放大器电路的制作方法

专利名称：放大器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及放大器电路，具体地但不排他地，涉及包括功率放大器的放大器电路。
背景技术：
图1示出了基础的AB类放大器10。双极(即，错层(split level))电源输出了 电压v+、v_，且这些输出电压跨越放大器10而施加，放大器10放大了输入信号sin并将以地 为参考的放大输出信号s。ut输出至负载20。假设被供应至放大器10的电压是足够的，则放 大器10具有基本线性的放大行为(忽略交叉效应(crossover effect)).也就是说，从该 电源输出的电压V+、V_必须是足够的，以避免输出信号“削波(clipping)”——即当该信号 靠近、等于或超过从电源供应至放大器的电压V+、V_时发生的输出衰减。通过使最大输出信 号S。ut_与电源导轨(rails)之间具有“净空(headroom)”避免了这种现象。图2示出了当Sin是正弦波时的S。ut。在这一实施例中，V+和V_被设置得足够高，以使输入正弦波被线性地放大。也就 是说，在V+及v_与最大输出信号之间有少量的净空，以使信号不被削波。该图中的阴影区域代表在放大器10中浪费的功率；可以看到，当输出接近V+或 V_时，放大器10十分高效，但是当输出接近OV(GND)时，放大器十分低效。也就是说，即使 当输出信号S。ut很小时，放大器10仍然消耗大量的功率。AB类放大器的最大理论效率是 78. 5%。通过提供多于一组的电源导轨——即电源电压(supply voltage)，G类放大器克 服了这一效率上的限制。也就是说，如图3所示，如果输出信号S-合理地大，则该放大器 产出(rim off) 一个电源V+-V_;如果输出信号S。ut较小，则该放大器产出另一个较小的电 源\^ 。理想地，可以提供无限数量的电源导轨，以使被供应至该放大器的电压有效地“跟 踪”输入信号，而总是提供刚好足够的电压，以避免削波的出现。图4示出了 G类放大器50的实施例。待放大的数字信号Sin被输入至放大器50。该数字输入信号首先通过数模转 换器(DAC)51被转换为模拟信号。所产生的模拟信号被馈送至包络检波器(envelope detector) 52.包络检波器52检测DAC 51的模拟输出信号的包络的大小(size)，并将控制 信号输出至开关式(switching)DC-DC转换器54。该控制信号指示DAC 51的模拟输出的包 络的大小。接着，DC-DC转换器54通过分别对电容器58、60充电来将电压V+和V_供应至 功率放大器56。由DC-DC转换器54供应的电压V+和V_随着来自包络检波器52的控制信 号而变化，以使相对大的包络将导致相对高的电压被供应至功率放大器56 ；相反地，小的 包络将导致相对小的电压被供应至功率放大器56，以使浪费较少的功率。V+被供应至第一电容器58的一个接线端(terminal)，V_被供应至第二电容器60 的一个接线端。各电容器58、60的第二接线端接地。DC-DC转换器54以固定频率Fs被接 通或断开，以使电容器58、60轮换地充电和放电，从而，假设模拟信号的包络不变化，则将 近似恒定的电压施加至功率放大器56。
图5是跨越电容器58、60之一的电压的示意图(在实践中，该电容器的充电和放 电图线(profile)将是指数曲线)。在时刻、，DC-DC转换器54被接通，从而该电容器开始 充电。在时刻、，DC-DC转换器54被断开，从而该电容器开始放电。在时刻t2，DC-DC转换 器54被接通，从而该电容器再次开始充电。该动作被重复，以使跨越该电容器的电压被维 持在近似恒定的水平，带有被公知为“纹波电压”(ripplevoltage)的少量变化。因此，tQ与 、之间的时间段是1/FS。与上述的包络检波平行地，图4中DAC 51的模拟输出信号通过模拟时延器 (delay) 62被馈送至前置放大器(preamplifier) 63，前置放大器63通常是可编程增益放大 器(PGA)，其通过根据所接受的控制信号(即，音量)的增益设置来放大经时延的信号。来 自前置放大器63的输出被馈送至功率放大器56，在功率放大器56中被放大并输出至负载 64。模拟时延器62是有必要的，以使由包络检波实现的功率调制同步于功率放大器56的 信号的到达。但是，模拟时延经常导致信号失真；需要的时延越长，经时延的信号的失真就越 严重。通常，为使该效应最小化，必须使包络检波和功率调制尽可能快地运行；也就是说， DC-DC转换器54必须对输入信号的变化作出迅速反应。但是，这一方法也存在缺陷。例如， 在使用功率放大器56放大音频信号时，运行在降低信号失真所需的频率的DC-DC转换器本 身可以产生用户可听见的噪音。在实践中，在信号失真和电源产生的噪声之间需要实现一个折衷。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大 的输入信号；前置放大器，其用于基于可变增益(variable gain)来放大该输入信号；功率 放大器，其用于放大从该前置放大器输出的信号；可变压电源，其用于向该功率放大器供应 功率，所述功率被基于该可变增益而调整。根据本发明的一个相关方面，提供了放大信号的方法，其包括以下步骤接收输入 信号；在前置放大器中基于可变增益来放大该输入信号；从可变压电源向功率放大器供应 功率；以及在该功率放大器中放大该模拟信号，其中该可变压电源被基于该输入信号和该 可变增益而控制。根据本发明的另一个方面，提供了放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放 大的输入数字信号；时延块(delay block)，其用于使该输入数字信号发生时延并输出模拟 信号，该时延块包括用于接收该数字信号并将该数字信号转换为模拟信号的数模转换器； 功率放大器，其用于放大该模拟信号；以及可变压电源，其用于向该功率放大器供应至少一 个供应电压，其中由该可变压电源供应的该至少一个电源电压被基于该输入数字信号而控 制。根据本发明的一个相关方面，提供了放大信号的方法。该方法包括以下步骤接收 输入数字信号；将经时延的数字信号转换为模拟信号；从可变压电源向功率放大器供应至 少一个电源电压；以及在该功率放大器中放大该模拟信号，其中由该可变压电源供应的该 至少一个电源电压被基于该输入数字信号而控制。根据本发明的另一个方面，提供了放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入信号；前置放大器，其用于基于音量信号来放大该输入信号；功率放大器，其用于 放大从该前置放大器输出的信号；时钟发生器，其用于产生时钟信号，该时钟信号具有根据 该音量信号而变化的频率；以及开关电源(switched power supply)，其用于接收所述时钟 信号、以所述时钟信号频率来切换、并向该功率放大器供应至少一个电源电压。根据本发明的一个相关方面，提供了放大信号的方法。该方法包括以下步骤接收 输入信号；在前置放大器中根据音量信号来放大该输入信号；从开关电源向功率放大器供 应至少一个电源电压；以及在该功率放大器中放大从该前置放大器输出的信号，其中该开 关电源以根据该音量信号而变化的频率来切换。根据本发明的另一个方面，提供了放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放 大的输入信号；功率放大器，其用于放大该输入信号；时钟发生器，其用于产生时钟信号， 该时钟信号具有随该输入信号而变化的频率；以及开关电源，其用于接收所述时钟信号、以 所述时钟信号频率来切换、并向该功率放大器提供至少一个电源电压。根据本发明的一个相关方面，提供了放大信号的方法。该方法包括以下步骤接收 输入信号；从开关电源向功率放大器供应至少一个电源电压；以及在该功率放大器中放大 该输入信号，其中该开关电源以根据该输入信号而变化的频率来切换。


