電子電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于放大有效信號(hào)的電子電路，包括：比較器，其具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中提供連接，該連接將有效信號(hào)引導(dǎo)至第一輸入端；第一驅(qū)動(dòng)級(jí)，其包括輸入端和輸出端，其中第一驅(qū)動(dòng)級(jí)包括至少一個(gè)第一推挽端級(jí)，其中比較器的輸出端引導(dǎo)至第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸入端；低通濾波器，其具有輸入端和輸出端，其中第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出端引導(dǎo)至低通濾波器的輸入端；第一反饋網(wǎng)絡(luò)，其將第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出端與比較器的第二輸入端相連接；和第二反饋網(wǎng)絡(luò)，其將低通濾波器的輸出端與比較器的第二輸入端相連接。
【專利說明】電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于放大有效信號(hào)的電子電路。
【背景技術(shù)】
[0002]將基于傳感器單元和上級(jí)單元，例如測(cè)量發(fā)射器之間的信號(hào)傳輸，解釋本發(fā)明針對(duì)的問題。然而，應(yīng)用領(lǐng)域能夠延伸至通用系統(tǒng)，在該情況下，傳輸和放大信號(hào)，特別是功率。
[0003]通常連接至測(cè)量發(fā)射器的是電纜，其能夠引導(dǎo)至含有傳感器的元件，例如傳感器，通常為外圍裝置。通常經(jīng)由插塞連接發(fā)生與傳感器元件的連接，例如通過電去耦、尤其是感應(yīng)接口。因而，能夠無接觸地傳輸電信號(hào)。該電隔離提供關(guān)于腐蝕保護(hù)、電壓隔離、避免插塞的機(jī)械磨損等等的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]感應(yīng)接頭通常具體實(shí)施為一種具有兩個(gè)線圈的系統(tǒng)，例如，這兩個(gè)線圈插塞在彼此之中。通常，被施加至線圈的信號(hào)發(fā)射數(shù)據(jù)和能量?jī)烧摺Ｔ谠撉闆r下，能量必須被充分地大，以便通常為連接至插塞的外圍裝置的含有傳感器的元件被充分供應(yīng)能量，因而確保持續(xù)測(cè)量操作。
[0005]為了操作連接至測(cè)量發(fā)射器的線圈，必須提供足夠的功率。相關(guān)功率范圍約為30mW。在來自工業(yè)的，通常具有例如約30mW總能量預(yù)算的4..20mA電流環(huán)的系統(tǒng)操作情況下，系統(tǒng)組件的效率是決定性因素。
[0006]通常，發(fā)送來自測(cè)量發(fā)射器的數(shù)字信號(hào)，并且作為振幅調(diào)制信號(hào)，經(jīng)由感應(yīng)接口將其轉(zhuǎn)發(fā)至外圍裝置。例如， 能夠通過經(jīng)由振蕩電路產(chǎn)生線圈信號(hào)，發(fā)生振幅調(diào)制，從可變直流供電電壓提供該振蕩電路。如果該直流電壓升高或降低作為數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)，則在適當(dāng)設(shè)計(jì)的振蕩電路的情況下，傳輸系統(tǒng)的線圈電壓就能夠分別升高或降低作為數(shù)據(jù)信號(hào)的函數(shù)，能夠?qū)嵤┚€圈信號(hào)的振幅調(diào)制。
[0007]在一種簡(jiǎn)單實(shí)施中，首先，數(shù)字信號(hào)被轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，在高電平(因而數(shù)字“I”)的情況下，該模擬信號(hào)呈現(xiàn)特定電壓，并且在低電平(因而數(shù)字“O”)的情況下，該模擬信號(hào)呈現(xiàn)例如小約10%的電壓。能夠在線性放大器中放大該模擬信號(hào)，在線性放大器的輸出端，可獲得具有足夠功率的這種電壓，以便通過其持續(xù)向外圍裝置供電。
[0008]在這種類型的線性放大器的情況下，用于約20mW功率區(qū)域的許多集成電路是可商用的，例如許多運(yùn)算放大器具有能夠提供約30mW功率的輸出晶體管。
[0009]在應(yīng)用線性放大器的情況下，一種決定性缺點(diǎn)在于，使用所謂的A-、B_或AB-拓?fù)涞哪切┓糯笃骶哂胁涣夹?，這是因?yàn)榭稍谶^大電壓電平下可用的能量，在輸出級(jí)的功率晶體管中被轉(zhuǎn)化為熱。
[0010]對(duì)于其中需要高功率的應(yīng)用，例如，在用于HIFI應(yīng)用的、其中因此也必須考慮功率晶體管可觀的熱發(fā)生量的200W音頻放大器的情況下，應(yīng)用提高效率的方法。一種提高效率的已知方法在于不再以線形操作驅(qū)動(dòng)功率晶體管，而是利用開關(guān)晶體管。例如，在所謂的D類放大器的情況下使用該原理。[0011]通常能夠?qū)類放大器分為三個(gè)區(qū)域。第一區(qū)域由具有用于有效信號(hào)的輸入端的一級(jí)組成，其將有效信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。通常，這通過使用信號(hào)發(fā)生器和比較器發(fā)生。首先，比較器比較有效信號(hào)和由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的比較信號(hào)，通常是三角形信號(hào)。取決于兩個(gè)信號(hào)中哪個(gè)信號(hào)具有較高電壓，比較器轉(zhuǎn)換其輸出。這種所謂的脈沖寬度調(diào)制(PWM)的結(jié)果是下列矩形信號(hào)，其具有與比較信號(hào)不同的脈沖寬度和相同頻率。脈沖寬度描繪了關(guān)于音頻信號(hào)的振幅和頻率的信息。
