CN111211749A - 功率放大装置以及音频装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及功率放大装置以及音频装置。功率放大装置具备第1至第4BTL放大器、第1至第3开关电路。第1BTL放大器具有第1及第2输出放大器。第2BTL放大器具有第3及第4输出放大器。第3BTL放大器具有第5及第6输出放大器。第4BTL放大器具有第7及第8输出放大器。第1开关电路通过接通或断开而将第2输出放大器与第3输出放大器的输出之间导通或切断。第2开关电路通过接通或断开而将第5输出放大器与第8输出放大器的输出之间导通或切断。第3开关电路通过接通或断开而将第4输出放大器与第7输出放大器的输出之间导通或切断。在第1至第4输入信号的振幅小于第1阈值的情况下，第1至第3开关电路接通。

Description

功率放大装置以及音频装置
本申请享受以日本专利申请2018-218437号(申请日：2018年11月21日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本实施方式涉及功率放大装置以及音频装置。
背景技术
车载用的音频装置中所搭载的功率放大装置通常以B级、AB级桥式电路的形式动作，且一般被设置在有限的空间中。因此，难以设置较大的散热片等散热设备，由于高热而引起的音频装置的半导体器件的损伤、短寿命化成为问题。
此外，近年来，随着车载音频装置的大功率化、多声道化、多媒体化的发展，进一步期望高效率且发热较少的功率放大系统。作为单一的电源轨、且在车载用中使用较多的方式，存在多级纵向级联(多段縦積)构成的功率放大装置。
但是，在该多级纵向级联构成中，必须产生将单一的电源轨分割成多级的偏置电压，而在偏置电压的范围内驱动纵向级联的各个桥式放大器。因此，在电源电压较低的情况下，对桥式放大器赋予的电压变少，难以作为桥式放大器进行动作。因此，在以往的功率放大装置中，难以进一步降低消耗电流。
发明内容
实施方式提供能够降低消耗电流的功率放大装置以及音频装置。
本实施方式的功率放大装置具备第1至第4BTL放大器、以及第1至第3开关电路。第1BTL放大器具有桥接的第1以及第2输出放大器，输出将第1输入信号放大后的第1输出信号。第2BTL放大器具有桥接的第3以及第4输出放大器，输出将第2输入信号放大后的第2输出信号。第3BTL放大器具有桥接的第5以及第6输出放大器，输出将第3输入信号放大后的第3输出信号。第4BTL放大器具有桥接的第7以及第8输出放大器，输出将第4输入信号放大后的第4输出信号。第1开关电路通过接通而将第2输出放大器的输出与第3输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将第2输出放大器的输出与第3输出放大器的输出之间切断。第2开关电路通过接通而将第5输出放大器的输出与第8输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将第5输出放大器的输出与第8输出放大器的输出之间切断。第3开关电路通过接通而将第4输出放大器的输出与第7输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将第4输出放大器的输出与第7输出放大器的输出之间切断。在第1至第4输入信号的振幅小于第1阈值的情况下，第1至第3开关电路接通。
附图说明
图1是表示本实施方式的开关电源的构成例的图。
图2是表示图1所示的第1输出放大器A11的构成的一例的图。
图3是表示图1所示的第1输出放大器A11的构成的其他例子的图。
图4是表示图1所示的第1控制电路FBN1的构成的一例的图。
图5是表示BTL放大器的输出波形与模式之间的关系的一例的图。
图6是表示小信号模式下的驱动状态例的图。
图7是表示小信号模式下的输出信号例的图。
图8是表示中信号模式下的驱动状态例的图。
图9是表示小信号以及中信号模式下的输出信号例的图。
图10是表示大信号模式下的驱动状态例的图。
图11是表示小信号模式、中信号模式、以及大信号模式下的输出信号例的图。
图12是对消耗电力进行比较的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在本说明书的附图中，为了便于图示和容易理解，而将比例尺以及纵横尺寸比等相对于实物适当地进行变更夸张。
(一个实施方式)
图1是表示包括一个实施方式的功率放大装置100的音频系统的一例的构成图。功率放大装置100具备第1电位线LVDD、第2电位线LGND、第1至第4BTL放大器B1～B4、第1至第3开关电路SWL、SWR、SWM、第1至第4控制电路FBN1～FBN4以及第1至第3比较器CL、CR、CM。功率放大装置100可以用于车载用的音频装置等。
第1电位线LVDD被供给第1电位(电源电压)VDD。第2电位线LGND被供给比第1电位VDD低的第2电位(接地电压)GND。为了简化说明，将本实施方式的第2电位(接地电压)设为GND＝0来处理。
第1至第4BTL放大器B1～B4分别具备2个BTL(桥接负载：Bridge Tied Load；或者平衡无输出：Balanced Trans Less)式放大器，该BTL式放大器具有与输出级晶体管桥接的输出桥式电路。
第1BTL放大器B1具有桥接的输出放大器A11、A12。这些输出放大器A11、A12具有电流供给端子、电流排出端子、以及输出端子TA11、TA12。并且，在输出端子TA11、TA12之间连接有作为负载的扬声器S1。第1BTL放大器B1输出将向输入端子TIN1输入的第1输入信号(第1声道ch1的信号)放大后的第1输出信号。通过向输出端子TA11、TA12之间输出第1输出信号(流动负载电流)，由此从扬声器S1输出与第1输入信号对应的声音。
此外，第2BTL放大器B2具有桥接的输出放大器A21、A22。这些输出放大器A21、A22具有电流供给端子、电流排出端子、以及输出端子TA21、TA22。并且，在输出放大器A21、A22的输出端子TA21、TA22之间连接有作为负载的扬声器S2。第2BTL放大器B2输出将向输入端子TIN2输入的第2输入信号(第2声道ch2的信号)放大后的第2输出信号。通过向输出放大器A21、A22的输出端子TA21、TA22之间输出第2输出信号(流动负载电流)，由此从扬声器S2输出与第2输入信号对应的声音。
此外，第3BTL放大器B3具有桥接的输出放大器A31、A32。这些输出放大器A31、A32具有电流供给端子、电流排出端子、以及输出端子TA31、TA32。并且，在输出放大器A31、A32的输出端子TA31、TA32之间连接有作为负载的扬声器S3。第3BTL放大器B3输出将向输入端子TIN3输入的第3输入信号(第3声道ch3的信号)放大后的第3输出信号。通过向输出放大器A31、A32的输出端子TA31、TA32之间输出第3输出信号(流动负载电流)，由此从扬声器S3输出与第3输入信号对应的声音。
此外，第4BTL放大器B4具有桥接的输出放大器A41、A42。这些输出放大器A41、A42具有电流供给端子、电流排出端子、以及输出端子TA41、TA42。并且，在输出放大器A41、A42的输出端子TA41、TA42之间连接有作为负载的扬声器S4。第4BTL放大器B4输出将向输入端子TIN4输入的第4输入信号(第4声道ch4的信号)放大后的第4输出信号。通过向输出放大器A41、A42的输出端子TA41、TA42之间输出第4输出信号(流动负载电流)，由此从扬声器S4输出与第4输入信号对应的声音。
第1开关电路SWL根据第1以及第2输入信号，通过接通而将输出放大器A12与输出放大器A21的输出端子之间导通，或者通过断开而将输出放大器A12与输出放大器A21的输出端子之间切断。此外，第2开关电路SWR根据第3以及第4输入信号，通过接通而将输出放大器A31与输出放大器A42的输出端子TA31、TA42之间导通，或者通过断开而将输出放大器A31与输出放大器A42的输出端子TA31、TA42之间切断。第3开关电路SWM根据第1至第4输入信号，通过接通而将输出放大器A22与输出放大器A41的输出端子TA22、TA41之间导通，或者通过断开而将输出放大器A22与输出放大器A41的输出端子TA22、TA41之间切断。
