[发明专利]输入增益控制设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种音频放大器的输入增益控制设备和方法。更具体地讲，本发明涉及这样一种音频放大器的输入增益控制设备和方法，在包括声放大器和开关放大器的音频设备中，如果声信号没有在动态范围内输入，那么该设备和方法基于预先设置的限制电平自动削减声信号的增益以将由于声信号的削波引起的声信号的失真最小化，并限制声信号的过量输入以输入动态范围内的声信号。

背景技术

通常，模数(A-D)D类放大器电路对声信号执行脉冲宽度调制(PWM)以将声信号变换为数字信号类型，放大数字信号，并使放大的数字信号通过低通滤波器(LPF)以恢复原始模拟信号。

图1是示出现有技术的D类放大器电路的结构的示意图。参照图1，传统的D类放大器电路包括放大器110、比较器120、栅极驱动器130、低通滤波器(LPF)140、三角波发生器150和限幅器160。

如图1所示，放大器110以积分器的形式实现，其将输入信号与输出信号进行比较以产生信号Vea。

比较器120将信号Vea与三角波信号进行比较以产生PWM信号。栅极驱动器130放大PWM信号以驱动金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关。LPF 140对从根据栅极信号执行开关操作的MOSFET开关输出的信号进行低通滤波，然后将该信号作为声信号提供给扬声器SP。这里，可将限幅器160设置在输入端口，以提高当电源将传统D类放大器电路的输出信号Vo削波时所产生的高频失真分量。如图2A和图2B所示，一般的限幅器可包括一般的齐纳二极管ZD1和ZD2或者一般的小信号二极管DD1和DD2。

如果音频信号Vin输入到传统的D类放大器电路，那么积分器形式的放大器110将音频信号Vin与从输出信号Vo反馈回的信号进行比较以产生对应于音频信号Vin和输出信号Vo之间的差的信号Vea。比较器120将信号Vea与三角波信号进行比较以产生PWM信号，比较器120的输出通过PWM信号进行PWM切换。PWM信号通过电感-电容(LC)LPF以再现音频信号Vin。这里，如等式1所示，输出信号Vo和音频信号Vin具有由于反馈电阻引起的增益：

V o V in = 1 + R b R a - - - ( 1 ) ]]>

如等式1所示，输出信号Vo随着音频信号Vin的增大而增大。如果由于音频信号Vin的进一步增大而导致输出信号Vo的峰值顶点Vp超过电源电压VCC，那么如图3A或图3B所示，输出信号Vo在对应于电源电压VCC的输出电平被削波。如果传统的D类放大器电路是模拟放大器电路而非数字放大器电路，那么如图3A所示，输出信号Vo被简单地削波。这里，输出信号Vo具有定义为D1的失真分量。然而，如果传统的D类放大器电路是主要用作数字放大器电路的PWM开关放大器，那么当被削波时输出信号Vo具有如图3B所示的波形。在这样的输出信号Vo中，在其削波部分的边缘，在失真分量D1旁边，存在另外的阶梯形高频失真分量D2。