具有暫態恢復輔助裝置的放大器設備的製作方法

2023-05-01 20:32:36 5

專利名稱：具有暫態恢復輔助裝置的放大器設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有在暫態工作條件下減少恢復時間設備的放大器，特別是涉及用於降低與輸入信號一同進入放大器的暫態的影響的暫態抑制電路。
背景信息有很多方法可以保護音頻放大器不受暫態的影響。例如，Morris等人在專利號為5,224,169的美國專利中，描述了一個包含有立體聲放大器的系統，每個放大器都由雙電源電壓(+V和-V)供電。一個與放大器的輸出端連接的檢波器檢測放大器的輸出電壓，假如存在持續的DC或者有一個電源失效，就關掉正負電壓電源。但它可能檢測不到與輸入信號一起進來的暫態DC(也就是非持續的)。Lendaro在專利號為5,157,353的美國專利中描述了這樣一個保護電路，工作放大器的雙電源由「緩慢開始」的電路提供，這就限制了電源電壓的變化速率，從而抑制接通和斷開時的暫態。但是，沒有用於抑制與輸入信號一同進來的暫態的防備。
還描述過其他一些的放大器保護電路的例子，例如Griffis在專利號為4,405,948的美國專利中，描述過一個，它可以檢測電源電壓的暫態，用來在音頻放大器之前降低可調增益放大器的增益。在專利號為5,199,097的美國專利中，Anderson等人描述了這樣的裝置，該裝置包含有一個有偏壓的放大器，其電源電壓來自於二極體隔離濾波器，在主電源電壓斷電的時候該濾波器可以緩慢地降低電壓。
概要該項發明適用於解決至今為止未被認識到的，與某些型號放大器中會發生的暫態有關的問題。特別是在某些只有單極功率電源，而放大器的工作通常需要雙極電源(在下面有詳細的描述)的放大器應用。已經發現，與這項發明的一個方面相一致，在這些應用中，輸入信號的暫態會導致電源濾波器電容的電壓會受到放大器輸入信號的暫態幹擾，這種幹擾會使放大器的暫態響應變壞。
這項發明的目的是降低輸入信號暫態對放大器電源電壓的影響。
體現本發明的放大器設備包含一個濾波器，濾波器包括跨接在DC電源輸出端的串聯的第一個和第二個電容。電容器間的輸出電壓加載到放大器的各個饋電端，該放大器有一個輸出端通過一個負載與兩個電容的公共端相連。提供了一個反饋電路用來抑制一個放大器輸入端的暫態，以響應濾波器輸出電壓的不平衡條件。
在根據這項發明原理的示例件應用中，反饋電路含有一個偏置電源，偏置電源的輸出端提供一個指示電容器上的電壓差的偏置電壓，還含有一個連接在所述偏置電源輸出端和放大器輸入端之間的門限裝置。
附圖的簡要說明該項發明的前面所述的和更多的說明如附圖所示，在這裡單幅圖是一個電視設備的電路圖，部分以方框表示，該電視設備包含體現這項發明的音頻放大器。
首選設備的描述

圖1的電視裝置包括功率輸入端12連接到備用功率電源14，並通過開關16連接到主功率電源18上。備用功率電源14連續地給可能具有遙控接收器的控制單元20提供工作功率。接收到用戶遙控發送器的接通命令後，控制單元給開關16發送一個接通命令，從而激活主功率電源18，它給音頻/視頻信號處理單元22、和與音頻/視頻信號處理單元22輸出相連的視頻顯示單元24提供工作功率。單元22有多個音頻/視頻輸入26，也可能包括調諧電路和其他傳統的音頻/視頻信號處理電路。控制單元20響應用戶的輸入，通過總線26為音頻/視頻處理單元22提供頻道選擇信號、輸入選擇信號和其他許多控制信號(如音量、顏色、色調等)，然後音頻/視頻處理單元22給顯示單元24提供視頻信號，給音頻輸出端28提供音頻輸出信號，通過體現該項發明的音頻放大單元30(在圖中以剖視圖畫出)放大並應用到揚聲器。為了使示意圖更簡潔，這裡只給出了非立體聲應用，只有一個音頻輸出端28和放大單元30。對於立體聲應用系統來說，需有第二個音頻輸出端和第二個音頻放大單元。