[0012]在第二區(qū)域中，通過放大器放大來自比較器的PWM信號(hào)。
[0013]通過濾出PWM頻率的低通濾波器形成第三區(qū)域。
[0014]在現(xiàn)有技術(shù)中，在應(yīng)用該技術(shù)的通常情況下，都以大于IOOmW的功率傳輸操作功率模擬電子器件。在該情況下，主要目標(biāo)在于防止功率損失，并且由此避免冷卻措施。用于高于IOOmW功率區(qū)域的集成電路是可商用的。
[0015]由于在約30mW功率區(qū)域中，能夠省略冷卻措施，作為規(guī)則，不需要更高效率，所以用于該應(yīng)用的能量有效集成電路不是可商用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種具有聞效率的放大電路，其能夠驅(qū)動(dòng)約30mW的功率，并且只使用可商用的標(biāo)準(zhǔn)1C。
[0017]本發(fā)明通過一種電子電路實(shí)施，其包括:
[0018]-比較器，其具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中提供連接，該連接將有效信號(hào)引導(dǎo)至第一輸入端，
[0019]-至少一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)級(jí)，其包括輸入端和輸出端，其中第一驅(qū)動(dòng)級(jí)包括至少一個(gè)第一推挽端級(jí)，其中比較器的輸出端引導(dǎo)至第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸入端，
[0020]-低通濾波器，其具有輸入端和輸出端，其中第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出端引導(dǎo)至低通濾波器的輸入端，
[0021]-第一反饋網(wǎng)絡(luò)，其連接第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出端和比較器的第二輸入端，和
[0022]-第二反饋網(wǎng)絡(luò)，其連接低通濾波器的輸出端和比較器的第二輸入端。
[0023]應(yīng)用第一和第二反饋網(wǎng)絡(luò)尤其有利。這使得可能作為自振蕩放大器構(gòu)造電子電路。為此，放大器需要總反饋網(wǎng)絡(luò)，首先處于足夠高頻率下的該放大器具有360°相移以及為I的放大，并且由此導(dǎo)致振蕩。其次，放大器在有效頻帶中需要約180°的相移以及因此需要反耦合，其對(duì)于有效頻率用作放大器。第二需求的問題在于，低通濾波器也導(dǎo)致有效信號(hào)相移，并且使得難以穩(wěn)定控制，在最壞情況下，甚至不能穩(wěn)定控制。第一和第二反饋網(wǎng)絡(luò)提供低通濾波器之前的一部分反饋，使得穩(wěn)定控制變?yōu)榭赡堋?br> [0024]在優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)包括并聯(lián)連接的至少兩個(gè)門電路。多個(gè)門電路并聯(lián)連接導(dǎo)致第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的阻抗減小，并且由此導(dǎo)致效率提高。
[0025]在有利進(jìn)一步發(fā)展中，電子電路還包括至少一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)級(jí)，其具有輸入端和輸出端，其中第二驅(qū)動(dòng)級(jí)連接在比較器和第一驅(qū)動(dòng)級(jí)之間，即比較器的輸出端引導(dǎo)至第二驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸入端，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出端引導(dǎo)至第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸入端，并且其中第二驅(qū)動(dòng)級(jí)包括至少一個(gè)第二推挽端級(jí)。
[0026]弓I入第二驅(qū)動(dòng)級(jí)使得可能進(jìn)一步提高效率。[0027]優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)和/或第二驅(qū)動(dòng)級(jí)是數(shù)字門電路。使用數(shù)字門電路作為驅(qū)動(dòng)級(jí)的本質(zhì)優(yōu)點(diǎn)在于，它們具備用于防止橫向電流的高效機(jī)構(gòu)，這意味著效率提高。
[0028]優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)和/或第二驅(qū)動(dòng)級(jí)以CMOS技術(shù)被具體實(shí)施。通過應(yīng)用具有P溝道和η溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的互補(bǔ)技術(shù)，能確保始終有一個(gè)晶體管阻斷，而另一個(gè)導(dǎo)通。因而，能夠進(jìn)一步提高效率。尤其證明，對(duì)第一和/或第二推挽端級(jí)使用CMOS技術(shù)尤其有利。
