功率放大器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的示例性和非限制性實施例一般地涉及功率放大器，并且更具體地涉及一種汽車音頻功率放大器。
【背景技術】
[0002]在現代城市每天的通勤中，尤其是在高峰期，人們經常會被困在擁擠的車流中。為了減少汽車在交通擁堵時或者在等候交通燈時的二氧化碳排放量以及減少其他污染物，大多數汽車制造商為汽車引入了啟動-停止(start-stop)引擎功能。利用該啟動-停止引擎功能，當汽車被困在交通擁堵中時，汽車引擎將自動關閉，而后當隨著交通擁堵清除，汽車繼續前行時將重新啟動。當汽車引擎重新啟動時，從汽車電池中突然抽取大的涌入(in-rush)電流，導致電池電壓的快速下降。在汽車引擎重新啟動后，電池又將返回到正常的電壓值。車載娛樂系統的供電電壓直接來自汽車的電池，因此在整個啟動-停止過程中車載娛樂系統將經歷同樣的電壓變化。
[0003]通常，當汽車引擎處于啟動狀態時，用于建立靜態工作點的外部電路的電容會有快速放電的行為。這將導致汽車收音機系統的功率放大器不能正常工作，從而使得汽車音頻系統的功率放大器被設置為靜音狀態，以致聽不到任何聲音(包括來自揚聲器中的瞬態噪聲)。
[0004]當今，人們不斷地追求越來越舒適的駕駛體驗，從而對車載娛樂系統的性能要求比以前高得多。因此，音頻輸出的中斷是不可接受的，即使在啟動狀態下這種中斷也是不期望的。當前的車載聲音質量標準也不允許這種中斷行為。
[0005]為了避免上述問題，通常使用一種眾所周知的外部電路解決方案。在該方案中進一步使用了直流/直流調節器以穩定啟動-停止期間的電池電壓。然而，這種解決方案需要若干外圍設備和笨重的LC元件，從而導致了總成本、電路板尺寸和系統復雜度的增加。
[0006]因此，提出了另一種在汽車中經常采用的解決方案。在該解決方案中將最低工作電壓設置為供電電壓Vcc的一半(例如，電池電壓的一半，如果電池電壓為12V,則Vcc/2=12V/2 = 6V)。該解決方案的典型電路結構在圖1中示出，該電路包括鉗位電路Ml、甲乙類放大器M2和共模反饋(CMFB)電路M3。在圖1所示的電路中，鉗位電路Ml被設置為在SVR (電源電壓抑制)節點處向甲乙類放大器M2提供鉗位電壓Vsvr = Vcc/4作為其輸入偏置電壓。甲乙類放大器是在汽車收音機系統中用于驅動揚聲器的典型放大器電路結構，其通常包括一對放大器(諸如，運算放大器)和通常耦合在這對放大器的相應輸出和輸入間的四個反饋電阻器Rfl、Rf2、Rel和Re2。一般地，在這樣的放大電路中，電阻器Rfl和Rf2的阻值被設置為相等，并且等于電阻器Rel和Re2阻值的20倍，即Rfl = Rf2 = 20Rel =20Re2。共模反饋電路M3被設置在這對放大器的輸出和相應的輸入之間，用來吸收從輸出到輸入的靜態電流。利用該共模反饋，這對放大器的輸出的直流偏置可以保持在Vcc/2，而且這對放大器的輸出OUTP和OUTM的交流增益保持相等。在這個解決方案中，兩個放大器的輸入被偏置在電源的四分之一(即Vcc/4)處，而兩個放大器的輸出被偏置在電源的一半(即Vcc/2)處。這樣當電源在啟動狀態下，電源電壓突然從Vcc下降到Vcc/2時，放大器的輸出也將隨著電源電壓的降低而成比例地降低，從而保證整個放大器電路仍然可以正常操作。
[0007]然而，雖然共模反饋的方案可以解決啟動-停止的問題，但是這種方案另外引入了正反饋環路，這可能會大大影響整個音頻系統的穩定性，特別是在汽車上電時對穩定性的影響更大。例如，如果外部負載是諸如1nF的容性負載，則該電路可能會導致不期望的振蕩。在實際應用中，外部電容是無法避免的。例如，如果揚聲器有2歐姆的電阻，那么除非由揚聲器引起的電容小于2nF，否則振蕩不可避免，但這么小的電容是不實際的。

【發明內容】

[0008]本發明的示例實施例提供了一種新的汽車音頻系統的功率放大器。所提出的功率放大器取消了共模反饋電路，從而即使當連接大的容性負載時，也可以避免引起振蕩的可能性，并由此使汽車音頻系統更加穩定。
[0009]本發明的第一方面涉及一種功率放大器，包括:鉗位電路(NI)，被配置為從電源提供鉗位電壓；放大器對(N2)，具有耦合到鉗位電路的多個第一輸入端、用于提供放大信號的輸出端、以及多個第二輸入端；以及偏置電路(N3)，耦合在鉗位電路和放大器對的多個第二輸入端之間并且被配置為調節放大器對的輸入偏置電壓以便使得放大器對的輸出偏置電壓隨著電源電壓的變化而成比例地改變。
[0010]本發明的第二方面涉及一種方法，用于調節包括鉗位電路、偏置電路和放大器對的功率放大器的偏置電壓，該方法包括:由鉗位電路從電源提供鉗位電壓；由偏置電路調節放大器對的輸入偏置電壓，以便使得放大器對的輸出偏置電壓隨著電源電壓的變化而成比例地改變；以及由放大器對提供放大的信號。
[0011]本發明的第三方面涉及偏置電路，包括:第一緩沖器和第二緩沖器，其中每一個緩沖器具有至少一個輸入端和一個輸出端。其中，第一緩沖器的一個輸入端與輸入節點稱合；第一緩沖器的輸出端通過第一電阻器與第二緩沖器的第一輸入端耦合；輸入節點與第二緩沖器的第二輸入端耦合；第二電阻器耦合在第二緩沖器的輸出端和第一輸入端之間；并且第二緩沖器的輸出端分別與多個偏置電阻器耦合。
【附圖說明】
[0012]通過參考以下的結合附圖描述的實施例可以更好地理解本發明的各實施方式、優選的使用模式和其他目標。在附圖中，相似的附圖標記一般指代相似的元素。
[0013]圖1是示出現有技術中包含共模反饋的功率放大器電路的原理圖；
[0014]圖2是示出根據本發明的實施例的功率放大器電路的方框圖；
[0015]圖3是示出根據本發明的實施例的功率放大器電路的原理圖；
[0016]圖4示出了根據本發明的實施例的功率放大器電路的一個示例的仿真結果；以及
[0017]圖5是示出根據本發明的實施例的用于調節功率放大器電路的偏置電壓的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]將參照附圖更詳細地描述一些優選的實施例，在附圖中本公開的優選實施例已經示出。然而，本公開可以以多種方式實施，因此不應被解釋為僅限于本文所公開的實施例。與此相反，提供這些實施例是為了透徹和完整地理解本公開，并向本領域的技術人員全面地傳遞本公開的范圍。
[0019]在下文中，將使用幾種替代方案來描述本發明及其各方面的各種實施例和實施方式。應當注意的是，根據特定的需求和限制，所描述的所有替代方案可被單獨或以任何可能的組合來提供(也包括各種替代方案的個別功能的組合)。
[0020]首先參考圖2，其中示出了根據本發明的實施例的功率放大器電路的方框圖。如圖2所示，所提出的汽車音頻系統的功率放大器電路主要包括三個模塊，即鉗位電路N1、放大器對(例如，甲乙類放大器)N2和偏置電路N3，其中鉗位電路NI和放大器對N2與圖1中所示出的相似。
[0021]以下將參照圖3更詳細地描述每個電路塊N1、N2、N3。圖3示出了根據本發明的實施例的功率放大器電路的原理圖。
[0022]如圖3所示，鉗位電路NI可以包括在電源(Vcc)和地之間串聯的兩個電阻器Rl和R2。在本實施例中，電阻器Rl的阻值可以優選地被設置為電阻器R2的3倍，即Rl = 3R2。在該優選的情況下，電阻器Rl和R2之間的分壓是Vcc/4，其可以例如通過電阻器R3耦合到SVR (電源電壓抑制)節點。SVR節點可以通過一個大的外部電容器Csvr與地耦合，該大的電容器的電容典型地為10 μ F。由于這個大電容的存在，當電源電壓例如從Vcc突然下降到Vcc/2時，沒有快速