[发明专利]放大器电路、启动和停止放大器电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及放大器电路，特别是涉及具有对不同级的分立电源的电路，或由于某种其它原因具有对不同级的不同接地基准电平的电路。本发明也涉及当最小化瞬变时用于控制这样的放大器的启动的方法和配置，以及涉及包括这样的放大器和方法的音频和机电设备。

背景技术

当电路被加电或掉电时，通过扩音器或耳机没有出现可听得见的“噼啪”或“喀嗒”声是音频电路的一般要求。在启动和关闭期间出现的噼啪声通常是由负载两端的瞬变电压引起的。负责的电路设计能避免很多启动瞬变，例如通过预充电电容器到适当的电压。在D类放大器(PWM)中，在启动时还可通过很多已知的技术修改脉冲序列。

然而，即使有这样的措施，问题仍然存在，特别是在正常操作期间如果在放大器输出有直流偏移。当放大器开启时，输出电压在相对短的时间期间内从零伏达到稳定的偏移电压。

在全桥(full-bridge)型放大器中，或具有分离轨(split rail)(正和负)电源的放大器中，名义上在输出可能没有直流成分，但实际上总出现一些直流偏移。为了得到较低的直流偏移电压，需要精确匹配的组件和电路，这往往增加了其尺寸，导致较高的硅面积和相关的成本。由于这个原因，这样的放大器的经济实现总有一些可测量的偏移，因此可能在启动时产生噼啪声。

发明人确认，已知的方法还不能处理进一步的瞬变源。这种情况出现在根据设计静态输入和输出电压(接地基准电平)不同的放大器中，例如输入级和输出级操作在不同的电源电压的放大器。为方便起见，这样的放大器在这里被称为“双重电源”放大器，虽然本发明的原理适用于在输入和输出级具有不同接地基准电压的放大器，即使对每级的电压在名义上是相同的。

在输入和输出级为直流耦合的场合，在电路中的某个地方可应用偏置电流或电压，以确保当输入信号在输入级电源轨(或在其它确定的输入接地基准电平)之间被偏置到中间时，输出在输出轨(或在确定为输出信号的接地基准电平的无论什么电压处)之间被偏置到中间。一般在充分激活输出放大器之前，输出以渐进的方式被预充电到其标称静态偏置电压，例如，通过从大值电阻分压器为输出交流耦合电容器预充电以提供长时间常数。但是在此预充电电压和来自输出放大器的输出电压之间由偏置信号产生的任何差异将导致有关的启动瞬变。为了将这样的差异减少到，比方说完整的音频信号的千分之一部分，要求预充电电压和偏置信号准确到与此相似的精确度，而不管例如在电路中的组件之间源自于其的不可避免的随机制造失配、二级电路效应和电源电压中的公差效应。作为对直流耦合和通过在输入注入的偏置电流设定静态输出电平的选择方案，通过电容器的交流耦合和在输出级附近通过局部直流反馈设定静态输出电平是可能的，但在集成电路实现中可能没有吸引力。此外，局部直流反馈配置也具有其自己的启动和偏移问题。

发明内容

本发明第一个目的是减少或消除与放大器电路的启动相关的瞬变或“噼啪”声，同时减少对于组件与其有关的尺寸和成本负担准确匹配的需要。特别是，本发明目的在于纠正对输入级和输出级具有不相等的接地基准电平的放大器中的误差。启动瞬变是除了音频应用之外的应用中的问题，所以本发明不限于音频应用，即使要描述的例子可能主要为音频例子。

在第一方面，本发明提供启动具有输入级和输出级的放大器电路的方法，输出级具有用于驱动负载的输出，输入级具有信号输入和反馈输入，信号输入用于接收要被放大的信号，及反馈输入被连接以通过反馈路径从输出级的输出接收反馈信号，放大器进一步包括偏置电路，其用于在一操作电平将偏置信号应用到所述输入级，所述操作电平适于建立不同于输入级的接地基准电平的静态输出电压，所述方法依次包括下列步骤：

(a)在输出级被禁止的情况下，在一段时间期间将放大器输出预充电到相应于输入级的接地基准电平的电压水平；

(b)在偏置电路被有效地禁止且零输入信号在所述信号输入的情况下，启动输出级；

(c)逐渐激活所述偏置电路，以便在另外的一段时间期间使所述偏置信号斜升到所述操作电平，因而将输出逐渐驱动到所述静态输出电压。