[0029]優(yōu)選地，第一和/或第二驅(qū)動(dòng)級(jí)的至少一個(gè)輸入端包括施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器緩慢地將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為明確限定的、無跳動(dòng)輸出信號(hào)，并且有效地降低供應(yīng)路徑中的輸入級(jí)中的橫向電流。
[0030]在優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)驅(qū)動(dòng)小于或等于第一驅(qū)動(dòng)級(jí)供電電壓的供電電壓。
[0031]優(yōu)選地，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)具有小于第一驅(qū)動(dòng)級(jí)的驅(qū)動(dòng)功率。
[0032]上述措施都有助于決定性地降低電流耗損，并且由此提高效率。
[0033]在優(yōu)選實(shí)施例中，電子電路的調(diào)制范圍包括一受限區(qū)域，尤其是第二驅(qū)動(dòng)級(jí)的供電電壓的20%至80%。
[0034]有利地，第一反饋網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)串聯(lián)電阻器。由于該串聯(lián)電阻器，所以能夠保持自振蕩。此外，該串聯(lián)電阻器是用于調(diào)節(jié)比較器的輸入電壓的分壓器的一部分。
[0035]優(yōu)選地，第二反饋網(wǎng)絡(luò)包括至少一個(gè)串聯(lián)電容器和接地電容器。
[0036]在優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，提供一種子電路，其包括:
[0037]-運(yùn)算放大器，其具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中連接使有效信號(hào)引導(dǎo)至運(yùn)算放大器的第二輸入端，其中運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)由至少一個(gè)電阻器引導(dǎo)至接地電容器之后的第二反饋網(wǎng)絡(luò)，和
[0038]-分壓器，其連接在低通濾波器的輸出端和大地之間并且具有中心節(jié)點(diǎn)，并且其中分壓器的中心節(jié)點(diǎn)弓I導(dǎo)至運(yùn)算放大器的第一輸入端。
[0039]由于具有子電路的電子電路的進(jìn)一步發(fā)展，所以可能提高負(fù)荷調(diào)節(jié)。
[0040]優(yōu)選地，第一反饋網(wǎng)絡(luò)還包括至少一個(gè)串聯(lián)電容器。該串聯(lián)電容器用于直流去耦第一反饋網(wǎng)絡(luò)。
[0041]在有利進(jìn)一步發(fā)展中，低通濾波器包括LC單元。
[0042]在有利實(shí)施例中，比較器的傳播時(shí)間為低通濾波器極限頻率倒數(shù)的5%至30%。由此，能夠這樣設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使得首先，系統(tǒng)的自振蕩頻率位于極限頻率以上很多，使得足以被低通濾波器清除。其次，比較器的電流損耗不太劇烈地降低系統(tǒng)的效率(實(shí)際上，關(guān)聯(lián)傳播時(shí)間變短的始終是電流損耗的增加)。
[0043]優(yōu)選地，設(shè)計(jì)電子電路，使得其驅(qū)動(dòng)低于30mW的功率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]將基于附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖示出如下:
[0045]圖1a是第一實(shí)施例的本發(fā)明電路的示意概述圖，
[0046]圖1b是第二實(shí)施例的本發(fā)明電路的示意概述圖，
[0047]圖2是第二實(shí)施例的本發(fā)明的電路，和
[0048]圖3是第三實(shí)施例的本發(fā)明的電路。[0049]在附圖中，相同的特征具有相同的附圖標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0050]以附圖標(biāo)記I整體指示本發(fā)明的電路。首先，將基于圖1a解釋本發(fā)明的操作。基于信號(hào)流，電子電路I包括下列組件:信號(hào)輸入端2 ；比較器3 ;第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5 ;低通濾波器6 ;和信號(hào)輸出端7。經(jīng)由第一反饋網(wǎng)絡(luò)8，將來自第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端的信號(hào)反饋給比較器。此外，經(jīng)由第二反饋網(wǎng)絡(luò)9，將來自低通濾波器6的輸出端的信號(hào)反饋給比較器8。圖1b示出具有另外的、第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4的圖1a的電路。第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4連接在比較器3和第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5之間。
