音頻功率放大器裝置和方法

2023-06-13 11:39:01 1

專利名稱：音頻功率放大器裝置和方法
技術領域：
本發明涉及音頻信號處理，更具體地說，涉及一種用於放大音頻信號的功率的裝置和方法。
背景技術：
用於放大音頻輸入信號的功率的眾多音頻功率放大器中的一個示例是AF Power Amplifier(音頻功率放大器)(分裂式電源)，諸如由三洋(Sanyo)電器有限公司製造的厚模混合集成電路(IC)SK411-200功率放大器(以後稱為「常規音頻功率放大器」)。
常規音頻功率放大器在輸入的音頻信號為高電平時使用高電源電壓，而在該信號為低電平時使用低電源電壓，以便降低放大該音頻信號所必需的功率消耗。為此，必須要單獨的比較器確定輸入的音頻信號的電平。因此，常規音頻功率放大器的造價較貴，使經放大的音頻信號嚴重失真並且由於該比較器的切換噪聲而引起產生高頻噪聲，其中切換噪聲可能在關於每個輸入的音頻信號切換和輸出不同的比較結果的情況下出現。
雖然上面描述的這種常規音頻功率放大器根據音頻信號的電平將電源電壓切換成僅兩種電平，但該放大器可以將電源電壓切換成兩種以上的電平。在這種情況下，需要更多的附加比較器，而這些比較器的存在使得上述問題更加惡化。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的第一個目的是提供一種音頻功率放大裝置，其能夠線性地選擇具有與音頻輸入信號的電平成正比的電平的電源電壓而不使用比較器，並且能夠使用所選擇的電源電壓放大音頻輸入信號的功率。
本發明的第二個目的是提供一種由該音頻功率放大裝置執行的音頻功率放大方法。
為了實現第一個目的，本發明提供一種音頻功率放大裝置，它包括第一至第B功率放大終端(terminal)，每終端對一個從外部輸入的交流(AC)音頻輸入信號進行功率放大，並將該功率放大的結果作為音頻輸出信號輸出。音頻功率放大裝置的第b終端(1≤b≤B)最好包括前置放大器，該前置放大器將音頻輸入信號分成為正和負部分、以對該正和負部分進行功率放大，並且輸出經功率放大的正和負部分；電源，用於提供具有不同電平的第一至第M正和負電壓；功率放大器，它在第一至第M正電壓中選擇一個具有與經功率放大的正部分的電平成正比的電平的正電源電壓並在第一至第M負電壓中選擇一個具有與經功率放大的負部分的電平成正比的電平的負電源電壓，響應所選擇的正和負電源電壓再次分別放大經功率放大的正和負部分，並且輸出經放大的正和負部分；信號合成器，它將從該功率放大器輸出的正和負部分進行合成，並將合成結果作為音頻輸出信號輸出。
為了實現第二目的，本發明提供一種音頻功率放大方法，該方法由音頻功率放大裝置的第b終端(1≤b≤B)執行，該音頻功率放大裝置包括第一至第B功率放大終端，每終端功率對一個從外部輸入的交流(AC)音頻輸入信號進行功率放大，並將該功率放大的結果作為音頻輸出信號輸出。該音頻功率放大方法最好包括步驟(a)將音頻輸入信號分成為正和負部分、以對該正和負部分進行功率放大並得到經放大的正和負部分；(b)在從外部提供的、具有不同電平的第一至第M正電壓中，選擇一個具有與步驟(a)中經放大的正部分的電平成正比的電平的正電源電壓，在從外部提供的、具有不同電平的第一至第M負電源電壓中，選擇一個具有與步驟(a)中經放大的負部分的電平成正比的電平的負電源電壓，響應所選擇的正和負電壓再次分別放大步驟(a)中經放大的正和負部分；以及(c)將步驟(b)中經放大的正和負部分進行合成，並將合成結果確定為音頻輸出信號。


通過參考附圖詳細描述本發明的優選實施例，本發明的上述目的和優點將會更容易理解，在這些附圖中圖1是根據本發明的音頻功率放大裝置的示意方框圖；圖2是圖1的第b功率放大終端的方框圖；圖3是根據本發明的、由圖2的第b功率放大終端執行的音頻功率放大方法的流程圖；
圖4是表示根據本發明的圖2的前置放大器、功率放大器和信號合成器的實施例的電路圖；以及圖5是解釋圖4的音頻功率放大裝置的示範性工作的曲線圖。
具體實施例方式
