[发明专利]放大器电路以及在放大器电路中将信号放大的方法

说明书

技术领域

本发明涉及放大器电路(amplifier circuit)，具体但非排他地， 涉及包括功率放大器的放大器电路。

背景技术

图1示出了基础的AB类放大器10。双极性(即，错层电平(split level))电源输出电压V₊和V_-，这些输出电压被跨越放大器10而 施加，放大器10将输入信号S_in放大，并向负载20输出以地为参考的 经放大的输出信号S_out。倘若被供应至放大器10的电压V₊和V_-是足 够的，则放大器10具有基本线性的放大(忽略交叉效应(crossover effect))。即是说，从该电源输出的电压V₊和V_-必须足够以避免 输出信号“削波(clipping)”，即，当该信号接近于、等于或者超 过从电源输出至放大器的电压V₊和V_-时所述输出的衰减。这通过在 最大输出信号S_outmax和电源导轨(rails)之间形成“净空(headroom)” 而得以避免。

图2是示出了当S_in是正弦波时的S_out的曲线图。

在该示例中，V₊和V_-被设置得足够大，使得输入正弦波被线性 地放大。即是说，在V₊及V_-与最大输出信号之间存在少量的净空， 以使得该信号不被削波。

该曲线图的阴影区域代表在放大器10中浪费的功率；可以看到， 当输出接近于V₊或V_-时，放大器10是非常高效的；但是当输出接近 于0V(GND)时，放大器10是非常低效的。即是说，即使当输出信 号S_out较小时，放大器10仍然消耗大量的功率。AB类放大器的最大理 论效率是78.5％。

G类放大器通过提供不止一组电源导轨——即电源电压(supply voltage)——来克服这种对效率的限制。即是说，如图3中所示，如 果输出信号S_out相对大，则该放大器可以产出(run off)一个电源V ₊-V_-；或者，如果输出信号S_out相对小，则该放大器可以产出另一 个较小的电源V_p-V_n。理想地，将提供无数个电源导轨，使得被供应 至该放大器的电压有效地“跟踪”输入信号，总是提供刚好足够的电 压，使得不出现削波。

图4示出了G类放大器50的示例。

在该示例中，信号源在性质上是数字的，因而待放大的数字信号 S_in被输入至放大器50。该数字输入信号首先被数模转换器(DAC)51 转换成模拟信号。所获得的模拟信号被馈送至包络检波器52。包络检 波器52检测DAC 51的模拟输出信号的包络的大小，并将控制信号输 出至开关式DC-DC转换器54。该控制信号表明DAC 51的模拟输出的 包络的量值(magnitude)。DC-DC转换器54接下来通过向各个电容 器58、60充电来向功率放大器58供应电压V₊和V_-。由DC-DC转换 器54供应的电压V₊和V_-随着来自于包络检波器52的控制信号而变 化，使得相对大的包络将导致相对高的电压被供应至功率放大器56， 相反，小的包络将导致相对小的电压被供应至功率放大器56，使得浪 费较少的功率。

V₊被供应至第一电容器58的一个接线端，而V_-被供应至第二电 容器60的一个接线端。各个电容器58、60的第二接线端都接地。DC-DC 转换器54以固定频率F_S接通或断开，使得电容器58、60交替充电或 放电，从而在该模拟信号的包络不改变的情况下，将大致恒定的电压 施加至功率放大器56。