專利名稱：轉(zhuǎn)換功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來提供音頻輸出信號的轉(zhuǎn)換功率放大器。
由歐洲專利申請EP-A-0930700可知一種所謂的D類放大器，該放大器在一個輸入端接收所謂的PCM輸入信號。
使用傳統(tǒng)的D類技術(shù)，三種非理想的特性，即效率、線性度或EMI中任何一種特性可以得到改善，其代價是其它兩種非理想特性中的至少一種無法改善。轉(zhuǎn)換頻率與所要求的信號帶寬成正比。此外，諸如DSD(直接流式數(shù)字(Direct Stream Digital))的高重復(fù)頻率將轉(zhuǎn)化為一種很高的轉(zhuǎn)換噪聲，導(dǎo)致效率降低。DSD信號表示使用下述參數(shù)的音頻信號，采樣頻率＝44.1kHz的64或48倍，1位，經(jīng)噪聲整形，最大調(diào)制指數(shù)為50％，使用帶寬60kHz，頻譜信息高達(dá)100kHz。
本發(fā)明的目的是改善已知的轉(zhuǎn)換功率放大器。
為達(dá)此目的，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換功率放大器包括獨(dú)立權(quán)利要求的特征。
通過將多個低功率的轉(zhuǎn)換功率級組合成一個較大的放大器，轉(zhuǎn)換功率放大器的精度和效率得以改善。
這樣，就可以提高轉(zhuǎn)換功率放大器的效率而不會惡化其它的非理想特性。本發(fā)明的實施方案在從屬權(quán)利要求中描述。
多相的優(yōu)勢在于輸出轉(zhuǎn)換器僅需供給全部功率的一小部分，轉(zhuǎn)換器較小因而轉(zhuǎn)換較快，損耗低，輸出轉(zhuǎn)折點的數(shù)目分布于這些較小的轉(zhuǎn)換器之間，定時誤差在一次轉(zhuǎn)換中的影響將是單級情況下的1/n。
一種特定的驅(qū)動方法用于考慮信號電壓的低損耗混合。設(shè)計了一種感應(yīng)混合器用來提供無誤差混合。該方法用于低失真、高效率地將例如DSD信號直接轉(zhuǎn)換成模擬功率。
本發(fā)明及其可選地用來實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)勢的附加技術(shù)特征，將從下面和隨后描述的參考實例加以描述并澄清，并且示于附圖中。此處表示

圖1是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換功率放大器的方框示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的帶有DSD輸入信號的轉(zhuǎn)換功率放大器的更詳細(xì)的方框示意圖，
圖3是根據(jù)本發(fā)明的帶有PCM輸入信號的轉(zhuǎn)換功率放大器實例的方框示意圖，圖4是轉(zhuǎn)換功率放大器的一個模擬實現(xiàn)的方框示意圖，圖5是一個感應(yīng)器求和裝置實例。
圖1用方框示意圖表示轉(zhuǎn)換功率放大器SPA的一個實例。在輸入端I轉(zhuǎn)換功率放大器接收輸入信號。輸入端I耦合到輸入單元INU，該輸入單元INU用于將輸入信號轉(zhuǎn)換成可以用于多相驅(qū)動單元MPDU中的信號。多相驅(qū)動單元的輸出耦合到功率級PS，功率級的輸出耦合到求和單元SUMU，求和單元的輸出經(jīng)過一個低通濾波器耦合到轉(zhuǎn)換功率放大器的輸出O。
多相的優(yōu)勢在于輸出轉(zhuǎn)換器僅需供給全部功率的一小部分，轉(zhuǎn)換器較小因而轉(zhuǎn)換較快，損耗低，輸出轉(zhuǎn)折點的數(shù)目分布于這些更小的轉(zhuǎn)換之間，定時誤差在一次轉(zhuǎn)換中的影響將是單級情況的1/n。
圖2表示轉(zhuǎn)換功率放大器SPA2的一個實例，該放大器SPA2在其輸入端I2接收一個所謂的DSD信號，輸入端I2經(jīng)過輸入單元INU2耦合到一個多相驅(qū)動單元MPDU2。在本例中，也是多相驅(qū)動單元耦合到功率級PS2。功率級的輸出耦合到求和單元SUMU2。求和單元的輸出經(jīng)過低通濾波器LPF2耦合到轉(zhuǎn)換功率放大器的輸出O2。
在本例中，輸入單元INU2對輸入DSD信號進(jìn)行濾波，并提供k個信號到多相驅(qū)動單元MPDU2。多相驅(qū)動單元提供n個驅(qū)動信號給功率級PS2，PS2在本例中是一個n相功率級。功率級的輸出耦合到一個用來對n個不同輸出信號求和的求和單元。求和單元的輸出經(jīng)過一個低通濾波器LPF2，如LC低通濾波器，耦合到該轉(zhuǎn)換功率放大器SPA2的輸出端O2。
這種產(chǎn)生增益的方法允許DSD信號充分地調(diào)節(jié)放大器，即使它的調(diào)節(jié)電平太低。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換功率放大器SPA3的另一個實例。在該實例中，輸入端I3接收一個所謂的PCM信號，該輸入端耦合到輸入單元INU3。在本例中，也是輸入單元耦合到多相驅(qū)動單元MPDU3。該多相驅(qū)動單元耦合到功率級PS3。功率級的輸出耦合到求和單元SUMU3。求和單元經(jīng)過低通濾波器LPF3耦合到轉(zhuǎn)換功率放大器的輸出端O3。本例中使用一個PCM信號代替DSD信號。輸入單元INU3在本例中包含一個前級采樣器(upsamples)和一個噪聲整形器，為多相驅(qū)動單元MPDU3提供k個信號。