为了更好地理解本发明并更清晰地示出如何实施本发明，现在将以实施例的方式 参照附图，在附图中图1示出了基础的AB类放大器；图2示出了当输入信号是正弦波时，来自图1的放大器的输出信号；图3图示了被用在放大器中的双供应导轨(dual supply rails)；图4示出了典型的G类放大器；图5是图解了跨越图4中的电容器之一的电压的示意图；图6示出了根据本发明的一个方面的放大器；图7示出了根据本发明的另一个方面的放大器；图8示出了根据本发明的另一个方面的放大器；图9示出了根据本发明的另一个方面的放大器；图10示出了另一个放大器；图11示出了可以被用在图10的放大器中的开关的实施例；图12示出了图10和11的开关的示例性实现方式；图13示出了又一个放大器；图14a和14b示出了适合用于本发明的任何放大器的第一电荷泵(charge pump)； 且图15a和15b示出了适合用于本发明的任何放大器的第二电荷泵。
具体实施例方式图6示出了根据本发明的一个方面的、用于放大音频信号的放大器100。但是应 认识到，放大器100可以用于放大许多其他类型的信号。放大器100接收待放大的数字输入信号。该数字输入信号被输入至包络检波器102。包络检波器102检测该数字输入信号 的包络的大小，并将控制信号103输出至可变压电源(VVPS)104。被输出至VVPS 104的控 制信号103指示所检测到的包络的大小。通过分别对电容器108、110充电，VVPS向功率放 大器106轮流提供两个电压V+和V_。随着来自包络检波器102的控制信号103的变化，由 VVPS 104提供的电压V+和V_变化，以使指示相对大的包络的控制信号将导致相对高的电 压被供应至功率放大器106 ；相反地，指示相对小的包络的控制信号将导致相对小的电压 被供应至功率放大器106，以使浪费较少的功率。V+被供应至第一电容器108的一个接线端，V_被供应至第二电容器110的一个接 线端。各电容器108、110的第二接线端接地。VVPS 104以频率Fs被接通或断开，以使电容 器108、110轮换地充电和放电，只要该数字输入信号的包络不变化，就向功率放大器106供 应近似恒定的电压。控制信号103可以具有许多位(bit)，用于以高精度来表示该包络的大小。替代性 地，控制信号103可以仅有单个位。与包络检波平行地，数字输入信号被输入至数字滤波器112。接着，经滤波的信号 被输入至sigma-delta( E A)调制器114。经调制的经滤波的信号被输入至数模转换器 (DAC) 116，并被转换为模拟信号。滤波器112、sigma-delta调制器114和DAC 116的作用是将数字信号转换为模 拟信号，以使其可以被放大；以及使该信号发生时延，以使其到达功率放大器106的行为同 步于由包络检波器102确定的正确的电压电平(voltage level)。因此，理论上所要求的只 是数字时延器和DAC。在图6示出的实施例中，时延主要在数字滤波器112中被引入，虽然 sigma-delta调制器114和DAC116也具有固有的时延。如本领域普通技术人员所熟悉的， sigma-delta调制器114缩减了该输入信号的字长(word length)。这简化了 DAC 116，因 为该输入信号可能是复杂的(音频信号通常具有24位)而设计24位DAC是十分困难的。 通过使用sigma-delta调制器114或任何其他合适的字长缩减块来缩减字长，大大地简化 了 DAC 116的设计。sigma-delta调制器114要求该信号被上采样(upsampled)，而这就是 数字滤波器112的目的。DAC 116的模拟输出信号被输入至前置放大器118，其将该信号放大一个可变增 益。该可变增益是通过控制信号来设置的，该控制信号在这一特定实施例中是音量信号。在 大多数音频应用中，该可变增益通常是一个衰减，以改善信噪比(SNR)。经前置放大的信号从前置放大器118被输出至功率放大器106，该信号在功率放 大器106中被放大并被输出至负载120，诸如扬声器、一副耳机、或引出式连接器(line-out connector)0与参照图4描述的放大器50相比，放大器100具有许多优势。通过检测数字输入 信号的包络，放大器100可以，与包络检波平行地，利用数字时延器来使该信号发生时延。 数字时延器易于实现，且不会导致信号失真。进一步，数字时延器易于适配，因此VVPS 104 不需要像在现有技术中运行得那样快，从而不会产生用户可听到的音调。如上所述，可以使用具有固有时延的一个或多个处理来实现数字时延。例如，图6 所示的结构(arrangement)(即，数字滤波器112和sigma-delta调制器114的联合)简化 了 DAC 116，也使信号发生了时延；但是，均衡器电路可以被用来对信号进行调制和使信号发生时延；或者，立体声或3D处理也会使信号发生时延。但是，这一列表不是穷举的；可以 使用使信号发生时延的任何处理或处理的联合。也应认识到，该时延可以单独由DAC 116 提供。包络检波器102可以采用本领域普通技术人员熟悉的多种形式。例如，包络检波器102可以检测该包络并将其与某阈值比较。在控制信号103仅有单个位的情况下，包络 检波器102可以包括比较器，其将该包络与一个阈值进行比较。如果该包络小于该阈值， 则VVPS 104将提供相对低的电压；如果该包络大于该阈值，则VVPS 104将提供相对高的电压。根据另一个实施例，可以直接从数字输入信号得出控制信号103，例如基于数字输 入信号的特定位——诸如最高有效位(MSB)。根据这一实施例，当MSB为高时，VVPS 104将 向功率放大器106提供较高的电源电压；当MSB为低时，该VVPS将向功率放大器106提供 较低的电源电压。应认识到，通过使用额外的比较器和对应的阈值，例如当使用多个电源导轨或电 压电平来向功率放大器106供电时，可以向控制信号103提供更多位的精度。可变压电源104可以采用本领域普通技术人员熟悉的多种形式中的任何一 种。VVPS 104可以是电荷泵、DC-DC转换器、或其他开关模式的电源。进一步，虽然所示 的VVPS 104是开关电源，但放大器100可以使用非开关电源(例如，线性调节器(linear regulator))。而且，图6示出的VVPS 104向该功率放大器提供了一个正的和一个负的电 压输出；但是，这不是必要的。该VVPS可以向该功率放大器供应仅一个电压。下述的图14 和15图示了可以用作VVPS 104的两个电荷泵。图7示出了根据本发明的另一个方面的放大器200。放大器200与参照图6描述的放大器100相似，除了一些将在下文详细描述的构 件(component)以外。放大器100、200共同的构件保留了它们的原始参考标号，并将不再 被描述。包络检波器202和VVPS 204以与它们在放大器100中的对应部分相同的方式运 行；但是，该两个构件中的任一或两者的运行可以被以下述方式调整。在放大器200中，被施加至前置放大器118以设置前置放大器118内的可变增益 的控制信号(即，音量信号)也被用来调整供应至功率放大器106的电压。如上所述，被应用在前置放大器118中的可变增益通常是一个衰减，以改善信噪 比。但是，在放大器100中，包络检波——从而供应至功率放大器106的电压——基于的是 完整的输入信号(full inputsignal) 0在包络检波之后，该系统中的全部增益都存在。因 此，在音量导致衰减的情况下，将出现功率浪费；如果音量导致增益，从功率放大器106输 出的信号将出现削波。有多种方式来将音量应用至包络检波。在输入信号进入包络检波器202之前，可以通过音量控制信号来修改该输入信 号，以使音量在所检测的包络检波中已被考虑(例如，输入信号可以与音量信号相乘)。替代性地，从包络检波器202输出到VVPS 204的控制信号可以被该音量修改，以 使VVPS 204可以相应地调整其电压输出(例如，控制信号可以与音量信号相乘)。后一方 法具有增加该系统的分辨率(resolution)的有益效果；包络检波器202可以使用完整的输 入信号来检测包络。替代性地，包络检波器202的检测机构可以被该音量适配，以输出被针对该音量而调整的控制信号。在又一个替代性方法中，VVPS204的输出可以被该音量适配， 以使供应至功率放大器106的电压被针对该音量而调整。上述讨论描述了将音量控制信号不仅应用至前置放大器118——如常规那样为了 设置前置放大器118内的可变增益——而且应用至输入信号的包络检波。但是，对本领域普 通技术人员也显然，该可变增益自身可以被应用至输入信号的包络检波。上文和下文的参 考中的“基于音量”来适配或修改一个量(quantity)或信号也因此覆盖了基于该可变增益 来适配那个量或信号；根据定义，该前置放大器中的可变增益根据该音量控制信号而变化， 因此，基于该可变增益来更改或修改一个量或信号等同于基于该音量间接地更改或修改那 个量或信号。
到现在为止，仅关联于数字输入信号以及混合信号放大器而讨论了上述的将音量 应用至放大器中的包络检波的概念。但是，本领域普通技术人员可以容易地看到，将音量增 益应用至包络检波，在具有模拟输入信号和模拟放大器的系统中将同等地有益，如参照图4 描述的。例如，在放大器50中，音量可以在包络检波器52中的包络检波之前、之中或之后 被应用，如此前参照放大器200和图7描述的。图8示出了根据本发明的另一个方面的放大器300。放大器300与参照图6描述的放大器100相似，除了一些将在下文详细描述的构 件以外。放大器100、300共同的构件保留了它们的原始参考标号，并将不再被描述。包络 检波器302和VVPS 304以与其在放大器100中的对应部分相同的方式运行；但是，该两个 构件中的任一或两者的运行可以被以下述方式调整。与前述的放大器类似，当VVPS 104被接通时，电容器108、110充电，而当VVPS 104 被断开时，电容器108、110放电。如上所述，跨越器108、110的电压升降的量值(magnitude) 被公知为“纹波电压”(见图5)。为了降低跨越电容器108、110的纹波电压，可以增加VVPS 304的切换频率Fs，以 使电容器108、110在重新充电之前不进行那么多的放电。但是，增加切换频率Fs将导致 VVPS 304自身内的更大功率消耗，因为VVPS 304在给定的时间段中将被接通更多次。电容器108、110的放电率取决于负载120消耗的功率量，该功率量则取决于被功 率放大器106放大的信号。在信号到达功率放大器106之前，该信号的包络被检测，且一个 可变增益(如由音量控制信号设置的)被应用至前置放大器118的输入信号。这两个因素 (即，信号包络和音量)都对被输入至功率放大器106的信号产生效果。放大器300包括时钟发生器306，时钟发生器306接收音量控制信号，并产生具有 频率Fs'的时钟信号。当音量相对高时，该时钟信号的频率Fs'被适配为相对高，当音量相 对低时，该时钟信号的频率Fs'被适配为相对低。该时钟信号被输出至VVPS 304，以使VVPS 304以频率Fs'切换。因此，在较高的音量——此时流经负载120的电流较大从而电容器 108、110相对快地放电，VVPS 304的切换频率Fs'也较高。这意味着，跨越电容器108、110 的电压被维持在足够的电平。相反地，如果音量相对低，则流经负载120的电流较小，因此跨越电容器108、110 的电压将相对缓慢地放电。在这种情况下，切换频率Fs'可以较小，因为电容器108、110将 不需要那么频繁地充电，从而节约了功率。虽然图8的实施方案被描述为具有第一和第二 切换频率，但应认识到，可以采用多个切换频率。
图9示出了根据本发明的另一个方面的放大器400。 放大器400与参照图6描述的放大器100相似，除了一些将在下文详细描述的构 件以外。放大器100、400共同的构件保留了它们的原始参考标号，并将不再被描述。包络 检波器402和VVPS 404以与其在放大器100中的对应部分相同的方式运行；但是，该两个 构件中的任一或两者的运行可以被以下述方式调整。如上所述，对于给定的负载120，流经负载120的电流量取决于输入信号的包络的 大小。鉴于此，放大器400包括时钟发生器406，其从包络检波器402接收又一个控制信号。 时钟发生器406产生具有频率Fs'的时钟信号。该时钟信号被输出至VVPS 404，以使VVPS 404以频率Fs'来切换。因此，当信号包络较大时，流经负载120的电流将高，从而电容器 108、110将相对快地放电。因此，VVPS 404的切换频率Fs'也高，以使跨越电容器108、110 的电压被维持在足够的电平。相反地，如果信号包络相对小，则流经负载120的电流将较小，因此跨越电容器 108、110的电压将相对慢地放电。在这种情况下，切换频率Fs'可以较小，因为电容器108、 110将不需要那么频繁地充电，从而节约了功率。虽然图9的实施方案被描述为具有第一和 第二切换频率，但应认识到，可以采用多个切换频率。放大器300、400均可以被适配，以使VVPS 304,404的切换频率将信号包络和音量 都考虑进来。这可以通过多种方式实现。例如，音量可以被应用至包络检波器302、402，如 参照图7描述的。也就是说，在信号的包络在包络检波器402中被检测之前，该信号可以在 放大器400中被该音量修改(例如，该信号可以与音量相乘)；或者，从包络检波器402输 出至时钟发生器406的控制信号可以被该音量修改(例如，控制信号可以与音量相乘)。在 放大器300中，包络检波器302可以向时钟发生器306输出控制信号，以在产生时钟信号时 将包络和音量都考虑进来。本领域普通技术人员应能够想出多种方式来将音量、包络及其 联合用于改变VVPS的切换频率。进一步，本领域普通技术人员可以容易地看到，将音量、信号包络或其联合应用至 切换频率，在具有模拟输出信号的系统中以及在模拟放大器中将同等地有益。因此，模拟放 大器——例如参照图4描述的模拟放大器——将包括参照图8和9描述的时钟发生器，并 以本质上相同的方式运行。开关电源中的两种功率损耗源是传导损耗和切换损耗。传导损耗与开关电源的每 次切换的功率消耗相关，切换损耗与切换——即驱动——每个开关的功率消耗相关。通常， 开关电源使用MOSFET作为切换元件(element)。对于给定的电流，大MOSFET较之相对较小 的MOSFET具有较小的沟道电阻(channel resistance)，即漏-源电阻RDS。但是，对于给定 的运行频率，因为相对较大的栅极面积(gate area)，大MOSFET将需要较大的栅极电荷，这 导致比较小的MOSFET更大的切换驱动电流损耗，即切换损耗。虽然在高输出电流中，切换 损耗通常不及传导损耗显著，但在低输出电流中，切换损耗导致了显著的低效率。因此，每当VVPS切换时，电荷泵的内部开关——例如通常被用于调整该电荷泵的 输出电压——消耗一些能量。这一切换损耗能量等于1/2CV2，其中C是该开关的电容，而V 是跨越该开关的电压。因此，除了被接通更高的时间百分比以外，仅仅是切换动作就消耗能 量。如上所述，VVPS中的MOSFET开关具有固有的栅极电容和固有的沟道电阻RDS。电阻Rds与L/W成比例，其中L是该MOSFET开关的沟道长度，而W是其沟道宽度。栅极电容与 乘积WL成比例。R oc L/WC WL因此，增大MOSFET开关的宽度增大了其栅极电容，并减小了其电阻。减小该宽度 具有相反的作用。多种不同类型的开关可以被用在VVPS中，例如，单个M0SFET、传输门(S卩，NMOS和 PMOS晶体管)等。但是，上述的基本原理对于每一类型MOS开关都是相同的。在MOS开关 的运行中消耗的能量是1/2CV2，且电容与该开关的栅极面积(WL)成比例。图10示出了又一个放大器500。放大器500与参照图6描述的放大器100相似，除了一些将在下文详细描述的构 件以外。放大器100、500共同的构件保留了它们的原始参考标号，并将不再被描述。包络 检波器502和VVPS 504以与其在放大器100中的对应部分相同的方式运行；但是，该两个 构件中的任一或两者的运行可以被以下述方式调整。放大器500还包括开关选择块506，其接收音量控制信号，并向VVPS504输出控制 信号505。控制信号505指挥VVPS 504适配其开关，如下文将参照图11和12更详细地描 述的。图11示出了可以被用在VVPS 504中的开关的一个实施例。两个开关550、552在 输入电压Vin和输出电压V。ut之间并联。第一开关550比较宽，因此具有比较低的电阻和高 的电容。第二开关552较窄，因此具有较高的电阻但却具有较低的电容。为了输出高的电 压，在VVPS 504的开关中需要低的电阻(S卩，为了将尽可能多的Vin传递至V。ut)。因此，在 这一情况下使用宽的开关550。由于电容C高，所以消耗大量能量，但这对于实现足够的V。ut 是必要的。但是，如果仅需要低的输出电压，则开关中的电阻可以较高。因此，在这一情况下 可以使用较窄的开关552。较窄的开关552的电容较低，因此在该开关的运行中消耗较少的 能量。虽然图11仅示出了两个开关550、552，但应认识到，也可以使用多个开关，其各自具 有不同的“宽度”。图12示出了开关550和552的一个可能的实现方式。单个开关560可以如所示 被不均勻的划分为区域562和564。这一结构给出了三个可能的开关宽度最小区域564 ； 较大的区域562 ；以及联合562和564两者的区域。替代性地，可以提供多个开关，接通不 同数量的开关以将总体电阻和电容适配至所需值。现在可以看出，放大器500中的开关选择块506如何降低放大器500的功率消耗。 如果音量高，则在电容器108、110中需要较大的电压。因此，在这一情况下，开关选择块506 指挥VVPS 504使用相对宽的开关。如果音量低，则在电容器108、110中需要较小的电压。 在这一情况下，开关选择块506指挥VVPS 504使用相对窄的开关，以使VVPS504中的切换损耗被最小化。图13示出了又一个放大器600。放大器600与参照图6描述的放大器100相似，除了一些将在下文详 细描述的构 件以外。放大器100、600共同的构件保留了它们的原始参考标号，并将不再被描述。包络检波器602和VVPS 604与其在放大器100中的对应部分以相同的方式运行；但是，该两个构件中的任一或两者的运行可以被以下述方式调整。放大器600还包括开关选择块606，其从包络检波器602接收控制信号，并向VVPS 604输出控制信号605。在一个替代性结构中，开关选择块606可以接收与输出至VVPS 604 的信号相同的控制信号。控制信号605指挥VVPS 604适配其开关，如在下文中将参照图11 和12更详细地描述的。如果信号包络相对高，则在电容器108、110中需要较大的电压。因此，在这一情况 下，开关选择块606指挥VVPS 604使用相对宽的开关。如果信号包络低，则在电容器108、 110中需要较小的电压。在这一情况下，开关选择块606指挥VVPS 604使用相对窄的开关， 以使VVPS604中的切换损耗被最小化。如上所述，应认识到，可以使用多个开关，其各自具 有不同的“宽度”。放大器500、600都可以被适配，以使开关选择块506、606将信号包络和音量都考 虑进来。这可以以多种方式实现。例如，音量可以被应用至如参照图7描述的包络检波器 502、602。也就是说，在输入信号在包络检波器602中被检测之前，该输入信号可以在放大 器600中被该音量修改(例如，该信号可以与音量相乘)；或者，从包络检波器602输出至开 关选择块606的控制信号可以被该音量修改(例如，控制信号可以与音量相乘)；或者，从 开关选择块606输出的控制信号605可以被该音量修改。在放大器500中，包络检波器502 可以向开关选择块506输出又一个控制信号——该信号指示所检测到的输入信号包络，以 使在产生开关选择控制信号时将包络和音量都考虑进来。本领域普通技术人员应能够想出 多种方式来将音量、包络及其联合用于改变在VVPS中使用的开关。进一步，本领域普通技术人员可以容易地看到，将音量、信号包络或其联合应用至 开关选择块，在具有模拟输出信号和模拟放大器的系统中将同等地有益。因此，模拟放大 器——例如参照图4描述的模拟放大器——将包括参照图10和13描述的开关选择块，并 以本质上相同的方式运行。图14a示出了电荷泵1400，该电荷泵适合用作图6、7、8、9、10和13中的任一幅中 分别的VVPS 104、204、304、404、504、606。进一步，电荷泵1400也适合用作放大器200、300、 400、500、600的任一模拟等价物中的VVPS。图14a是一个新型的逆转电荷泵电路(inverting charge pumpcircuit)的方 块图，我们将该电路称为“电平移位电荷泵”(LSCP) 1400。该电路中有两个存储电容器 (reservoir capacitor) CRl和CR2、一个飞跨电容器Cf、以及一个由开关控制器1420控制 的开关阵列1410。但是，在这一结构中，存储电容器CR1、CR2都不被直接连接至输入电压源 VDD，而是仅经由开关阵列1410连接至VDD。应注意到，LSCP 1400被配置为开环电荷泵，虽 然闭环结构也是本领域普通技术人员容易认识到和理解的。因此，LSCP 1400依赖于跨越 每一输出N12-N11、N13-N11而连接并保持在预定约束内的各负载(未示出)。LSCP 1400 输出以公共电压源(节点mi)——即地——为参考的两个电压V。ut+、V。ut_。负载1450被连 接至输出端￥。_、￥__、附1，并仅以示例为目的示出。在实际中，负载1450可以全部或部分 地与电源位于同一芯片上，或替代性地，它可以位于芯片外(off-chip)。负载1450是功率 放大器106和负载120的联合。LSCP 1400运行，以使针对输入电压+VDD，LSCP 1400产生量值为+VDD/2和-VDD/2的输出，虽然当负载轻时，这些电平实际上将是+/-VDD/2-Iload Rload，其中 Iload等于负载电流，而Rload等于负载电阻。应注意到，跨越节点N12&N13的输出电压的 量值(VDD)与跨越节点WO & Nil的输入电压的量值(VDD)是相同的，或者是基本相同的。图14b示出了 LSCP 1400的一个更详细的形式，特别地示出了开关阵列1410的细 节。开关阵列1410包括六个开关S1-S6，每个开关由来自开关控制器1420的对应控制信号 CS1-CS6控制。所述开关被布置为使第一开关S1被连接在飞跨电容器Cf的正极板和输入 电压源之间，第二开关S2被连接在该飞跨电容器的正极板和第一输出节点N12之间，第三 开关S3被连接在该飞跨电容器的正极板和公共接线端Nil之间，第四开关S4被连接在该 飞跨电容器的负极板和第一输出节点N12之间，第五开关S5被连接在该飞跨电容器的负极 板和公共接线端mi之间，第六开关S6被连接在该飞跨电容器的负极板和第二输出接线端 N13之间。应注意到，所述开关可以以多种不同方式实现(例如，M0S晶体管开关或M0S传 输门开关)，这取决于，例如，集成电路处理技术或输入和输出电压要求。图15a示出了又一个电荷泵2400，该电荷泵适合用作图6、7、8、9、10和13中的任 一幅中分别的VVPS 104、204、304、404、504、606。进一步，电荷泵2400也适合用作放大器 200、300、400、500、600的任一模拟等价物中的VVPS。图15a是一个新型的逆转电荷泵电路的方块图，我们将该电路称为“双模式电荷 泵”(DMCP)2400。该电路中也有两个存储电容器CR1和CR2、一个飞跨电容器Cf、以及一个 由开关控制模块2420 (其可以以软件或硬件实现)控制的开关阵列2410。在这一结构中， 存储电容器CR1和CR2都不被直接连接至输入电压源VDD，而是仅经由开关阵列2410连接 至 VDD。应注意到，DMCP 2400被配置为开环电荷泵，虽然闭环结构也是本领域普通技术人 员容易认识到和理解的。因此，DMCP 2400依赖于跨越每一输出N12-N11、N13-N11而连接 并保持在预定约束内的各负载(未示出)。DMCP 2400输出以公共电压源(节点mi)为参 考的两个电压V。ut+、V。ut_。负载2450被连接至输出端V。ut+、V。ut_、附1，并仅以示例为目的示 出。在实际中，负载2450可以全部或部分地与电源位于同一芯片上，或替代性地，它可以位 于芯片外。负载2450是功率放大器106和负载120的联合。DMCP 2400可运行在两个主要模式中。在第一模式中，DMCP 2400运行，以使 针对输入电压+VDD，DMCP 2400产生的每一输出的量值是输入电压VDD的数学分数 (mathematical fraction)。在以下实施方案中，在第一模式中产生的输出的量值为+VDD/2 和-VDD/2，尽管在负载轻时，这些电平实际上将是+/-VDD/2_Iload Rload，其中Iload等 于负载电流，而Rload等于负载电阻。应注意到，在这一情况下，跨越节点N12&N13的输出 电压的量值(VDD)与跨越节点N10&N11的输入电压的量值(VDD)是相同的，或者是基本相 同的。在第二模式中，DMCP 2400提供了 +/-VDD的双导轨输出。图15b示出了 DMCP 2400的一种更详细的形式，特别地示出了开关阵列2410的细 节。开关阵列2410包括六个主要开关S1-S6，每个开关由来自开关控制模块2420的对应 控制信号CS1-CS6控制。所述开关被布置为使第一开关S1被连接在飞跨电容器Cf的正极 板和输入电压源之间，第二开关S2被连接在该飞跨电容器的正极板和第一输出节点N12之 间，第三开关S3被连接在该飞跨电容器的正极板和公共接线端Nil之间，第四开关S4被连 接在该飞跨电容器的负极板和第一输出节点N12之间，第五开关S5被连接在该飞跨电容器的负极板和公共接线端mi之间，第六开关S6被连接在该飞跨电容器的负极板和第二输出 节点N13之间。可选地，可以提供第七开关S7(以虚线示出)，其被连接在输入电压源(节 点WO)和第一输出节点N12之间。控制模块2420也被更详细地示出，该模块包括模式选择 电路2430，其用于确定要使用哪个控制器2420a、2420b或哪个控制程序，从而确定该DMCP 运行在哪个模式中。替代性地，模式选择电路2430和控制器2420a、2420b可以被实现在单 个电路模块(未示出)中。在第一模式中，使用开关S1-S6，且DMCP 2400以与LSCP 1400相似的方式运行。 在第二模式中，使用开关S1-S3和S5-S6/S7，开关S4是冗余的。应注意到，所述开关可以以多种不同方式实现(例如，MOS晶体管开关或MOS传输 门开关)，这取决于，例如，集成电路处理技术或输入和输出电压要求。本文中描述的放大器优选地被纳入集成电路中。例如，所述集成电路可以是 音频和/或视频系统的一部分，所述系统诸如MP3播放器、移动电话、相机或卫星导航 系统，且所述系统可以是便携的(诸如电池供电的掌上系统)，或者可以是市电供电的 (mains-powered)(诸如hi-fi系统或电视接收机)，或者可以是汽车载(in_car)、火车载 (in-train)或飞机载(in-plane)娱乐系统。除了上述信号，在所述放大器中被放大的信号 还可以代表用在噪声消除处理中的环境噪声。本领域普通技术人员应认识到，上述设备和方法中的某些可以作为处理器控制代 码来实现，例如，在载体介质诸如光盘、CD-ROM或DVD-ROM、编程存储器诸如只读存储器(固 件)上，或在数据载体诸如光信号或电信号载体上。对于许多应用，本发明的实施方案将被 实现在DSP (数字信号处理器)、ASIC (专用集成电路)或FPGA (现场可编程门阵列)上。因 此，所述代码可以包括常规程序代码或微码，或者，例如，用于设置或控制ASIC或FPGA的代 码。所述代码也可以包括用于动态地配置可重配置设备(re-configuable apparatus)—— 诸如可重编程的逻辑门阵列。类似地，所述代码可以包括用于硬件描述语言——诸如 Verilog TM或VHDL (超高速集成电路硬件描述语言)——的代码。本领域普通技术人员应 认识到，所述代码可以分布在多个彼此通信的相互连接的构件之间。适当的是，所述实施方 案也可以使用运行在现场可(重)编程的模拟阵列或类似装置上的代码来实现，以配置模 拟/数字硬件。应注意到，上述实施方案阐释而非限制了本发明，且本领域普通技术人员在不脱 离所附权利要求的范围的前提下将能够设计许多替代性实施方案。单词“包括”不排除权 利要求中列举以外的要素或步骤的存在，“一”不排除多个，且单个处理器或其他单元可以 实现权利要求中陈述的数个单元的功能。权利要求中的任何参考标记不应被解释为限制权 利要求的范围。
权利要求
放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入数字信号；前置放大器，其用于基于音量信号来放大该输入信号；功率放大器，其用于放大从该前置放大器输出的信号；以及可变压电源，其用于向该功率放大器供应一个或多个电源电压，所述一个或多个电源电压被基于音量信号而调整。
2.根据权利要求1的放大器电路，其中该前置放大器将该输入信号放大可变增益，所 述可变增益根据该音量信号而变化。
3.根据权利要求2的放大器电路，其中所述一个或多个电源电压被基于该可变增益而 调整。
4.根据前述任一权利要求的放大器电路，其中所述一个或多个电源电压还被根据该输 入信号而调整。
5.根据权利要求4的放大器电路，其还包括包络检波器，其用于检测该输入信号的包络，并根据所检测到的输入信号包络来输出 控制信号；其中所述可变压电源被适配为接收所述控制信号。
6.根据权利要求5的放大器电路，其中在包络检波器检测该被调整的输入信号的包络 之前，该输入信号被基于该可变增益而调整。
7.根据权利要求5的放大器电路，其中该包络检波器被适配为基于该可变增益来调整 所述控制信号。
8.根据权利要求5的放大器电路，其中在该控制信号被从该包络检波器输出之后，所 述控制信号被基于该可变增益而调整。
9.根据前述任一权利要求的放大器电路，其中该可变压电源是电平移位电荷泵。
10.根据权利要求9的放大器电路，其中所述电平移位电荷泵向该功率放大器供应多 个电源电压，所述电平移位电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述输出接线端在使用中分 别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共接线端；第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至飞跨电容器；开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及控制器，其用于以所述状态的序列来运行所述开关，所述序列被重复地适配，以根据状 态将电荷包(packets of charge)从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储 电容器，由此产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入 电压的电压，且以该公共接线端处的电压为中点。
11.根据权利要求1至8中任一项的放大器电路，其中该可变压电源是双模式电荷泵。
12.根据权利要求11的放大器电路，其中所述双模式电荷泵向该功率放大器供应多个 电源电压，所述双模式电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述第一和第二输出接线端在使用中分别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共 接线端；第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至一个飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关网络，其中，所述控制器可运行在第一和第二模式中，且其中，在所述第一模式中，所述序列 被重复地适配，以根据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存 储电容器，由此产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输 入电压的电压，且以该公共接线端处的电压为中点。
13.根据权利要求1至12中任一项的放大器电路，其中该输入信号是数字信号。
14.根据权利要求1至12中任一项的放大器电路，其中该输入信号是模拟信号。
15.集成电路，其包括根据权利要求1至14中任一项的放大器电路。
16.音频系统，其包括根据权利要求15的集成电路。
17.根据权利要求16的音频系统，其中该音频系统是便携装置。
18.根据权利要求16的音频系统，其中该音频系统是市电供电装置。
19.根据权利要求16的音频系统，其中该音频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
20.根据权利要求16至19中任一项的音频系统，其中该输入数字信号代表用在噪声消 除处理中的环境噪声。
21.视频系统，其包括根据权利要求15的集成电路。
22.根据权利要求21的视频系统，其中该视频系统是便携装置。
23.根据权利要求21的视频系统，其中该视频系统是市电供电装置。
24.根据权利要求21的视频系统，其中该视频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
25.放大信号的方法，其包括 接收输入信号；根据音量信号，在前置放大器中放大该输入信号； 从可变压电源向功率放大器供应至少一个电源电压；以及 在该功率放大器中放大经前置放大的信号，其中由该可变压电源供应的该至少一个电源电压被基于该音量信号而控制。
26.根据权利要求25的方法，其中该前置放大器将该输入信号放大可变增益，所述可 变增益根据该音量信号而变化。
27.根据权利要求26的放大器电路，其中所述一个或多个电源电压被基于该可变增益 而调整。
28.根据权利要求25至27中任一项的方法，其中该可变压电源还被基于输入信号而控制。
29.根据权利要求28的方法，其还包括 检测该输入信号的包络；以及根据所检测到的输入信号包络来输出控制信号，其中所述可变压电源被适配为接收所述控制信号。
30.根据权利要求29的方法，其中在该包络检波器检测该输入信号的包络之前，该输 入信号被基于该可变增益而调整。
31.根据权利要求29的放大器电路，其中所述控制信号被基于该可变增益而调整。
32.放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入数字信号；时延块，其用于使该输入数字信号产生时延，并输出模拟信号，该时延块包括用于接收 数字信号并将数字信号转换为模拟信号的数模转换器； 功率放大器，其用于放大该模拟信号；以及 可变压电源，其用于向该功率放大器供应至少一个电源电压， 其中由该可变压电源供应的该至少一个电源电压被基于该输入数字信号而控制。
33.根据权利要求32的放大器电路，其还包括包络检波器，其用于检测该输入数字信号的包络，并用于根据所检测到的输入数字信 号包络来输出控制信号，其中该可变压电源被该控制信号控制。
34.根据权利要求32或33的放大器电路，其还包括前置放大器，用于接收模拟信号并 将经前置放大的模拟信号输出至该功率放大器。
35.根据权利要求32至34中任一项的放大器电路，其中该时延块包括滤波器。
36.根据权利要求32至35中任一项的放大器电路，其中该时延块包括sigma-delta调 制器。
37.根据权利要求32至36中任一项的放大器电路，其中该时延块包括均衡器块。
38.根据权利要求33至37中任一项的放大器电路，其中所述控制信号采用两个值中的一个。
39.根据权利要求32至38中任一项的放大器电路，其中该可变压电源是电平移位电荷泵。
40.根据权利要求39的放大器电路，其中所述电平移位电荷泵向该功率放大器供应多 个电源电压，所述电平移位电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述输出接线端在使用中分 别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共接线端； 第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关，所述序列被重复地适配，以根 据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储电容器，由此产生 正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入电压的电压，且以 该公共接线端处的电压为中点。
41.根据权利要求32至38中任一项的放大器电路，其中该可变压电源是双模式电荷泵。
42.根据权利要求41的放大器电路，其中所述双模式电荷泵向该功率放大器供应多个电源电压，所述双模式电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述第一和第二输出接线端 在使用中分别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共 接线端；第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至一个飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关网络，其中所述控制器可运行在第一和第二模式中，且其中，在所述第一模式中，所述序列被 重复地适配，以根据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储 电容器，由此产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入 电压的电压，且以该公共接线端处的电压为中点。
43.集成电路，其包括根据权利要求32至42中任一项的放大器电路。
44.音频系统，其包括根据权利要求43的集成电路。
45.根据权利要求44的音频系统，其中该音频系统是便携装置。
46.根据权利要求44的音频系统，其中该音频系统是市电供电装置。
47.根据权利要求44的音频系统，其中该音频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
48.根据权利要求44至47中任一项的音频系统，其中所述输入数字信号代表用在噪声 消除处理中的环境噪声。
49.视频系统，其包括根据权利要求43的集成电路。
50.根据权利要求49的视频系统，其中该视频系统是便携装置。
51.根据权利要求50的视频系统，其中该视频系统是市电供电装置。
52.根据权利要求50的视频系统，其中该视频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
53.放大信号的方法，其包括 接收输入数字信号；将经时延的数字信号转换为模拟信号； 从可变压电源向功率放大器供应至少一个电源电压；以及 在该功率放大器中放大该模拟信号，其中由该可变压电源供应的该至少一个电源电压被基于该输入数字信号而控制。
54.根据权利要求53的方法，其还包括 检测该输入数字信号的包络；根据所检测到的输入数字信号包络来输出控制信号；以及 根据该控制信号来控制该可变压电源。
55.放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入信号；前置放大器，其用于基于音量信号来放大该输入信号；功率放大器，其用于放大从该前置放大器输出的信号；时钟发生器，其用于产生时钟信号，该时钟信号具有根据该音量信号而变化的频率；以及开关电源，其用于接收所述时钟信号、以所述时钟信号频率来切换、并向该功率放大器 供应至少一个电源电压。
56.根据权利要求55的放大器电路，其中该前置放大器将该输入信号放大可变增益， 所述可变增益根据该音量信号而变化。
57.根据权利要求56的放大器电路，其中所述时钟信号频率根据该可变增益而变化。
58.根据权利要求55至75中任一项的放大器电路，其中该时钟信号频率还随该输入信 号而变化。
59.根据权利要求58的放大器电路，其还包括包络检波器，其用于检测该输入信号的包络，并根据所检测到的输入信号包络，向该时 钟发生器输出控制信号；其中该时钟信号频率随所检测到的输入信号包络而变化。
60.根据权利要求59的放大器电路，其中在该包络检波器检测该输入信号的包络之 前，该输入信号被基于音量信号而修改。
61.根据权利要求59的放大器电路，其中该包络检波器被适配为基于该音量信号来调 整所述控制信号。
62.根据权利要求59的放大器电路，其中在该控制信号被从该包络检波器输出之后， 该控制信号被基于音量信号而修改。
63.根据权利要求55至62中任一项的放大器电路，其中该开关电源是电平移位电荷泵。
64.根据权利要求63的放大器电路，其中所述电平移位电荷泵向该功率放大器供应多 个电源电压，所述电平移位电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述输出接线端在使用中分 别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共接线端； 第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关网络，所述序列被重复地适配， 以根据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储电容器，由此 产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入电压的电压， 且以该公共接线端处的电压为中点。
65.根据权利要求55至62中任一项的放大器电路，其中该开关电源是双模式电荷泵。
66.根据权利要求65的放大器电路，其中所述双模式电荷泵向该功率放大器供应多个 电源电压，所述双模式电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述第一和第二输出接线端 在使用中分别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共 接线端；第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至一个飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关网络，其中所述控制器可运行在第一和第二模式中，且其中，在所述第一模式中，所述序列被 重复地适配，以根据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储 电容器，由此产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入 电压的电压，且以该公共接线端处的电压为中点。
67.根据权利要求55至66中任一项的放大器电路，其中所述至少一个电源电压经由各 自的电容器被供应至该功率放大器。
68.集成电路，其包括根据权利要求55至67中任一项的放大器电路。
69.音频系统，其包括根据权利要求68的集成电路。
70.根据权利要求69的音频系统，其中该音频系统是便携装置。
71.根据权利要求69的音频系统，其中该音频系统是市电供电装置。
72.根据权利要求69的音频系统，其中该音频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
