[發明專利]放大器電路、啟動和停止放大器電路的方法

無效

• 申請號: 200710136327.1
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101106357A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 安東尼·詹姆士·瑪格拉斯
• 申請（專利權）人: 沃福森微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 霍育棟;鄭霞

技術領域

本發明涉及放大器電路，特別是涉及具有對不同級的分立電源的電路，或由于某種其它原因具有對不同級的不同接地基準電平的電路。本發明也涉及當最小化瞬變時用于控制這樣的放大器的啟動的方法和配置，以及涉及包括這樣的放大器和方法的音頻和機電設備。

背景技術

當電路被加電或掉電時，通過擴音器或耳機沒有出現可聽得見的“噼啪”或“喀嗒”聲是音頻電路的一般要求。在啟動和關閉期間出現的噼啪聲通常是由負載兩端的瞬變電壓引起的。負責的電路設計能避免很多啟動瞬變，例如通過預充電電容器到適當的電壓。在D類放大器(PWM)中，在啟動時還可通過很多已知的技術修改脈沖序列。

然而，即使有這樣的措施，問題仍然存在，特別是在正常操作期間如果在放大器輸出有直流偏移。當放大器開啟時，輸出電壓在相對短的時間期間內從零伏達到穩定的偏移電壓。

在全橋(full-bridge)型放大器中，或具有分離軌(split?rail)(正和負)電源的放大器中，名義上在輸出可能沒有直流成分，但實際上總出現一些直流偏移。為了得到較低的直流偏移電壓，需要精確匹配的組件和電路，這往往增加了其尺寸，導致較高的硅面積和相關的成本。由于這個原因，這樣的放大器的經濟實現總有一些可測量的偏移，因此可能在啟動時產生噼啪聲。

發明人確認，已知的方法還不能處理進一步的瞬變源。這種情況出現在根據設計靜態輸入和輸出電壓(接地基準電平)不同的放大器中，例如輸入級和輸出級操作在不同的電源電壓的放大器。為方便起見，這樣的放大器在這里被稱為“雙重電源”放大器，雖然本發明的原理適用于在輸入和輸出級具有不同接地基準電壓的放大器，即使對每級的電壓在名義上是相同的。

在輸入和輸出級為直流耦合的場合，在電路中的某個地方可應用偏置電流或電壓，以確保當輸入信號在輸入級電源軌(或在其它確定的輸入接地基準電平)之間被偏置到中間時，輸出在輸出軌(或在確定為輸出信號的接地基準電平的無論什么電壓處)之間被偏置到中間。一般在充分激活輸出放大器之前，輸出以漸進的方式被預充電到其標稱靜態偏置電壓，例如，通過從大值電阻分壓器為輸出交流耦合電容器預充電以提供長時間常數。但是在此預充電電壓和來自輸出放大器的輸出電壓之間由偏置信號產生的任何差異將導致有關的啟動瞬變。為了將這樣的差異減少到，比方說完整的音頻信號的千分之一部分，要求預充電電壓和偏置信號準確到與此相似的精確度，而不管例如在電路中的組件之間源自于其的不可避免的隨機制造失配、二級電路效應和電源電壓中的公差效應。作為對直流耦合和通過在輸入注入的偏置電流設定靜態輸出電平的選擇方案，通過電容器的交流耦合和在輸出級附近通過局部直流反饋設定靜態輸出電平是可能的，但在集成電路實現中可能沒有吸引力。此外，局部直流反饋配置也具有其自己的啟動和偏移問題。

發明內容

本發明第一個目的是減少或消除與放大器電路的啟動相關的瞬變或“噼啪”聲，同時減少對于組件與其有關的尺寸和成本負擔準確匹配的需要。特別是，本發明目的在于糾正對輸入級和輸出級具有不相等的接地基準電平的放大器中的誤差。啟動瞬變是除了音頻應用之外的應用中的問題，所以本發明不限于音頻應用，即使要描述的例子可能主要為音頻例子。

在第一方面，本發明提供啟動具有輸入級和輸出級的放大器電路的方法，輸出級具有用于驅動負載的輸出，輸入級具有信號輸入和反饋輸入，信號輸入用于接收要被放大的信號，及反饋輸入被連接以通過反饋路徑從輸出級的輸出接收反饋信號，放大器進一步包括偏置電路，其用于在一操作電平將偏置信號應用到所述輸入級，所述操作電平適于建立不同于輸入級的接地基準電平的靜態輸出電壓，所述方法依次包括下列步驟：

(a)在輸出級被禁止的情況下，在一段時間期間將放大器輸出預充電到相應于輸入級的接地基準電平的電壓水平；

(b)在偏置電路被有效地禁止且零輸入信號在所述信號輸入的情況下，啟動輸出級；

(c)逐漸激活所述偏置電路，以便在另外的一段時間期間使所述偏置信號斜升到所述操作電平，因而將輸出逐漸驅動到所述靜態輸出電壓。