于基于第一桥式放大器部分和第二桥式放大器部分的输入信号来控制模式开关；削波检测结构，用于检测第一输出或第二输出处的削波；以及延迟器，用于提供从检测到削波时起的延迟时间段，其中所述控制电路在所述延迟时间段期间抑制模式开关的接通。因此，本专利技术提供了一种双桥放大器，具有两个桥的输出的选择性耦合。在桥式放大器的任一个的输出处检测到削波之后的时间段，防止了模式开关的接通以切换到串联放大结构。按照这种方式，可以防止当使用前馈控制系统时产生的系统中的大电流。本专利技术实现了在削波输出信号条件期间，在基于SB类系统中，防止了通过连接两个更多个桥接式负载(“BTL”)电桥的开关流动的大交叉电流。这防止了音频孔(audio-hole)的发生，并且大大地改进了系统鲁棒性。放大器可以包括音频放大器。可以将第一电流源尾提供给第一桥式放大器部分，并且将第二电流源尾提供给第二桥式放大器部分。也可以使用这样的放大器，所述放大器检测第一桥式放大器部分的输出差分放大器和第二桥式放大器的输出差分放大器的电流，以产生输出电流，所述输出电流强制输出差分放大器的输出电流沿相同方向流动。本专利技术也提出了一种控制放大器的方法，所述放大器包括：第一桥式放大器部分，具有两个差分放大器，在第一桥式放大器部分的两个差分放大器的输出之间连接有第一负载；第二桥式放大器部分，具有两个差分放大器，在第二桥式放大器部分的两个差分放大器的输出之间连接有第二负载；模式开关，在第一桥式放大器部分的一个差分放大器的第一输出与第二桥式放大器部分的一个差分放大器的第二输出之间，其中所述方法包括：基于第一桥式放大器部分和第二桥式放大器部分的输入信号来控制模式开关；检测第一输出或第二输出处的削波；以及在从检测到削波时起的延迟时间段期间抑制模式开关的接通。附图说明现在将参考附图详细描述本专利技术的示例，其中：图1示出了双桥SB类放大器的示例部分模式的已知功能块示意图；图2示出了电流传递函数的示例图形表示；图3示出了一个示例已知双桥切换SB放大器；图4示出了两个削波BTL放大器的示例，其中Gm2的输出处于接地电平，并且Gm3的输出处于供电电压电平，并且产生了较大的交叉电流；图5示出了已知的桥接式负载通道的信号；图6示出了当BTL通道削波时引入的延迟；图7示出了根据本专利技术的电路；图8示出了没有本专利技术改进的SB类结构的仿真结果；图9示出了与图8相同的仿真，但是使用了图3的电路；以及图10示出了模式开关处的电压。具体实施方式本专利技术提出了一种对于US2011/0123040中展示的电路的改进。本专利技术在放大器输出之一的削波事件的情况下，对模式开关接通提供了延迟。这防止了较大的交叉电流流动。为了完整性，首先将描述已知的电路操作。图1示出了已知的双桥SB类放大器的部分模型功能块示意图。将图1称作“部分模型”，因为通过假设开关16的电阻为零而省略了具体的补偿电流发生器。在图3中，描述了一种从图1的部分模型中省略了具有补偿电流发生器的示例实现的双桥SB类放大器的示例。假设部分模型用于接收具有Vdd电压的系统功率。Vdd的绝对值对于实施例不是具体的。例如，Vdd可以是+12伏(DC)。模型包括通过模式开关16可切换地彼此相连的第一桥式放大器12和第二桥式放大器14。下面详细地描述了控制模式开关16(即，关断和接通)的条件的各种规则和定义。从图1中省略了用于产生控制模式开关16的信号的电路，因为在阅读可以控制模式开关16(即，关断和接通)的各种规则和条件时，本领域普通技术人员可以容易地设计和构建执行开关控制功能的电路、并且只将传统的工程设计知识施加至本公开。图1涉及具有四个扬声器的示例环境，例如左前、左后、右前和右后扬声器。在如图3所述的完整实施例中，图1的示例例如可以驱动这四个扬声器示例的左前(“前”)和左后(“后”)扬声器。根据这个示例环境，下文中将第一桥式放大器12称作“前”桥式放大器12，并且将第二桥式放大器14称作“后”桥式放大器14。继续参考图1，前桥式放大器12和后桥式放大器可以(但不必)结构上相同。