CN1322399A - 具有暂态恢复辅助装置的放大器设备 - Google Patents
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Abstract
一个“浮置”或“单极”的DC电源(XF1,D1)与由跨接电源输出的两个串联电容器(C1,C2)组成的滤波器(F1)相连。电容器间的输出电压作为放大器的电源输入(A1和A2),放大器的输出(A3)通过一个负载(L)与两个电容器的公共端相连。与滤波器并联的偏置电源(R3,R4)产生一个代表电容器电压的相对值的输出电压(Vb),该输出电压通过一个门限设备(TD)反馈给放大器的输入。在存在可能使滤波器电容电压产生不平衡的暂态输入信号的条件下,偏置电压使门限设备处于导通状态,将暂态从放大器的输入端转移,这样就降低了电源电压的不平衡,改善了放大器的暂态恢复时间。
Description
发明领域
本发明涉及具有在暂态工作条件下减少恢复时间设备的放大器，特别是涉及用于降低与输入信号一同进入放大器的暂态的影响的暂态抑制电路。
背景信息
有很多方法可以保护音频放大器不受暂态的影响。例如，Morris等人在专利号为5,224,169的美国专利中，描述了一个包含有立体声放大器的系统，每个放大器都由双电源电压(+V和-V)供电。一个与放大器的输出端连接的检波器检测放大器的输出电压，假如存在持续的DC或者有一个电源失效，就关掉正负电压电源。但它可能检测不到与输入信号一起进来的暂态DC(也就是非持续的)。Lendaro在专利号为5,157,353的美国专利中描述了这样一个保护电路，工作放大器的双电源由“缓慢开始”的电路提供，这就限制了电源电压的变化速率，从而抑制接通和断开时的暂态。但是，没有用于抑制与输入信号一同进来的暂态的防备。
还描述过其他一些的放大器保护电路的例子，例如Griffis在专利号为4,405,948的美国专利中，描述过一个，它可以检测电源电压的暂态，用来在音频放大器之前降低可调增益放大器的增益。在专利号为5,199,097的美国专利中，Anderson等人描述了这样的装置，该装置包含有一个有偏压的放大器，其电源电压来自于二极管隔离滤波器，在主电源电压断电的时候该滤波器可以缓慢地降低电压。
概要
该项发明适用于解决至今为止未被认识到的，与某些型号放大器中会发生的暂态有关的问题。特别是在某些只有单极功率电源，而放大器的工作通常需要双极电源(在下面有详细的描述)的放大器应用。已经发现，与这项发明的一个方面相一致，在这些应用中，输入信号的暂态会导致电源滤波器电容的电压会受到放大器输入信号的暂态干扰，这种干扰会使放大器的暂态响应变坏。
这项发明的目的是降低输入信号暂态对放大器电源电压的影响。
体现本发明的放大器设备包含一个滤波器，滤波器包括跨接在DC电源输出端的串联的第一个和第二个电容。电容器间的输出电压加载到放大器的各个馈电端，该放大器有一个输出端通过一个负载与两个电容的公共端相连。提供了一个反馈电路用来抑制一个放大器输入端的暂态，以响应滤波器输出电压的不平衡条件。
在根据这项发明原理的示例件应用中，反馈电路含有一个偏置电源，偏置电源的输出端提供一个指示电容器上的电压差的偏置电压，还含有一个连接在所述偏置电源输出端和放大器输入端之间的门限装置。
附图的简要说明
该项发明的前面所述的和更多的说明如附图所示，在这里单幅图是一个电视设备的电路图，部分以方框表示，该电视设备包含体现这项发明的音频放大器。
首选设备的描述