參考圖1，音頻功率放大裝置包括第一至第B放大終端10、...、和12。第一至第B放大終端10、...、和12中的每一個都對一個經由輸入終端IN從外部接收的AC音頻輸入信號的功率進行放大，並將功率放大的結果作為音頻輸出信號通過相應的輸出終端OUT1、...、或OUTB輸出到揚聲器(未示出)。例如，第b功率放大終端10、...、或12對一個經由輸入終端IN從外部接收的AC音頻輸入信號的功率進行放大，並將功率放大的結果作為音頻輸出信號經由輸出終端OUTB輸出，其中1≤b≤B。
現在參考圖2和3描述根據本發明的第b功率放大終端10、...、或12的配置和工作，以及根據本發明的、由第b功率放大終端10、...、或12執行的音頻功率放大方法。
圖2根據本發明的圖1中所示第b功率放大終端10、...、或12的方框圖。參考圖2，第b功率放大終端10、...、或12包括前置放大器20、電源22、功率放大器24和信號合成器26。
圖3是由圖2的第b功率放大終端執行的、根據本發明的音頻功率放大方法的流程圖。參考圖3，根據本發明的音頻功率放大方法包括將音頻輸入信號分成為正和負部分、以放大該正和負部分；按照放大的結果的電平對經放大的正和負部分進行功率放大(步驟40-42)；併合成功率放大的結果和得到音頻輸出信號。
在步驟40，圖2的第b功率放大終端10、...、或12的前置放大器20將經由輸入終端IN從外部接收的AC音頻輸入信號分成為正和負部分，對所分成的正和負部分進行放大，並將經放大的正和負部分30和32作為經前置放大的正和負部分輸出到功率放大器24。在這種情況下，前置放大器20可以響應信號合成器26反饋的音頻輸出信號改變放大倍數。
在步驟40之後，功率放大器24在從電源22輸出的第一至第M正電壓+V1至+VM(M≥3)中，選擇一個具有與經功率放大的正部分30的電平成正比的電平的正電源電壓，並在第一至第M負電壓-V1至-VM中，選擇一個具有與經功率放大的負部分32的電平成正比的電平的負電源電壓。此外，功率放大器24還響應所選擇的正和負電源電壓再次分別放大經功率放大的正和負部分30和32，並將經放大的正和負部分作為經功率放大的正和負部分34和36輸出到信號合成器26(步驟42)。為了實現這一點，電源22向功率放大器24輸出具有不同電平的第一至第M正電壓+V1至+VM和具有不同電平的第一至第M負電壓-V1至-VM。這種情況下，各電源電壓的電平|VA|(1≤A≤M)按第一至第M電壓的順序依次降低。也就是說，|V1|＞|V2|＞|V3|＞...＞|VM-2|＞|VM-1|＞|VM|。
在步驟42之後，信號合成器26合成經功率放大的正和負部分34和36，並將合成結果作為音頻輸出信號、經由輸出終端OUTb輸出(步驟44)。因此，根據圖2中所示的本發明的音頻功率放大裝置和方法，分別使得音頻輸入信號的功率能夠以推挽式進行放大。
現在描述根據本發明的圖2的第b功率放大終端10、...、或12的一個優選實施例的配置和工作。圖4是分別圖示根據本發明的圖2的前置放大器20、功率放大器24和信號合成器26的優選實施例20A、24A和26A的電路圖。參考圖4，該電路包括前置放大器20A、功率放大器24A和信號合成器26A。
前置放大器20A包括電阻器R1′-R13′、電容器C1-C4、運算放大器50、齊納二極體ZD和電晶體Q1′-Q4′。連接到運算放大器50的負輸入終端的電阻器R1′是一個輸入偏置電阻器，用於將該負輸入終端偏置為零電位。在這種情況下，負反饋電容器C1和電阻器R4′確定公式(1)所表達的下截止頻率fLfL=12ClR4-----(1)]]>圖4中所示的電阻器R3′和R4′確定由運算放大器50放大的電壓增益，而電容器C2、C3和C4防止振蕩。電阻器R2′匹配阻抗，而電阻器R13′穩定第一至第M電流放大器60-74的放大倍數。由電晶體Q1′和Q2′、齊納二極體ZD和電阻器R5′、R6′、R8′和R11′組成的恆流源控制前置激勵電晶體Q3′和Q4′的基極電流。這裡，提供電阻器R7′、R9′、R10′和R12′來偏置電晶體Q3′和Q4′。
圖4中所示的功率放大器24A包括串聯地連接在經功率放大的正部分30和經功率放大的負部分32之間的第一至第2M電阻器R1至R2M、第一至第4M-4二極體D1-D4M-4、第一至第2M電流放大器60、...、62、64、70、...、和74以及電晶體Q13。這裡，串聯連接的第一至第M電流放大器60、...、62、和64分別連接到從電源22輸出的第一至第M正電壓+V1至+VM。例如，第一電流放大器60連接到具有最高正電平的、從電源22輸出的第一電壓+V1，第M-1電流放大器62連接到具有第二最低的正電平的、從電源22輸出的第M-1電壓+VM-1，而第M電流放大器64連接到具有最低正電平的、從電源22輸出的第M電壓+VM。
在這種情況下，串聯連接的第M+1至第2M電流放大器70、...、72、和74分別連接到從電源22輸出的第M+1至第2M負電壓-V1至-VM。例如，第M+1電流放大器70連接到具有最低負電平的、從電源22輸出的第一負電壓-V1，第2M-1電流放大器72連接到具有第二最高的負電平的、從電源22輸出的第M-1負電壓-VM-1，而第2M電流放大器74連接到具有最高負電平的、從電源22輸出的第M負電壓-VM。
為此，第一至第2M電流放大器60、...、62、64、70、...、和74的每一個都配置成具有第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12、第二電晶體Q2、...、Q4、Q6、Q7、...、Q9，或Q11以及偏置電阻器R2M+1、...、R2M+4、R2M+5、R2M+6、...、R2M+7、或R2M+8。也就是說，第一至第2M電流放大器60、...、62、64、70、...、和74的每一個都具有達林頓複合電晶體配置。
這裡，第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12具有連接到相應的偏置輸入埠90、...、92、94、96、...，98或100的基極，以及連接到相應的正或負電壓+V1、...、+VM-1、+VM、-V1、...、-VM-1或-VM的集電極。在這種情況下，偏置電阻器R2M+1、...、R2M+4、R2M+5、R2M+6、...、R2M+7、或R2M+8的一側連接到第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的發射極。第二電晶體Q2、...、Q4、Q6、Q7、...、Q9，或Q11具有連接到第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的發射極的基極，以及連接在第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的集電極和偏置電阻器R2M+1、...、R2M+4、R2M+5、R2M+6、...、R2M+7、或R2M+8的另一側之間的集電極和發射極。
現在描述具有上述配置的第一至第2M電流放大器60、...、62、64、70、...、和74的工作。響應第一電阻器R1和經功率放大的正部分30之間的第三節點N3的電壓對第一電流放大器60進行偏置。在這種情況下，響應第m-1電阻器R1、...、或RM-2和第m電阻器R2、...、或RM-1之間的第一節點N1的電壓對第m電流放大器(2≤m≤M-1)進行偏置，以放大從第m-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流輸出到第m+1電流放大器。響應第M-1電阻器RM-1和第M電阻器RM之間的第五節點N5的電壓對第M電流放大器64進行偏置，以放大從第M-1電流放大器62輸出的電流並將經放大的電流作為經功率放大的正部分34輸出到信號合成器26A。響應第M+1電阻器RM+1和經功率放大的負部分32之間的第四節點N4的電壓對第M+1電流放大器70進行偏置。在這種情況下，響應第M+m-1電阻器RM+1、...、或R2M-2和第M+m電阻器RM+2、...、或R2M-1之間的第二節點N2的電壓對第M+m電流放大器進行偏置，以放大從第M+m-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流輸出到第M+m+1電流放大器。響應第2M-1電阻器R2M-1和第2M電阻器R2M之間的第六節點N6的電壓對第2M電流放大器74進行偏置，以放大從第2M-1電流放大器72輸出的電流並將經放大的電流作為經功率放大的負部分36輸出到信號合成器26A。
