信号放大方法,信号放大器以及与其相关的装置制造方法及图纸

一种模拟信号放大方法，一种放大器，用于通过比较输入信号和其幅值大于输入信号的幅值的第一锯齿波和通过确定所述第一锯齿波大于所述输入信号，来输出高电平的第一脉冲；在第一脉冲的高区域的每个开始点，输出窄的一个短脉冲形式的第二脉冲；通过使其周期和第一锯齿波的周期相同的第二锯齿波和第二脉冲的高点相应，并在相应的部分采样第二锯齿波电压位置，连续地提取输出电压；利用高速开关对电容器充电，从而维持其恒定；以及消除波形的波谷，借以完成常规的滤波处理，因而可以容易地获得第一锯齿波好的线性度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,信号放大器以及与其相关的装置)的制作方法
本专利技术涉及一种数字放大器领域内的模拟，尤其涉及这样一种模拟，其限制输出波形的失真度，从而大大改善音频放大器或其类似物的输出。此外，本专利技术涉及一种利用所述放大方法制成的放大装置的集成电路。此外，本专利技术涉及一种放大器，其利用各种数字数据信号例如脉冲宽度调制(PWM)信号或脉冲编码调制(PCM)信号作为输入信号。最后，本专利技术涉及一种锯齿波振荡器和用于各种放大器的功率放大装置。
技术介绍
一般地说，音频放大器的放大装置大部分由晶体管制成。不过，在一般的使用晶体管的放大装置中，一直存在几个严重问题，即，其可允许的输入偏压的幅值(一般被称为偏压)相当低(一般小于0.6V)。换句话说，在晶体管的情况下，所需的输出的值(一般为集电极电压或电流)只有当基极输入电压小于可允许的输入电压时才能被正确地获得。当基极输入电压大于0.6V时，则具有大的波形失真。图3a说明当基极输入电压小于0.6V时晶体管的正常输出(在图中，所示的曲线相应于输出电流的波形。但是当负载电阻和放大装置相连时，输出电流则变换成和其相应的输出电压)。图3b所示为当基极输入电压超过0.6V时，输出信号的波形失真。为了解决由上述的输入偏压不平衡引起的所需输出波形失真问题，提出了一种补偿输入偏压的方法，其中使反相的输出信号的一部分通过负反馈电路返回输入端。不过，这种方法具有另一个问题，即，由输出的反馈补偿的输入波形由于通过负反馈电路时产生的时间延迟(Td)而引起失真(图4c)，因此，所得的输出波形也具有失真。图4a，4b是补偿输入偏压的放大器的一些典型例子。图4c说明一种输入波形的失真，其中说明输入波形和负反馈波形的组合以及相应于输入波形的那种失真的一种输出波形的失真。在使用负反馈补偿方法的放大器电路的情况下，因为放大器的增益较低，一般具有相当多的放大器级，因而在输出侧波形的失真度和放大器级的数量成正比地增加。同时，可以使用具有大约1.5V的栅极电压的场效应晶体管(FET)作为用于补偿晶体管的窄的偏输入电压范围的器件。不过，由于温度变化而引起的场效应晶体管的工作不稳定以及其自身的特性误差而使得只有对于少数的特定电路才能使用FET。一种常规的真空管放大器具有大于1.5V的偏压和大的放大系数，使得其可以具有较少的放大级数。因为在使用真空管的音频放大电路中具有很小的交叉调制失真，可以经常看到专业音乐工作者利用真空管放大器欣赏音乐。尽管真空管具有这样的优点，但是由于其具有的缺点例如高的功率消耗，大的体积，音质的劣化和较高的制造与维护费用，使得真空管放大器在现在丧失了其实用性。在另一方面，有一种音频放大器被称为数字电路的“D类放大器”，其中使用脉宽调制方法，保持上述的真空管的优点，而补偿真空管的缺点。图5表示D类放大器的一个例子。如图5所示，D类放大器中具有内装的锯齿波振荡器。比较器COMP6比较锯齿波电压W1和输入信号Vi6，当输入信号Vi6大于锯齿波电压W1时，确定输出W2为高(参见图6的Q)。方波具有相应于输入信号和锯齿波之间的幅值的改变而被变换的脉宽(PWM调制)。上述比较器的输出(W2)使MOSFET在输出端(W3)转换(参见图6所示的实线)。此时，输出信号(W3)是由被提供给输出端的电源电压的通断转换而形成的方波，因而含有许多谐波，并且其占空比按照输入电压的幅值而改变。如果ON信号具有大的宽度，则输出信号(W3)具有较高的平均电压，如果ON信号具有较小的宽度，则输出信号(W3)具有较低的平均电压(参见图6所示的虚线)。使输出信号(W3)通过用于积分的低通滤波器(LPF)。其中的谐波被消除，从而获得最终的模拟输出信号(参见图6所示的S)。然而，在D类放大器中也存在问题，即，在D类放大器中，需要连接多级LC滤波器，以便对输出信号，方波滤波(即消除谐波分量)，因而导致大体积的线圈，并需要先进的技术屏蔽从外部发出的电子波。此外，在D类放大器中还有一个问题是，锯齿波振荡频率应当被提高到能够使MOSFET转换的频率的最大值，以便获得高水平的音质，因而需要先进的滤波和转换技术。专利技术概述本专利技术的目的在于解决上述问题，并提供一种简单的容易实施的模拟，所述方法能够消除输出波形的失真，从而产生类似于原始声音或原始模拟信号的最终输出，其中既不需要多级滤波器，从而具有小的体积，也不需要先进的滤波和转换技术。本专利技术的目的还在于提供一种使用所述模拟的半导体集成的放大装置。本专利技术的另一个目的在于提供一种放大器，所述放大器输入数字数据信号例如PWM信号，其中组合有数字装置例如现代的CDP或其类似物，还组合有功率放大器，以便解决在D/A转换时由于省略中间的D/A转换处理而直接连接数字数据所发生的许多问题。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于放大器或放大装置的锯齿波振荡器。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于放大器或放大装置的功率放大装置。为了实现本专利技术的上述目的，提供一种按照第一特征结构的模拟信号放大器的模拟，所述方法包括以下步骤输出第一锯齿波，所述锯齿波具有比放大器输入信号的最大频率高得多的频率，具有和输入信号的最大幅值相同或者略大的幅值和一个预定的周期；比较第一锯齿波和输入信号，在第一锯齿波的幅值大于输入信号的幅值时输出高值的第一脉冲；在第一脉冲的高电平区域的每个开始点输出一个短脉冲形式的具有小的宽度的第二脉冲；输出第二锯齿波，其具有等于或略大于放大器输出信号的最大幅值的幅值和与第一锯齿波相同的周期和相位；使第二脉冲的高电平区域的各个开始点和第二锯齿波相应，从而根据所述开始点和所述高电平区域彼此相应的第二锯齿波电压位置连续地产生输出电压；以及通过高速开关利用产生的电压对电容器充电，保持在电容器中的充电电压恒定，并消除输出波形的波谷，以便容易滤波。为了实现本专利技术的上述目的，按照本专利技术的第二特征结构，提供一种模拟信号放大器的模拟，所述方法包括以下步骤 输出具有比放大器输入信号的最大频率大得多的频率，比输入信号的幅值略大或相等的幅值和预定周期的锯齿波，比较第一锯齿波和输入信号，使得当第一锯齿波的幅值大于输入信号的幅值时输出高电平的第一脉冲；在第一脉冲的高电平区域的每个开始点输出第二脉冲，其具有一个一次短脉冲形式的小的宽度；输出第二锯齿波，其具有等于或略大于放大器的输出信号的最大幅值的幅值，并具有和第一锯齿波相同的周期和相位；使第二脉冲的高电平区域的各个开始点和第二锯齿波相应，从而根据所述开始点和所述高电平区域彼此相应的第二锯齿波电压位置连续地产生第一输出电压；输出具有和第二锯齿波相反的相位的第三锯齿波；使第二脉冲的高电平区域的各个开始点和第三锯齿波相应，从而根据所述开始点和所述第三锯齿波彼此相应的第三锯齿波电压位置连续地产生第二输出电压；利用模拟开关由产生的第一和第二电压对电容器充电，保持在电容器中的充电电压恒定，并消除输出波形的波谷，以便容易滤波；以及通过利用第一和第二输出获得输出信号的两倍的幅值。为了实现本专利技术的上述目的，按照第三特征结构，如第一或第二特征结构所述，还提供一种包括通过调节第一锯齿波的幅值来调节放大器的增益的步骤的方法。为了实现本专利技术的上述目的，按照第四特征结构，如第一或第二特征结构所述，还提供一种包括通过和输入信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟信号放大器的模拟信号放大方法，所述方法包括以下步骤：输出第一锯齿波，所述锯齿波具有比放大器的输入信号的最大频率高得多的频率，具有和输入信号的最大幅值相同或者略大的幅值和一个预定的周期；比较第一锯齿波和输入信号，在第一锯齿波的 幅值大于输入信号的幅值时输出高电平的第一脉冲；在第一脉冲的高电平区域的每个开始点输出一个短脉冲形式的具有小的宽度的第二脉冲；输出第二锯齿波，其具有等于或略大于放大器的输出信号的最大幅值的幅值和与第一锯齿波相同的周期和相位；使第二 脉冲的高电平区域的各个开始点和第二锯齿波相应，从而根据所述开始点和所述高电平区域彼此相应的第二锯齿波电压位置连续地产生输出电压；以及利用高速开关由产生的电压对电容器充电，保持在电容器中的充电电压恒定，并消除波谷，以便被容易地滤波。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦玉相，
申请(专利权)人：秦玉相，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]