前桥式放大器12包括一对差分放大器18和22，放大器18称作“内部”差分放大器，并且放大器22称作“外部”差分放大器。外部差分放大器22的输出V1连接前扬声器24的一个端子。按照类似的方式，内部差分放大器18的输出V2连接前扬声器24的另一个端子。为了在进一步详细的描述中的参考目的，外部差分放大器22的输出处的电压任意标记为“V1”，并且内部差分放大器18的输出处的电压任意标记为“V2”。外部差分放大器22具有“+”端子和“-”端子。“+”端子接收外部产生的信号，任意地标记为Vin_F，例如所述外部产生的信号可以是双通道立体声系统(图1中未示出)的左通道的前衰减器(fader)/分流器(splitter)(图1中未示出)部分。例如，Vin_F可以是上述示例Audio_Front(t)。在这种示例中，其他外部产生的信号Vin_R(示出为与后桥式放大器14的外部差分放大器36的“+”输入端子相连)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大器，包括：第一桥式放大器部分(12)，具有两个差分放大器(18，22)，在第一桥式放大器部分(12)的两个差分放大器(18，22)的输出之间连接有第一负载；第二桥式放大器部分(14)，具有两个差分放大器(20，36)，在第二桥式放大器部分(14)的两个差分放大器(20，36)的输出之间连接有第二负载；模式开关(16)，在第一桥式放大器部分的一个差分放大器的第一输出与第二桥式放大器部分的一个差分放大器的第二输出之间；控制电路(78)，用于基于对第一桥式放大器部分和第二桥式放大器部分的输入信号(in+，in‑)来控制模式开关；削波检测结构(71，72)，用于检测第一输出或第二输出中的削波；以及延迟器(76)，用于提供从检测到削波时起的延迟时间段，其中所述控制电路在所述延迟时间段期间抑制模式开关的接通。

【技术特征摘要】
2013.05.08 EP 13167116.61.一种放大器，包括：第一桥式放大器部分(12)，具有两个差分放大器(18，22)，在第一桥式放大器部分(12)的两个差分放大器(18，22)的输出之间连接有第一负载；第二桥式放大器部分(14)，具有两个差分放大器(20，36)，在第二桥式放大器部分(14)的两个差分放大器(20，36)的输出之间连接有第二负载；模式开关(16)，在第一桥式放大器部分的一个差分放大器的第一输出与第二桥式放大器部分的一个差分放大器的第二输出之间；控制电路(78)，耦合到模式开关(16)，用于基于对第一桥式放大器部分和第二桥式放大器部分的一组输入信号来控制模式开关；削波检测结构(71，72)，用于检测第一输出或第二输出中的削波；以及延迟器(76)，耦合到削波检测结构(71，72)和控制电路(78),用于提供响应于检测到削波的延迟时间段，其中所述控制电路(78)在所述延迟时间段期间抑制模式开关(16)的接通。2.根据权利要求1所述的放大器，包括音频放大器。3.根据任一前述权利要求所述的放大器，包括：用于第一桥式放大器部分的第一电流源尾(34)和用于第二桥式放大器部分的第二电流源尾(48)。4.根据权利要求3所述的放大器，包括：放大器(62)，检测第一桥式放大器部分的输出差分放大器和第二桥式放大器的输出差分放大器的电流，以产生输出电流，所述输出电流强制输出差分放大器输出电流沿相同方向流动。5.根据权利要求1或2所述的放大器，其中削波检测结构(71，72)包括用于测量相对于地或供电电压的输出电压的装置。6.根据权利要求1或2所述的放大器，其中所述削波检测结构适用于检测模式开关(16)的每一侧处的信号的高侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克·简·海森克，马丁·马克斯，佛瑞德·莫斯特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL