音频放大器制造技术

一种音频放大器，包括：‑用于待放大的音频信号(Vin)的输入端(12)，以及用于基于被放大的音频信号向负载(16)供电的输出端(14)；‑具有高线性度和低输出阻抗的参考电压发生器(18)，其能够接收所述待放大的音频信号(Vin)作为输入；‑包括功率电压发生器(20)的功率电流发生器(19)，所述功率电压发生器(20)的输出端通过耦合电感(22)被连接至所述参考电压发生器(18)的输出端；以及‑引入装置(32，40，42，60)，其出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器(18)输出所提供的电流(iA)的信号引入作为所述功率电流发生器(19)的输入。所述出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器(18)输出所提供的电流(iA)的信号引入作为所述功率电流发生器(19)的输入的所述引入装置(32，40，42，60)还能够引入信号所述信号表示所述耦合电感(22)的值(L(iD))与被提供至所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种低失真、高性能的高保真音频放大器，该音频放大器包括：-关于待放大的音频信号的输入端，以及用于基于被放大的音频信号向负载供电的输出端；-具有高线性度和低输出阻抗的参考电压发生器，该参考电压发生器能够接收待放大的音频信号作为输入；-包括功率电压发生器的功率电流发生器，该功率电压发生器的输出端通过耦合电感被连接到参考电压发生器的输出端；以及-引入装置，该引入装置出于控制的目的用于将表示参考电压发生器输出所提供的电流的信号引入作为功率电流发生器的输入。
技术介绍
专利申请WO-2011/107,669描述了构成参考电压发生器的A类模拟放大器与构成功率电压发生器的D类数字放大器的耦合，功率电压发生器通过电感与参考电压发生器的输出端耦合，于是由此形成电流源。A类放大器和D类放大器的组合旨在产生一种具有非常高的性能和非常高的线性度的放大器。实际上，多种现象会对这种放大器的整体性能、再现高频的能力，以及最大可实现功率造成限制。这些现象特别是指如下现象。D类放大器的MOS晶体管的开关损耗与开关频率成比例。为此，实际上，对于大于100伏的电压而言，所述开关频率不能明显超过500kHz。此外，D类放大器的输出电感的值必须尽可能小，以容许最大转换速率，从而容许待再现的音频频谱出现高频率。然而，电感的值的减小会产生以下两个有害影响：-D类放大器的电感中的电流纹波与开关频率成反比，并且与电感的值成反比。然而，高频电流纹波会完全被A类模拟放大器吸收和耗散，这会导致明显的热耗散并且降低系统的性能；-在通过A类放大器所消耗的电流对D类放大器进行比例积分(PI)反馈控制的情况下，保持稳定极限所需要的最大授权增益与D类放大器的电感的值成正比，并且与系统的所有的时间滞后和延迟的总和(其特别地包括微型控制器的计算时间滞后和使用PWM类型调节器所固有的时间滞后)成反比。在开关晶体管的技术约束、待再现的带宽以及待供电的扬声器的典型阻抗之间所必须找到的折衷会导致在高于约10kHz的范围内出现过低的最大比例和过低的积分增益值，从而使得：在20kHz处，A类放大器所提供的电流与D类放大器所提供的电流的比率小于十分之一。在低频处，这种增益问题不存在，控制系统中的积分器具有非常高的增益。文献WO2011/107,669中所实现的解决方案，即，包括将表示A类放大器的输入电压的信号与D类放大器的控制信号相加的解决方案，其目标在于：在A类放大器中没有任何电流的情况下，在D类放大器控制系统的积分器朝向零收敛之后，使得无论输入电压如何，耦合阻抗两端的电压以及穿过该耦合阻抗的电流均为零。然而，上述情况在当负载复阻抗和耦合电感的复阻抗具有不同的参数时是难以实现的，而通常是这样的情况，即，耦合阻抗具有非常低的电阻并且具有高电感，而负载的阻抗是基本上是电阻性的。在这些条件下，当再现高频时，特别是超过10kHz时，A类放大器会受到高应力。
技术实现思路
本专利技术旨在：在高频下，将A类放大器所提供的电流与D类放大器所提供的电流之间的比率增大，从而使得能够减少A类放大器的热量，同时增大工作带宽。为此，本专利技术涉及一种上述类型的音频放大器，其特征在于，出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号引入作为所述功率电流发生器的输入的所述引入装置还能够引入信号，所述信号用于表示所述耦合电感的值与被提供至所述负载的电流相对于时间的导数的乘积。根据具体实施例，音箱包括以下特征中的一个或多个特征：-所述出于控制的目的，用于将表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号引入作为所述功率电流发生器的输入的所述引入装置包括比例-积分-微分调节器；-所述表示所述耦合电感的值与被提供至所述负载的电流相对于时间的导数的乘积的信号是所述耦合电感的值与输出端提供给负载的电流相对于时间的导数的乘积；-所述出于控制的目的，用于将表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号引入作为所述功率电流发生器的输入的所述引入装置能够引入包括如下两项信号的信号作为所述电流发生器的输入，所述两项信号包括：用于表示所述待放大的音频信号的信号，以及所述耦合电感的值与所述输出端提供给所述负载的电流相对于时间的导数的乘积；-所述出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号引入作为所述功率电流发生器的输入的所述引入装置能够引入包括所述耦合电感的值与所述参考电压发生器的输出端处所提供的电流的值的乘积的信号来作为用于表示所述参考电压发生器的输出端处所提供的电流的信号；-所述放大器包括用于对所述功率电压发生器的输出端处所提供的电流进行测量的测量装置，以及包括用于基于所述功率电压发生器的输出端处所提供的电流来计算所述耦合电感的值的计算装置；-所述放大器包括：一方面，用于根据所述参考电压发生器的输出端处所提供的电流和用于表示待放大的音频信号的信号来估算所述功率电压发生器的输出端处