73.根据权利要求70至72中任一项的音频系统，其中该输入数字信号代表用在噪声消 除处理中的环境噪声。
74.视频系统，其包括根据权利要求68的集成电路。
75.根据权利要求74的视频系统，其中该视频系统是便携装置。
76.根据权利要求74的视频系统，其中该视频系统是市电供电装置。
77.根据权利要求74的视频系统，其中该视频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
78.放大信号的方法，其包括 接收输入信号；根据音量信号，在前置放大器中放大该输入信号； 从开关电源向功率放大器供应至少一个电源电压；以及 在该功率放大器中放大从该前置放大器输出的信号， 其中该开关电源以根据该音量信号而变化的频率来切换。
79.根据权利要求78的方法，其中该频率还随该输入信号而变化。
80.根据权利要求79的方法，其还包括 检测该输入信号的包络；其中该频率随所检测到的输入信号包络而变化。
81.根据权利要求80的方法，其还包括 输出指示所检测到的输入信号包络的控制信号。
82.根据权利要求81的方法，其中在检测该输入信号的包络之前，该输入信号可以被 基于该音量信号而修改。
83.根据权利要求81的方法，其中在该控制信号被从该包络检波器输出之后，该控制 信号被基于该音量信号而修改。
84.放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入信号； 功率放大器，其用于放大该输入信号；时钟发生器，其用于产生时钟信号，该时钟信号具有随该输入信号而变化的频率；以及 开关电源，其用于接收所述时钟信号、以所述时钟信号频率来切换、以及向该功率放大 器供应至少一个电源电压。
85.根据权利要求84的放大器电路，其还包括 包络检波器，其用于检测该输入信号的包络；其中该时钟信号频率随所检测到的输入信号包络而变化。
86.根据权利要求85的放大器电路，其中该包络检波器还被适配为根据所检测到的输 入信号包络来输出控制信号，且其中，该时钟发生器被适配为接收所述控制信号。
87.根据权利要求84至86中任一项的放大器电路，其还包括前置放大器，其用于基于音量信号来放大该输入信号，以及将经放大的信号输出至该 功率放大器；其中该时钟信号频率还根据该音量信号而变化。
88.根据权利要求87的放大器电路，其中该前置放大器将该输入信号放大可变增益， 所述可变增益根据该音量信号而变化。
89.根据权利要求88的放大器电路，其中所述时钟信号频率根据该可变增益而变化。
90.根据权利要求84至89中任一项的放大器电路，其中该开关电源是电平移位电荷泵。
91.根据权利要求90的放大器电路，其中所述电平移位电荷泵向该功率放大器供应多 个电源电压，所述电平移位电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述输出接线端在使用中分 别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共接线端； 第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及 控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关，所述序列被重复地适配，以根 据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储电容器，由此产生 正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入电压的电压，且以 该公共接线端处的电压为中点。
92.根据权利要求84至89中任一项的放大器电路，其中该开关电源是双模式电荷泵。
93.根据权利要求92的放大器电路，其中所述双模式电荷泵向该功率放大器供应多个 电源电压，所述双模式电荷泵包括输入接线端和公共接线端，其用于连接至输入电压；第一和第二输出接线端，其用于输出所述多个电源电压，所述第一和第二输出接线端 在使用中分别经由第一和第二负载，也分别经由第一和第二存储电容器，连接至所述公共 接线端；第一和第二飞跨电容器接线端，其用于连接至一个飞跨电容器； 开关网络，其可运行在多个不同状态中，以用于互连所述接线端；以及控制器，其用于以所述不同状态的序列来运行所述开关网络，其中所述控制器可运行在第一和第二模式中，且其中，在所述第一模式中，所述序列被 重复地适配，以根据状态将电荷包从所述输入接线端经由所述飞跨电容器传递至所述存储 电容器，由此产生正的和负的电源电压，该正的和负的电源电压一同跨越近似等于该输入 电压的电压，且以该公共接线端处的电压为中点。
94.根据权利要求84至93中任一项的放大器电路，其中所述至少一个电源电压经由各 自的电容器被供应至该功率放大器。
95.集成电路，其包括根据权利要求84至94中任一项的放大器电路。
96.音频系统，其包括根据权利要求95的集成电路。
97.根据权利要求96的音频系统，其中该音频系统是便携装置。
98.根据权利要求96的音频系统，其中该音频系统是市电供电装置。
99.根据权利要求96的音频系统，其中该音频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐系统。
100.根据权利要求96至99中任一项的音频系统，其中该输入数字信号代表用在噪声 消除处理中的环境噪声。
101.视频系统，其包括根据权利要求95的集成电路。
102.根据权利要求101的视频系统，其中该视频系统是便携装置。
103.根据权利要求101的视频系统，其中该视频系统是市电供电装置。
104.根据权利要求101的视频系统，其中该视频系统是汽车载、火车载或飞机载娱乐 系统。
105.放大信号的方法，包括 接收输入信号；从开关电源向功率放大器供应至少一个电源电压；以及 在该功率放大器中放大该输入信号， 其中该开关电源以根据该输入信号而变化的频率来切换。
106.根据权利要求105的方法，其还包括基于音量信号，在前置放大器中放大该输入信号；以及 将经放大的信号从该前置放大器输出至该功率放大器， 其中该频率还随该音量信号而变化。
107.根据权利要求105或106的方法，其还包括 检测该输入信号的包络；其中该频率随所检测到的输入信号包络而变化。
108.根据权利要求107的方法，其还包括 输出指示所检测到的信号包络的控制信号。
109.根据权利要求108的方法，其中在检测该输入信号的包络之前，该输入信号被基 于该音量信号而修改。
110.根据权利要求108的方法，其中在该控制信号被从该包络检波器输出之后，该控 制信号被基于该音量信号而修改。
全文摘要
放大器电路，其包括输入端，其用于接收待放大的输入信号；前置放大器，其用于基于可变增益来放大输入信号；功率放大器，其用于放大从前置放大器输出的信号；以及可变压电源，其用于向功率放大器供应一个或多个电源电压。所述电源电压被基于该可变增益或该输入数字信号而调整。根据本发明的其他方面，放大器电路的电源使用时钟信号来定时，由此所述时钟信号具有根据音量信号或输入信号而变化的频率。
文档编号H03F1/02GK101809862SQ200880108519
公开日2010年8月18日 申请日期2008年8月4日 优先权日2007年8月3日
发明者J·P·莱索 申请人:沃福森微电子股份有限公司