例如，如果m等於M-1，則響應第M-2電阻器RM-2和第M-1電阻器RM-1之間的第一節點N1的電壓對第M-1電流放大器62進行偏置，以放大沿箭頭指示的方向的從第M-2電流放大器(未示出)輸出的電流並將經放大的電流沿箭頭指示的方向輸出到第M電流放大器64。在這種情況下，響應第2M-2電阻器R2M-2和第2M-1電阻器R2M-1之間的第二節點N2的電壓對第2M-1電流放大器72進行偏置，以放大沿箭頭指示的方向的從第2M-2電流放大器(未示出)輸出的電流並將經放大的電流沿箭頭指示的方向輸出到第2M電流放大器74。因此，應該注意到，第一至第2M電流放大器60、...、62、64、70、...、和74的工作開始電平由第一至第2M電阻器R1至R2M以及第一至第M電壓+V1、...、+VM-1、+VM、-V1、...、-VM-1和-VM確定。
第一二極體D1具有分別連接到第三節點N3和第一電流放大器60的偏置輸入埠90的陽極和陰極，第二二極體D2具有分別連接到第四節點N4和第M+1電流放大器70的偏置輸入埠96的陽極和陰極。作為第三至第M二極體之一的第m+1二極體具有分別連接到第一節點N1和第m電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極。同樣，作為第M+1至第2M-2二極體之一的第M+m-1二極體具有分別連接到第二節點N2和第M+m電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極。
例如，如果m等於M-1，則第M二極體DM具有分別連接到第一節點N1和第M-1電流放大器62的偏置輸入埠92的陽極和陰極，而第M-2二極體DM-2具有分別連接到第二節點N2和第2M-1電流放大器72的偏置輸入埠98的陽極和陰極。
具有上述配置的第一至第2M-2二極體D1至D2M-2防止每個第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的基極發射極電壓超過正常值或閾值。缺少第一至第2M-2二極體D1至D2M-2可能會引起第一電晶體Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的發射極基極結被齊納擊穿，從而導致第一電晶體不能工作。
此外，作為第2M-1至第3M-3二極體D2M-1、...、D3M-4、D3m-3之一的第x二極體(2M-1≤x≤3M-3)具有分別連接到第x+2M-3正電壓+V2、...、+VM-1、或+VM的輸出端和第x+2M+2電流放大器60、...、或62的陽極和陰極。例如，當x＝3M-3時，第3M-3二極體D3M-3具有分別連接到第M正電壓+VM的輸出端和第M-1電流放大器62的陽極和陰極。作為第3M-2至第4M-4二極體D3M-2、...、D4M-5、D4m-4之一的第y二極體(3M-2≤y≤4M-4)具有分別連接到第y-3M+4負電壓-V2、...、-VM-1、或-VM的輸出端和第y-2M+3電流放大器70、...、或72的陽極和陰極。例如，當y＝4M-4時，第4M-4二極體D4M-4具有分別連接到第M負電壓-VM的輸出端和第2M-1電流放大器72的陽極和陰極。
具有上述配置的第2M-1至第4M-4二極體D2M-1、...、和D4M-4防止反向電流。例如，在第x+2M+2電流放大器60、...、或62的輸出電平高於第x-2M+3正電壓+V2、...、+VM-1、或+VM時，第x二極體防止反向電流。當第y-3M+4負電壓-V2、...、-VM-1、或-VM高於第y-2M+3電流放大器70、...、或72的輸出電平時，第y二極體防止反向電流。
由串聯地連接在沿箭頭所指示的方向的第M電流放大器64輸出的經功率放大的正部分34，和沿箭頭所指示的方向的第2M電流放大器74輸出的經功率放大的負部分36之間的電阻器R2M+2和R2M+3組成的信號合成器26A。這裡，電阻器R2M+2和R2M+3防止發生過流。也就是說，電阻器R2m+2和R2M+3防止每個電流放大器60、...、62、64、70、...、和74中的第一和第二電晶體的參數(諸如電流放大增益)受到諸如溫度這樣的環境條件的影響。在這種情況下，經由輸出終端OUTb從電阻器R2m+2和R2M+3之間輸出音頻輸出信號。
為了補償溫度，圖4中所示的第b功率放大終端10、...、或12的功率放大器24A還包括電晶體Q13，其具有連接在電阻器RM和R2M之間的基極和連接到第五和第六節點N5和N6之間集電極和發射極。
現在更詳細地描述根據本發明的音頻功率放大裝置的工作，其中該音頻功率放大裝置包括圖4所示的前置放大器20A、功率放大器24A和信號合成器26A。首先，在運算放大器50中放大通過輸入終端IN輸入的音頻輸入信號，並且將該音頻輸入信號通過電阻器R2′、R5′和R6′提供給電晶體Q1′和Q2′。因此，由運算放大器50放大的音頻輸入信號的正部分施加到電晶體Q3′的基極，而其負部分施加到電晶體Q4′的基極。在這種情況下，電晶體Q3′放大施加到其基極的音頻輸入信號的正部分，並將放大的結果30作為經前置放大的正部分輸出到功率放大器24A。電晶體Q4′放大施加到其基極的音頻輸入信號的負部分，並將經放大的結果32作為經前置放大的負部分輸出到功率放大器24A。
功率放大器24A中的第一至第M電阻器R1至RM、第一二極體D1和第三至第M二極體D3至DM以及第一至第M電流放大器60、...、62、和64隻對經前置放大的正部分30進行功率放大，並將經功率放大的正部分34輸出到信號合成器26A。功率放大器24A中的第M+1至第2M電阻器RM+1至R2M、第二二極體D2和第M+1至第2M-2二極體DM+1至D2M-2以及第M+1至第2M電流放大器70、...、72、和74隻對經前置放大的負部分32進行功率放大，並將經功率放大的負部分36輸出到信號合成器26A。
為了便於理解，現在在假設M等於3的情形下，描述根據本發明的音頻功率放大裝置的示範性工作情況，其中該音頻功率放大裝置具有前置放大器20A、功率放大器24A和信號合成器26A。圖5是解釋圖4的音頻功率放大裝置的示範性工作的 電壓對時間的關係曲線圖。這裡，該電壓表示提供給功率放大器24A的正或負電源電壓。模擬信號120代表由前置放大器20A經前置放大的正和負部分。
如果在圖5中所示的+V3和-V3(區間C)之間存在經前置放大的正部分30和負部分32，則第三電流放大器64和第六電流放大器74起作用，而第一電流放大器60、第二電流放大器62、第四電流放大器70和第五電流放大器72不起作用。原因是電晶體Q2、Q4、Q7和Q9處於高阻抗狀態。例如，如圖5中所示，第三正電壓+V3是在第一正電壓+V1至第三正電壓+V3中間，作為正電源電壓選擇出來的，而第三負電壓-V3是在第一負電壓-V1至第三負電壓-V3中間，作為負電源電壓選擇出來的。在這種情況下，功率放大器24A分別響應第三正電壓+V3和第三負電壓-V3對正部分30和負部分32進行功率放大。因此，如圖5中的區間C所示，提供第三正電壓+V3作為正電源電壓和提供第三負電壓-V3作為負電源電壓，與提供+V1或+V2作為正電源電壓和提供-V1或-V2作為負電源電壓相比，分別降低了功率損耗(陰影部分)122和124。
如果在圖5中所示的+V3和+V2之間以及-V2和-V3之間(區間B)存在經前置放大的正部分30和負部分32，則第二電流放大器62和第五電流放大器72起作用，而第一電流放大器60、第三電流放大器64、第四電流放大器70和第六電流放大器74不起作用。原因是電晶體Q2和Q7處於高阻抗狀態，並且第三正電壓+V3和第三負電壓-V3被第六二極體D3M-3和第八二極體D4M-4截止。例如，如圖5中所示，第二正電壓+V2是在第一正電壓+V1至第三正電壓+V3中間，作為正電源電壓選擇出來的，而第二負電壓-V2是在第一負電壓-V1至第三負電壓-V3中間，作為負電源電壓選擇出來的。在這種情況下，功率放大器24A分別響應第二正電壓+V2和第二負電壓-V2對經前置放大的正部分30和負部分32進行功率放大。因此，如圖5中的區間B所示，提供第二正電壓+V2作為正電源電壓和提供第二負電壓-V2作為負電源電壓，與提供+V1作為正電源電壓和提供-V1作為負電源電壓相比，分別降低了功率損耗(陰影部分)126和128。
