CN1177407C - 音频功率放大器装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种音频功率放大装置和方法，该装置包括第一至第B功率放大终端，对输入的交流音频输入信号进行功率放大并输出，第b终端(1≤b≤B)中的前置放大器将音频输入信号分成为正和负部分、以分别进行功率放大，并且输出经功率放大的正和负部分。电源提供具有不同电平的第一至第M正和负电压。功率放大器在第一至第M正(及负)电压中选择一个具有与经功率放大的正(及负)部分的电平成正比的电平的正(及负)电源电压，响应选择的正和负电源电压再次分别放大正和负部分并输出。信号合成器将两部分进行合成，输出合成结果。该装置和方法降低制造成本并缩小芯片尺寸，防止高频噪声，减少失真，并且容易增加可以选择的电源电压的电平数目。

Description

音频功率放大器装置和方法

                            技术领域

本发明涉及音频信号处理，更具体地说，涉及一种用于放大音频信号的功率的装置和方法。

                            背景技术

用于放大音频输入信号的功率的众多音频功率放大器中的一个示例是AF Power Amplifier(音频功率放大器)(分裂式电源)，诸如由三洋(Sanyo)电器有限公司制造的厚模混合集成电路(IC)SK411-200功率放大器(以后称为“常规音频功率放大器”)。

常规音频功率放大器在输入的音频信号为高电平时使用高电源电压，而在该信号为低电平时使用低电源电压，以便降低放大该音频信号所必需的功率消耗。为此，必须要单独的比较器确定输入的音频信号的电平。因此，常规音频功率放大器的造价较贵，使经放大的音频信号严重失真并且由于该比较器的切换噪声而引起产生高频噪声，其中切换噪声可能在关于每个输入的音频信号切换和输出不同的比较结果的情况下出现。

虽然上面描述的这种常规音频功率放大器根据音频信号的电平将电源电压切换成仅两种电平，但该放大器可以将电源电压切换成两种以上的电平。在这种情况下，需要更多的附加比较器，而这些比较器的存在使得上述问题更加恶化。

                            发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种音频功率放大装置，其能够线性地选择具有与音频输入信号的电平成正比的电平的电源电压而不使用比较器，并且能够使用所选择的电源电压放大音频输入信号的功率。

本发明的第二个目的是提供一种由该音频功率放大装置执行的音频功率放大方法。

为了实现第一个目的，本发明提供一种音频功率放大装置，它包括第一至第B功率放大终端(terminal)，每终端对一个从外部输入的交流(AC)音频输入信号进行功率放大，并将该功率放大的结果作为音频输出信号输出。音频功率放大装置的第b终端(1≤b≤B)最好包括：前置放大器，该前置放大器将音频输入信号分成为正和负部分、以对该正和负部分进行功率放大，并且输出经功率放大的正和负部分；电源，用于提供具有不同电平的第一至第M正和负电压；功率放大器，它在第一至第M正电压中选择一个具有与经功率放大的正部分的电平成正比的电平的正电源电压并在第一至第M负电压中选择一个具有与经功率放大的负部分的电平成正比的电平的负电源电压，响应所选择的正和负电源电压再次分别放大经功率放大的正和负部分，并且输出经放大的正和负部分；信号合成器，它将从该功率放大器输出的正和负部分进行合成，并将合成结果作为音频输出信号输出。

为了实现第二目的，本发明提供一种音频功率放大方法，该方法由音频功率放大装置的第b终端(1≤b≤B)执行，该音频功率放大装置包括第一至第B功率放大终端，每终端功率对一个从外部输入的交流(AC)音频输入信号进行功率放大，并将该功率放大的结果作为音频输出信号输出。该音频功率放大方法最好包括步骤：(a)将音频输入信号分成为正和负部分、以对该正和负部分进行功率放大并得到经放大的正和负部分；(b)在从外部提供的、具有不同电平的第一至第M正电压中，选择一个具有与步骤(a)中经放大的正部分的电平成正比的电平的正电源电压，在从外部提供的、具有不同电平的第一至第M负电源电压中，选择一个具有与步骤(a)中经放大的负部分的电平成正比的电平的负电源电压，响应所选择的正和负电压再次分别放大步骤(a)中经放大的正和负部分；以及(c)将步骤(b)中经放大的正和负部分进行合成，并将合成结果确定为音频输出信号。

                           附图说明

通过参考附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将会更容易理解，在这些附图中：

图1是根据本发明的音频功率放大装置的示意方框图；

图2是图1的第b功率放大终端的方框图；

图3是根据本发明的、由图2的第b功率放大终端执行的音频功率放大方法的流程图；

图4是表示根据本发明的图2的前置放大器、功率放大器和信号合成器的实施例的电路图；以及

图5是解释图4的音频功率放大装置的示范性工作的曲线图。

                         具体实施方式

参考图1，音频功率放大装置包括第一至第B放大终端10、...、和12。第一至第B放大终端10、...、和12中的每一个都对一个经由输入终端IN从外部接收的AC音频输入信号的功率进行放大，并将功率放大的结果作为音频输出信号通过相应的输出终端OUT₁、...、或OUT_B输出到扬声器(未示出)。例如，第b功率放大终端10、...、或12对一个经由输入终端IN从外部接收的AC音频输入信号的功率进行放大，并将功率放大的结果作为音频输出信号经由输出终端OUT_B输出，其中1≤b≤B。

现在参考图2和3描述根据本发明的第b功率放大终端10、...、或12的配置和工作，以及根据本发明的、由第b功率放大终端10、...、或12执行的音频功率放大方法。

图2根据本发明的图1中所示第b功率放大终端10、...、或12的方框图。参考图2，第b功率放大终端10、...、或12包括前置放大器20、电源22、功率放大器24和信号合成器26。

图3是由图2的第b功率放大终端执行的、根据本发明的音频功率放大方法的流程图。参考图3，根据本发明的音频功率放大方法包括：将音频输入信号分成为正和负部分、以放大该正和负部分；按照放大的结果的电平对经放大的正和负部分进行功率放大(步骤40-42)；并合成功率放大的结果和得到音频输出信号。

在步骤40，图2的第b功率放大终端10、...、或12的前置放大器20将经由输入终端IN从外部接收的AC音频输入信号分成为正和负部分，对所分成的正和负部分进行放大，并将经放大的正和负部分30和32作为经前置放大的正和负部分输出到功率放大器24。在这种情况下，前置放大器20可以响应信号合成器26反馈的音频输出信号改变放大倍数。

在步骤40之后，功率放大器24在从电源22输出的第一至第M正电压+V₁至+V_M(M≥3)中，选择一个具有与经功率放大的正部分30的电平成正比的电平的正电源电压，并在第一至第M负电压-V₁至-V_M中，选择一个具有与经功率放大的负部分32的电平成正比的电平的负电源电压。此外，功率放大器24还响应所选择的正和负电源电压再次分别放大经功率放大的正和负部分30和32，并将经放大的正和负部分作为经功率放大的正和负部分34和36输出到信号合成器26(步骤42)。为了实现这一点，电源22向功率放大器24输出具有不同电平的第一至第M正电压+V₁至+V_M和具有不同电平的第一至第M负电压-V₁至-V_M。这种情况下，各电源电压的电平|V_A|(1≤A≤M)按第一至第M电压的顺序依次降低。也就是说，|V₁|＞|V₂|＞|V₃|＞...＞|V_M-2|＞|B_M-1|＞|V_M|。

在步骤42之后，信号合成器26合成经功率放大的正和负部分34和36，并将合成结果作为音频输出信号、经由输出终端OUT_b输出(步骤44)。因此，根据图2中所示的本发明的音频功率放大装置和方法，分别使得音频输入信号的功率能够以推挽式进行放大。

现在描述根据本发明的图2的第b功率放大终端10、...、或12的一个优选实施例的配置和工作。图4是分别图示根据本发明的图2的前置放大器20、功率放大器24和信号合成器26的优选实施例20A、24A和26A的电路图。参考图4，该电路包括前置放大器20A、功率放大器24A和信号合成器26A。

前置放大器20A包括电阻器R₁′-R₁₃′、电容器C1-C4、运算放大器50、齐纳二极管ZD和晶体管Q₁′-Q₄′。连接到运算放大器50的负输入终端的电阻器R₁′是一个输入偏置电阻器，用于将该负输入终端偏置为零电位。在这种情况下，负反馈电容器C1和电阻器R₄′确定公式(1)所表达的下截止频率f_L：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\πC}1\·{R_4}^{\′}}---\left(1\right)$

图4中所示的电阻器R₃′和R₄′确定由运算放大器50放大的电压增益，而电容器C2、C3和C4防止振荡。电阻器R₂′匹配阻抗，而电阻器R₁₃′稳定第一至第M电流放大器60-74的放大倍数。由晶体管Q₁′和Q₂′、齐纳二极管ZD和电阻器R₅′、R₆′、R₈′和R₁₁′组成的恒流源控制前置激励晶体管Q₃′和Q₄′的基极电流。这里，提供电阻器R₇′、R₉′、R₁₀′和R₁₂′来偏置晶体管Q₃′和Q₄′。

图4中所示的功率放大器24A包括串联地连接在经功率放大的正部分30和经功率放大的负部分32之间的第一至第2M电阻器R₁至R_2M、第一至第4M-4二极管D₁-D_4M-4、第一至第2M电流放大器60、...、62、64、70、...、和74以及晶体管Q13。这里，串联连接的第一至第M电流放大器60、...、62、和64分别连接到从电源22输出的第一至第M正电压+V₁至+V_M。例如，第一电流放大器60连接到具有最高正电平的、从电源22输出的第一电压+V₁，第M-1电流放大器62连接到具有第二最低的正电平的、从电源22输出的第M-1电压+V_M-1，而第M电流放大器64连接到具有最低正电平的、从电源22输出的第M电压+V_M。

在这种情况下，串联连接的第M+1至第2M电流放大器70、...、72、和74分别连接到从电源22输出的第M+1至第2M负电压-V₁至-V_M。例如，第M+1电流放大器70连接到具有最低负电平的、从电源22输出的第一负电压-V1，第2M-1电流放大器72连接到具有第二最高的负电平的、从电源22输出的第M-1负电压-V_M-1，而第2M电流放大器74连接到具有最高负电平的、从电源22输出的第M负电压-V_M。

为此，第一至第2M电流放大器60、...、62、64、70、...、和74的每一个都配置成具有第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12、第二晶体管Q2、...、Q4、Q6、Q7、...、Q9，或Q11以及偏置电阻器R_2M+1、...、R_2M+4、R_2M+5、R_2M+6、...、R_2M+7、或R_2M+8。也就是说，第一至第2M电流放大器60、...、62、64、70、...、和74的每一个都具有达林顿复合晶体管配置。

这里，第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12具有连接到相应的偏置输入端口90、...、92、94、96、...，98或100的基极，以及连接到相应的正或负电压+V₁、...、+V_M-1、+V_M、-V₁、...、-V_M-1或-V_M的集电极。在这种情况下，偏置电阻器R_2M+1、...、R_2M+4、R_2M+5、R_2M+6、...、R_2M+7、或R_2M+8的一侧连接到第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的发射极。第二晶体管Q2、...、Q4、Q6、Q7、...、Q9，或Q11具有连接到第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的发射极的基极，以及连接在第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的集电极和偏置电阻器R_2M+1、...、R_2M+4、R_2M+5、R_2M+6、...、R_2M+7、或R_2M+8的另一侧之间的集电极和发射极。

现在描述具有上述配置的第一至第2M电流放大器60、...、62、64、70、...、和74的工作。响应第一电阻器R₁和经功率放大的正部分30之间的第三节点N3的电压对第一电流放大器60进行偏置。在这种情况下，响应第m-1电阻器R₁、...、或R_M-2和第m电阻器R₂、...、或R_M-1之间的第一节点N1的电压对第m电流放大器(2≤m≤M-1)进行偏置，以放大从第m-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流输出到第m+1电流放大器。响应第M-1电阻器R_M-1和第M电阻器R_M之间的第五节点N5的电压对第M电流放大器64进行偏置，以放大从第M-1电流放大器62输出的电流并将经放大的电流作为经功率放大的正部分34输出到信号合成器26A。响应第M+1电阻器R_M+1和经功率放大的负部分32之间的第四节点N4的电压对第M+1电流放大器70进行偏置。在这种情况下，响应第M+m-1电阻器R_M+1、...、或R_2M-2和第M+m电阻器R_M+2、...、或R_2M-1之间的第二节点N2的电压对第M+m电流放大器进行偏置，以放大从第M+m-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流输出到第M+m+1电流放大器。响应第2M-1电阻器R_2M-1和第2M电阻器R_2M之间的第六节点N6的电压对第2M电流放大器74进行偏置，以放大从第2M-1电流放大器72输出的电流并将经放大的电流作为经功率放大的负部分36输出到信号合成器26A。

例如，如果m等于M-1，则响应第M-2电阻器R_M-2和第M-1电阻器R_M-1之间的第一节点N1的电压对第M-1电流放大器62进行偏置，以放大沿箭头指示的方向的从第M-2电流放大器(未示出)输出的电流并将经放大的电流沿箭头指示的方向输出到第M电流放大器64。在这种情况下，响应第2M-2电阻器R_2M-2和第2M-1电阻器R_2M-1之间的第二节点N2的电压对第2M-1电流放大器72进行偏置，以放大沿箭头指示的方向的从第2M-2电流放大器(未示出)输出的电流并将经放大的电流沿箭头指示的方向输出到第2M电流放大器74。因此，应该注意到，第一至第2M电流放大器60、...、62、64、70、...、和74的工作开始电平由第一至第2M电阻器R₁至R_2M以及第一至第M电压+V₁、...、+V_M-1、+V_M、-V₁、...、-V_M-1和-V_M确定。

第一二极管D₁具有分别连接到第三节点N3和第一电流放大器60的偏置输入端口90的阳极和阴极，第二二极管D₂具有分别连接到第四节点N4和第M+1电流放大器70的偏置输入端口96的阳极和阴极。作为第三至第M二极管之一的第m+1二极管具有分别连接到第一节点N1和第m电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极。同样，作为第M+1至第2M-2二极管之一的第M+m-1二极管具有分别连接到第二节点N2和第M+m电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极。

例如，如果m等于M-1，则第M二极管D_M具有分别连接到第一节点N1和第M-1电流放大器62的偏置输入端口92的阳极和阴极，而第M-2二极管D_M-2具有分别连接到第二节点N2和第2M-1电流放大器72的偏置输入端口98的阳极和阴极。

具有上述配置的第一至第2M-2二极管D₁至D_2M-2防止每个第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的基极发射极电压超过正常值或阈值。缺少第一至第2M-2二极管D₁至D_2M-2可能会引起第一晶体管Q1、...、Q3、Q5、Q8、...、Q10，或Q12的发射极基极结被齐纳击穿，从而导致第一晶体管不能工作。

此外，作为第2M-1至第3M-3二极管D_2M-1、...、D_3M-4、D_3m-3之一的第x二极管(2M-1≤x≤3M-3)具有分别连接到第x+2M-3正电压+V₂、...、+V_M-1、或+V_M的输出端和第x+2M+2电流放大器60、...、或62的阳极和阴极。例如，当x＝3M-3时，第3M-3二极管D_3M-3具有分别连接到第M正电压+V_M的输出端和第M-1电流放大器62的阳极和阴极。作为第3M-2至第4M-4二极管D_3M-2、...、D_4M-5、D_4m-4之一的第y二极管(3M-2≤y≤4M-4)具有分别连接到第y-3M+4负电压-V₂、...、-V_M-1、或-V_M的输出端和第y-2M+3电流放大器70、...、或72的阳极和阴极。例如，当y＝4M-4时，第4M-4二极管D_4M-4具有分别连接到第M负电压-V_M的输出端和第2M-1电流放大器72的阳极和阴极。

具有上述配置的第2M-1至第4M-4二极管D_2M-1、...、和D_4M-4防止反向电流。例如，在第x+2M+2电流放大器60、...、或62的输出电平高于第x-2M+3正电压+V₂、...、+V_M-1、或+V_M时，第x二极管防止反向电流。当第y-3M+4负电压-V₂、...、-V_M-1、或-V_M高于第y-2M+3电流放大器70、...、或72的输出电平时，第y二极管防止反向电流。

由串联地连接在沿箭头所指示的方向的第M电流放大器64输出的经功率放大的正部分34，和沿箭头所指示的方向的第2M电流放大器74输出的经功率放大的负部分36之间的电阻器R_2M+2和R_2M+3组成的信号合成器26A。这里，电阻器R_2M+2和R_2M+3防止发生过流。也就是说，电阻器R_2m+2和R_2M+3防止每个电流放大器60、...、62、64、70、...、和74中的第一和第二晶体管的参数(诸如电流放大增益)受到诸如温度这样的环境条件的影响。在这种情况下，经由输出终端OUTb从电阻器R_2m+2和R_2M+3之间输出音频输出信号。

为了补偿温度，图4中所示的第b功率放大终端10、...、或12的功率放大器24A还包括晶体管Q13，其具有连接在电阻器R_M和R_2M之间的基极和连接到第五和第六节点N5和N6之间集电极和发射极。

现在更详细地描述根据本发明的音频功率放大装置的工作，其中该音频功率放大装置包括图4所示的前置放大器20A、功率放大器24A和信号合成器26A。首先，在运算放大器50中放大通过输入终端IN输入的音频输入信号，并且将该音频输入信号通过电阻器R₂′、R₅′和R₆′提供给晶体管Q1′和Q2′。因此，由运算放大器50放大的音频输入信号的正部分施加到晶体管Q3′的基极，而其负部分施加到晶体管Q4′的基极。在这种情况下，晶体管Q3′放大施加到其基极的音频输入信号的正部分，并将放大的结果30作为经前置放大的正部分输出到功率放大器24A。晶体管Q4′放大施加到其基极的音频输入信号的负部分，并将经放大的结果32作为经前置放大的负部分输出到功率放大器24A。

功率放大器24A中的第一至第M电阻器R₁至R_M、第一二极管D₁和第三至第M二极管D₃至D_M以及第一至第M电流放大器60、...、62、和64只对经前置放大的正部分30进行功率放大，并将经功率放大的正部分34输出到信号合成器26A。功率放大器24A中的第M+1至第2M电阻器R_M+1至R_2M、第二二极管D₂和第M+1至第2M-2二极管D_M+1至D_2M-2以及第M+1至第2M电流放大器70、...、72、和74只对经前置放大的负部分32进行功率放大，并将经功率放大的负部分36输出到信号合成器26A。

为了便于理解，现在在假设M等于3的情形下，描述根据本发明的音频功率放大装置的示范性工作情况，其中该音频功率放大装置具有前置放大器20A、功率放大器24A和信号合成器26A。图5是解释图4的音频功率放大装置的示范性工作的电压对时间的关系曲线图。这里，该电压表示提供给功率放大器24A的正或负电源电压。模拟信号120代表由前置放大器20A经前置放大的正和负部分。

如果在图5中所示的+V₃和-V₃(区间C)之间存在经前置放大的正部分30和负部分32，则第三电流放大器64和第六电流放大器74起作用，而第一电流放大器60、第二电流放大器62、第四电流放大器70和第五电流放大器72不起作用。原因是晶体管Q2、Q4、Q7和Q9处于高阻抗状态。例如，如图5中所示，第三正电压+V₃是在第一正电压+V₁至第三正电压+V₃中间，作为正电源电压选择出来的，而第三负电压-V₃是在第一负电压-V₁至第三负电压-V₃中间，作为负电源电压选择出来的。在这种情况下，功率放大器24A分别响应第三正电压+V₃和第三负电压-V₃对正部分30和负部分32进行功率放大。因此，如图5中的区间C所示，提供第三正电压+V₃作为正电源电压和提供第三负电压-V₃作为负电源电压，与提供+V₁或+V₂作为正电源电压和提供-V₁或-V₂作为负电源电压相比，分别降低了功率损耗(阴影部分)122和124。

如果在图5中所示的+V₃和+V₂之间以及-V₂和-V₃之间(区间B)存在经前置放大的正部分30和负部分32，则第二电流放大器62和第五电流放大器72起作用，而第一电流放大器60、第三电流放大器64、第四电流放大器70和第六电流放大器74不起作用。原因是晶体管Q2和Q7处于高阻抗状态，并且第三正电压+V₃和第三负电压-V₃被第六二极管D_3M-3和第八二极管D_4M-4截止。例如，如图5中所示，第二正电压+V₂是在第一正电压+V₁至第三正电压+V₃中间，作为正电源电压选择出来的，而第二负电压-V₂是在第一负电压-V₁至第三负电压-V₃中间，作为负电源电压选择出来的。在这种情况下，功率放大器24A分别响应第二正电压+V₂和第二负电压-V₂对经前置放大的正部分30和负部分32进行功率放大。因此，如图5中的区间B所示，提供第二正电压+V₂作为正电源电压和提供第二负电压-V₂作为负电源电压，与提供+V₁作为正电源电压和提供-V₁作为负电源电压相比，分别降低了功率损耗(阴影部分)126和128。

如果在图5中所示的+V₂和+V₁之间以及-V₁和-V₂之间(区间A)存在经前置放大的正部分30和负部分32，则第一电流放大器60和第四电流放大器70起作用，而第二电流放大器62、第三电流放大器64、第五电流放大器72和第六电流放大器74不起作用。原因是晶体管Q4、Q6、Q9和Q11处于饱和状态，并且第二正电压+V₂和第二负电压-V₂被第七二极管D_3M-2和第九二极管D_4M-3截止，而第三正电压+V₃和第三负电压-V₃被第六二极管D_3M-3和第八二极管D_4M-4截止。例如，如图5中所示，第一正电压+V₁是在第一正电压+V₁至第三正电压+V₃中间，作为正电源电压选择出来的，而第一负电压-V₁是在第一负电压-V₁至第三负电压-V₃中间，作为负电源电压选择出来的。在这种情况下，功率放大器24A分别响应第一正电压+V₁和第一负电压-V₁对经前置放大的正部分30和负部分32进行功率放大。因此，如图5中的区间A所示，当提供第一正电压+V₁和第一负电压-V₁时，出现功率损耗(阴影部分)130和132。

也就是说，根据本发明的音频功率放大装置和方法根据音频输入信号的电平，线性地自动确定正和负电源电压，并且利用所确定的电源电压自动放大该音频输入信号的功率。

如上所述，与常规的音频放大装置不同，根据本发明的音频功率放大装置不需要单独的、用于检测音频输入信号的电平的比较器，因而在将它以单片芯片实现时，降低制造成本并缩小芯片尺寸。此外，本发明线性地选择从电源22提供的电压，从而在减少失真的同时，防止了由于在常规音频功率放大装置使用的比较器的切换所引起的高频噪声。另外，本发明可以通过提供用于电流放大器的附加晶体管来增加要选择的电源电压的电平数目。

Claims (9)

1.一种音频功率放大装置，它包括第一至第B功率放大终端，每个功率放大终端对一个从外部输入的交流(AC)音频输入信号进行功率放大，并将该功率放大的结果作为音频输出信号输出，其中B是自然数，并且第b终端(1≤b≤B)包括：

前置放大器，该前置放大器将音频输入信号分成为正和负部分、以对该正和负部分进行功率放大，并且输出经功率放大的正和负部分；

电源，用于提供具有不同电平的第一至第M正和负电压，其中M≥3；

功率放大器，它在第一至第M正电压中选择一个具有与经功率放大的正部分的电平成正比的电平的电源正电压并在第一至第M负电压中选择一个具有与经功率放大的负部分的电平成正比的电平的负电源电压，响应所选择的正和负电源电压再次分别对经功率放大的正和负部分进行放大，并且输出经放大的正和负部分；以及

信号合成器，它将从该功率放大器输出的经放大的正和负部分进行合成，并将合成结果作为音频输出信号输出。

2.如权利要求1的装置，其中功率放大器包括：

第一至第M电流放大器，它们分别连接到第一至第M正电压，该第一至第M电流放大器相互串联；

第M+1至第2M电流放大器，它们分别连接到第一至第M负电压，该第M+1至第2M电流放大器相互串联；以及

第一至第2M电阻器，它们串联在经前置放大的正和负部分之间，

其中响应第m-1电阻器和第m电阻器之间的第一节点的电压对第m电流放大器进行偏置，以放大从第m-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流输出到第m+1电流放大器，在其中2≤m≤M-1，

其中响应第M+m-1电阻器和第M+m电阻器之间的第二节点的电压对第M+m电流放大器进行偏置，以放大从第M+m-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流输出到第M+m+1电流放大器，

其中响应第一电阻器和经前置放大的正部分之间的第三节点的电压对第一电流放大器进行偏置，和响应第M+1电阻器和经前置放大的负部分之间的第四节点的电压对第M+1电流放大器进行偏置，以及

其中响应第M-1电阻器和第M电阻器之间的第五节点的电压对第M电流放大器进行偏置，以放大从第M-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流作为经放大的正部分输出到该信号合成器，并且响应第2M-1电阻器和第2M电阻器之间的第六节点的电压对第2M电流放大器进行偏置，以放大从第2M-1电流放大器输出的电流并将经放大的电流作为经放大的负部分输出到该信号合成器。

3.如权利要求2的装置，其中第一至第2M功率放大器中的每一个都包括：

第一晶体管，它具有连接到相应的偏置输入端口的基极，以及连接到正或负电压的集电极；

第2M+1电阻器，其一侧连接到该第一晶体管的发射极；

第二晶体管，它具有连接到第一晶体管的发射极的基极，以及连接在第一晶体管的集电极和第2M+1电阻器的另一侧之间的集电极和发射极。

4.如权利要求3的装置，其中该功率放大器还包括：

第一二极管，具有分别连接到第三节点和第一电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极；

第二二极管具有分别连接到第四节点和第M+1电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极；

第三至第2M-2二极管，

其中第m+1二极管具有分别连接到第一节点和第m电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极，并且第M+m-1二极管具有分别连接到第二节点和第M+m电流放大器的偏置输入端口的阳极和阴极。

5.如权利要求4的装置，其中该功率放大器还包括第2M-1至第4M-4二极管，并且

其中第x二极管具有分别连接到第x+2M-3正电压和第x+2M+2电流放大器的输出端的阳极和阴极，在其中2M-1≤x≤3M-3，以及第y二极管具有分别连接到第y-3M+4负电压和第y-2M+3电流放大器的输出端的阳极和阴极，在其中3M-2≤y≤4M-4。

6.如权利要求5的装置，其中第b功率放大终端还包括第三晶体管，该晶体管具有连接在第M电阻器和第2M电阻器之间的基极，以及连接在第五和第六节点之间的集电极和发射极。

7.如权利要求6的装置，其中信号合成器包括第2M+2和第2M+3电阻器，它们分别串联在从第M和第2M电流放大器输出的经放大的正部分和负部分之间，并且

其中该音频输出信号从第2M+2和第2M+3电阻器之间输出。

8.如权利要求1的装置，其中该前置放大器响应从信号合成器输出的音频输出信号，改变放大倍数。

9.一种音频功率放大方法，该方法由音频功率放大装置的第b功率放大终端(1≤b≤B)执行，该音频功率放大装置包括第一至第B功率放大终端，每个功率放大终端对一个从外部输入的交流(AC)音频输入信号进行功率放大，并将该功率放大的结果作为音频输出信号输出，其中B是自然数，并且该方法包括步骤：

(a)将音频输入信号分成为正和负部分、以对该正和负部分进行功率放大并得到经放大的正和负部分；

(b)在从外部提供的、具有不同电平的第一至第M正电压中，选择一个具有与步骤(a)中经放大的正部分的电平成正比的电平的正电源电压，在从外部提供的、具有不同电平的第一至第M负电压中，选择一个具有与步骤(a)中经放大的负部分的电平成正比的电平的负电源电压，响应所选择的正和负电源电压再次分别放大步骤(a)中经放大的正和负部分，其中M≥3；以及

(c)将步骤(b)中经放大的正和负部分进行合成，并将合成结果确定为音频输出信号。

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