主功率電源18優選以開關模式給單元22和單元24高效地提供DC電壓，也給音頻放大單元30提供AC工作功率。具體地，電源18包括一個有線圈(圖中沒有顯示)的變壓器32，用以給處理單元22和顯示單元24提供不同的電壓。如圖所示變壓器32還有次級線圈34，它給單元30提供AC功率。注意到在主功率電源18內，線圈34是一個沒有中央抽頭的單線圈並處於浮置狀態(也就是不接地)。
音頻放大器30的DC功率是由整流器36提供的，單元36有一個與從功率電源18出來的AC電源線串聯的二極體D1，二極體將AC功率整流並產生DC電壓V，電壓V將提供給濾波器40的第一端(T1)和第三端(T3)，濾波器40用來平滑整流後的電壓，並將單極電壓轉變為雙極電壓。更詳細的說明是，濾波器40包括一對串聯的電容器C1和C2，它們在T1端和T3端間跨接，整流後的電壓V加載到T1和T3端上，第三端與兩個電容器的公共點相連，由此在T1端產生相對於T2端的正電壓+V/2，在T3端產生相對於T2端的負電壓-V/2，一對電阻R1和R2分別與電容器C1和C2並聯用來穩定濾波器的輸出阻抗，設定濾波器的時間常數，也用來使AC電源斷開時電容器均勻放電。濾波器電容C1和C2典型值為1000微法，濾波器負載電阻R1和R2的典型值各為250歐姆。
由電容器C1和C2間產生的輸出電壓+V/2和-V/2分別與放大器50的輸入端A1和A2相連，該放大器的輸出端A3通過負載52(例如一個揚聲器聲音線圈)和這對電容器的公共端(即T2端)相連。放大器50優先用ST微電子公司製造的「D」類TDA7480型音頻放大器。放大器50的DC參考輸入端A5與濾波器輸出T2相連，在該項發明的這個例子中，還與TV設備10的系統的地相連。正如下面將要說明的，濾波器40的任何端可能要以系統接地作為參照。放大器50(在該例子中是同相輸入)的信號輸入端T4是AC，它通過一個耦合電容CC與處理單元22的音頻輸出端28相連。
音頻輸入信號可能伴隨有DC暫態，例如，當主功率電源18被連通和斷開時。舉例來說，當用戶到改變音頻/視頻處理器22的輸入26的連接，或者單元22在與輸入26相連的不同音頻源之間切換時，暫態都有可能發生。
依照這項發明，注意到，伴隨音頻輸入信號的DC暫態可能使濾波器電容電壓不平衡，這種不平衡條件可能會不合需要地延長暫態衰減和放大器50恢復所需的時間。舉個例子來說，一個相對於A5端為正的DC暫態電壓會使放大器50需要電容C1的電流比電容C2的要多，這樣電容電壓就會不平衡。當DC暫態的時間常數大於濾波器40的時間常數時，這種情況很容易發生。
根據這項發明，伴隨輸入信號進入放大器50的DC暫態，由當電容電壓不平衡條件發生時通過激活一個反饋電路來抑制。
這個反饋電路包括一個偏置電源60，它獨立於放大器50的工作。獨立的偏置電源60與濾波器40並聯，其輸出節點N通過門限設備70與放大器50的輸入端A4相連。獨立的偏置電源60包括一對同樣電阻值的R3和R4，通過兩個電阻的連接節點N和濾波器T1端和T3端相連。電阻R3和R4的典型值分別為4.7千歐姆。門限設備70包括一對同樣大小的齊納二極體Z1和Z2，它們在偏置電源60的節點N和放大器50的信號輸入端A4之間「背對背」串聯。二極體的典型齊納電壓值為5.6伏特。這個電壓值遠高於A4端輸入信號的電壓值，足以阻止齊納二極體的導通，這樣在正常的信號條件下反饋電路是斷開的，齊納二極體Z1和Z2隻有在暫態發生時才導通，將暫態輸入信號的能量轉移至獨立偏置電源60的節點N。換一種角度看就是當暫態發生時，節點N給輸入端A4提供了抑制或者取消暫態的電流。
作為放大器單元30工作的另一個的例子，當暫態並沒有發生，因為由放大器50驅動的電流相同，因此電容C1和C2間的電壓相同。從而兩個電容器公共點(T2端)的電壓與由偏置電源產生的節點N電壓相同。在這些條件下齊納二極體Z1和Z2處於非導通狀態，如上面提到的，這是因為齊納電壓比期望的音頻輸入信號電壓的最大值要大很多。