如果在圖5中所示的+V2和+V1之間以及-V1和-V2之間(區間A)存在經前置放大的正部分30和負部分32，則第一電流放大器60和第四電流放大器70起作用，而第二電流放大器62、第三電流放大器64、第五電流放大器72和第六電流放大器74不起作用。原因是電晶體Q4、Q6、Q9和Q11處於飽和狀態，並且第二正電壓+V2和第二負電壓-V2被第七二極體D3M-2和第九二極體D4M-3截止，而第三正電壓+V3和第三負電壓-V3被第六二極體D3M-3和第八二極體D4M-4截止。例如，如圖5中所示，第一正電壓+V1是在第一正電壓+V1至第三正電壓+V3中間，作為正電源電壓選擇出來的，而第一負電壓-V1是在第一負電壓-V1至第三負電壓-V3中間，作為負電源電壓選擇出來的。在這種情況下，功率放大器24A分別響應第一正電壓+V1和第一負電壓-V1對經前置放大的正部分30和負部分32進行功率放大。因此，如圖5中的區間A所示，當提供第一正電壓+V1和第一負電壓-V1時，出現功率損耗(陰影部分)130和132。
也就是說，根據本發明的音頻功率放大裝置和方法根據音頻輸入信號的電平，線性地自動確定正和負電源電壓，並且利用所確定的電源電壓自動放大該音頻輸入信號的功率。
如上所述，與常規的音頻放大裝置不同，根據本發明的音頻功率放大裝置不需要單獨的、用於檢測音頻輸入信號的電平的比較器，因而在將它以單片晶片實現時，降低製造成本並縮小晶片尺寸。此外，本發明線性地選擇從電源22提供的電壓，從而在減少失真的同時，防止了由於在常規音頻功率放大裝置使用的比較器的切換所引起的高頻噪聲。另外，本發明可以通過提供用於電流放大器的附加電晶體來增加要選擇的電源電壓的電平數目。
權利要求
1.一種音頻功率放大裝置，它包括第一至第B功率放大終端，每個功率放大終端對一個從外部輸入的交流(AC)音頻輸入信號進行功率放大，並將該功率放大的結果作為音頻輸出信號輸出，其中第b終端(1≤b≤B)包括前置放大器，該前置放大器將音頻輸入信號分成為正和負部分、以對該正和負部分進行功率放大，並且輸出經功率放大的正和負部分；電源，用於提供具有不同電平的第一至第M正和負電壓；功率放大器，它在第一至第M正電壓中選擇一個具有與經功率放大的正部分的電平成正比的電平的電源正電壓並在第一至第M負電壓中選擇一個具有與經功率放大的負部分的電平成正比的電平的負電源電壓，響應所選擇的正和負電源電壓再次分別對經功率放大的正和負部分進行放大，並且輸出經放大的正和負部分；以及信號合成器，它將從該功率放大器輸出的經放大的正和負部分進行合成，並將合成結果作為音頻輸出信號輸出。
2.如權利要求1的裝置，其中功率放大器包括第一至第M電流放大器，它們分別連接到第一至第M正電壓，該第一至第M電流放大器相互串聯；第M+1至第2M電流放大器，它們分別連接到第一至第M負電壓，該第M+1至第2M電流放大器相互串聯；以及第一至第2M電阻器，它們串聯在經前置放大的正和負部分之間，其中響應第m-1電阻器和第m電阻器之間的第一節點的電壓對第m電流放大器進行偏置，以放大從第m-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流輸出到第m+1電流放大器，在其中2≤m≤M-1，其中響應第M+m-1電阻器和第M+m電阻器之間的第二節點的電壓對第M+m電流放大器進行偏置，以放大從第M+m-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流輸出到第M+m+1電流放大器，其中響應第一電阻器和經前置放大的正部分之間的第三節點的電壓對第一電流放大器進行偏置，和響應第M+1電阻器和經前置放大的負部分之間的第四節點的電壓對第M+1電流放大器進行偏置，以及其中響應第M-1電阻器和第M電阻器之間的第五節點的電壓對第M電流放大器進行偏置，以放大從第M-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流作為經放大的正部分輸出到該信號合成器，並且響應第2M-1電阻器和第2M電阻器之間的第六節點的電壓對第2M電流放大器進行偏置，以放大從第2M-1電流放大器輸出的電流並將經放大的電流作為經放大的負部分輸出到該信號合成器。
