[发明专利]G类音频放大系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及音频放大系统，更具体地说，本发明涉及G类音频放大系统及方法。

背景技术

AB类放大器具有良好的输出特征，但是效率太低。为了保持输出音质并提高效率，出现了G类放大器。

G类放大器的工作原理类似于AB类放大器，区别在于G类放大器的供电电源是可变电压，而非固定电压。随着输入信号幅度的变化，G类放大器自动调节电源电压，使输出晶体管上的压降最低，大大提高效率。

如图1所示为传统单电源供电的AB类音频放大器10，其中11、12是放大级，V_DD为放大级11、12提供正电源供电；13、14是扬声器，15、16是隔直电容，用以阻隔直流偏置(该直流偏置通常为0.5V_DD)。传统单电源供电的AB类音频放大器需要两个隔直电容15、16，而这两个隔直电容15、16的容值一般非常大，典型值为几百微法，从而使外围电路变复杂、尺寸变大、成本变高。

图2所示为现有技术用电荷泵给音频放大级提供负电源供电的电路20。与图1所示电路10不同的是，电路20包括一提供负电源V_SS的电荷泵，来给放大级11和放大级12提供两路供电电源。其中负电源V_SS的幅值与正电源V_DD的幅值相等、极性相反。因此，电路20不需要大容值的隔直电容，而仅需要小容值负电压电容21和飞电容(fly capacitor)22(电容21和22的典型容值为1uF)。然而，虽然图2所示电路20解决了大容值电容的问题，但是当输入信号很小时，电路20的功率损耗很大，仍存在低效率的问题。

图3所示电路为现有技术采用两路供电电压的电路30。其中正电源电压HPV_DD通过由开关管38、开关管39、电感40和电容41组成的buck电路提供，使得当电路30的输入信号INL变化时，通过由输入电平检测模块31、优化模块32、误差放大器33、补偿网络34、锯齿波产生器35、PWM比较器36构成的反馈网络调整PWM比较器36的输出，进而通过驱动电路37调整开关管38和开关管39的导通状态，而产生相应的正电源电压HPV_DD。同时电荷泵43接收正电源电压HPV_DD以产生幅值相同、极性相反的负电源电压HPV_SS。也即，电路30的放大级42的供电电压随着输入信号INL变化而变化，从而降低了功率损耗，提高了效率。然而电路30存在以下缺点：buck电路占用很大的版图布局面积，使电路30的电路板面积增大；buck电路轻载状态下效率很低；需要额外的电感40，增加了成本，并产生电磁干扰问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种G类音频放大系统，该G类音频放大系统可根据音频输入信号，调整其供电电压，从而高效率地输出高保真音频放大信号，同时该G类音频放大系统成本低，空间占用小。

为实现上述目的，本发明公开了一种G类音频放大系统，包括输入端，接收音频输入信号；音频放大级，耦接至输入端，输出音频放大信号；输入电平检测单元，耦接至输入端，检测音频输入信号的大小，输出电平检测信号；电荷泵，耦接至输入电平检测单元的输出端，接收电平检测信号，输出正电源信号和负电源信号；其特征在于，所述正电源信号和所述负电源信号为所述音频放大级的供电信号。

为实现上述目的，本发明还公开了一种G类音频放大方法，包括检测音频输入信号，得到电平检测信号；响应所述电平检测信号提供相应电压级别的正电源信号和负电源信号；接收所述音频输入信号、所述正电源信号和所述负电源信号，提供音频放大信号。

本发明的优点在于所提供的G类音频放大系统保持高效率的同时，可以以更低的成本、更小的空间占用而高保真地输出音频信号。

附图说明

图1示出传统单电源供电的AB类音频放大器。

图2示出现有技术用电荷泵模块给音频放大级提供负电源供电的电路20。

图3示出现有技术采用两路供电电压的电路30。

图4示出根据本发明一个实施例的G类音频放大系统100。

图5示出根据本发明一个实施例的G类音频放大系统100？。

图6(a)示出图4所示G类音频放大系统100的工作模式示意图。

图6(b)示出图4所示G类音频放大系统100的另一工作模式示意图。

图7示出根据本发明一个实施例的用于G类音频放大系统的电荷泵202。

图8示出当图7所示电荷泵202工作在±0.5X模式时的开关控制波形。