专利名称：用于ab类放大器的同步温度保护的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的用于集成放大器的同步电路、 根据权利要求10的同步方法、以及根据权利要求14的电子设备。10背景技术放大器尤其是AB类放大器，具有产生超过静止期间在电路中流 动的电流的信号输出电流的能力。此外，由于电容性负载，信号输出 电流水平随着信号频率而增加。因此，输出晶体管中的功率耗散随着 信号频率而增加，反过来，由于功率耗散的自热作用，使得放大器的15温度升高。换言之，功率耗散是确定半导体元件的结温的主要来源。 另一个重要的来源是在其中操作该放大器的环境的温度。为防止高温 环境中的过度结温，可以给放大器电路加上温度保护，以便在结温变 得过高之前降低放大器的功率耗散。存在其中将多个放大器用于并行通道的应用，每个放大器具有其20自身温度。例如，在阴极射线管(CRT)显示器中，三个单独的视频 输出放大器直接驱动CRT的各个阴极，即红色、绿色、和蓝色。为保 持信号完整性尤其是色彩平衡，需要使温度保护对所有的并行通道同 时作用到相同的程度。放大器尤其是具有电容性负载的放大器中的已知保护方案的第25 —方法，涉及功率耗散随着信号频率而增大的事实。因此，降低功率 耗散的方法是在温度上升到一定水平以上时减小放大器的带宽。这可 以通过多种方式来实现。例如，在具有全反馈的放大器中，其中闭环 带宽与开环增益线性相关，通过减小开环增益，从而减小带宽。US 5， 994， 958描述了一种方法，通过分析放大器的源电流并产30 生针对用于在到达各个放大器的输入端之前限制输入信号的带宽的带 宽压縮电路的控制信号，来控制视频输出放大器中的功率耗散。将源 电流用作对于管芯温度的指示来代替实际传感温度，这是比较不准确 的。此外，为了带宽控制信号的同步，使用各个放大器的所确定温度 的加权和。然而，这种解决方案具有以下缺点在较多的放大器具有 5 高温时，即使每个放大器各自的温度完全不成问题，仍在较低温度处 激活温度保护。发明内容本发明的目的是提供一种同步电路，该同步电路允许仅以一个端10管脚的代价来同步多个电路的公共控制信号。具体地，本发明的目的是提供一种针对通过带宽压縮进行温度保护的集成放大器电路的同步 电路，仅以一个控制管脚的代价在多个放大器之间进行同步。本发明的另一个目的是提供一种同步方法，用于对多个电路的公 共控制信号进行连续通信和同步。具体地，本发明的另一个目的是提15 供一种同步方法，为了温度保护的目的而在多个放大器中对同步带宽 压缩的公共带宽控制信号进行同步。通过以下电路来解决本发明的所有或特定目的同步电路用于根 据带宽控制信号进行带宽控制的集成放大器，所述同步电路包括用于 控制信号的控制端，以及连接到内部控制信号的等级选择器装置，所20 述等级选择器装置被配置为如果根据预定的分级准则，与所述控制 信号相比，所述内部控制信号具有较高等级，则将所述内部控制信号 施加到所述控制端。通过以下方法来解决本发明的所有或特定目的同步方法用于对 多个电路的公共控制信号进行连续通信和同步，所述方法包括以下步25 骤在每一个所述电路中产生对应的内部控制信号；在每一个所述电 路中，将所述对应的内部控制信号与所述实际公共控制信号进行连续 比较；以及如果所述对应的内部控制信号的实际电平高于所述公共控 制信号的实际电平，则将所述实际公共控制信号调整为所述对应的内 部控制信号，从而所述实际公共控制信号具有所述对应的内部控制信30号中的最大电平。可以对所述方法中的所述调整步骤进行如下修改 如果所述对应的内部控制信号的实际电平低于所述公共控制信号的实 际电平，则将所述实际公共控制信号调整为所述对应的内部控制信号， 从而所述实际公共控制信号具有所述对应的内部控制信号中的最小值。5 本发明的本质思想是，仅以一个控制端管脚或所述公共控制信号所存在的引线为代价，对诸如多个单独集成放大器的多个电路中的诸 如公共带宽控制信号的公共控制信号进行同步。优选地，例如，所述 内部控制信号与所述放大器电路的实际温度相对应，这样例如可以为 了温度保护的目的而有利地调整所述放大器的带宽。此外，所述控制10 端可以有利地连接到本发明的另外同步电路的一个或多个对应的控制 端。因此，例如，通过实际上最热的放大器来控制针对温度保护的所 述同步带宽压縮。可选地，可以将所述控制端连接到指定用于设置外 部控制信号电平的外部控制信号。根据本发明的第一实施例，所述分级准则是最小准则，并且所述15 等级选择器装置被配置为如果所述带宽控制信号的实际电平高于所述内部控制信号的实际电平，则将所述内部控制信号施加到所述控制 端。所述等级选择器装置可以实现为放大器，优选地为在其输出处具 有单位反馈以及有限的电流源容量的电压放大器。根据第二实施例，所述分级准则是最大准则，并且所述等级选择20 器装置被配置为如果所述控制信号的实际电平低于所述内部控制信 号的实际电平，则将所述内部控制信号施加到所述控制端。所述等级 选择器装置可以实现为放大器，优选地为具有单位反馈和有限的电流 汇容量的电压放大器。换言之，根据本发明，所述等级选择装置被配置为根据所实现25 的分级准则，所述等级选择器装置只能分别在使用所述最大准则的情 况下增大或者在使用所述最小准则的情况下降低，所述控制端处存在 的所述控制信号的实际电平，但并非在另一个对应方向上。通过此同 步电路配置，仅以所述公共控制信号所在的一个控制管脚为代价，可 以只将与封装集成电路中的引线或管脚相对应的一个端子用于多个电30路中的控制信号的同步。有利地，还可以将所述控制管脚用于外部控
制信号的输入。此外，当不使用外部控制信号时，根据本发明的所述 放大器电路通过其内部控制信号来控制其带宽。至于所述方法，还可以存在以下步骤在每一个所述电路内，将 所述同步公共控制信号用于对每一个所述电路中的特性进行同步调 5 整。在一个实施例中，所述电路是放大器电路，而所述特性是所述各 个放大器电路的对应带宽，并且将所述控制信号用于对所述各个放大 器电路的所述对应带宽进行同步调整。优选地，可以将根据本发明的所述放大器电路用于包括多个放大 器电路的电子设备，其中的每个放大器电路都具有根据本发明的同步 10 电路，由于各自不同的信号频率，所述多个放大器电路面临不同的温 度。有利地，可以在所述控制端处将所述同步电路连接到一起，这样， 所述放大器电路通过优选地由根据本发明的方法来控制的同步带宽压 縮，进行温度保护。在本发明的放大器电路的最优选实施例中，这种电子设备是阴极 15 射线管显示器，而所述多个放大器电路是用于驱动所述阴极射线管的 各个阴极的对应的单独视频放大器。作为本发明的主要优点，可以实现对分别存在于并行通道中的电 路的特定特性的同步控制。优选地，这种电路是相同类型的并行设置 电路。在优选实施例中，即多通道放大器配置，最热的放大器能够指20示带宽压縮量，以便充分地防止过热。通过本发明，各个放大器可以通信其各自的温度。通过以最大或最小准则(这取决于实际的实现) 来使用等级选择器装置，随后确定最热放大器的温度，这对应于所需 要的带宽控制量。通过本发明，将此信息提供给每个单独的放大器。 有利地，每个放大器电路都只使用一个附加管脚来实现所有的通信，25这在处理集成放大器时特别有利，因为在处理集成放大器时，管脚数 尤其受关注。
下文中将结合附图，对本发明的各个实施例进行详细的描述，使30 得本发明能被更完全地理解，在附图中
图1示出了根据本发明的放大器电路；图2示出了在公共控制端处互连的本发明的两个放大器； 图3示出了最大等级选择器的示例； 图4示出了最大等级选择器的备选实现； 5 图5示出了最小等级选择器的示例；图6示出了最小等级选择器的备选实现；以及 图7示出了本发明的优选实施例的示意图。
具体实施方式
10 尽管本发明可以修改为各种改型和可选形式，其细节在附图中将作为示例示出，并将对其进行详细描述。然而，应理解的是，本发明 并不局限于所描述的特定实施例。具体地，尽管参考在其中实现本发 明的同步电路的放大器电路来描述本发明，但是理所当然地，可以将 该同步电路用于提供了相同优点的若干其他电路。因此，本发明旨在15 覆盖落入所附权利要求所限定的本发明的范围内的所有改型、等价物、及备选。现在参考图1，该图示出了在其中实现了根据本发明的同步电路的集成放大器电路10。在图1中，由包括二极管堆201的产生装置20 产生内部控制信号，该二极管堆201是若千个二极管的串联，二极管20 堆201与作为基准电势的地相连，并由电流源Id的恒定电流供电。二 极管堆201包括n个二极管结，其中在这种情况中n为6。 二极管堆 201两端的电压对应于集成放大器电路10的实际绝对温度，并被用作 根据本发明的内部控制信号。需要注意的是，还可以将其他物理基准 用于产生对应的控制信号来代替温度。25 典型地，单个二极管电压具有常数部分，以及每开尔文(Kelvin)减少约-2.2mV的部分。当二极管堆的一侧为正电源+Vcc时，二极管 堆的底部具有正温度系数，即+2.2xn[mV/K]。如图1所示，以地为参 照，二极管堆201的顶部电压具有负温度系数，即-2.2xn[mV/K]。需 要注意的是，存在用于产生与绝对温度相对应的这种内部控制信号的30若干其他方法。例如，可以使用基极-发射极电压(VBE)乘法器，来
代替二极管堆201。在该情况下，n还可以是非整数值。此外，可以使用以二极管配置来操作的双极晶体管来代替二极管元件。将内部控制信号输入等级选择器装置30，这通过由放大器Al所 组成的电压跟随器来实现，其在输出级301中具有单位反馈(unity 5 feedback)和有限电流源容量。此有限的电流源容量使得能够进行等 级选择器装置30的预期操作。具体地，电压跟随器的电流源容量由电 流源Ir所提供的电流Ir限制。电压跟随器的输出电压是输出级301中 的晶体管T1的集电极发射极电压，此电压由放大器A1的输出在基级 端处进行控制。等级选择器装置30的输出电压连接到控制端TP，在10这个应用中，控制端TP是温度保护管脚。然后，通过比较装置40，对控制端TP处的信号电平(即电压)， 与基准电压Vref进行比较。在图1中，比较装置40是电压放大器A2， 而基准电压Vref由带隙电路(未示出)来提供。通过将来自控制端 TP的控制信号与基准电压Vref进行比较，从而去掉二极管电压的常15数部分。将比较装置40的输出，即控制信号的差分部分，作为用于所 需带宽控制的措施。需要注意的是，实际带宽控制节点保持在内部， 而只与其他集成放大器的其他同步电路共享控制端TP。因此，实现了管脚数减少的优点。参考图2，对控制信号(即针对至少两个放大器的带宽控制信号) 20 的同步操作进行说明。首先，假设集成放大器10b具有比集成放大器 10a高的温度。因此，对于内部带宽控制信号Va、 Vb，就有Va高于 Vb。因此，在左手边具有输出级晶体管Tla的电压放大器Ala将试图 增大其控制端TPa处的电压，该控制端TPa与第二集成放大器10b的 控制端TPb互连。25 由于反馈环路，电压放大器Ala减少通过其输出晶体管Tla的电流。当输出晶体管Tla中的电流变为零(1=0)，即两个电流源的全部 电流Ir流经晶体管Tlb时，上述过程停止。此时，电压放大器Ala 的反馈环路中断。从此时起，右手边的电压放大器Alb保持连接的控 制端TPa和Tpb处的电压等于Vb。即，内部控制信号Va和Vb的最30小值存在于控制端TPa、 TPb处。这正是所需要的，因为在此配置中，
最小电压Vb是针对上面所假设的最热集成放大器10b的直接测量。 这也说明了为什么必须用具有有限电流源容量的电压跟随器，来构成 根据最小准则对公共控制信号进行同步的本发明的等级选择器装置30a、 30b。5 图3到图6示出了等级选择器装置的不同实现，根据图3和图4中的最小准则以及根据图5和图6中的最大准则来对这些等级选择器 进行配置。如之前所提到的，以有限电源容量来构成最小等级选择器 装置是必要的，而针对最大等级选择器装置而言，需要有限的电流汇 容量。由于图3示出了图1中的产生装置20和最小等级选择器装置1030，为了简单起见，不再对图3进行详细描述。在图4中，与图3的不同在于将PNP双极晶体管T2用于等级选 择器装置32中的输出级321。因此，由产生装置21所提供的内部控 制信号连接到放大器Al的正输入端。控制端TP的信号反馈回放大器 Al的负输入端。因此，再次将放大器A1用作电压跟随器，并且电流15源容量受限于电流源Ir的电流。图5和图6分别是针对最大等级选择器装置33和34的实现。在 产生装置22中，使用二极管堆221， 二极管堆221以正电源+Vcc为 基准，即被称为正电源+Vcc。因此，需要具有有限电流汇容量的电压 跟随器，即需要具有最大准则的等级选择器装置33、 34。然后，各个20控制端TP处的带宽控制信号的电平与所有放大器之中的最大内部控 制信号相对应。