可配置模态放大器系统技术方案

本文描述了可配置放大器系统，其中线性放大器(例如A类放大器)的电源轨道由切换放大器(例如D类放大器)调制，所述切换放大器还可以经配置以独立于所述线性放大器操作。本文还描述了基于到线性放大器的输入信号或基于所述线性放大器的所述电源轨道的调制来调制所述线性放大器的输出级的稳定电流的技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可配置模态放大器系统相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年12月20日提交的美国临时专利申请号62/608,465号；和于2018年2月12日提交的欧洲专利申请号18156223.2的优先权权益，所述申请各自以引用方式全文并入于此。
本申请涉及放大器。更具体来说，本专利技术的实施例涉及用于线性放大器的电源轨道的调制。
技术介绍
可以使用各种放大器拓扑来实现用于驱动监视器或扬声器的音频信号的放大。线性拓扑(特别是A类拓扑)的特征在于高保真度(音频输入信号的高质量再现)。然而，A类放大器可能效率低下，尤其是在低信号电平下。另一方面，开关拓扑(例如D类拓扑)对于广范围的信号电平可以实现高的效率水平，但是通常特征在于较低保真度的声音再现。提高某些线性拓扑(例如A类、B类和AB类)的效率的尝试包含基于输入信号电平在离散电平(G类)或连续(H类)之间操纵轨道电压。附图说明图1是放大器系统的框图。图2是切换放大器的示意图。图3是多通道放大器系统的框图。图4是放大器系统的框图。图5A是偏置控制电路的示意图。图5B是偏置控制电路的另一示意图。图6是用于演示放大器效率计算的放大器输出级的简化示意图。图7是A类放大器的放大器效率对比输出信号电平的曲线图。图8是B类放大器的放大器效率对比输出信号电平的曲线图。具体实施方式现在将详细参考具体实施方案。在附图中示出了这些实施方案的实例。应注意，这些实例是出于说明性目的而描述的，且不希望限制本公开的范围。相反，所描述的实施方案的替代物、修改和等同物包含在由所附权利要求书限定的本公开的范围内。另外，可以提供具体细节以便促进对所描述的实施方案的透彻理解。可在没有这些细节中的一些或全部的情况下实践本公开的范围内的一些实施方案。此外，为了清楚起见，可能没有详细描述公知的特征。本公开描述了可配置放大器系统，其中线性放大器(例如A类放大器)的电源轨道由切换放大器(例如D类放大器)进行调制，所述切换放大器也可经配置以独立于线性放大器操作。特定类型的这种放大器系统被设计用于放大音频信号。由本公开实现的系统包含可配置的多通道系统，其中一些通道可经配置以使用切换放大器来驱动负载，例如扬声器，而其它通道可经配置以使用线性放大器来驱动负载，所述线性放大器的电源轨道由一个或多个切换放大器来调制。本公开还描述了各种改进，通过所述改进可以提高各种放大器操作的效率。图1是根据特定实施例实施的可配置放大器系统的实例的框图。放大器系统100包含线性放大器102和切换放大器104和106。线性放大器102(例如可以是A类放大器)经配置以放大输入信号并驱动负载(由扬声器108表示)。切换放大器104和106是双模式放大器，其可以在第一模式(在此称为轨道调制模式)中被配置(通过所描绘配置/通信链路)以分别调制线性放大器102的正电源轨道V+和负电源轨道V-。在第二模式(在此称为信号放大模式)中，切换放大器104和106可以各自被配置成独立于线性放大器102操作。例如，每个切换放大器可以被配置用于驱动其自己的负载，如虚线中的扬声器110和112所示。在另一实例中，在两种模式中驱动相同的负载，例如，当切换放大器处于信号放大模式时，扬声器108由切换放大器驱动，当切换放大器处于轨道调制模式时，扬声器108由线性放大器驱动。在实例中，当切换放大器在轨道调制模式中操作时，输入信号被线性放大器放大，其中线性放大器的电源轨道被切换放大器调制。在这个实例中，当切换放大器在信号放大模式中操作时，输入信号被切换放大器放大，并且不使用线性放大器。在轨道调制模式中，切换放大器104接收由线性放大器102接收的相同数字音频输入信号，并通过正峰值整流产生正轨道V+。切换放大器106通过负峰值整流基于相同的输入信号产生负轨道V-。在该模式中，所述两个切换放大器都在其输出处强加非零DC偏置，并且还可以具有最小容许电压，在所述最小容许电压以下(在绝对值方面)不允许相应轨道通过。这样，用于线性放大器102的电源轨道跟踪输入信号，提供足够的电源电压以处理具有低限幅风险的大瞬时信号电平，同时相对于具有固定轨道的设计极大地减少了低信号电平的功耗。线性放大器102包含延迟电路114(或在其之前)，所述延迟电路在由线性放大器102放大之前对输入信号进行延迟，以确保与供电轨道的调制的适当同步。由延迟电路114引入的延迟确保由线性放大器102的输出级放大的输入信号中的点(在由数模(D/A)转换器116转换之后)与调制轨道电压V+和V-中的对应点充分对准。由于适当的偏置电压电平是可用的，所以适当的延迟确保了期望的效率增益，同时还降低了在信号没有被适当地对准的情况下可能发生限幅事件的可能性。可以从线性放大器102提供信号，所述信号指示用于与其它音频通道或伴随视频同步的延迟量。根据一些实施方案，由延迟电路114表示的延迟可以在设计时被表征并且因此是固定的。可替换地，由延迟电路114表示的延迟可以是可编程的。这可以使得例如系统设计者和/或安装者能够测试和设置给定系统配置的最佳延迟。例如，在音频系统的设置期间，可以使用音调作为到通道放大器的输入，并且调整延迟直到放大的音调是正确的。设想不需要对线性放大器的输入信号进行延迟的实施方案。在此类情况下，延迟电路114可经配置或编程以引入大于或等于零的延迟。可替换地，延迟电路114可以具有允许延迟电路114被旁路的伴随切换电路(未示出)。另外，设想还为独立可编程延迟电路提供切换放大器(未示出)的实施方案。这将在操纵两个信号路径之间的相对延迟方面提供额外的灵活性，以确保轨道电压与被放大的信号之间的正确对准。在这些情况中的任一情况下，可以从线性放大器102和/或切换放大器104(例如，通过其各自的配置/通信链路)提供指示用于与其它音频通道或伴随视频同步的当前延迟的信号。可以理解的是，延迟电路也可能需要配备有此类其它音频通道和/或伴随视频以支持同步。表征切换放大器104和106在轨道调制模式中的操作的启动及衰减时间可以根据实施方案而变化。在轨道调制模式中，启动时间应当足够快，以确保轨道电压和放大信号的正确对准。另一方面，希望轨道电压尽可能慢地移动，以避免在线性放大器的输出中出现不可接受的切换假象。在衰减时间上有更大的灵活性，其可以更慢但以效率为代价。即，如果信号电平下降得比轨道电压能够跟随的快，那么轨道电压(以及因此耗散的功率)将高于所需的，直到轨道电压追上。每个系统可以被设计成实现效率与保真度之间的期望平衡。另外，一些实施方案可以使得这些参数可由系统安装者或终端用户编程。在图1所示的实例中，线性放大器102是A类放大器，其输出级由正和负电源轨道之间的推挽式配置的输出晶体管118和120实施。然而，应注意，设想采用其它线性放大器类型和配置的实施方案。例如，线性放大器102可以实施为A、B或AB类放大器。在另一实例中，输出级可以是单端配置而不是推挽式配置。在又一实例中，输出级可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大器系统，其包括：/n用于放大输入信号的线性放大器，所述线性放大器具有电源轨道；以及/n第一切换放大器，所述第一切换放大器可配置以在第一模式中基于到所述线性放大器的所述输入信号来调制所述线性放大器的所述电源轨道，所述第一切换放大器可配置以在第二模式中用于信号放大，其中所述第一切换放大器经配置以仅在其第一模式中调制所述线性放大器的所述电源轨道。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 EP 18156223.2;20171220 US 62/608,4651.一种放大器系统，其包括：
用于放大输入信号的线性放大器，所述线性放大器具有电源轨道；以及
第一切换放大器，所述第一切换放大器可配置以在第一模式中基于到所述线性放大器的所述输入信号来调制所述线性放大器的所述电源轨道，所述第一切换放大器可配置以在第二模式中用于信号放大，其中所述第一切换放大器经配置以仅在其第一模式中调制所述线性放大器的所述电源轨道。