3.如權利要求2的裝置，其中第一至第2M功率放大器中的每一個都包括第一電晶體，它具有連接到相應的偏置輸入埠的基極，以及連接到正或負電壓的集電極；第2M+1電阻器，其一側連接到該第一電晶體的發射極；第二電晶體，它具有連接到第一電晶體的發射極的基極，以及連接在第一電晶體的集電極和第2M+1電阻器的另一側之間的集電極和發射極。
4.如權利要求3的裝置，其中該功率放大器還包括第一二極體，具有分別連接到第三節點和第一電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極；第二二極體具有分別連接到第四節點和第M+1電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極；第三至第2M-2二極體，其中第m+1二極體具有分別連接到第一節點和第m電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極，並且第M+m-1二極體具有分別連接到第二節點和第M+m電流放大器的偏置輸入埠的陽極和陰極。
5.如權利要求4的裝置，其中該功率放大器還包括第2M-1至第4M-4二極體，並且其中第x二極體具有分別連接到第x+2M-3正電壓和第x+2M+2電流放大器的輸出端的陽極和陰極，在其中2M-1≤x≤3M-3，以及第y二極體具有分別連接到第y-3M+4負電壓和第y-2M+3電流放大器的輸出端的陽極和陰極，在其中3M-2≤y≤4M-4。
6.如權利要求5的裝置，其中第b功率放大終端還包括第三電晶體，該電晶體具有連接在第M電阻器和第2M電阻器之間的基極，以及連接在第五和第六節點之間的集電極和發射極。
7.如權利要求6的裝置，其中信號合成器包括第2M+2和第2M+3電阻器，它們分別串聯在從第M和第2M電流放大器輸出的經放大的正部分和負部分之間，並且其中該音頻輸出信號從第2M+2和第2M+3電阻器之間輸出。
8.如權利要求1的裝置，其中該前置放大器響應從信號合成器輸出的音頻輸出信號，改變放大倍數。
9.一種音頻功率放大方法，該方法由音頻功率放大裝置的第b功率放大終端(1≤b≤B)執行，該音頻功率放大裝置包括第一至第B功率放大終端，每個功率放大終端對一個從外部輸入的交流(AC)音頻輸入信號進行功率放大，並將該功率放大的結果作為音頻輸出信號輸出，該方法包括步驟(a)將音頻輸入信號分成為正和負部分、以對該正和負部分進行功率放大並得到經放大的正和負部分；(b)在從外部提供的、具有不同電平的第一至第M正電壓中，選擇一個具有與步驟(a)中經放大的正部分的電平成正比的電平的正電源電壓，在從外部提供的、具有不同電平的第一至第M負電壓中，選擇一個具有與步驟(a)中經放大的負部分的電平成正比的電平的負電源電壓，響應所選擇的正和負電源電壓再次分別放大步驟(a)中經放大的正和負部分；以及(c)將步驟(b)中經放大的正和負部分進行合成，並將合成結果確定為音頻輸出信號。
全文摘要
提供一種音頻功率放大裝置和方法,該裝置包括第一至第B功率放大終端,對輸入的交流音頻輸入信號進行功率放大並輸出,第b終端(1≤b≤B)中的前置放大器將音頻輸入信號分成為正和負部分、以分別進行功率放大,並且輸出經功率放大的正和負部分。電源提供具有不同電平的第一至第M正和負電壓。功率放大器在第一至第M正(及負)電壓中選擇一個具有與經功率放大的正(及負)部分的電平成正比的電平的正(及負)電源電壓,響應選擇的正和負電源電壓再次分別放大正和負部分並輸出。信號合成器將兩部分進行合成,輸出合成結果。該裝置和方法降低製造成本並縮小晶片尺寸,防止高頻噪聲,減少失真,並且容易增加可以選擇的電源電壓的電平數目。
文檔編號H03F1/02GK1375926SQ01143580
公開日2002年10月23日 申請日期2001年12月13日 優先權日2001年3月15日
發明者宜保正雄, 孫元碩 申請人:布陸泰科株式會社