[0051]現(xiàn)在將在下文中基于圖2，更詳細(xì)地描述個(gè)別組件。
[0052]經(jīng)由信號(hào)輸入端2將有效信號(hào)輸入到比較器3的第一輸入端3.1。在給定情況下，經(jīng)由具有電阻器2.1,2.2和2.3以及相應(yīng)的電壓源2.Vcc的耦合網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)有效信號(hào)，以便其具有用于下游比較器3的正確電壓電平。
[0053]比較器3的第二輸入端3.2被連接至由電阻器8.1組成的第一反饋網(wǎng)絡(luò)8，并且被連接至由組件電容器9.1、電容器9.2和電阻器9.3組成的第二反饋網(wǎng)絡(luò)9。按一定規(guī)格形成反饋網(wǎng)絡(luò)8、9，即它們與比較器3—起形成振蕩電路。圖2、圖3的電路原理分別依賴下列事實(shí)，即振蕩以可變占空比發(fā)生，并且能夠經(jīng)由施加給比較器3的第一輸入端3.1的輸入電壓的變化，連續(xù)調(diào)節(jié)振蕩的占空比長(zhǎng)度。
[0054]如圖la、圖1b分別已示出的，可以包括單獨(dú)驅(qū)動(dòng)級(jí)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)。在下文中，將基于具有第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5和第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4的電路，解釋本發(fā)明。通過應(yīng)用多個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)，能夠進(jìn)一步提高效率，其中兩個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)在電路復(fù)雜性和效率之間形成良好的折衷(也參見下文)。
[0055]首先連接至比較器3的輸出端3.0ut的是第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4。驅(qū)動(dòng)級(jí)4包括推挽端級(jí)，并且通常實(shí)施為具有施密特觸發(fā)器輸入端的CMOS門電路驅(qū)動(dòng)器，并且以供電電壓4.Vcc操作。當(dāng)然，也可以考慮推挽端級(jí)的其他實(shí)施方式，例如TTL技術(shù)。
[0056]因而，在驅(qū)動(dòng)級(jí)4的輸出端4.0ut上存在和比較器3的輸出端3.0ut相同的邏輯電平。
[0057]驅(qū)動(dòng)級(jí)4的輸出端4.0ut連接至第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5。在該實(shí)例中，驅(qū)動(dòng)級(jí)5實(shí)施為并聯(lián)的三個(gè)門電路5.1、5.2和5.3。門電路5.1、5.2和5.3每個(gè)都包括推挽端級(jí)，并且實(shí)施為具有施密特觸發(fā)器輸入端級(jí)的反相CMOS門電路。當(dāng)然，也能夠?qū)嵤┩仆於思?jí)的其他實(shí)施例，例如以TTL技術(shù)實(shí)施。同樣地，應(yīng)用單個(gè)門電路、僅兩個(gè)門電路或仍更多門電路的并聯(lián)電路提供其他選項(xiàng)。
[0058]如上所述，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5作為反相組件實(shí)施。作為其結(jié)果，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)作為非反相門電路實(shí)施，并且在比較器3的非反相輸入端(其為第二輸入端3.2)上發(fā)生反饋。當(dāng)然，另一選項(xiàng)在于第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5是非反相的，并且第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4是反相的。如果兩個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)4、5相同，即兩個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)或者非反相，或者反相，相應(yīng)地，反饋就在比較器的反相輸入端(其為第一輸入端3.1)上發(fā)生。
[0059]使用三個(gè)門電路5.1、5.2和5.3，以便通過并聯(lián)電路降低阻抗。門電路5.1、5.2和5.3以供電電壓5.Vcc操作。有利地,供電電壓5.Vcc高于第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4的供電電壓4.Vcc0
[0060]應(yīng)用雙級(jí)驅(qū)動(dòng)器方法關(guān)于效率具有優(yōu)點(diǎn)。通常，模擬組件(諸如比較器)產(chǎn)生的上升沿以較大量級(jí)慢于數(shù)字組件的信號(hào)邊沿。因而在比較器輸出端3.0ut上電平變化期間導(dǎo)致特定的時(shí)間窗口，在該時(shí)間窗口期間，比較器3的輸出電壓位于兩個(gè)決定性閾值之間的中間區(qū)域中，在該情況下，數(shù)字施密特觸發(fā)器輸入端檢測(cè)電平變化。過渡區(qū)域中的剩余時(shí)間越短，門電路的輸入端邊沿處就越陡。由于下列原因，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸入端上的過渡區(qū)域中的剩余時(shí)間有意義:只要數(shù)字施密特觸發(fā)器輸入端上的信號(hào)電平位于開關(guān)閾值之間的過渡區(qū)域中，就內(nèi)在地不能完全防止第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5中的橫向電流。因此，對(duì)于在過渡區(qū)域中存在輸入電壓的持續(xù)時(shí)間，數(shù)字門電路的電流損耗顯著升高。在該情況下，橫向電流明顯更高，數(shù)字門電路的供電電壓更高，歐姆數(shù)更低，實(shí)施數(shù)字門電路更快。