此处，第1阈值Th1、第2阈值Th2具有第2阈值Th2＞第1阈值Th1的大小关系。即，第1阈值Th1是比第2阈值Th2小的值。
第1比较器CL在第1以及第2输入信号的振幅均小于第2阈值Th2的情况下，输出使第1开关电路SWL接通的信号。另一方面，在第1以及第2输入信号的振幅中的至少一方为第2阈值Th2以上的情况下，输出使第1开关电路SWL断开的信号。另外，第2阈值Th2与第1以及第2输出信号的振幅为VDD/2时对应。即，在第1以及第2输入信号的振幅小于第2阈值Th2时，第1以及第2输出信号的振幅小于VDD/2。
第2比较器CR在第3以及第4输入信号的振幅均小于第2阈值Th2的情况下，输出使第2开关电路SWR接通的信号。另一方面，在第3以及第4输入信号的振幅中的至少一方为第2阈值Th2以上的情况下，输出使第2开关电路SWR断开的信号。另外，第2阈值Th2与第3以及第4输出信号的振幅为VDD/2时对应。即，在第3以及第4输入信号的振幅小于第2阈值Th2时，第3以及第4输出信号的振幅小于VDD/2。
第3比较器CM在第2以及第4输入信号的振幅均小于第1阈值Th1的情况下，输出使第3开关电路SWM接通的信号。另一方面，在第2以及第4输入信号的振幅中的至少一个为第1阈值Th1以上的情况下，输出使第3开关电路SWM断开的信号。另外，第1阈值Th1是与第2以及第4输出信号的振幅为VDD/4时对应的与第2以及第4输入信号的振幅相同的值。即，在第2以及第4输入信号的振幅小于第1阈值Th1时，第2以及第4输出信号的振幅小于VDD/4。
此处，将第1至第3开关电路SWL、SWR、SWM接通的状态称作小信号模式，将第1以及第2开关电路SWL、SWR为接通状态、且第3开关电路SWM断开的状态称作中信号模式，将第1至第3开关电路SWL、SWR、SWM断开的状态称作大信号模式。
第1控制电路FBN1根据第1开关电路SWL的状态(接通/断开)、第3开关电路SWM的状态(接通/断开)以及第1输入信号，对输出放大器A11、A12的输出进行控制。该第1控制电路FBN1对输出放大器A11、A12的增益进行控制，以使第1BTL放大器B1的差动增益成为规定值。
第1控制电路FBN1在小信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A12的输出电位经由第1开关电路SWL供给到输出放大器A21的输出电位，且对输出放大器A12的输出电位的共模电压进行控制，以使输出放大器A12以及A21的输出电流相等。另外，在小信号模式中，成为所谓的SEPP(Single Ended Push-Pull)控制。
此外，第1控制电路FBN1在中信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A12的输出电位固定为大致VDD/2，且对输出放大器A12以及A21的输出电位的共模电压进行控制，以使输出放大器A12以及A21的输出电流相等。即，第1控制电路FBN1进行控制，以便在第1开关电路SWL接通的情况下，输出放大器A12、A21作为并联放大器进行动作。另外，在中信号模式中，成为所谓的SEPP控制。
进而，第1控制电路FBN1进行控制，以便当在大信号模式中第1开关电路SWL断开的情况下，只要输出放大器A12的输出不限制，则将第1开关电路SWL断开紧前的输出放大器A11以及A12的输出电位进行保持，作为共模电压。另外，在大信号模式中，成为所谓的BTL(Balanced Transformer Less)控制。
另外，第1控制电路FBN1在第1输入信号为无信号的情况下，将输出端子TA11、TA12的直流电压设定为第3电位。第3电位例如被设定为第2电位GND与第1电位VDD的中间电位即VDD/2。
第2控制电路FBN2根据第1开关电路SWL的状态(接通/断开)、第3开关电路SWM的状态(接通/断开)以及第2输入信号，对输出放大器A21、A22的输出进行控制。该第2控制电路FBN2对输出放大器A21、A22的增益进行控制，以使第2BTL放大器B2的差动增益成为规定值。
第2控制电路FBN2在小信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A22的输出电位固定为大致VDD/2，且对共模电压进行控制，以使输出放大器A22以及A41的输出电流相等。
此外，第2控制电路FBN2在中信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A21的输出电位固定为大致VDD/2，且对共模电压进行控制，以使输出放大器A12以及A21的输出电流相等。
进而，第2控制电路FBN2进行控制，以便当在大信号模式下第1开关电路SWL断开的情况下，只要输出放大器A21的输出不限制，则将第1开关电路SWL断开紧前的输出放大器A21以及A22的输出电位进行保持，作为共模电压。
另外，第2控制电路FBN2在第2输入信号为无信号的情况下，将第2BTL放大器B2的输出端子TA21、TA22的直流电压设定为VDD/2。
第3控制电路FBN3根据第2开关电路SWR的状态(接通/断开)、第3开关电路SWM的状态(接通/断开)以及第3输入信号，对输出放大器A31、A32的输出进行控制。该第3控制电路FBN3对输出放大器A31、A32的增益进行控制，以使第3BTL放大器B3的差动增益成为规定值。
第3控制电路FBN3在小信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A31的输出电位经由第2开关电路SWR供给到输出放大器A42的输出电位，且对共模电压进行控制，以使输出放大器A31以及A42的输出电流相等。
此外，第3控制电路FBN3在中信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A31的输出电位固定为大致VDD/2，且对共模电压进行控制，以使输出放大器A31以及A42的输出电流相等。即，第3控制电路FBN3进行控制，以便在第2开关电路SWR接通的情况下，输出放大器A31以及A42作为并联动作的放大器进行动作。
进而，第3控制电路FBN3进行控制，以便当在大信号模式下第2开关电路SWR断开的情况下，只要输出放大器A31的输出不限制，则将第2开关电路SWR断开紧前的输出放大器A31以及A32的输出电位进行保持，作为共模电压。另外，第3控制电路FBN3在第3输入信号为无信号的情况下，将输出端子TA32、TA41的直流电压设定为VDD/2。
第4控制电路FBN4根据第2开关电路SWR的状态(接通/断开)、第3开关电路SWM的状态(接通/断开)以及第4输入信号，对输出放大器A41、A42的输出进行控制。该第4控制电路FBN4对输出放大器A41、A42的增益进行控制，以使第4BTL放大器B4的差动增益成为规定值。
此外，第4控制电路FBN4在小信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的一方的输出放大器A41的输出电位固定为大致VDD/2，且对共模电压进行控制，以使输出放大器A22以及A41的输出电流相等。
此外，第4控制电路FBN4在中信号模式时具有如下的控制回路：将成为参考输出的输出放大器A41的输出电位固定为大致VDD/2，且对共模电压进行控制，以使成对的输出放大器A22以及A41的输出电流相等。
进而，第4控制电路FBN4进行控制，以便当在大信号模式下第2开关电路SWR断开的情况下，只要输出放大器A42的输出不限制，则将第2开关电路SWR断开紧前的输出放大器A41以及A42的输出电位进行作为共模电压，作为共模电压。另外，第4控制电路FBN4在第4输入信号为无信号的情况下，将输出端子TA41、TA42的直流电压设定为VDD/2。
图2是表示输出放大器A11的一例的构成图。另外，其他输出放大器A12～A42也具有同样的构成。图2的输出放大器A11具备差动输入跨导(gm)电路GmDFB、GmCFB1、GmCFB2、内部负载load、驱动器X、互补式的pMOS晶体管M1以及nMOS晶体管M2。