2.根据权利要求1所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器是D类放大器。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的放大器系统，其中所述线性放大器是A类放大器、B类放大器或AB类放大器。


4.根据权利要求1到3中任一项所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器可配置以在所述第一模式中以第一平均功率效率操作且在所述第二模式中以低于所述第一平均功率效率的第二平均功率效率操作。


5.根据权利要求1到4中任一项所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器可配置以在所述第一模式中第一切换频率操作且在所述第二模式中以高于所述第一切换频率的第二切换频率操作。


6.根据权利要求1到5中任一项所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器可配置以在所述第一模式中以第一失真电平操作且在所述第二模式中以低于所述第一失真电平的第二失真电平操作。


7.根据权利要求1到6中任一项所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器的所述第一模式的特征在于所述第一切换放大器的输出级的软切换。


8.根据权利要求1到7中任一项所述的放大器系统，其中所述第一切换放大器的所述第一模式的特征在于在所述第一切换放大器的输出处强加非零DC偏置。


9.根据权利要求1到8中任一项所述的放大器系统，其进一步包括第一延迟电路，所述第一延迟电路经配置以在所述输入信号被所述线性放大器放大之前对所述输入信号进行延迟。


10.根据权利要求9所述的放大器系统，其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·申德勒，S·P·鲁滨逊，J·A·巴特勒，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US