[发明专利]丁类放大器

说明书

本发明涉及权利要求1的前序部分中公开的丁类放大器。

本发明广泛涉及电信、视频和测听领域中的便携产品，以及助听器和其它微电子产品，装置的重量和物理尺寸对于该装置的应用领域和市场销售起着重要作用。

能耗通常属于准确确定便携装置的重量和物理尺寸的重要因素。因此，在许多方面，进行尽可能降低能耗的尝试。

丁类放大器的功能涉及由适当的信号，例如音频信号对恒定的高频信号的脉宽调制。该调制信号耗散在诸如扬声器之类的负载两端，由于该高频信号的频率比构成负载的低通滤波器的传送范围高得多，因而滤除了高频调制分量。

丁类放大器的特征在于由少量元件组成，并且与例如甲乙类放大器相比消耗很少的电流。

然而，已知的丁类放大器的典型问题是当其没有信号时流经负载的相对高的DC空载电流。

在专利公开号No.US-A-5,352,986中公开了一种丁类放大器，其中通过反馈从极性相反的两个高频脉冲平均相应的脉冲时间得到的信号来使空载电流最小，极性相反的两个高频脉冲是脉宽调制的并用来驱动耦合负载的功率级。在此对与脉宽调制器中的模拟分量共同产生的偏置误差进行补偿，该偏置误差导致不希望的无信号DC电流通过负载。

该文献构成了权利要求1引用部分。

然而，按照US-A-5,352,986的电路不能对通过负载的DC电流提供足够精确的补偿。

上述发明的一个主要目的是通过DC反馈进一步降低丁类放大器中的DC误差。

本发明进一步的目的是尽可能少地使用模拟电路元件，从而例如通过在大部分电路中采用ASIC设计来降低耦合产品的成本，并在很大程度上降低或完全避免耦合的调整和校准。

本发明的这些目的是如权利要求1的定义实现的。

在此实现的丁类放大器是具有特别高的效率和低生产成本的放大器。

通过该耦合，实现了通常小于峰值电平0.1％的DC误差电流。

该耦合不需要调节并具有极好的温度稳定性。

此外，该耦合表现出通常非常适合应用在低信号电平的非常低的交叉失真度。

对于已知的丁类放大器，工作通常是通过特定的时间重叠实现的，以减少交叉失真。如果输入信号在特定界限以下，仍然存在较短的并且同时在两个输出端的产生信号。否则将存在死区，其中从无信号到特定的较低信号电平的信号变化将在输出信号中造成分段改变。给出的耦合使其能够按10的多次方减少时间重叠，以使无信号电流消耗相应地减少。

此外，还因大大减低了误差调整电路的复杂性而节省了一些电流。

图1示出根据本发明的丁类放大器；和

图2示出根据本发明的丁类放大器的信号序列。

输入信号，在这种情况下，音频信号通过电容器C8并馈送到包含运算放大器IC8B的前置放大器，运算放大器的增益由可调节的电阻网络R_f调整，其偏置电平可通过施加到运算放大器正输入端的电压V_bias设置。在运算放大器IC8B中放大的模拟信号F馈送到常规脉宽调制器，常规脉宽调制器主要由下列电路元件构成：构成斜坡发生器的恒定电流发生器I1/电容器C5，比较器IC7B和＂或＂电路IC5A。

以正常方式在石英晶体周围设置系统时钟电路以产生相对于输入信号，例如32kHz相对高的时钟频率。该电路产生在缓冲链路、＂与非＂电路IC3A中反相的系统时钟信号A。

由电路元件IC3B、斜坡复位定时电路R8/C11/＂或＂电路IC2A将系统时钟信号A转换成斜坡复位信号D，链路R8/C11确定斜坡复位脉冲D的持续时间。斜坡复位信号D设定斜坡发生器I1/C5在电开关IC6A两端为零，以便产生频率相对高的锯齿形参考信号E。该锯齿形参考信号E在比较器IC7B中与声音导出的信号F比较，比较器的输出信号形成脉冲调制输出信号G。由＂或＂电路IC5A从信号G产生脉宽调制信号H，＂或＂电路的工作循环与给定时间内的模拟输入信号的幅度对应。

由＂或＂电路IC2C和＂与非＂电路IC3C组成的差分发生器把脉宽调制的脉冲串H转换成双极性脉冲串I和J。现在必须直接放大这些脉冲驱动信号并施加到诸如扬声器之类的负载。

同样，从系统时钟信号A得到作为参考时钟或ref时钟C的信号，并通过缓冲链路IC2B和IC2D相对于系统时钟信号A以这样一种方式延迟：即参考时钟C是偏离斜坡复位信号D，否则与斜坡复位信号D同步出现的时间状态。