功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的示例性和非限制性实施例一般地涉及功率放大器，并且更具体地涉及一种汽车音频功率放大器。
【背景技术】
[0002]在现代城市每天的通勤中，尤其是在高峰期，人们经常会被困在拥挤的车流中。为了减少汽车在交通拥堵时或者在等候交通灯时的二氧化碳排放量以及减少其他污染物，大多数汽车制造商为汽车引入了启动-停止(start-stop)引擎功能。利用该启动-停止引擎功能，当汽车被困在交通拥堵中时，汽车引擎将自动关闭，而后当随着交通拥堵清除，汽车继续前行时将重新启动。当汽车引擎重新启动时，从汽车电池中突然抽取大的涌入(in-rush)电流，导致电池电压的快速下降。在汽车引擎重新启动后，电池又将返回到正常的电压值。车载娱乐系统的供电电压直接来自汽车的电池，因此在整个启动-停止过程中车载娱乐系统将经历同样的电压变化。
[0003]通常，当汽车引擎处于启动状态时，用于建立静态工作点的外部电路的电容会有快速放电的行为。这将导致汽车收音机系统的功率放大器不能正常工作，从而使得汽车音频系统的功率放大器被设置为静音状态，以致听不到任何声音(包括来自扬声器中的瞬态噪声)。
[0004]当今，人们不断地追求越来越舒适的驾驶体验，从而对车载娱乐系统的性能要求比以前高得多。因此，音频输出的中断是不可接受的，即使在启动状态下这种中断也是不期望的。当前的车载声音质量标准也不允许这种中断行为。
[0005]为了避免上述问题，通常使用一种众所周知的外部电路解决方案。在该方案中进一步使用了直流/直流调节器以稳定启动-停止期间的电池电压。然而，这种解决方案需要若干外围设备和笨重的LC元件，从而导致了总成本、电路板尺寸和系统复杂度的增加。
[0006]因此，提出了另一种在汽车中经常采用的解决方案。在该解决方案中将最低工作电压设置为供电电压Vcc的一半(例如，电池电压的一半，如果电池电压为12V,则Vcc/2=12V/2 = 6V)。该解决方案的典型电路结构在图1中示出，该电路包括钳位电路Ml、甲乙类放大器M2和共模反馈(CMFB)电路M3。在图1所示的电路中，钳位电路Ml被设置为在SVR (电源电压抑制)节点处向甲乙类放大器M2提供钳位电压Vsvr = Vcc/4作为其输入偏置电压。甲乙类放大器是在汽车收音机系统中用于驱动扬声器的典型放大器电路结构，其通常包括一对放大器(诸如，运算放大器)和通常耦合在这对放大器的相应输出和输入间的四个反馈电阻器Rfl、Rf2、Rel和Re2。一般地，在这样的放大电路中，电阻器Rfl和Rf2的阻值被设置为相等，并且等于电阻器Rel和Re2阻值的20倍，即Rfl = Rf2 = 20Rel =20Re2。共模反馈电路M3被设置在这对放大器的输出和相应的输入之间，用来吸收从输出到输入的静态电流。利用该共模反馈，这对放大器的输出的直流偏置可以保持在Vcc/2，而且这对放大器的输出OUTP和OUTM的交流增益保持相等。在这个解决方案中，两个放大器的输入被偏置在电源的四分之一(即Vcc/4)处，而两个放大器的输出被偏置在电源的一半(即Vcc/2)处。这样当电源在启动状态下，电源电压突然从Vcc下降到Vcc/2时，放大器的输出也将随着电源电压的降低而成比例地降低，从而保证整个放大器电路仍然可以正常操作。
[0007]然而，虽然共模反馈的方案可以解决启动-停止的问题，但是这种方案另外引入了正反馈环路，这可能会大大影响整个音频系统的稳定性，特别是在汽车上电时对稳定性的影响更大。例如，如果外部负载是诸如1nF的容性负载，则该电路可能会导致不期望的振荡。在实际应用中，外部电容是无法避免的。例如，如果扬声器有2欧姆的电阻，那么除非由扬声器引起的电容小于2nF，否则振荡不可避免，但这么小的电容是不实际的。