[0061]如果第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4連接在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5和比較器3之間，橫向電流就僅在單一級(jí)處輸入端上，而非在三個(gè)輸入級(jí)上發(fā)生，即僅在第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4的輸入級(jí)處發(fā)生。
[0062]此外，能夠通過以較低供電電壓4.Vcc操作第二驅(qū)動(dòng)級(jí)4，并且通過使用具有較低驅(qū)動(dòng)功率的CMOS族，降低橫向電流，因而，該橫向電流小于第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的橫向電流。
[0063]圖2電路的振蕩行為由下列特征產(chǎn)生。
[0064]如果比較器3的第一輸入端3.1上的電壓電平低于第二輸入端3.2上的電平,就在比較器3的輸出端3.0ut上產(chǎn)生低電平。因而，通過第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的反相，導(dǎo)致輸出端
5.0ut上存在高電平。然后，經(jīng)由電阻器8.1和9.3的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電容器9.2充電。如果電容器9.2上的電壓達(dá)到比較器3的第一輸入端3.1的電壓電平，就在比較器3的輸出端3.0ut上和在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端5.0ut上導(dǎo)致電平變化。然后，作為結(jié)果，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端處于低電平，這繼而導(dǎo)致對(duì)電容器9.2新一次放電。
[0065]結(jié)果，該行為導(dǎo)致環(huán)的自振蕩，其具有下列特性，即比較器3的第二輸入端3.2上的電平在第一輸入端3.1上的直流電平附近振蕩。
[0066]因而，在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端上，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。該矩形信號(hào)的決定特性在于，該P(yáng)WM信號(hào)在平均時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)級(jí)5的供電電壓5.Vcc和獨(dú)立于振蕩頻率地，具有恒定直流電壓分量。該直流電壓分量的值正是在電阻8.1和9.3的分壓器上產(chǎn)生在中間相等電壓所需的值，所述電壓處于比較器3的第一輸入端3.1上。
[0067]如果連接至第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端5.0ut的是優(yōu)選由線圈6.1和電容器6.2組成的低通濾波器6，就在輸出端上建立精確具有該恒定值的直流電壓。代替線圈6.1，作為替換方式，也可以具有增大功率消耗的缺點(diǎn)的電阻器。
[0068]第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端5.0ut上的有效占空比代表了被施加至比較器3的第一輸入端3.1的信號(hào)。相應(yīng)地，也在低通濾波器6的輸出端6.0ut上形成可根據(jù)時(shí)間變化的電壓曲線。
[0069]這樣設(shè)計(jì)電子電路1，使得低通濾波器6的極限頻率如此低，以致充分抑制PWM信號(hào)的振蕩頻率的殘余波動(dòng)。同時(shí)，低通濾波器6的極限頻率必須足夠高，以便不劇烈地減弱在第一輸入端3提供的頻率分量。
[0070]電容器9.1的目的在于最優(yōu)化系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)。例如，如果低通濾波器6的輸出端6.0ut上的瞬時(shí)負(fù)荷峰值導(dǎo)致電容器6.2放電，電容器9.1就起下列作用，即降低電容器
9.2的電壓，并且因此瞬時(shí)提高第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端上的占空比。結(jié)果，將更大的電流泵入線圈6.1，并且經(jīng)由該補(bǔ)充電流值將電容器6.2重新充電回至期望的標(biāo)定值。
[0071]為了提高電子電路I的特性，限制調(diào)制范圍。因而，例如信號(hào)輸出端7上的電壓僅為第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的供電電壓5.Vcc的最多80%，以及最低20%。
[0072]在圖3中示出提供改進(jìn)負(fù)荷調(diào)節(jié)的實(shí)施例。增加經(jīng)由分壓器11操作的運(yùn)算放大器12。在該情況下，分壓器11的中心節(jié)點(diǎn)11.center引導(dǎo)至運(yùn)算放大器12的第一輸入端12.1。將輸入信號(hào)提供給運(yùn)算放大器12的第二輸入端12.2。運(yùn)算放大器12的輸出端
12.0ut經(jīng)由電阻器12.3引導(dǎo)至第二反饋網(wǎng)絡(luò)9的電容器9.2和電阻器9.3之間。因而，運(yùn)算放大器12形成調(diào)節(jié)放大器，其確保低通濾波器6的輸出端6.0ut上的直流電平對(duì)應(yīng)于期望電壓。圖3中示出的子電路10作為補(bǔ)償控制能夠連同另外的組件在給定情況下補(bǔ)償在線圈6.1的寄生電阻中發(fā)生的電壓降，在圖2的電路中不能補(bǔ)償該電壓降，這是因?yàn)殡娮杵?.1兩端的直流電壓比較電平在第一驅(qū)動(dòng)級(jí)5的輸出端5.1處，以及因此在線圈6.1之前被引出。
[0073]圖3中所示的拓?fù)涞倪M(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于，通過其快速地安排具有第一反饋級(jí)(由第一和第二反饋網(wǎng)絡(luò)8和9組成)和第二反饋級(jí)(由放大器12和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)11組成)的雙級(jí)控制環(huán)。這種比較器輸入端上的開關(guān)信號(hào)的雙級(jí)反饋的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于第二反饋級(jí)，能夠使用具有較小電流損耗的比較慢的調(diào)節(jié)放大器。
[0074]附圖標(biāo)記列表
[0075]I電子電路
[0076]2信號(hào)輸入端
[0077]2.1 2的電阻器
[0078]2.2 2的電阻器
[0079]2.3 2的電阻器
[0080]2.Vcc 2的匹配電壓源
[0081]3比較器
[0082]3.1 3的第一輸入端
[0083]3.2 3的第二輸入端
[0084]3.0ut 3的輸出端
[0085]4第二驅(qū)動(dòng)級(jí)
[0086]4.1n 4的輸入端
[0087]4.0ut 4的輸出端
[0088]4.Vcc 4的供電電壓
[0089]5第一驅(qū)動(dòng)級(jí)
[0090]5.1 5的第一門電路
[0091]5.2 5的第二門電路
[0092]5.3 5的第三門電路
[0093]5.1n 5的輸入端
[0094]5.0ut 5的輸出端
[0095]5.Vcc 5的供電電壓
[0096]6低通濾波器
[0097]6.16 的線圈
[0098]6.26的電容器[0099]6.1n6的輸入端
[0100]6.0ut6的輸出端
[0101]7信號(hào)輸出端
[0102]8第一反饋網(wǎng)絡(luò)
[0103]8.18的電阻器
[0104]8.28的電容器
[0105]9第二反饋網(wǎng)絡(luò)
[0106]9.19的電容器
[0107]9.29的電容器
[0108]9.39的電阻器
[0109]10子電路
[0110]11分壓器
[0111]11.111的電阻器
[0112]11.211的電阻器
[0113]11.center 11 的中心節(jié)點(diǎn)
[0114]12運(yùn)算放大器
[0115]12.112的第一輸入端
[0116]12.212的第二輸入端
[0117]12.312的電阻器
[0118]12.0ut12 的輸出 端
【權(quán)利要求】
1.一種用于放大有效信號(hào)的電子電路(I)，包括: -比較器(3)，所述比較器(3)具有第一輸入端(3.1)、第二輸入端(3.2)和輸出端(3.0ut), 其中，提供連接(2 )，所述連接(2 )將所述有效信號(hào)引導(dǎo)至所述第一輸入端(3.1)， -至少一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)包括輸入端(5.1n)和輸出端(5.0ut), 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)包括至少一個(gè)第一推挽端級(jí)， 其中，所述比較器(3)的所述輸出端(3.0ut)引導(dǎo)至所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的所述輸入端(5.1n), -低通濾波器(6)，所述低通濾波器(6)具有輸入端(6.1n)和輸出端(6.0ut), 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的所述輸出端(5.0ut)引導(dǎo)至所述低通濾波器(6)的所述輸入端(6.1n), -第一反饋網(wǎng)絡(luò)(8)， 所述第一反饋網(wǎng)絡(luò)(8)使所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的所述輸出端(5.0ut)與所述比較器(3)的所述第二輸入端(3.2)連接，和-第二反饋網(wǎng)絡(luò)(9), 所述第二反饋網(wǎng)`絡(luò)(9)使所述低通濾波器(6)的所述輸出端(6.0ut)與所述比較器(3)的所述第二輸入端(3.2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路(1)， 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)包括并聯(lián)連接的至少兩個(gè)門電路(5.1、5.2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子電路(1)， 進(jìn)一步地包括: 至少一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)，所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)具有輸入端(4.1n)和輸出端(4.0ut), 其中，所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)連接在所述比較器(3)和所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)之間，以及 其中，所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)包括至少一個(gè)第二推挽端級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(I)， 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5 )和/或所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4 )是數(shù)字門電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)和/或所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)是CMOS技術(shù)的驅(qū)動(dòng)級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(I)， 其中，所述第一和/或第二驅(qū)動(dòng)級(jí)的至少一個(gè)輸入端(4.1n、5.1n)包括施密特觸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)以小于或等于所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的供電電壓(5.Vcc)的供電電壓(4.Vcc)操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(4)具有小于所述第一驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的驅(qū)動(dòng)功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述電子電路(I)的調(diào)制范圍包括一受限范圍，尤其是所述第二驅(qū)動(dòng)級(jí)(5)的所述供電電壓(5.Vcc )的20%至80%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)，其中，所述第一反饋網(wǎng)絡(luò)(8)包括至少一個(gè)串聯(lián)電阻器(8.1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述第二反饋網(wǎng)絡(luò)(9)包括至少一個(gè)串聯(lián)電阻器(9.1)和接地電容器(9.2)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，提供子電路(10)，所述子電路(10)包括: -運(yùn)算放大器(12)，所述運(yùn)算放大器(12)具有第一輸入端(12.1 )、第二輸入端(12.2)和輸出端(12.0ut), 其中，連接(2)將有效信號(hào)引導(dǎo)至所述運(yùn)算放大器(12)的所述第二輸入端(12.2)，其中，所述運(yùn)算放大器(12)的所述輸出端(12.0ut)經(jīng)由至少一個(gè)電阻器(12.3)，引導(dǎo)至所述接地電容器(9.2 )之后的所述第二反饋網(wǎng)絡(luò)(9 )，和 -分壓器(11)，所述分壓器(11)連接在所述低通濾波器(6 )的所述輸出端(6.0ut)和大地之間，并且具有中心節(jié)點(diǎn)(11.center),以及 其中，所述分壓器(11)的所述中心節(jié)點(diǎn)(11, center )引導(dǎo)至所述運(yùn)算放大器(12 )的所述第一輸入端(12.1)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述第一反饋網(wǎng)絡(luò)(8)進(jìn)一步地包括至少一個(gè)串聯(lián)電容器(8.2)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述低通濾波器(6 )包括LC單元(6.1、6.2 )。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，所述比較器(3)的傳播時(shí)間為所述低通濾波器(6)的極限頻率倒數(shù)的5%至30%。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的至少一項(xiàng)所述的電子電路(1)， 其中，設(shè)計(jì)所述電子電路(I )，使得其驅(qū)動(dòng)低于30mW的功率。
【文檔編號(hào)】H03F1/02GK103795349SQ201310470783
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】比約恩·哈斯, 斯特凡·皮爾茨 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾測(cè)量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司