DE102008006077A1 - Amplifier arrangement and method - Google Patents
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Abstract
Eine Verstärkeranordnung umfasst einen Eingang (1) zum Zuführen eines zu verstärkenden Signals (Si), einen Ausgang (2) zum Ableiten eines verstärkten Signals (So) und einen ersten Verstärker (100). Der erste Verstärker (100) hat einen ersten Eingang (11), der mit dem Eingang (1) der Verstärkeranordnung gekoppelt ist, einen Signalausgang (12), der an den Ausgang (2) der Verstärkeranordnung gekoppelt ist und einen Steuerausgang (13). Die Verstärkeranordnung umfasst weiter einen zweiten Verstärker (200) mit einem ersten Steuereingang (21), der mit dem Steuerausgang (13) des ersten Verstärkers (100) gekoppelt ist und einen Stromausgang (22), der mit dem Signalausgang (12) des ersten Verstärkers (100) gekoppelt ist. In einer Weiterbildung umfasst der zweite Verstärker (200) eine Stufe, die mittels Schaltern und Spule als verlustleistungsfreie beziehungsweise verlustleistungsarme Hilfsstromquelle aufgebaut ist und mit dem Steuerausgang (13) des ersten Verstärkers (100) über den ersten Steuereingang (21) gekoppelt ist.An amplifier arrangement comprises an input (1) for supplying a signal (Si) to be amplified, an output (2) for deriving an amplified signal (So) and a first amplifier (100). The first amplifier (100) has a first input (11) coupled to the input (1) of the amplifier arrangement, a signal output (12) coupled to the output (2) of the amplifier arrangement, and a control output (13). The amplifier arrangement further comprises a second amplifier (200) having a first control input (21) coupled to the control output (13) of the first amplifier (100) and a current output (22) connected to the signal output (12) of the first amplifier (100) is coupled. In a further development, the second amplifier (200) comprises a stage which is constructed by means of switches and coil as a loss-free or low-loss auxiliary power source and is coupled to the control output (13) of the first amplifier (100) via the first control input (21).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkeranordnung und ein Verfahren zum Verstärken eines Eingangsignals.The The present invention relates to an amplifier arrangement and a method to reinforce one Input signal.
Verstärker in verschiedenen Ausführungsformen sind als solche verbreitet. Verstärker verwendet man zum Beispiel als Audioverstärker und allgemein beim Verstärken von verschiedenen Signalen. Beispielsweise Klasse-AB Verstärkeranordnungen sind strukturell mit ihren Vor- und Nachteilen bekannt. Klasse-AB Verstärkeranordnungen sind klassische Anordnungen für die Verstärkung von Audiosignalen. Diese Klasse von Verstärkern zeichnet sich durch sehr gute Signalqualität aus, hat aber den Nachteil, dass sie große Verlustleistung an den Ausgangstransistoren aufweist.Amplifier in various embodiments are common as such. Amplifier is used for example as an audio amplifier and generally in strengthening of different signals. For example class AB amplifier arrangements are structurally known with their advantages and disadvantages. Class-AB amplifier arrangements are classic arrangements for the reinforcement of audio signals. This class of amplifiers stands out very much good signal quality but has the disadvantage that they have high power dissipation at the output transistors having.
