[发明专利]具有负载匹配的音频放大器以及用于音频放大器的负载匹配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将输入信号放大成输出信号的音频放大器，具有输出放大级，其中，所述输出放大级被构造用于作为以开关运行方式工作的放大器将中间信号放大成输出信号。此外，本发明还涉及一种用于音频放大器的负载匹配的方法。

背景技术

音频放大器用于将输入信号放大成输出信号，其中，输出信号通常通过扬声器以声音的方式辐射到周围环境中。例如，在所谓的家庭立体声设备中，或者在用于迪斯科舞厅、电影院等等或者也用于公共建筑物、中小学、大学等等以广播通知的扩音设备中，音频放大器是已知的。

由通常的音频放大通过信号技术供给的扬声器的数量、负载阻抗和电负载能力可以几乎任意地变化。为了可以为每个配置提供在总负载阻抗和所期望的输出功率方面调谐的音频放大器，在市场上通常提供具有离散分级的输出功率的不同音频放大器模型。

发明内容

本发明公开了一种具有权利要求1的特征的音频放大器以及一种具有权利要求12的特征的方法。本发明的优选的或者有利的实施方式由从属权利要求、以下说明以及附图给出。

根据本发明的音频放大器适用于和/或被构造用于将输入信号放大成输出信号。所述音频放大器例如可以应用在音乐设备中，或者优选地应用在扩音设备中，尤其是应用在用于复杂区域的扩音的公共广播系统中。所述音频放大器尤其被构造为低欧姆的受控电压源。所述音频放大器的输出信号优选地定义为输出给机电的声转换器和/或扬声器的信号。所述输入信号优选地被构造为例如来自麦克风或者其他音频源的模拟信号。

除其他可选部件外，音频放大器还包括至少一个输出放大级，所述至少一个输出放大级适用于和/或被构造用于将中间信号放大成输出信号。所述中间信号尤其被构造为基于输入信号产生的信号。

输出放大级被实现为以开关运行方式工作的放大器，尤其是放大经脉宽调制的信号的放大器，所述经脉宽调制的信号是基于输入信号和/或中间信号产生的或者表示输入信号和/或中间信号。

在本发明的范围内提出：限幅器装置集成到音频放大器中，所述限幅器装置通过编程技术和/或电路技术被构造用于基于输入信号产生中间信号，其中，中间信号的电平根据可调节的最大功率和连接到和/或可连接到音频放大器上的负载阻抗或者——替代地——等效的参数极限始终如此地位于最大电平以下，使得输出信号与输入信号无关地不超过在恰好所述负载阻抗时的最大功率或者不超过等效参数极限。优选地，所述限幅器装置仅仅在由输出电压产生的功率由此高于经调节的或者经编程的输出功率时对所述中间信号进行限幅。

在此，本发明的构思在于，提出一种音频放大器，其可灵活地匹配于不同的负载阻抗。通常，音频放大器的实际可实现的输出功率决定性地取决于三个因素：输出放大级的内部运行电压U₀、输出放大级的最大载流能力I_p以及负载的阻抗(例如，扬声器的阻抗)R_LSP。

传统的音频放大器在最低阻抗R_LSP时达到最大功率，在所述最低阻抗时末级恰好工作在载流能力I_p的极限上。但这相反意味着，在较高阻抗时末级在输出功率方面不能被完全利用。放大器——尤其是放大器的电源在此情况下过大。为了克服所述缺点，通常提供具有离散分级的输出功率的不同放大器模型。

相反，根据本发明的音频放大器被如此构造，使得它可以在任意的负载阻抗下在宽的功率范围中输出最大的和/或所期望的或者可预给定的输出功率——以下也统称为最大输出功率。因此，借助于本发明能够构造在输出功率、尤其是最大输出功率方面可以在宽的范围中变化的音频放大器。在此，例如不需要内部供电电压的转换，这简化了放大器的结构开销。本发明不限于确定的、离散的输出功率，优选地，可以无级地调节输出功率。

本发明的可选有益优点是：

-可以在宽的范围内将放大器的最大可达到的输出功率输出到每个所期望的负载阻抗中；

-可以在预给定的负载功率下在宽的范围内自由地调节放大器的输出功率。由此在一些情形中不需要必须提供不同功率等级的放大器，可以使放大器灵活地匹配于相应的应用情形。

-在用于多路设备(例如，主音箱的放大器模块)的可能的发明构造中，可以使不同路径的输出功率几乎彼此独立地任意变化，而不必提供用于各个放大通道的不同的运行电压。例如，通常有意义的是，在中频和高频范围上选择比低频路径的功率更低的功率，因为这对应于语音和音乐信号的频率上的典型功率分布，或者因为低音扬声器的电负载能力通常比中音和高音扬声器的电负载能力高得多；