晶体管M1的电流路径的一端(源极)与电流供给端子TIS连接，另一端(漏极)与输出端子TA11连接。晶体管M2的电流路径的一端(漏极)与输出端子TA11连接，另一端(源极)与电流排出端子TIO连接。从电流供给端子TIS向输出端子TA11进行电流供给，从输出端子TA11向电流排出端子TIO流动电流。
gm电路GmDFB根据第1正相输入TDFBp与第1反相输入TDFBm的电位差，来输出电流。gm电路GmCFB1根据第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的电位差，来输出电流。gm电路GmCFB2根据第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的电位差，来输出电流。
另外，3个gm电路GmDFB、GmCFB1、GmCFB2的gm(跨导)被设定为任意值。gm电路GmDFB、GmCFB1、GmCFB2的输出被合成，而对内部负载load进行驱动。此处，I-V转换后的输出由驱动器X进一步放大。然后，通过驱动器X的输出，对形成为推挽构成的晶体管M1、M2进行驱动。因而，通过gm电路GmDFB、GmCFB1、GmCFB2对晶体管M1、M2进行控制，而决定输出端子TA11的电压。
在本实施方式中，在正相输入端子的电位高于反相输入端子的电位的情况下，定义为以使输出端子朝正相侧放大的方式发挥作用的情况。但是，在gm电路GmDFB、GmCFB1、GmCFB2中，在反相输入的电位高于正相输入的电位的情况下等，通过该gm电路的输出电流的合计来决定负载load的电压。
在负载load的电压向正相产生振幅的情况下，输出端子TA11的电位也被朝正相放大，在负载load的电压向反相产生振幅的情况下，输出端子TA11的电位也被朝反相放大。即，输出放大器A11根据第1正相输入TDFBp与第1反相输入TDFBm的电位差、第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的电位差、以及第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的电位差，将晶体管M1、M2互补地控制为接通或者断开。
此外，图3是表示输出放大器A11的其他例子的构成图。另外，其他输出放大器A12～A42也具有同样的构成。第1输出放大器A11具备差动输入的电压控制电压源(voltagecontrolled voltage source：vcvs)电路ADFB、ACFB1、ACFB2、驱动器X、互补式的pMOS晶体管M1以及nMOS晶体管M2。
晶体管M1的电流路径的一端(源极)与电流供给端子TIS连接，另一端(漏极)与输出端子TA11连接。晶体管M2的电流路径的一端(漏极)与输出端子TA11连接，另一端(源极)与电流排出端子TIO连接。
电压控制电压源电路ADFB根据第1正相输入TDFBp与第1反相输入TDFBm的电位差，来输出电压。电压控制电压源电路ACFB1根据第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的电位差，来输出电压。电压控制电压源电路ACFB2根据第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的电位差，来输出电压。电压控制电压源电路ADFB、ACFB1、ACFB2的放大率被设定为任意值。电压控制电压源电路ADFB、ACFB1、ACFB2的输出被相加，并由驱动器X进一步放大。
此处，在正相输入端子的电位高于反相输入端子的电位的情况下，使电压控制电压源电路朝正相进行放大，如果电压控制电压源电路ADFB、ACFB1、ACFB2的被相加后的输出为正相，则以使输出端子朝正相侧放大的方式发挥作用。
即，第1输出放大器A11根据第1正相输入TDFBp与第1反相输入TDFBm的电位差、第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的电位差、以及第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的电位差，将晶体管M1、M2互补地控制为接通或者断开。
如果仅在第1开关电路SWL接通的期间，使输出放大器A12以及A21的晶体管M1的栅极彼此短路，且使输出放大器A12的以及A21的晶体管M2的栅极彼此短路，则输出放大器A12、A21的输出被设定为基准电位VREF。因而，能够将输出放大器A12以及A21的输出电流控制为相等。
同样，如果仅在第2开关电路SWR接通的期间，使输出放大器A31以及A42的晶体管M1的栅极彼此短路，且使输出放大器A31以及A42的晶体管M2的栅极彼此短路，则输出放大器A31、A42的输出被设定为基准电位VREF。能够将输出放大器A31、A42的输出电流控制为相等。
同样，如果仅在第3开关电路SWM接通的期间，使输出放大器A22以及A41的晶体管M1的栅极彼此短路，且使输出放大器A22以及A41的晶体管M2的栅极彼此短路，则输出放大器A22、A41的输出被设定为基准电位VREF。能够将输出放大器A22、A41的输出电流控制为相等。
图4是表示第1控制电路FBN1的一例的构成图。另外，第2至第4控制电路FBN2～FBN4也具有同样的构成。图4的第1控制电路FBN1具备差动输出电路D、电阻R1～R9、第1控制开关SWC、第2控制开关SWC_X、选择电路SEL以及电容器C1。
差动输出电路D的输入被输入第1输入信号，从差动输出电路D的第1输出以及第2输出输出基于第1输入信号的差动信号。第1输出经由电阻R1与输出放大器A11的第1正相输入TDFBp以及输出放大器A12的第1反相输入TDFBm连接，并经由电阻R1、R3与输出端子TA12与连接。第2输出经由电阻R2与输出放大器A11的第1反相输入TDFBm以及输出放大器A12的第1正相输入TDFBp连接，并经由电阻R2、R4与输出端子TA11连接。
第1控制开关SWC的一端经由输出放大器T11的第2反相输入TCFB1m以及电阻R5与输出端子TA11连接，另一端与输出放大器A11、A12的第2正相输入TCFB1p连接。此外，经由电容器C1向第1控制开关SWC的另一端供给基准电压VREF。第1控制开关SWC与第1开关电路SWL同步地进行接通或者断开。
第2控制开关SWC_X的一端与选择电路SEL以及输出放大器A11、A12的第3反相输入TCFB2m连接，另一端与输出放大器A11、A12的第3正相输入TCFB2p连接。该第2控制开关SWC_X与第1控制开关SWC互补地进行接通或者断开。
此处，作为控制回路之一的由电阻R1～R4规定的差动反馈回路，始终发挥功能。该差动反馈回路对第1正相输入TDFBp与第1反相输入TDFBm的电位差进行控制，以便将从端子TIN1到输出端子TA11以及TA12之间的电压的增益始终维持为大致一定。
选择电路SEL的一端与输出放大器A11、A12的第3反相输入TCFB2m连接。此外，选择电路SEL根据控制信号而与第3开关电路SWM同步，另一端经由电阻R6与输出端子TA12连接，或者经由电阻R9与反馈端子FB连接。即，选择电路SEL在开关电路SWM接通时选择电阻R9，在开关电路SWM断开时选择电阻R6。
由电阻R5、R8、电容器C1以及基准电压VREF规定的反馈控制回路，对第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的电位差进行控制。电阻R5也可以使用与电阻R8相同的值来检测输出端子TA11与TA12的共模电压，或者设为电阻R5<<电阻R8而检测输出端子TA11的电压。
由电阻R6、R7、R9、基准电压VREF规定的反馈控制回路，对第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的电位差进行控制。
此处，在第1控制开关SWC接通的期间(第2控制开关SWC_X断开的期间)，节点N1p与节点N1m的电位差成为零。在该期间，对电容器C1进行充电，以使节点N1p的电压与输出端子TA11、TA12之间的电压的分压相等。将对该电容器C1进行的充电称作采样模式。