Anderseits sind Klasse-D Verstärker üblich, die nicht so große Verlustleistungen, aber im Vergleich zu den Klasse AB-Verstärkern schlechtere Signalqualität haben. Außerdem haben die Klasse D-Verstärker einen relativ großen Stromverbrauch im unausgesteuerten Zustand.On the other hand, Class D amplifiers are common, the not so big Power losses, but compared to the class AB amplifiers worse signal quality to have. Furthermore have the class D amplifier a relatively large one Power consumption in the uncontrolled state.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkeranordnung anzugeben, welche gute Signalqualität mit geringer Verlustleistung kombiniert. Dabei sollen die Verstärkercharakteristiken verbessert werden. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verstärken eines Eingangssignals zu bieten.task The invention is an amplifier arrangement specify which good signal quality with low power dissipation combined. The aim is to improve the amplifier characteristics become. It is also an object of the invention to provide a method for reinforcing a To provide input signal.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task becomes with the objects of the independent claims solved. Embodiments and developments of the invention are the subject the dependent claims.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst eine Verstärkeranordnung einen Eingang zum Zuführen eines zu verstärkenden Signals, einen Ausgang zum Ableiten eines verstärkten Signals und einen ersten Verstärker. Der erste Verstärker hat einen ersten Eingang, der mit dem Eingang der Verstärkeranordnung gekoppelt ist, einen Steuerausgang und einen Signalausgang, der bevorzugt als Spannungsausgang ausgebildet sein kann und mit dem Ausgang der Verstärkeranordnung gekoppelt ist. Der Steuerausgang ist bevorzugt als Stromausgang ausgebildet. Die Verstärkeranordnung umfasst weiter einen zweiten Verstärker, der bevorzugt eine Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst. Die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst einen verlustleistungsfreien Stromausgang, der mittels des Steuerausgangs des ersten Verstärkers geschaltet wird. Der Stromausgang der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle ist mit dem Signalausgang des ersten Verstärkers gekoppelt.In an embodiment The invention comprises an amplifier arrangement an input for feeding one to be strengthened Signal, an output for deriving an amplified signal and a first Amplifier. The first amplifier has a first input connected to the input of the amplifier arrangement is coupled, a control output and a signal output, the may preferably be formed as a voltage output and with the Output of the amplifier arrangement is coupled. The control output is preferably as a current output educated. The amplifier arrangement further comprises a second amplifier, preferably a stage comprising switchable auxiliary power source. The stage with switchable Auxiliary power source includes a power loss-free power output, which is switched by means of the control output of the first amplifier. Of the Current output of the stage with switchable auxiliary power source is with coupled to the signal output of the first amplifier.
Durch das Koppeln des zweiten Verstärkers mit dem Steuerausgang des ersten Verstärkers wird die Steuerung des zweiten Verstärkers durchgeführt.By the coupling of the second amplifier with the control output of the first amplifier, the control of the second amplifier carried out.
Diese Kombination von zwei Verstärkern erlaubt das Verstärken des zu verstärkenden Signals in Abhängigkeit eines Schwellwerts durchzuführen. Ein Ausgangsstrom am Steuerausgang des ersten Verstärkers wird bevorzugt mit einem Schwellenwert verglichen und steuert so einen verlustleistungsfreien Hilfsstrom aus der schaltbaren Hilfsstromquelle des zweiten Verstärkers.These Combination of two amplifiers allows amplifying of the to be strengthened Signals in dependence to perform a threshold. An output current at the control output of the first amplifier becomes preferably compared with a threshold value and thus controls a loss-free auxiliary power from the switchable auxiliary power source of the second amplifier.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verstärkeranordnung zum Betrieb in zwei Betriebsarten eingerich tet. Die Betriebsarten umfassen eine erste Betriebsart, in der der erste Verstärker das zu verstärkende Signal verstärkt und eine zweite Betriebsart, in der der erste Verstärker mit Hilfe des zweiten Verstärkers, der eine Stufe mit Hilfsstromquellenfunktion umfasst, das zu verstärkende Signal verstärkt. Der erste Verstärker steuert das Einschalten des verlustfreien Stromausgangs der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle des zweiten Verstärkers über den Steuerausgang. Das verstärkte Signal am Ausgang umfasst eine Kombination des Signals am Signalausgang des ersten Verstärkers und des Hilfsstroms des Stromausgangs der Hilfsstromquelle.In a further embodiment The invention relates to the amplifier arrangement equipped for operation in two operating modes. The operating modes comprise a first mode in which the first amplifier the to be reinforced Signal amplified and a second mode in which the first amplifier with Help of the second amplifier, which comprises a stage with auxiliary power source function which amplifies signal to be amplified. Of the first amplifier controls the switching on of the lossless current output of the stage with switchable auxiliary power source of the second amplifier via the Control output. The reinforced Signal at the output comprises a combination of the signal at the signal output of the first amplifier and the auxiliary current of the current output of the auxiliary power source.