还需要注意的是，用于将控制端TP处的控制信号电 压与基准电压Vref进行比较的放大器A2 (图1)也具有逆转的输入。 由于在产生装置22中，相应二极管堆221连接到正电源电压 +Vcc，则与整个电路的绝对温度相对应的相应内部控制信号在此时具25 有正温度系数。因此，内部控制信号的电平越高，则整个放大器电路 的实际温度越高。此外，由放大器Ai所构成的各个电压跟随器分别 在其输出级331或341中具有双极晶体管T4或T5，双极晶体管T4 或T5分别在其发射极(T4)或集电极(T5)处连接到正电源电压+Vcc， 并通过对应的电流源Ir接地。因此，输出级33K 341具有为预期的30 最大等级选择器功能准备的所需要的有限电流汇容量。
理所当然的是，图3到图6中的等级选择器装置31、 32、 33和 34的双极晶体管T1、 T2、 T4和T5可以由场效应晶体管来代替。图7示出了放大器11中所使用的温度保护的优选实现。存在用 于产生与放大器11中的实际温度相对应的内部控制信号的产生装置 527。在优选实施例中，为了测量实际温度，使用二极管配置的6个双 极晶体管TD1到TD6的堆，该堆由电流源Id提供恒定电流。内部控制信号通过负输入端连接到放大器Al。放大器Al是差分 放大器类型，包括已知电流镜配置的两个双极晶体管T7、 T8的基级 电流镜CM，负输入端(-)由第一场效应晶体管M1的栅极形成，而 10 正端则由第二场效应晶体管M2的栅极形成。场效应晶体管M1和M2 都具有公共源极端，在该公共源极端处由具有恒定电流的电流源IA1 来为差分放大器供电。场效应晶体管Ml与电流镜CM的双极晶体管 T7的集电极互连，而互连节点连接到输出级双极晶体管Tl的基级， 输出级双极晶体管Tl通过其集电极连接到控制端TP、差分放大器Al 15 的正输入端(+ )、以及电流源Ir。此外，输出级371中的电流源Ir提 供了等级选择器装置37所需要的有限电流源容量。存在于控制端TP处的控制信号连接到比较装置47，比较装置47 包括由电流源IA2和两个双极晶体管T9、 T10构成的差分放大器A2。 通过放大器A2，来去掉控制信号的常数部分。为此，使用优选为带隙 20电压的可应用的基准电压Vref。因此，产生的带宽控制信号CRTL仅 与控制端TP处存在的控制信号的差分部分相对应。带宽控制信号CRTL连接到集成放大器11的AB类放大器部分 AB。配置AB类放大器部分AB，使得可以根据带宽控制信号CRTL 来控制带宽。对于电路的操作，参考图l中的描述，其基本上也适用 25 于图7。本发明己经公开了用于集成放大器的同步电路，该集成放大器根 据带宽控制信号进行带宽控制，其中所述同步电路包括针对控制信号 的控制端，以及连接到内部控制信号的等级选择器装置，该等级选择 器装置被配置为如果根据预定的分级准则，与所述控制信号相比， 30所述内部控制信号具有较高等级，则将所述内部控制信号施加到所述
控制端。此外，本发明具有用于对多个电路的公共控制信号进行连续 通信和同步的对应同步方法。本发明的一个优选应用是通过每个放大器仅附加一个端管脚，作 为用于多个AB类放大器中同步带宽控制的温度保护电路。在这种多5通道放大器配置中，最热的放大器可以指示所有的多个放大器中的带宽压缩量。换言之，通过本发明，各个放大器可以通信其对应的温度， 由此来确定实际的最热放大器的温度以及对应的所需要的带宽压缩，并提供给每个单独放大器用于同步带宽压縮。例如，在三通道RGB 放大器配置中，可以有利地保持信号的完整性。具体地，可以将本发 10明的原理应用于具有电容性负载并且遭受自热的所有类型的AB类放 大器中。最后仍然很重要的是，需要注意，说明书(包括权利要求书)中 所使用的术语"包括"，旨在指定所声明的特征、装置、步骤、或元件 的存在，但并不排除一个或多个其他特征、装置段、步骤、元件或者 15 其组合的存在或添加。此外，权利要求中单数形式的元素不排除多个 这种元素的存在。此外，任何附图标记都不限制权利要求的范围。此 夕卜，应注意的是，应该将"连接"理解为连接的那些元素之间存在电 流通路，即"连接"并不意味着那些元素直接连接。20
权利要求
1.一种同步电路，用于根据带宽控制信号进行带宽控制的集成放大器，所述同步电路包括-用于控制信号的控制端；以及-连接到内部控制信号的等级选择器装置，所述等级选择器装置被配置为如果根据预定的分级准则，与所述控制信号相比，所述内部控制信号具有较高等级，则将所述内部控制信号施加到所述控制端。
2. 如权利要求1所述的电路，其中，所述分级准则是最小准则， 10 并且所述等级选择器装置被配置为如果所述控制信号的实际电平高于所述内部控制信号的实际电平，则将所述内部控制信号施加到所述 控制端。
3. 如权利要求2所述的电路，其中，所述等级选择器装置是具有 单位反馈和有限电流源容量的放大器。
4.如权利要求1所述的电路，其中，所述分级准则是最大准则，并且所述等级选择器装置被配置为如果所述控制信号的实际电平低 于所述内部控制信号的实际电平，则将所述内部控制信号施加到所述 控制端。
5. 如权利要求4所述的电路，其中，所述等级选择器装置是具有 20单位反馈和有限电流汇容量的放大器。
6. 如之前的权利要求之一所述的电路，其中，所述同步电路实现 于所述集成放大器电路中，所述集成放大器电路是AB类放大器。
7. 如权利要求6所述的电路，其中，所述内部控制信号与所述集 成放大器电路的实际温度相对应，并且根据所述控制信号来调整所述 带宽用于温度保护。
8. 如之前的权利要求之一所述的电路，其中，所述控制端可以连 接到至少一个另外的同步电路的一个或多个对应的控制端。
9. 如之前的权利要求之一所述的电路，其中，所述控制端可以连 接到指定用于设置外部控制信号电平的外部控制信号。
10.—种同步方法，用于对多个电路的公共控制信号进行连续通信 和同步，所述方法包括以下步骤-在每一个所述电路中产生对应的内部控制信号；-在每一个所述电路内，将所述对应的内部控制信号与所述实际公共控制信号进行连续比较；以及 5 -如果所述对应的内部控制信号的实际电平高于所述公共控制信号的实际电平，则将所述实际公共控制信号调整为所述对应的内部控制信号，从而所述实际公共控制信号具有所述对应的内部控制信号中的最大电平。
11. 如权利要求10所述的方法，可以如下来修改所述调整步骤 10 如果所述对应的内部控制信号的实际电平低于所述公共控制信号的实际电平，则将所述实际公共控制信号调整为所述对应的内部控制信号， 从而所述实际公共控制信号具有所述对应的内部控制信号中的最小 值。
12. 如权利要求10或11所述的方法，其中，所述方法还包括以下 步骤在每一个所述电路中，将所述同步公共控制信号用于对每一个 所述电路的特性进行同步调整。
13. 如权利要求10到12之一所述的方法，其中，所述电路是放大 器电路，所述特性是所述对应放大器电路的对应带宽，并将所述控制 信号用于对所述对应放大器电路的所述对应带宽进行同步调整。
14.—种包括多个放大器电路的电子设备，所述放大器电路具有根据权利要求1到9之一所述的同步电路，其中，所述同步电路在所述控制端处连接到一起。
15.如权利要求14所述的电子设备，其中，所述放大器电路通过根据权利要求10到13之一所述的方法来控制同步带宽压縮。 25 16.如权利要求14或15所述的电子设备，其中，所述电子设备是阴极射线管显示器，并且所述多个放大器电路是用于驱动所述阴极射线管的各个阴极的对应的单独视频放大器。
全文摘要
本发明涉及一种用于集成放大器的同步电路，该集成放大器根据带宽控制信号进行带宽控制，其中所述同步电路包括用于控制信号的控制端，以及连接到内部控制信号的等级选择器装置，所述等级选择器装置被配置为如果根据预定的分级准则，与所述控制信号相比，所述内部控制信号具有较高等级，则将所述内部控制信号施加到所述控制端。此外，本发明涉及一种分别针对多个电路的公共控制信号的连续通信和同步的同步方法。本发明的一个优选应用是通过每个放大器仅增加一个端管脚，通过多个AB类放大器中的同步带宽控制，进行温度保护。在这种多通道放大器配置中，最热放大器指示带宽压缩量。通过本发明，各个放大器可以通信其各自温度，由此来确定实际的最热放大器的温度以及各自所需的带宽压缩，并将其提供给每个单独放大器用于同步带宽压缩。因此，在三通道RGB放大器中，有利地保持了信号的完整性。
文档编号H03F1/30GK101164226SQ200680003019
公开日2008年4月16日 申请日期2006年1月17日 优先权日2005年1月25日
发明者保罗·布鲁因, 迈克·斯普利托夫 申请人:Nxp股份有限公司