图1的电视装置包括功率输入端12连接到备用功率电源14，并通过开关16连接到主功率电源18上。备用功率电源14连续地给可能具有遥控接收器的控制单元20提供工作功率。接收到用户遥控发送器的接通命令后，控制单元给开关16发送一个接通命令，从而激活主功率电源18，它给音频/视频信号处理单元22、和与音频/视频信号处理单元22输出相连的视频显示单元24提供工作功率。单元22有多个音频/视频输入26，也可能包括调谐电路和其他传统的音频/视频信号处理电路。控制单元20响应用户的输入，通过总线26为音频/视频处理单元22提供频道选择信号、输入选择信号和其他许多控制信号(如音量、颜色、色调等)，然后音频/视频处理单元22给显示单元24提供视频信号，给音频输出端28提供音频输出信号，通过体现该项发明的音频放大单元30(在图中以剖视图画出)放大并应用到扬声器。为了使示意图更简洁，这里只给出了非立体声应用，只有一个音频输出端28和放大单元30。对于立体声应用系统来说，需有第二个音频输出端和第二个音频放大单元。
主功率电源18优选以开关模式给单元22和单元24高效地提供DC电压，也给音频放大单元30提供AC工作功率。具体地，电源18包括一个有线圈(图中没有显示)的变压器32，用以给处理单元22和显示单元24提供不同的电压。如图所示变压器32还有次级线圈34，它给单元30提供AC功率。注意到在主功率电源18内，线圈34是一个没有中央抽头的单线圈并处于浮置状态(也就是不接地)。
音频放大器30的DC功率是由整流器36提供的，单元36有一个与从功率电源18出来的AC电源线串联的二极管D1，二极管将AC功率整流并产生DC电压V，电压V将提供给滤波器40的第一端(T1)和第三端(T3)，滤波器40用来平滑整流后的电压，并将单极电压转变为双极电压。更详细的说明是，滤波器40包括一对串联的电容器C1和C2，它们在T1端和T3端间跨接，整流后的电压V加载到T1和T3端上，第三端与两个电容器的公共点相连，由此在T1端产生相对于T2端的正电压+V/2，在T3端产生相对于T2端的负电压-V/2，一对电阻R1和R2分别与电容器C1和C2并联用来稳定滤波器的输出阻抗，设定滤波器的时间常数，也用来使AC电源断开时电容器均匀放电。滤波器电容C1和C2典型值为1000微法，滤波器负载电阻R1和R2的典型值各为250欧姆。
由电容器C1和C2间产生的输出电压+V/2和-V/2分别与放大器50的输入端A1和A2相连，该放大器的输出端A3通过负载52(例如一个扬声器声音线圈)和这对电容器的公共端(即T2端)相连。放大器50优先用ST微电子公司制造的“D”类TDA7480型音频放大器。放大器50的DC参考输入端A5与滤波器输出T2相连，在该项发明的这个例子中，还与TV设备10的系统的地相连。正如下面将要说明的，滤波器40的任何端可能要以系统接地作为参照。放大器50(在该例子中是同相输入)的信号输入端T4是AC，它通过一个耦合电容CC与处理单元22的音频输出端28相连。
音频输入信号可能伴随有DC暂态，例如，当主功率电源18被连通和断开时。举例来说，当用户到改变音频/视频处理器22的输入26的连接，或者单元22在与输入26相连的不同音频源之间切换时，暂态都有可能发生。
依照这项发明，注意到，伴随音频输入信号的DC暂态可能使滤波器电容电压不平衡，这种不平衡条件可能会不合需要地延长暂态衰减和放大器50恢复所需的时间。举个例子来说，一个相对于A5端为正的DC暂态电压会使放大器50需要电容C1的电流比电容C2的要多，这样电容电压就会不平衡。当DC暂态的时间常数大于滤波器40的时间常数时，这种情况很容易发生。
根据这项发明，伴随输入信号进入放大器50的DC暂态，由当电容电压不平衡条件发生时通过激活一个反馈电路来抑制。
这个反馈电路包括一个偏置电源60，它独立于放大器50的工作。独立的偏置电源60与滤波器40并联，其输出节点N通过门限设备70与放大器50的输入端A4相连。独立的偏置电源60包括一对同样电阻值的R3和R4，通过两个电阻的连接节点N和滤波器T1端和T3端相连。电阻R3和R4的典型值分别为4.7千欧姆。门限设备70包括一对同样大小的齐纳二极管Z1和Z2，它们在偏置电源60的节点N和放大器50的信号输入端A4之间“背对背”串联。二极管的典型齐纳电压值为5.6伏特。这个电压值远高于A4端输入信号的电压值，足以阻止齐纳二极管的导通，这样在正常的信号条件下反馈电路是断开的，齐纳二极管Z1和Z2只有在暂态发生时才导通，将暂态输入信号的能量转移至独立偏置电源60的节点N。换一种角度看就是当暂态发生时，节点N给输入端A4提供了抑制或者取消暂态的电流。