在该期间中，节点N1p与节点N1m的电位差为零，因此，图2的gm电路GmCFB1的输出电流成为零，gm电路GmCFB1无助于输出放大器的放大动作。进而，在该期间中，由于第2控制开关SWC_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。经由电阻R7向输出放大器A11、A12的第3正相输入TCFB2p供给基准电压VREF。
在选择电路SEL选择了电阻R9的情况下，输出端子TA22的电压被供给到输出放大器A11、A12的第3反相输入TCFB2m。由此，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出端子TA12的电压与输出端子TA21的电压相等，且使输出端子TA22的电压与基准电压VREF相等的方式进行动作(小信号模式)。
此外，在选择电路SEL选择了电阻R6的情况下，输出端子TA12的电压被供给到第3反相输入TCFB2m。由此，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出端子TA12的电压与基准电压VREF相等的方式进行动作(中信号模式)。
即，在第1开关电路SWL接通(第1控制开关SWC接通且第2控制开关SWC_X断开)、且第3开关电路SWM接通(选择电路SEL选择了电阻R9)的情况下，第1以及第2控制电路FBN1、FBN2将输出端子TA22设定为基准电位VREF。此外，在第1开关电路SWL接通、且第3开关电路SWM断开(选择电路SEL选择了电阻R6)的情况下，第1控制电路FBN1将输出端子TA12设定为基准电位VREF。
此外，在第1控制开关SWC断开的期间(第2控制开关SWC_X接通的期间)，节点N2p与节点N2m的电位差成为零。因此，图2的gm电路GmCFB2的输出电流成为零，gm电路GmCFB2无助于输出放大器的放大动作。由于第1控制开关SWC断开，因此蓄积于电容器C1的电荷被保持。将对蓄积于该电容器C1的电荷进行保持的情况称为保持模式。
在该保持模式中，将输出端子TA11的电位经由电阻R5、R8参照地供给到节点N1m，并将保持于电容器C1的电压供给到节点N1p。因而，第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的控制回路，以使输出端子TA11、TA12的共模电压与第1控制开关SWC断开紧前的值相等的方式进行动作(大信号模式)。
另外，差动反馈回路仅用于使差动增益为一定，无法决定输出端子TA11、TA12的直流电压。因而，输出端子TA11、TA12的直流电压的决定，由第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路或者第2正相输入TCFB1p与第2反相输入TCFB1m的控制回路来进行。另外，第2至第4控制电路FBN2～FBN4也执行同样的控制动作。
图5是表示输出波形与模式之间的关系的一例的图。横轴表示时间。
上段表示输出端子TA11的Out1p电压、输出端子TA12的Out1m电压的波形。下一段表示Out1p电压与Out1m电压的差分波形BTL1。再下一段表示第1开关电路SWL、第2开关电路SWR的接通状态与断开状态的一例，其下一段表示第3开关电路SWM的接通状态与断开状态的一例。根据差分波形BTL1与基准线的差分值的绝对值即输入信号的振幅，而转变为小信号模式、中信号模式、大信号模式。
图6、8、10是表示包括功率放大装置100的音频系统在各模式下的驱动状态例的图。通过Out1p、Out1m、Out2p、Out2m、Out3p、Out3m、Out4p、Out4m表示各输出端子TA11～TA42的输出信号。
图7、9、11是表示功率放大装置100的各模式下的输出信号例的图。横轴表示时间，纵轴以电压表示信号值。VDD＝14伏特。从上段起依次表示第1至第4BTL放大器B1、B2、B3、B4的各放大器的输出信号、第1至第4输出信号。其中，纵轴的比例尺被适当变更。
图6以及图7是表示小信号模式下的驱动状态例以及输出信号例的图。在小信号模式时，第1至第3开关电路SWL、SWR、SWM全部为接通的状态，因此，各控制电路的第1控制开关SWC1～SWC4接通，选择电路SEL1～SEL4选择了电阻R9侧。另一方面，第2控制开关SWC1_X～SWC4_X断开。因此，第3开关电路SWM的电力线的电位被设定为基准电位VREF。
在输出放大器A11的输出信号Out1p中出现使第1BTL放大器B1的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1开关电路SWL接通，因此输出放大器A12的输出信号Out1m成为与输出信号Out2p相同的电压。
在输出放大器A21的输出信号Out2p中出现使第2BTL放大器B2的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1控制开关SWC2接通，因此输出放大器A22的输出信号Out2m在输出放大器A22的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路增益GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A22的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC2_X断开，因此gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out2m经由电阻R29供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R27供给到第3正相输入TCFB2p。由此，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out2m与基准电压VREF相等的方式进行动作。即，在小信号模式中，第2控制电路FBN2将输出放大器A22的输出设定为基准电位VREF。
由于第2开关电路SWR接通，因此输出放大器A31的输出信号Out3p成为与输出信号Out4m相同的电压。在输出放大器A32的输出信号Out3m中出现使第3BTL放大器B3的差动增益成为既定值的差动振幅。
在输出放大器A42的输出信号Out4m中出现使第4BTL放大器B4的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1控制开关SWC4接通，因此输出放大器A41的输出信号Out4p在输出放大器A41的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A41的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC4_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out4p经由电阻R49供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R47供给到第3正相输入TCFB2p。由此，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out4p与基准电压VREF相等的方式进行动作。即，在小信号模式中，第4控制电路FBN4将输出放大器A41的输出设定为基准电位VREF。
在第1声道Ch1的负载(扬声器S1)中利用了的电流IL，经由第1开关电路SWL在第2声道Ch2的负载(扬声器S2)中利用。接着，电流IL经由第3开关电路SWM在第4声道Ch4的负载(扬声器S4)中利用，并经由第2开关电路SWR在第3声道Ch3的负载(扬声器S3)中利用。
对小信号模式下的功率利用系数进行说明。每个声道的输入电力P1ch由(1)式表示。将电源电压设为VDD，信号电压的最大振幅设为VO，负载电阻设为RL。
(1)式
Figure BDA0002175553660000141
每个声道的输出电力P0、1ch由(2)式表示。每个声道的消耗电力PD1由(3)式表示。
(2)式
Figure BDA0002175553660000142
(3)式
PD1＝P1ch-P0、1ch
由此，4个声道的消耗电力PD4成为(4)式。
(4)式
PD4＝(P1ch-P0、1ch)×4
并且，消耗效率η由(5)式表示。
(5)式
η＝PD4/P1ch
例如，当设VDD＝14.4伏特、RL＝4欧姆、振幅VO＝2.828时，消耗效率η为0.617。
与此相对，在以往的AB级中，由于每个声道都消耗了电流，因此整体的输入电力成为P1ch的4倍。以往的AB级消耗效率η由(6)式表示。
(6)式
η＝PD4/(P1ch×4)
例如，当设VDD＝14.4伏特、RL＝4欧姆、振幅VO＝2.828时，以往的消耗效率η为0.154。在本实施方式的小信号模式中，通过在负载中共享电流，由此消耗效率η被改善至4倍左右。供给电流IL的负载数量越增加，则消耗效率η越被改善。
图8是表示中信号模式下的驱动状态例的图。图9是表示小信号以及中信号模式下的输出信号例的图。箭头TM的期间内为中信号模式，箭头TL的期间内为小信号模式。在中信号模式时，第1以及第2开关电路SWL、SWR为接通的状态，第3开关电路SWM为断开的状态。第1控制开关SWC1～SWC4接通，选择电路SEL1～SEL4选择了电阻R6侧。另一方面，第2控制开关SWC1_X～SWC4_X断开。
对中信号模式时的各输出信号进行说明。在输出放大器A11的输出信号Out1p中出现使第1BTL放大器B1的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1控制开关SWC1接通，因此输出放大器A12的输出信号Out1m在输出放大器A12的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A12的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC1_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out1m经由电阻R16供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R17供给到第3正相输入TCFB2p。由此，如图9的中信号模式下的Out1m所示，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out1m与基准电压VREF相等的方式进行动作。
在输出放大器A22的输出信号Out2m中出现使第2BTL放大器B2的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1控制开关SWC2接通，因此输出放大器A21的输出信号Out2p在输出放大器A21的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A21的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC2_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out2p经由电阻R26供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R27供给到第3正相输入TCFB2p。由此，如图9的中信号模式下的Out2p所示，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out2p与基准电压VREF相等的方式进行动作。
在输出放大器A32的输出信号Out3m中出现使第3BTL放大器B3的差动增益成为既定值的差动振幅。当着眼于输出放大器A31的输出信号Out3p时，由于第1控制开关SWC3接通，因此在输出放大器A31的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A31的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC3_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out3p经由电阻R36供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R37供给到第3正相输入TCFB2p。由此，如图9的中信号模式下的Out3p所示，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out3p与基准电压VREF相等的方式进行动作。
在输出放大器A41的输出信号Out4p中出现使第4BTL放大器B4的差动增益成为既定值的差动振幅。由于第1控制开关SWC4接通，因此输出放大器A42的输出信号Out4m在输出放大器A42的第1正相端子与第1反相端子设定相同电位。由于电位差为0，因此，gm电路GmCFB1的输出电流成为0，无助于输出放大器A42的放大动作。
此时，由于第2控制开关SWC4_X断开，因此，gm电路GmCFB2成为被控制的状态。即，输出信号Out4m经由电阻R46供给到第3反相输入TCFB2m，基准电压VREF经由电阻R47供给到第3正相输入TCFB2p。由此，如图9的中信号模式下的Out4m所示，第3正相输入TCFB2p与第3反相输入TCFB2m的控制回路，以使输出信号Out4m与基准电压VREF相等的方式进行动作。
在第1声道Ch1的负载中利用了的电流IL1，经由第1开关电路SWL的电流线在第2声道Ch2的负载中利用。同样，在第4声道Ch4的负载中利用了的电流IL2，经由第2开关电路SWR的电流线在第3声道Ch3的负载中利用。
在以往的AB级中，每个声道都消耗电流。与此相对，在中信号模式下，每两个声道消耗电流，因此整体的输入电力成为AB级的0.5倍，与AB级相比消耗效率η提高。
图10是表示大信号模式下的驱动状态例的图。图11是表示小信号模式、中信号模式、大信号模式下的输出信号例的图。在输入信号的半个周期量中用箭头表示小信号模式、中信号模式、大信号模式的期间。
在大信号模式时，第1至第3开关电路SWL、SWR、SWM为断开的状态，因此，第1控制开关SWC1～SWC4断开，选择电路SEL1～SEL4选择了电阻R6侧。另一方面，第2控制开关SWC1_X～SWC4_X接通。
在第1BTL放大器B1中，当从中信号模式切换成大信号模式时，通过控制回路的采样保持作用，以将输出信号Out1p、Out1m的共模电压保持为第1控制开关SWC从接通向断开切换紧前的值的方式发挥作用。此外，也可以监视输出信号Out1p、Out1m的共模电压，或者也可以仅监视输出信号Out1p的直流电压。使输出信号Out1m与基准电压VREF相等的控制回路不动作，但差动反馈得到维持，因此，以使差动增益成为一定的规定值的方式出现输出信号Out1m的输出振幅。另外，第2至第4BTL放大器B2～B4也同样地动作。
在第1声道Ch1的负载中利用了的电流IL3被排出。同样，在第2声道Ch2的负载中利用了的电流IL4被排出，在第3声道Ch3的负载中利用了的电流IL5被排出，在第4声道Ch4的负载中利用了的电流IL6被排出。如此，在大信号模式下，每个声道都消耗电流，因此消耗效率η与AB级相同。在本实施方式中，经由小信号模式、中信号模式而转变成大信号模式，因此与AB级相比、一个周期量的消耗效率η提高。
图12是对消耗电力进行比较的图。横轴表示输出电力，纵轴表示消耗电力。所谓SB级是指在单一的轨(rail)间根据信号电平来切换电桥(bridge)与单臂(single)的方式。
本实施方式表示比AB级以及SB级的放大器低的损失电力的特性(HTB级)。在小信号模式中，消耗电力与AB级相比成为4分之1。在中信号模式中，产生与SB级相等的消耗电流，在大信号模式中产生与AB级相等的消耗电流。但是，在本实施方式中，即使输出信号为大信号，也如正弦波那样伴随有零交，并经由小信号模式、中信号模式地进行转变，因此整体的消耗电力与SB级以及AB级相比，消耗电力变少。
如以上说明的那样，根据本实施方式，在小信号模式中，在第1至第4BTL放大器B1～B4的各负载中流动电流IL。由此，能够降低消耗电力。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (20)

1.一种功率放大装置，具备：
第1BTL放大器，具有桥接的第1输出放大器以及第2输出放大器，输出将第1输入信号放大了的第1输出信号；
第2BTL放大器，具有桥接的第3输出放大器以及第4输出放大器，输出将第2输入信号放大了的第2输出信号；
第3BTL放大器，具有桥接的第5输出放大器以及第6输出放大器，输出将第3输入信号放大了的第3输出信号；
第4BTL放大器，具有桥接的第7输出放大器以及第8输出放大器，输出将第4输入信号放大了的第4输出信号；
第1开关电路，通过接通而将上述第2输出放大器的输出与上述第3输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第2输出放大器的输出与上述第3输出放大器的输出之间切断；
第2开关电路，通过接通而将上述第5输出放大器的输出与上述第8输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第5输出放大器的输出与上述第8输出放大器的输出之间切断；以及
第3开关电路，通过接通而将上述第4输出放大器的输出与上述第7输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第4输出放大器的输出与上述第7输出放大器的输出之间切断，
在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于第1阈值的情况下，上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路接通。
2.如权利要求1所述的功率放大装置，其中，
在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅为大于上述第1阈值的第2阈值以下，且上述第2输入信号以及上述第4输入信号的振幅中的任一方为上述第1阈值以上的情况下，上述第1开关电路以及上述第2开关电路接通，且上述第3开关电路断开。
3.如权利要求2所述的功率放大装置，其中，
在上述第1输入信号以及上述第2输入信号中的任一方的振幅为上述第2阈值以上的情况下，上述第1开关电路断开，
在上述第3输入信号以及上述第4输入信号中的任一方的振幅为上述第2阈值以上的情况下，上述第2开关电路断开，
在上述第2输入信号以及上述第4输入信号中的任一方的振幅为上述第1阈值以上的情况下，上述第3开关电路断开。
4.如权利要求1所述的功率放大装置，还具备：
第1控制电路，根据上述第1输入信号，对上述第1输出放大器以及上述第2输出放大器的输出进行控制；
第2控制电路，根据上述第2输入信号，对上述第3输出放大器以及上述第4输出放大器的输出进行控制；
第3控制电路，根据上述第3输入信号，对上述第5输出放大器以及上述第6输出放大器的输出进行控制；以及
第4控制电路，根据上述第4输入信号，对上述第7输出放大器以及上述第8输出放大器的输出进行控制。
5.如权利要求1所述的功率放大装置，其中，
在被供给第1电位的第1电位线与被供给比上述第1电位低的第2电位的第2电位线之间分别连接上述第1输出放大器至上述第8输出放大器，
上述第1阈值被设定为，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第1阈值时，上述第1输出信号、上述第2输出信号、上述第3输出信号以及上述第4输出信号的振幅成为上述第1电位与上述第2电位之间的电位差的1/4以下，
上述第2阈值被设定为，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第2阈值时，上述第1输出信号、上述第2输出信号、上述第3输出信号以及上述第4输出信号的振幅成为上述第1电位与上述第2电位之间的电位差的1/2以下。
6.如权利要求4所述的功率放大装置，其中，
上述第1控制电路对上述第1输出放大器以及上述第2输出放大器的增益进行控制，以使上述第1输出信号相对于上述第1输入信号的上述第1BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第2控制电路对上述第3输出放大器以及上述第4输出放大器的增益进行控制，以使上述第2输出信号相对于上述第2输入信号的上述第2BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第3控制电路对上述第5输出放大器以及上述第6输出放大器的增益进行控制，以使上述第3输出信号相对于上述第3输入信号的上述第3BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第4控制电路对上述第7输出放大器以及上述第8输出放大器的增益进行控制，以使上述第4输出信号相对于上述第4输入信号的上述第4BTL放大器的差动增益成为规定值。
7.如权利要求6所述的功率放大装置，其中，
在上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路接通的情况下，上述第2控制电路将上述第4输出放大器的输出设定为第1基准电位，并且上述第4控制电路将上述第7输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，
在上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路断开的情况下，上述第1控制电路将上述第2输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第2控制电路将上述第3输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第3控制电路将上述第5输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第4控制电路将上述第8输出放大器的输出设定为上述第1基准电位。
8.如权利要求6所述的功率放大装置，其中，
上述第1控制电路具备：
差动输出电路，其输入被输入第1输入信号，从其第1输出以及第2输出输出基于上述第1输入信号的差动信号；
第1电阻，一端与上述差动输出电路的上述第1输出连接，另一端与上述第1输出放大器的第1正相输入连接且与上述第2输出放大器的第1反相输入连接；
第2电阻，一端与上述差动输出电路的上述第2输出连接，另一端与上述第2输出放大器的第1正相输入连接且与上述第1输出放大器的第1反相输入连接；
第3电阻，一端与上述第1电阻的另一端连接，另一端与上述第2输出放大器的输出端子连接；
第4电阻，一端与上述第2电阻的另一端连接，另一端与上述第1输出放大器的输出端子连接；
第5电阻，一端与上述第1输出放大器的输出连接，另一端与上述第1输出放大器的第2反相输入以及第2输出放大器的第2反相输入连接；
第8电阻，一端与上述第2输出放大器的输出连接，另一端与上述第5电阻的另一端连接；
第1控制开关，电流路径的一端与上述第5电阻的另一端连接，上述电流路径的另一端与上述第1输出放大器的第2正相输入连接且与上述第2输出放大器的第2正相输入连接，与上述第1开关电路同步地进行接通或者断开；
电容器，一端被供给上述基准电压，另一端与上述第1控制开关的电流路径的另一端连接；
第6电阻，一端与上述第2输出放大器的输出连接；
第9电阻，一端与上述第3开关电路的一端连接；
选择电路，一端与上述第3开关电路同步地与上述第6电阻的另一端或者上述第9电阻的另一端连接，另一端与第1输出放大器的第3反相输入以及上述第2输出放大器的第3反相输入连接；
第2控制开关，电流路径的一端与上述选择电路的另一端连接，上述电流路径的另一端与上述第1输出放大器的第3正相输入连接且与上述第2输出放大器的第3正相输入连接，与上述第1控制开关互补地进行接通或者断开；以及
第7电阻，一端被供给上述基准电压，另一端与上述第2控制开关的电流路径的另一端连接，
上述第1输出放大器从输出端子输出与上述第1输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差对应的信号，
上述第2输出放大器从输出端子输出与第2输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差对应的信号。
9.如权利要求8所述的功率放大装置，其中，
上述第1输出放大器为，具备：
第1MOS晶体管，电流路径的一端与电流供给端子连接，上述电流路径的另一端与输出端子连接；以及
第2MOS晶体管，上述电流路径的一端与输出端子连接，上述电流路径的另一端与电流排出端子连接，
根据上述第1输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差，将上述第1MOS晶体管与上述第2MOS晶体管互补地控制为接通或者断开。
10.如权利要求3所述的功率放大装置，还具备：
第1比较器，在上述第1输入信号以及上述第2输入信号的振幅小于上述第2阈值的情况下，输出使上述第1开关电路接通的信号，另一方面，在上述第1输入信号以及上述第2输入信号的振幅中的至少一方为上述第2阈值以上的情况下，输出使上述第1开关电路断开的信号；
第2比较器，在上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第2阈值的情况下，输出使上述第2开关电路接通的信号，另一方面，在上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅中的至少一方为上述第2阈值以上的情况下，输出使上述第2开关电路断开的信号；以及
第3比较器，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4的输入信号的振幅小于上述第1阈值的情况下，输出使上述第3开关电路接通的信号，另一方面，在上述第2输入信号以及上述第4输入信号中的至少任一方的振幅为上述第1阈值以上的情况下，输出使上述第3开关电路断开的信号。
11.一种音频装置，具备功率放大装置，其中，
上述功率放大装置具备：
第1BTL放大器，具有桥接的第1输出放大器以及第2输出放大器，输出将第1输入信号放大了的第1输出信号；
第2BTL放大器，具有桥接的第3输出放大器以及第4输出放大器，输出将第2输入信号放大了的第2输出信号；
第3BTL放大器，具有桥接的第5输出放大器以及第6输出放大器，输出将第3输入信号放大了的第3输出信号；
第4BTL放大器，具有桥接的第7输出放大器以及第8输出放大器，输出将第4输入信号放大了的第4输出信号；
第1开关电路，通过接通而将上述第2输出放大器的输出与上述第3输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第2输出放大器的输出与上述第3输出放大器的输出之间切断；
第2开关电路，通过接通而将上述第5输出放大器的输出与上述第8输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第5输出放大器的输出与上述第8输出放大器的输出之间切断；以及
第3开关电路，通过接通而将上述第4输出放大器的输出与上述第7输出放大器的输出之间导通，或者通过断开而将上述第4输出放大器的输出与上述第7输出放大器的输出之间切断，
在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于第1阈值的情况下，上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路接通。
12.如权利要求11所述的音频装置，其中，
在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅为大于上述第1阈值的第2阈值以下，且上述第2输入信号以及上述第4输入信号的振幅中的任一方为上述第1阈值以上的情况下，上述第1开关电路以及上述第2开关电路接通，且上述第3开关电路断开。
13.如权利要求12所述的音频装置，其中，
在上述第1输入信号以及上述第2输入信号中的任一方的振幅为上述第2阈值以上的情况下，上述第1开关电路断开，
在上述第3输入信号以及上述第4输入信号中的任一方的振幅为上述第2阈值以上的情况下，上述第2开关电路断开，
在上述第2输入信号以及上述第4输入信号中的任一方的振幅为上述第1阈值以上的情况下，上述第3开关电路断开。
14.如权利要求11所述的音频装置，其中，还具备：
第1控制电路，根据上述第1输入信号，对上述第1输出放大器以及上述第2输出放大器的输出进行控制；
第2控制电路，根据上述第2输入信号，对上述第3输出放大器以及上述第4输出放大器的输出进行控制；
第3控制电路，根据上述第3输入信号，对上述第5输出放大器以及上述第6输出放大器的输出进行控制；以及
第4控制电路，根据上述第4输入信号，对上述第7输出放大器以及上述第8输出放大器的输出进行控制。
15.如权利要求11所述的音频装置，其中，
在被供给第1电位的第1电位线与被供给比上述第1电位低的第2电位的第2电位线之间分别连接上述第1输出放大器至上述第8输出放大器，
上述第1阈值被设定为，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第1阈值时，上述第1输出信号、上述第2输出信号、上述第3输出信号以及上述第4输出信号的振幅成为上述第1电位与上述第2电位之间的电位差的1/4以下，
上述第2阈值被设定为，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第2阈值时，上述第1输出信号、上述第2输出信号、上述第3输出信号以及上述第4输出信号的振幅成为上述第1电位与上述第2电位之间的电位差的1/2以下。
16.如权利要求14所述的音频装置，其中，
上述第1控制电路对上述第1输出放大器以及上述第2输出放大器的增益进行控制，以使上述第1输出信号相对于上述第1输入信号的上述第1BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第2控制电路对上述第3输出放大器以及上述第4输出放大器的增益进行控制，以使上述第2输出信号相对于上述第2输入信号的上述第2BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第3控制电路对上述第5输出放大器以及上述第6输出放大器的增益进行控制，以使上述第3输出信号相对于上述第3输入信号的上述第3BTL放大器的差动增益成为规定值，
上述第4控制电路对上述第7输出放大器以及上述第8输出放大器的增益进行控制，以使上述第4输出信号相对于上述第4输入信号的上述第4BTL放大器的差动增益成为规定值。
17.如权利要求16所述的音频装置，其中，
在上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路接通的情况下，上述第2控制电路将上述第4输出放大器的输出设定为第1基准电位，并且上述第4控制电路将上述第7输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，
在上述第1开关电路、上述第2开关电路以及上述第3开关电路断开的情况下，上述第1控制电路将上述第2输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第2控制电路将上述第3输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第3控制电路将上述第5输出放大器的输出设定为上述第1基准电位，上述第4控制电路将上述第8输出放大器的输出设定为上述第1基准电位。
18.如权利要求16所述的音频装置，其中，
上述第1控制电路具备：
差动输出电路，其输入被输入第1输入信号，从其第1输出以及第2输出输出基于上述第1输入信号的差动信号；
第1电阻，一端与上述差动输出电路的上述第1输出连接，另一端与上述第1输出放大器的第1正相输入连接且与上述第2输出放大器的第1反相输入连接；
第2电阻，一端与上述差动输出电路的上述第2输出连接，另一端与上述第2输出放大器的第1正相输入连接且与上述第1输出放大器的第1反相输入连接；
第3电阻，一端与上述第1电阻的另一端连接，另一端与上述第2输出放大器的输出端子连接；
第4电阻，一端与上述第2电阻的另一端连接，另一端与上述第1输出放大器的输出端子连接；
第5电阻，一端与上述第1输出放大器的输出连接，另一端与上述第1输出放大器的第2反相输入以及第2输出放大器的第2反相输入连接；
第8电阻，一端与上述第2输出放大器的输出连接，另一端与上述第5电阻的另一端连接；
第1控制开关，电流路径的一端与上述第5电阻的另一端连接，上述电流路径的另一端与上述第1输出放大器的第2正相输入连接且与上述第2输出放大器的第2正相输入连接，与上述第1开关电路同步地进行接通或者断开；
电容器，一端被供给上述基准电压，另一端与上述第1控制开关的电流路径的另一端连接；
第6电阻，一端与上述第2输出放大器的输出连接；
第9电阻，一端与上述第3开关电路的一端连接；
选择电路，一端与上述第3开关电路同步地与上述第6电阻的另一端或者上述第9电阻的另一端连接，另一端与第1输出放大器的第3反相输入以及上述第2输出放大器的第3反相输入连接；
第2控制开关，电流路径的一端与上述选择电路的另一端连接，上述电流路径的另一端与上述第1输出放大器的第3正相输入连接且与上述第2输出放大器的第3正相输入连接，与上述第1控制开关互补地进行接通或者断开；以及
第7电阻，一端被供给上述基准电压，另一端与上述第2控制开关的电流路径的另一端连接，
上述第1输出放大器从输出端子输出与上述第1输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差对应的信号，
上述第2输出放大器从输出端子输出与上述第2输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差对应的信号。
19.如权利要求18所述的音频装置，其中，
上述第1输出放大器为，具备：
第1MOS晶体管，电流路径的一端与电流供给端子连接，上述电流路径的另一端与输出端子连接；以及
第2MOS晶体管，上述电流路径的一端与输出端子连接，上述电流路径的另一端与电流排出端子连接，
根据上述第1输出放大器的第1正相输入与第1反相输入的电位差、第2正相输入与第2反相输入的电位差以及第3正相输入与第3反相输入的电位差，将上述第1MOS晶体管与上述第2MOS晶体管互补地控制为接通或者断开。
20.如权利要求13所述的音频装置，还具备：
第1比较器，在上述第1输入信号以及上述第2输入信号的振幅小于上述第2阈值的情况下，输出使上述第1开关电路接通的信号，另一方面，在上述第1输入信号以及上述第2输入信号的振幅中的至少一方为上述第2阈值以上的情况下，输出使上述第1开关电路断开的信号；
第2比较器，在上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第2阈值的情况下，输出使上述第2开关电路接通的信号，另一方面，在上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅中的至少一方为上述第2阈值以上的情况下，输出使上述第2开关电路断开的信号；以及
第3比较器，在上述第1输入信号、上述第2输入信号、上述第3输入信号以及上述第4输入信号的振幅小于上述第1阈值的情况下，输出使上述第3开关电路接通的信号，另一方面，在上述第2输入信号以及上述第4输入信号中的至少任一方的振幅为上述第1阈值以上的情况下，输出使上述第3开关电路断开的信号。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI765741B (zh) * 2020-06-10 2022-05-21 大陸商武漢杰開科技有限公司 一種功率放大器及車載音訊系統

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7288415B2 (ja) 2020-03-23 2023-06-07 株式会社東芝 電力増幅装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135968A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Sanyo Electric Co Ltd ブリッジ・タイド・ロード・アンプの制御回路
US20110123040A1 (en) * 2009-08-14 2011-05-26 Nxp B.V. Dynamic switchable mode dual bridge power amplifier
JP2016174206A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 電力増幅装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001168658A (ja) 1999-12-10 2001-06-22 Sony Corp 音声出力回路
EP1487100A1 (en) 2003-06-09 2004-12-15 STMicroelectronics S.r.l. Multi-channel power amplifier with channels independently self-configuring bridge or single-ended output, particulary for audio applications
JP3990365B2 (ja) * 2004-02-20 2007-10-10 埼玉日本電気株式会社 折り畳み式電子機器
JP2007049275A (ja) 2005-08-08 2007-02-22 Pioneer Electronic Corp 増幅器
JP2009055530A (ja) 2007-08-29 2009-03-12 Flying Mole Corp 電力増幅器
JP5498998B2 (ja) 2011-08-12 2014-05-21 株式会社東芝 電力増幅回路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135968A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Sanyo Electric Co Ltd ブリッジ・タイド・ロード・アンプの制御回路
US20110123040A1 (en) * 2009-08-14 2011-05-26 Nxp B.V. Dynamic switchable mode dual bridge power amplifier
JP2016174206A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 電力増幅装置
CN105991097A (zh) * 2015-03-16 2016-10-05 株式会社东芝 功率放大装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI765741B (zh) * 2020-06-10 2022-05-21 大陸商武漢杰開科技有限公司 一種功率放大器及車載音訊系統
US11641179B2 (en) 2020-06-10 2023-05-02 Autochips Wuhan Co., Ltd. Power amplifier and vehicle audio system

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