Durch diese Kombination kann das Ausgangssignal zwei verschiedene Anteile haben, nämlich das Signal, das von dem ersten Verstärker kommt und das Signal, das von der Hilfsstromquelle kommt. Es ist aber auch möglich, dass das Ausgangssignal nur den Anteil des ersten Verstärkers aufweist. So ist der erste Verstärker der Masterverstärker und der zweite Verstärker mit Hilfsstromquelle, die durch den ersten Verstärker gesteuert wird, arbeitet als Slave. Die zwei Betriebsarten erlauben eine effizientere Generierung der Ausgangsleistung.By This combination allows the output signal two different proportions have, namely the signal coming from the first amplifier and the signal that comes from the auxiliary power source. But it is also possible that the output signal has only the portion of the first amplifier. So that's the first amplifier the master amplifier and the second amplifier with auxiliary power source controlled by the first amplifier operates as a slave. The two modes allow more efficient generation the output power.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle eine Komparatoreinrichtung. Die Komparatoreinrichtung hat einen Eingang und einen Ausgang zur Steuerung des Stromausgangs der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle.In a further embodiment For example, the stage with switchable auxiliary power source comprises a comparator device. The comparator device has an input and an output to Control of the current output of the stage with switchable auxiliary power source.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Komparatoreinrichtung eine Hysteresefunktion.In another embodiment the comparator device comprises a hysteresis function.
Die Komparatoreinrichtung dient zur Steuerung der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle und die Hysteresefunktion bezeichnet die Betriebsart der Komparatoreinrichtung.The Comparator device is used to control the stage with switchable Auxiliary power source and the hysteresis function indicates the operating mode the comparator device.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der erste Verstärker einen ersten Operationsverstärker mit einem negativen Eingang, einem positiven Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang ist mit dem negativen Eingang über einen Widerstand gekoppelt und der positive Eingang ist mit einem Referenzpoten tialanschluss gekoppelt. Der erste Verstärker umfasst weiter eine Ausgangseinrichtung mit einem Eingang und einem ersten und einem zweiten Ausgang. Der erste Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt und der erste Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem Signalausgang des ersten Verstärkers gekoppelt sowie mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers über einen zweiten Widerstand. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem Eingang der Komparatoreinrichtung gekoppelt. Die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst eine Steuerungseinrichtung mit einem Eingang und mit einem ersten und mit einem zweiten Ausgang. Der erste Eingang der Steuerungseinrichtung ist mit dem Ausgang der Komparatoreinrichtung gekoppelt. Die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst weiter eine Ausgangsstufe mit einem ersten und einem zweiten Eingang und einem Signalausgang. Der erste und der zweite Eingang der Ausgangsstufe sind entsprechend mit dem ersten und mit dem zweiten Ausgang der Steuerungseinrichtung gekoppelt. Der Signalausgang ist über ein verlustfreies Filter mit dem Stromausgang der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle gekoppelt.In a further embodiment, the first amplifier comprises a first operational amplifier having a negative input, a positive input and an output. The output is connected to the negative input via a resistor and the positive input is coupled to a reference potential terminal. The first amplifier further comprises an output device having an input and a first and a second output. The first output of the output device is coupled to the output of the operational amplifier and the first output of the output device is coupled to the signal output of the first amplifier and to the positive input of the operational amplifier via a second resistor. The second output of the output device is coupled to the input of the comparator device. The switchable auxiliary power source stage includes a controller having an input and having a first and a second output. The first input of the control device is coupled to the output of the comparator device. The switchable auxiliary power stage further includes an output stage having first and second inputs and a signal output. The first and second inputs of the output stage are respectively coupled to the first and second outputs of the controller. The signal output is coupled via a lossless filter to the current output of the stage with switchable auxiliary power source.
Das zu verstärkende Signal wird über den Operationsverstärker zu der Ausgangsstufe geführt. Die Ausgangsstufe des ersten Verstärkers dient auch zur Steuerung des zweiten Verstärkers über den zweiten Ausgang.The to be reinforced Signal is over the operational amplifier led to the output stage. The Output stage of the first amplifier also serves to control the second amplifier via the second output.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ausgangsstufe des zweiten Verstärkers einen ersten P-Kanal Transistor, der als Schalter arbeitet, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss ist mit einem ersten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt und der Steueranschluss ist mit dem ersten Eingang der Ausgangsstufe gekoppelt. Die Ausgangsstufe des zweiten Verstärkers umfasst weiter einen ersten N-Kanal Transistor, der als Schalter arbeitet, mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss des N-Kanal Transistors ist mit dem zweiten Anschluss des ersten P-Kanal Transistors gekoppelt und der Steueranschluss ist mit dem zweiten Eingang der Ausgangsstufe gekoppelt. Der zweite Anschluss des ersten N-Kanal Transistors ist mit dem zweiten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt.In a further embodiment the output stage of the second amplifier comprises a first P-channel Transistor, which works as a switch, with a first terminal, a second port and a control port. The first connection is coupled to a first supply potential terminal and the control terminal is connected to the first input of the output stage coupled. The output stage of the second amplifier further comprises one first N-channel transistor, which works as a switch, with a first port, a second port and a control port. The first terminal of the N-channel transistor is connected to the second Connection of the first P-channel transistor coupled and the control terminal is coupled to the second input of the output stage. The second Connection of the first N-channel transistor is connected to the second supply potential terminal coupled.