圖4表示轉(zhuǎn)換功率放大器SPA4作為模擬放大器的實例。在本例中，輸入端I4接收一個模擬輸入信號。該輸入端耦合到輸入單元INU4。本例中，輸入單元包含一個減法器SUB4，用來從所述輸入信號中減去一個控制信號CS4。也可能從例如輸出端O4增加第二控制信號CS42。減法器的輸出經(jīng)過濾波單元FU4和AD轉(zhuǎn)換器單元ADC4耦合到多相驅(qū)動單元MPDU4。在本例中也是多相驅(qū)動單元的輸出耦合到功率級PS4。功率級的輸出耦合到求和單元SUMU4。求和單元的輸出經(jīng)過低通濾波器LPF4耦合到轉(zhuǎn)換功率放大器的輸出端。
在本例中，轉(zhuǎn)換功率放大器SPA4接收一個模擬輸入信號。當(dāng)強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性多于直接處理數(shù)字音頻信號的能力時，為保證在一個模擬環(huán)境中的應(yīng)用，多相操作的優(yōu)勢仍然是明顯的。這一點是由模擬控制環(huán)路來實現(xiàn)的，如使用在過采樣低比特ADC轉(zhuǎn)換器中的那樣，其輸出饋送到具有與功率級同樣多相數(shù)的快速ADC中。ADC的輸出可以按前面所述進(jìn)行處理。
控制環(huán)路的輸入是輸入與求和單元SUMU4之后的輸出之間的差值，多余的反饋信號在輸出濾波器的幾點上也可以取消，包括輸出端。
圖5表示一個感應(yīng)器求和單元SUMU5的實例。該求和單元SUMU5具有高精度地將信號求和(實際上是取平均)的方式，其使用的是自耦變壓器。求和的精度不受鐵芯特性的影響。信號通過放大器A1-A4供給線圈L1和L2。線圈L1和L2耦合到輸出線圈L3。應(yīng)當(dāng)注意，通過增加一級求和可以使級數(shù)加倍，作為最大的優(yōu)勢之一，該方法具有很高的求和精度。求和網(wǎng)絡(luò)求與輸出濾波器隔離，輸出電流不會使鐵芯磁化。紋波電流可以做到很小。且線圈的大小與傳遞的功率大小無關(guān)。此外通過這種方式增加信號可以忽略感應(yīng)器的公差。
以上根據(jù)一些實例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將對本發(fā)明范疇之內(nèi)許多變化很清楚。
權(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)換功率放大器，包含一個用來轉(zhuǎn)換輸入信號的輸入單元，多個并聯(lián)的低功率轉(zhuǎn)換功率級，一個用來驅(qū)動功率級的驅(qū)動單元和一個將功率級的輸出信號求和的求和單元。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于驅(qū)動單元是一個多相驅(qū)動單元。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于多個并聯(lián)的低功率轉(zhuǎn)換功率級是一個N級功率級。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于求和單元是一個感應(yīng)求和單元。
5.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于輸入單元包含一個FIR濾波器且輸入信號是一個DSD信號。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于輸入單元包含一個前級采樣器(upsamples)和一個噪聲整形器，且輸入信號是一個PCM信號。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器，其特征在于輸入單元包含一個濾波單元和一個AD轉(zhuǎn)換器，且輸入信號是模擬信號。
8.用于如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器中的分相驅(qū)動單元。
9.用于如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器中的功率級。
10.用于如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換功率放大器中感應(yīng)求和單元。
11.驅(qū)動一種轉(zhuǎn)換功率放大器的方法。
全文摘要
轉(zhuǎn)換功率放大器被用于例如音頻應(yīng)用中。應(yīng)用D類技術(shù)被用來獲得效率特性。為了進(jìn)一步改善轉(zhuǎn)換功率放大器，建議將多個低功率轉(zhuǎn)換功率級組合成一個較大的放大器。轉(zhuǎn)換功率放大器的精度和效率得以提高，而沒有惡化噪聲和EMI。
文檔編號H03F1/02GK1561573SQ01802809
公開日2005年1月5日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月21日
發(fā)明者B·J·G·普策伊斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司