[发明专利]具有一位滞后量化器的窄电压范围多电平输出脉冲调制放大器

说明书

背景技术

在例如升压D类放大器的放大器中，输出电压可以基于模拟输入电压电平调制在五个电压电平。所述放大器可以包括量化器以执行脉冲密度调制(PDM)，用于允许放大器将输出电压编码为在五个电压电平的脉冲序列，例如，+V_PP、+V_DD、GND、-V_DD和-V_PP，其中V_PP>V_DD。

基于单个一位滞后量化器的放大器可以调节输出在三个电压电平，例如+V_DD、GND和-V_DD，这将不足以在升压D类放大器的输出中的五个电压电平。如果使用多个一位滞后量化器，调制器可以进行编码输出电压在五个电压电平。然而，这将降低输出线性度并增加量化器的比较器设计的复杂性。此外，放大器的性能将对处理和布局变化变得更加敏感。

一项常规的解决方案是在三个电压电平+V_DD，GND和-V_DD之间调制的正常模式，和在三个电压电平+V_PP，GND和-V_PP之间调制的升压模式之间切换调制输出电压的范围。当输入电压被确定为是足够低时，放大器通过在三个电压电平+V_DD，GND和-V_DD之间调节输出而被置于正常模式。当输入电压被确定为足够高是，放大器通过在三个电压电平+V_PP，GND和-V_PP之间调节输出而被放置在升压模式。

取决于模式，该方案可通过检测输入电压并在输出功率级在V_DD和V_PP之间切换供应电压而实现。换言之，当处于正常模式时，升压器关闭，以及输出电压在三个电压电平+V_DD、GND和-V_DD之间调制。当处于升压模式中，升压器被迅速接通，并且输出电压在三个电压电平+V_PP、GND和-V_PP之间调制。

然而，由于输出电压在升压模式中比在正常模式中调制在更大的电压范围，该方案向升压器施加困难要求，即快速充电和放电所需电压。升压器在充电和放电期间受到高电压和电流应力，以及将具有应力失败的较大概率。设计升压器以承受应力将增加放大器的复杂性。

此外，因为输出电压在升压模式中比在正常模式中被调制在更大的电压范围，在升压模式中的调制也将产生更大量的电磁干扰(EMI)，这会干扰附近的其它电子设备或组件。再次，设计电子设备或组件以承受EMI会增加设计的复杂性。

此外，当输出电压在升压模式中被调制在更大电压范围时，D类放大器的所有输出功率由升压器提供。这将导致大量的功率消耗。

此外，由于PDM的量化误差依赖于输出脉冲的幅度，当输出电压在升压模式中比在正常模式中被调制在更大的电压范围时，升压模式会比正常模式产生更高的量化误差。

因此，存在需要一种具有增加的功率效率、放大器元件的较小应力、更少的EMI产生以及降低的量化误差的电压升压D类放大器。

附图说明

图1示出根据本公开实施例的放大器。

图2示出根据本公开实施例的功率级。

图3示出根据本公开实施例产生输出信号的方法。

图4示出根据本公开实施例从放大器产生的示例性的模拟输出电压模式。

具体实施方式

本公开实施例提供在放大器中产生输出信号的设备和技术。因此，这样的设备可包括功率级，具有三个不同电源电压的输入端和用于耦合到负载的输出；控制器，用于产生控制信号到功率级，导致功率级在多于三个不同的电压电平之间改变施加到负载的输出电压；监测器，以基于输入电压信号提供第一控制信号到控制器；和反馈系统，基于输出电压与输入信号的比较，提供第二控制信号到所述控制器。