作为放大器单元30工作的另一个的例子，当暂态并没有发生，因为由放大器50驱动的电流相同，因此电容C1和C2间的电压相同。从而两个电容器公共点(T2端)的电压与由偏置电源产生的节点N电压相同。在这些条件下齐纳二极管Z1和Z2处于非导通状态，如上面提到的，这是因为齐纳电压比期望的音频输入信号电压的最大值要大很多。
当发生正的、持续的时间比滤波器的时间常数要长的暂态时，与电容器C2相比，放大器50趋向于对电容器C1放更多的电，这是因为正电源A1端有更大的电流需求。因为偏置电源60平均滤波器间的电压，电容器C1上电压的减少会使节点N上的电压相对于T2端(地)的电压变负，从而齐纳二极管Z1和Z2处于导通状态，将暂态输入电流转移到节点N(即提供了抑制和取消暂态的从节点N至A4的电流)，从而减少了暂态的振幅，加速放大器50从暂态的恢复。当发生输入负的暂态时也一样，由于C2电容更多地放电，在这时节点N的电压相对于T2端为正。
对图1所示的音频放大器可以进行多种调整。例如可以用全波桥式整流器代替单二极管整流器36。这样做在用无切换的电源代替优选的有切换模式电源，为音频单元30提供更低频率的AC信号时具有优点。还有作较少的改动，同相放大器50可以用反相放大器代替。除了T2端外，系统的地可以与滤波器40的T1端或T3端相连。
Claims (8)
1.暂态恢复装置包括：
一个放大器；
提供给所述放大器工作电压的DC电压电源；
一个抑制电路，连接在所述放大器和所述DC电压电源之间，包括第一和第二存储装置；
与所述放大器的一个输入端连接的所述抑制电路，当所述第一和第二存储装置的电压不平衡时，提供正比于所述第一和第二存储装置的电压差值的抑制电流，抑制所述放大器输入信号中的暂态分量。
2.放大器装置包括：
包含一对跨接在DC电源的第一和第二输出端的串联的电容器的滤波器；
将由所述一对电容器间产生的输出电压连接到各个放大器的电源端的装置；
通过一个负载将所述放大器的输出端和所述一对电容器的公共点连接的装置；和
与所述放大器的输入端相连的，与所述两个电容器的电压差成比例地来抑制输出信号中的暂态分量的反馈电路。
3.权利要求2所述的装置，其中的反馈电路装置包括：
一个偏置电源，与所述滤波器并联，有一个输出端用来提供一个指示电容电压间差值的输出电压；
一个门限装置，连接在所述偏置电源的所述输出端和所述放大器的所述输入端之间。
4.放大器装置包括：
一个DC电压电源；
一个滤波器，连接所述电源，在所述滤波器的第一端和第二端之间提供了第一个输出电压，在所述滤波器的第二端和第三端间提供了第二个输出电压；
一个放大器，其第一个电源端与所述滤波器的所述第一端相连，其第二个电源端与所述滤波器的所述第三端相连，还有一个输出端，通过一个负载与所述滤波器的所述第二端相连；和
一个反馈电路，用于响应所述滤波器的所述输出电压的不平衡条件，来抑制所述放大器一个输入端的暂态。
5.权利要求4中所述的装置，其中所述反馈电路装置包括：
一个偏置电源，具有分别与所述滤波器的第一端和第三端相连的各个输入端，和一个通过门限装置与所述放大器输入端相连的输出端；
6.权利要求4中所述的装置，其中所述偏置电源包括，将所述滤波器的所述第一端和第三端的电压相加的装置，其中所述门限装置连接在所述累加装置的输出端和所述放大器的所述输入端之间。
7.权利要求4中所述的装置还包括：
连接所述滤波器的所述第二端和所述放大器的所述参考电压输入端的设备。
8.权利要求7中所述的装置还包括：
将所述滤波器的所述第二端和第三端中选定的一端和接地参考电势源连接的装置
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