當發生正的、持續的時間比濾波器的時間常數要長的暫態時，與電容器C2相比，放大器50趨向於對電容器C1放更多的電，這是因為正電源A1端有更大的電流需求。因為偏置電源60平均濾波器間的電壓，電容器C1上電壓的減少會使節點N上的電壓相對於T2端(地)的電壓變負，從而齊納二極體Z1和Z2處於導通狀態，將暫態輸入電流轉移到節點N(即提供了抑制和取消暫態的從節點N至A4的電流)，從而減少了暫態的振幅，加速放大器50從暫態的恢復。當發生輸入負的暫態時也一樣，由於C2電容更多地放電，在這時節點N的電壓相對於T2端為正。
對圖1所示的音頻放大器可以進行多種調整。例如可以用全波橋式整流器代替單二極體整流器36。這樣做在用無切換的電源代替優選的有切換模式電源，為音頻單元30提供更低頻率的AC信號時具有優點。還有作較少的改動，同相放大器50可以用反相放大器代替。除了T2端外，系統的地可以與濾波器40的T1端或T3端相連。
權利要求
1.暫態恢復裝置包括一個放大器；提供給所述放大器工作電壓的DC電壓電源；一個抑制電路，連接在所述放大器和所述DC電壓電源之間，包括第一和第二存儲裝置；與所述放大器的一個輸入端連接的所述抑制電路，當所述第一和第二存儲裝置的電壓不平衡時，提供正比於所述第一和第二存儲裝置的電壓差值的抑制電流，抑制所述放大器輸入信號中的暫態分量。
2.放大器裝置包括包含一對跨接在DC電源的第一和第二輸出端的串聯的電容器的濾波器；將由所述一對電容器間產生的輸出電壓連接到各個放大器的電源端的裝置；通過一個負載將所述放大器的輸出端和所述一對電容器的公共點連接的裝置；和與所述放大器的輸入端相連的，與所述兩個電容器的電壓差成比例地來抑制輸出信號中的暫態分量的反饋電路。
3.權利要求2所述的裝置，其中的反饋電路裝置包括一個偏置電源，與所述濾波器並聯，有一個輸出端用來提供一個指示電容電壓間差值的輸出電壓；一個門限裝置，連接在所述偏置電源的所述輸出端和所述放大器的所述輸入端之間。
4.放大器裝置包括一個DC電壓電源；一個濾波器，連接所述電源，在所述濾波器的第一端和第二端之間提供了第一個輸出電壓，在所述濾波器的第二端和第三端間提供了第二個輸出電壓；一個放大器，其第一個電源端與所述濾波器的所述第一端相連，其第二個電源端與所述濾波器的所述第三端相連，還有一個輸出端，通過一個負載與所述濾波器的所述第二端相連；和一個反饋電路，用於響應所述濾波器的所述輸出電壓的不平衡條件，來抑制所述放大器一個輸入端的暫態。
5.權利要求4中所述的裝置，其中所述反饋電路裝置包括一個偏置電源，具有分別與所述濾波器的第一端和第三端相連的各個輸入端，和一個通過門限裝置與所述放大器輸入端相連的輸出端；
6.權利要求4中所述的裝置，其中所述偏置電源包括，將所述濾波器的所述第一端和第三端的電壓相加的裝置，其中所述門限裝置連接在所述累加裝置的輸出端和所述放大器的所述輸入端之間。
7.權利要求4中所述的裝置還包括連接所述濾波器的所述第二端和所述放大器的所述參考電壓輸入端的設備。
8.權利要求7中所述的裝置還包括將所述濾波器的所述第二端和第三端中選定的一端和接地參考電勢源連接的裝置
全文摘要
一個「浮置」或「單極」的DC電源(XF1,D1)與由跨接電源輸出的兩個串聯電容器(C1,C2)組成的濾波器(F1)相連。電容器間的輸出電壓作為放大器的電源輸入(A1和A2),放大器的輸出(A3)通過一個負載(L)與兩個電容器的公共端相連。與濾波器並聯的偏置電源(R3,R4)產生一個代表電容器電壓的相對值的輸出電壓(Vb),該輸出電壓通過一個門限設備(TD)反饋給放大器的輸入。在存在可能使濾波器電容電壓產生不平衡的暫態輸入信號的條件下,偏置電壓使門限設備處於導通狀態,將暫態從放大器的輸入端轉移,這樣就降低了電源電壓的不平衡,改善了放大器的暫態恢復時間。
文檔編號H03F1/00GK1322399SQ98814263
公開日2001年11月14日 申請日期1998年12月17日 優先權日1998年10月2日
發明者小R·E·莫裡斯, A·A·胡佛 申請人:湯姆森許可公司