【发明内容】
[0008]本发明的示例实施例提供了一种新的汽车音频系统的功率放大器。所提出的功率放大器取消了共模反馈电路，从而即使当连接大的容性负载时，也可以避免引起振荡的可能性，并由此使汽车音频系统更加稳定。
[0009]本发明的第一方面涉及一种功率放大器，包括:钳位电路(NI)，被配置为从电源提供钳位电压；放大器对(N2)，具有耦合到钳位电路的多个第一输入端、用于提供放大信号的输出端、以及多个第二输入端；以及偏置电路(N3)，耦合在钳位电路和放大器对的多个第二输入端之间并且被配置为调节放大器对的输入偏置电压以便使得放大器对的输出偏置电压随着电源电压的变化而成比例地改变。
[0010]本发明的第二方面涉及一种方法，用于调节包括钳位电路、偏置电路和放大器对的功率放大器的偏置电压，该方法包括:由钳位电路从电源提供钳位电压；由偏置电路调节放大器对的输入偏置电压，以便使得放大器对的输出偏置电压随着电源电压的变化而成比例地改变；以及由放大器对提供放大的信号。
[0011]本发明的第三方面涉及偏置电路，包括:第一缓冲器和第二缓冲器，其中每一个缓冲器具有至少一个输入端和一个输出端。其中，第一缓冲器的一个输入端与输入节点稱合；第一缓冲器的输出端通过第一电阻器与第二缓冲器的第一输入端耦合；输入节点与第二缓冲器的第二输入端耦合；第二电阻器耦合在第二缓冲器的输出端和第一输入端之间；并且第二缓冲器的输出端分别与多个偏置电阻器耦合。
【附图说明】
[0012]通过参考以下的结合附图描述的实施例可以更好地理解本发明的各实施方式、优选的使用模式和其他目标。在附图中，相似的附图标记一般指代相似的元素。
[0013]图1是示出现有技术中包含共模反馈的功率放大器电路的原理图；
[0014]图2是示出根据本发明的实施例的功率放大器电路的方框图；
[0015]图3是示出根据本发明的实施例的功率放大器电路的原理图；
[0016]图4示出了根据本发明的实施例的功率放大器电路的一个示例的仿真结果；以及
[0017]图5是示出根据本发明的实施例的用于调节功率放大器电路的偏置电压的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]将参照附图更详细地描述一些优选的实施例，在附图中本公开的优选实施例已经示出。然而，本公开可以以多种方式实施，因此不应被解释为仅限于本文所公开的实施例。与此相反，提供这些实施例是为了透彻和完整地理解本公开，并向本领域的技术人员全面地传递本公开的范围。
[0019]在下文中，将使用几种替代方案来描述本发明及其各方面的各种实施例和实施方式。应当注意的是，根据特定的需求和限制，所描述的所有替代方案可被单独或以任何可能的组合来提供(也包括各种替代方案的个别功能的组合)。
[0020]首先参考图2，其中示出了根据本发明的实施例的功率放大器电路的方框图。如图2所示，所提出的汽车音频系统的功率放大器电路主要包括三个模块，即钳位电路N1、放大器对(例如，甲乙类放大器)N2和偏置电路N3，其中钳位电路NI和放大器对N2与图1中所示出的相似。
[0021]以下将参照图3更详细地描述每个电路块N1、N2、N3。图3示出了根据本发明的实施例的功率放大器电路的原理图。
[0022]如图3所示，钳位电路NI可以包括在电源(Vcc)和地之间串联的两个电阻器Rl和R2。在本实施例中，电阻器Rl的阻值可以优选地被设置为电阻器R2的3倍，即Rl = 3R2。在该优选的情况下，电阻器Rl和R2之间的分压是Vcc/4，其可以例如通过电阻器R3耦合到SVR (电源电压抑制)节点。SVR节点可以通过一个大的外部电容器Csvr与地耦合，该大的电容器的电容典型地为10 μ F。由于这个大电容的存在，当电源电压例如从Vcc突然下降到Vcc/2时，没有快速