所提供的电流的装置；另一方面，用于基于所述功率电压发生器的输出端处所提供的电流来计算所述耦合电感的值的装置；-所述用于估算所述功率电压发生器的输出端处所提供的电流的装置包括用于对所述功率电流发生器的控制信号与用于表示待放大的音频信号的信号之差除以所述耦合电感的估计值得到的商进行积分的级；-所述出于控制的目的，用于引入用于表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号，以及用于表示所述耦合电感的值与被提供给所述负载的电流相对于时间的导数的乘积来作为所述电流发生器的输入的所述引入装置包括在所述功率电流发生器的输入端处再引入具有预定延迟的所述功率电流发生器的控制信号；以及-所述耦合电感的值大于1微亨利，并且所述出于控制的目的，引入用于表示所述参考电压发生器输出所提供的电流的信号，以及用于表示所述耦合电感的值与被提供给所述负载的电流相对于时间的导数的乘积的信号来作为所述电流发生器的输入的所述引入装置仅包括一个再引入装置，所述再引入装置用于在所述功率电流发生器的输入端处再引入具有预定延迟的所述功率电流发生器的控制信号。附图说明通过阅读仅作为示例提供的并且参考附图进行的以下描述，将更好地理解本专利技术，在附图中：-图1是根据本专利技术的第一实施例的具有低失真和高性能的高保真音频放大器的电路图；-图2是示出了不实施本专利技术的情况下以及实施本专利技术的情况下A类放大器所提供的电流值的曲线图；图3、图4和图5是根据本专利技术的放大器的三个可替代实施例的电路图。具体实施方式图1所示的音频放大器10包括输入端12和输出端14，其中，输入端12能够接收待放大的模拟音频信号Vin，输出端14用于提供被放大的信号，该输出端14与包括扬声器16的负载连接。扬声器16不通过电阻元件直接连接至放大器的输出端14与接地端之间。放大器的输入端12能够接收控制电压，该控制电压的参考是接地端。放大器10包括功率电流源19和具有高线性和低输出阻抗的参考电压发生器18，其中，参考电压发生器18用于形成A类放大器，功率电流源19用于形成D类放大器，参考电压发生器18的输出端和功率电流源19的输出端直接耦接以形成放大器的输出端14。功率电流源19包括功率电压发生器20和耦合电感22，该耦合电感22连接在功率电压发生器20的输出端，并且功率电压发生器20通过耦合电感22耦接至参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频放大器，包括：‑用于待放大的音频信号(Vin)的输入端(12)，以及用于基于被放大的音频信号向负载(16)供电的输出端(14)；‑参考电压发生器(18)，其能够接收所述待放大的音频信号(Vin)作为输入；‑包括功率电压发生器(20)的功率电流发生器(19)，所述功率电压发生器(20)的输出端通过耦合电感(22)被连接至所述参考电压发生器(18)的输出端；以及‑引入装置(32，40，42，60)，所述引入装置出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器(18)输出所提供的电流(iA)的信号引入作为所述功率电流发生器(19)的输入；其特征在于：‑所述引入装置(32，40，42，60)还能够引入信号所述信号用于表示所述耦合电感(22)的值(L(iD))与被提供至所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 FR 14559351.一种音频放大器，包括：-用于待放大的音频信号(Vin)的输入端(12)，以及用于基于被放大的音频信号向负载(16)供电的输出端(14)；-参考电压发生器(18)，其能够接收所述待放大的音频信号(Vin)作为输入；-包括功率电压发生器(20)的功率电流发生器(19)，所述功率电压发生器(20)的输出端通过耦合电感(22)被连接至所述参考电压发生器(18)的输出端；以及-引入装置(32，40，42，60)，所述引入装置出于控制的目的用于将表示所述参考电压发生器(18)输出所提供的电流(iA)的信号引入作为所述功率电流发生器(19)的输入；其特征在于：-所述引入装置(32，40，42，60)还能够引入信号所述信号用于表示所述耦合电感(22)的值(L(iD))与被提供至所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积。2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述引入装置(32，40，42，60)包括比例-积分-微分(PID)调节器(32)。3.根据前述任一权利要求所述的放大器，其特征在于，所述用于表示所述耦合电感(22)的值(L(iD))与被提供至所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积的所述信号是所述耦合电感(22)的值(L(iD))与所述输出端(14)提供给所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积。4.根据权利要求2和3所述的放大器，其特征在于，所述引入装置(32，40，42，60)能够引入包括如下两项信号的信号作为所述电流发生器(20)的输入，所述两项信号包括：用于表示所述待放大的音频信号(Vin)的信号，以及所述耦合电感的值(L(iD))与所述输出端(14)提供给所述负载(16)的电流相对于时间的导数的乘积。5.根据前述任一权利要求所述的放大器，其特征在于，所述引入装置(32，40，42，60)能够引入信号(LiA)来作为用于表示所述参考电压发生器(18)的输出端处所提供的电流(iA)的信号，所述信号(LiA)包括所述耦合电感(22)的值(L)与所述参考电压发生器(18)的输出端处所提供的电流(iA)的值的乘积。6.根据前述任一权利要求所述的放大器，其特征在于，所述放大器包括测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔埃马纽埃尔·卡莫，
申请(专利权)人：帝瓦雷公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR