功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例一般地涉及功率放大器，并且更具體地涉及一種汽車音頻功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代城市每天的通勤中，尤其是在高峰期，人們經(jīng)常會(huì)被困在擁擠的車流中。為了減少汽車在交通擁堵時(shí)或者在等候交通燈時(shí)的二氧化碳排放量以及減少其他污染物，大多數(shù)汽車制造商為汽車引入了啟動(dòng)-停止(start-stop)引擎功能。利用該啟動(dòng)-停止引擎功能，當(dāng)汽車被困在交通擁堵中時(shí)，汽車引擎將自動(dòng)關(guān)閉，而后當(dāng)隨著交通擁堵清除，汽車?yán)^續(xù)前行時(shí)將重新啟動(dòng)。當(dāng)汽車引擎重新啟動(dòng)時(shí)，從汽車電池中突然抽取大的涌入(in-rush)電流，導(dǎo)致電池電壓的快速下降。在汽車引擎重新啟動(dòng)后，電池又將返回到正常的電壓值。車載娛樂系統(tǒng)的供電電壓直接來(lái)自汽車的電池，因此在整個(gè)啟動(dòng)-停止過(guò)程中車載娛樂系統(tǒng)將經(jīng)歷同樣的電壓變化。
[0003]通常，當(dāng)汽車引擎處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，用于建立靜態(tài)工作點(diǎn)的外部電路的電容會(huì)有快速放電的行為。這將導(dǎo)致汽車收音機(jī)系統(tǒng)的功率放大器不能正常工作，從而使得汽車音頻系統(tǒng)的功率放大器被設(shè)置為靜音狀態(tài)，以致聽不到任何聲音(包括來(lái)自揚(yáng)聲器中的瞬態(tài)噪聲)。
[0004]當(dāng)今，人們不斷地追求越來(lái)越舒適的駕駛體驗(yàn)，從而對(duì)車載娛樂系統(tǒng)的性能要求比以前高得多。因此，音頻輸出的中斷是不可接受的，即使在啟動(dòng)狀態(tài)下這種中斷也是不期望的。當(dāng)前的車載聲音質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也不允許這種中斷行為。
[0005]為了避免上述問(wèn)題，通常使用一種眾所周知的外部電路解決方案。在該方案中進(jìn)一步使用了直流/直流調(diào)節(jié)器以穩(wěn)定啟動(dòng)-停止期間的電池電壓。然而，這種解決方案需要若干外圍設(shè)備和笨重的LC元件，從而導(dǎo)致了總成本、電路板尺寸和系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。
[0006]因此，提出了另一種在汽車中經(jīng)常采用的解決方案。在該解決方案中將最低工作電壓設(shè)置為供電電壓Vcc的一半(例如，電池電壓的一半，如果電池電壓為12V,則Vcc/2=12V/2 = 6V)。該解決方案的典型電路結(jié)構(gòu)在圖1中示出，該電路包括鉗位電路Ml、甲乙類放大器M2和共模反饋(CMFB)電路M3。在圖1所示的電路中，鉗位電路Ml被設(shè)置為在SVR (電源電壓抑制)節(jié)點(diǎn)處向甲乙類放大器M2提供鉗位電壓Vsvr = Vcc/4作為其輸入偏置電壓。甲乙類放大器是在汽車收音機(jī)系統(tǒng)中用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的典型放大器電路結(jié)構(gòu)，其通常包括一對(duì)放大器(諸如，運(yùn)算放大器)和通常耦合在這對(duì)放大器的相應(yīng)輸出和輸入間的四個(gè)反饋電阻器Rfl、Rf2、Rel和Re2。一般地，在這樣的放大電路中，電阻器Rfl和Rf2的阻值被設(shè)置為相等，并且等于電阻器Rel和Re2阻值的20倍，即Rfl = Rf2 = 20Rel =20Re2。共模反饋電路M3被設(shè)置在這對(duì)放大器的輸出和相應(yīng)的輸入之間，用來(lái)吸收從輸出到輸入的靜態(tài)電流。利用該共模反饋，這對(duì)放大器的輸出的直流偏置可以保持在Vcc/2，而且這對(duì)放大器的輸出OUTP和OUTM的交流增益保持相等。在這個(gè)解決方案中，兩個(gè)放大器的輸入被偏置在電源的四分之一(即Vcc/4)處，而兩個(gè)放大器的輸出被偏置在電源的一半(即Vcc/2)處。這樣當(dāng)電源在啟動(dòng)狀態(tài)下，電源電壓突然從Vcc下降到Vcc/2時(shí)，放大器的輸出也將隨著電源電壓的降低而成比例地降低，從而保證整個(gè)放大器電路仍然可以正常操作。
[0007]然而，雖然共模反饋的方案可以解決啟動(dòng)-停止的問(wèn)題，但是這種方案另外引入了正反饋環(huán)路，這可能會(huì)大大影響整個(gè)音頻系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是在汽車上電時(shí)對(duì)穩(wěn)定性的影響更大。例如，如果外部負(fù)載是諸如1nF的容性負(fù)載，則該電路可能會(huì)導(dǎo)致不期望的振蕩。在實(shí)際應(yīng)用中，外部電容是無(wú)法避免的。例如，如果揚(yáng)聲器有2歐姆的電阻，那么除非由揚(yáng)聲器引起的電容小于2nF，否則振蕩不可避免，但這么小的電容是不實(shí)際的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的示例實(shí)施例提供了一種新的汽車音頻系統(tǒng)的功率放大器。所提出的功率放大器取消了共模反饋電路，從而即使當(dāng)連接大的容性負(fù)載時(shí)，也可以避免引起振蕩的可能性，并由此使汽車音頻系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明的第一方面涉及一種功率放大器，包括:鉗位電路(NI)，被配置為從電源提供鉗位電壓；放大器對(duì)(N2)，具有耦合到鉗位電路的多個(gè)第一輸入端、用于提供放大信號(hào)的輸出端、以及多個(gè)第二輸入端；以及偏置電路(N3)，耦合在鉗位電路和放大器對(duì)的多個(gè)第二輸入端之間并且被配置為調(diào)節(jié)放大器對(duì)的輸入偏置電壓以便使得放大器對(duì)的輸出偏置電壓隨著電源電壓的變化而成比例地改變。
[0010]本發(fā)明的第二方面涉及一種方法，用于調(diào)節(jié)包括鉗位電路、偏置電路和放大器對(duì)的功率放大器的偏置電壓，該方法包括:由鉗位電路從電源提供鉗位電壓；由偏置電路調(diào)節(jié)放大器對(duì)的輸入偏置電壓，以便使得放大器對(duì)的輸出偏置電壓隨著電源電壓的變化而成比例地改變；以及由放大器對(duì)提供放大的信號(hào)。
[0011]本發(fā)明的第三方面涉及偏置電路，包括:第一緩沖器和第二緩沖器，其中每一個(gè)緩沖器具有至少一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。其中，第一緩沖器的一個(gè)輸入端與輸入節(jié)點(diǎn)稱合；第一緩沖器的輸出端通過(guò)第一電阻器與第二緩沖器的第一輸入端耦合；輸入節(jié)點(diǎn)與第二緩沖器的第二輸入端耦合；第二電阻器耦合在第二緩沖器的輸出端和第一輸入端之間；并且第二緩沖器的輸出端分別與多個(gè)偏置電阻器耦合。
【附圖說(shuō)明】
[0012]通過(guò)參考以下的結(jié)合附圖描述的實(shí)施例可以更好地理解本發(fā)明的各實(shí)施方式、優(yōu)選的使用模式和其他目標(biāo)。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記一般指代相似的元素。
[0013]圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中包含共模反饋的功率放大器電路的原理圖；
[0014]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率放大器電路的方框圖；
[0015]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率放大器電路的原理圖；
[0016]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率放大器電路的一個(gè)示例的仿真結(jié)果；以及
[0017]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)功率放大器電路的偏置電壓的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]將參照附圖更詳細(xì)地描述一些優(yōu)選的實(shí)施例，在附圖中本公開的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)示出。然而，本公開可以以多種方式實(shí)施，因此不應(yīng)被解釋為僅限于本文所公開的實(shí)施例。與此相反，提供這些實(shí)施例是為了透徹和完整地理解本公開，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳遞本公開的范圍。
[0019]在下文中，將使用幾種替代方案來(lái)描述本發(fā)明及其各方面的各種實(shí)施例和實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)特定的需求和限制，所描述的所有替代方案可被單獨(dú)或以任何可能的組合來(lái)提供(也包括各種替代方案的個(gè)別功能的組合)。
[0020]首先參考圖2，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率放大器電路的方框圖。如圖2所示，所提出的汽車音頻系統(tǒng)的功率放大器電路主要包括三個(gè)模塊，即鉗位電路N1、放大器對(duì)(例如，甲乙類放大器)N2和偏置電路N3，其中鉗位電路NI和放大器對(duì)N2與圖1中所示出的相似。
[0021]以下將參照?qǐng)D3更詳細(xì)地描述每個(gè)電路塊N1、N2、N3。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的功率放大器電路的原理圖。
[0022]如圖3所示，鉗位電路NI可以包括在電源(Vcc)和地之間串聯(lián)的兩個(gè)電阻器Rl和R2。在本實(shí)施例中，電阻器Rl的阻值可以優(yōu)選地被設(shè)置為電阻器R2的3倍，即Rl = 3R2。在該優(yōu)選的情況下，電阻器Rl和R2之間的分壓是Vcc/4，其可以例如通過(guò)電阻器R3耦合到SVR (電源電壓抑制)節(jié)點(diǎn)。SVR節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)一個(gè)大的外部電容器Csvr與地耦合，該大的電容器的電容典型地為10 μ F。由于這個(gè)大電容的存在，當(dāng)電源電壓例如從Vcc突然下降到Vcc/2時(shí)，沒有快速