Der erste P-Kanal Transistor und der erste N-Kanal-Transistor dienen zum Zuschalten des Hilfsstromes der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle zu deren Stromausgang. Die Schaltzustände werden vom Steuersignal am Steuerausgang des ersten Verstärkers über die Komparatoreinrichtung gesteuert. Das verlustfreie Filter umfasst eine Spule, die zur Speicherung von Energie verwendet wird.Of the serve first P-channel transistor and the first N-channel transistor for connecting the auxiliary current of the stage with a switchable auxiliary power source to their current output. The switching states are from the control signal at the control output of the first amplifier via the comparator device controlled. The lossless filter includes a coil for storage of energy is used.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuereinrichtung eine Überstromschutzeinrichtung und eine Diodenfunktionseinrichtung.In a further embodiment the control device comprises an overcurrent protection device and a diode function device.
Die Überstromschutzeinrichtung hat die Aufgabe, die Ausgangsstufe der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle vor zu gro ßem Strom zu schützen. Die Diodenfunktion dient zur Zuführung von in der Spule gespeicherter Energie an den Stromausgang.The overcurrent protection device has the task of the output stage of the stage with switchable auxiliary power source too big To protect electricity. The Diode function is used for feeding of energy stored in the coil to the current output.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein erstes kapazitives Element mit dem Ausgang zur Gleichspannungsentkopplung gekoppelt. Ein zweites kapazitives Element, das wie die Spule von dem verlustfreien Filter umfasst ist, ist zwischen den Stromausgang der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle und den zweiten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt.In a further embodiment is a first capacitive element with the output for DC decoupling coupled. A second capacitive element that looks like the coil of The lossless filter is included between the current output the stage with switchable auxiliary power source and the second supply potential connection coupled.
Beide kapazitive Elemente sind optional. Die Verwendung von beiden kapazitiven Elementen kann von der Versorgungsart abhängig sein.Both Capacitive elements are optional. The use of both capacitive Elements can be dependent on the type of supply.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Ausgang mit dem zweiten Versorgungspotentialanschluss oder mit dem Referenzpotentialanschluss über das erste kapazitive Element und einen Lastwiderstand gekoppelt. Der Lastwiderstand kann eine Lastimpedanz umfassen und beispielsweise als Lautsprecher realisiert werden.In a further embodiment is the output with the second supply potential connection or to the reference potential terminal via the first capacitive element and a load resistor coupled. The load resistor can be a load impedance include and realized as a speaker, for example.
In einer anderen Ausführungsform ist der erste Verstärker ein Klasse-AB Verstärker und die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst eine Klasse-D Ausgangsstufe. Der erste Verstärker umfasst eine AB-Steueranlage mit einem Eingang sowie einem ersten und einem zweiten Ausgang, wobei der Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangseinrichtung des ersten Verstärkers umfasst einen zweiten P-Kanal Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss des zweiten 2-Kanal Transistors ist mit dem ersten Versorgungspotential gekoppelt und der Steueranschluss des zweiten P-Kanal Transistors ist mit dem ersten Ausgang der AB-Steueranlage gekoppelt. Die Ausgangseinrichtung des ersten Verstärkers umfasst weiter einen zweiten N-Kanal Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der Steueranschluss des zweiten N-Kanal Transistors ist mit dem zweiten Ausgang der AB-Steueranlage gekoppelt und der zweite Anschluss ist mit dem zweiten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt. Der erste Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem zweiten Anschluss des zweiten P-Kanal Transistors und mit dem ersten Anschluss des zweiten N-Kanal Transistors gekoppelt.In another embodiment is the first amplifier a class AB amplifier and the switchable auxiliary power stage includes a class-D Output stage. The first amplifier includes an AB control system with an input and a first and a second output, the input being connected to the output of operational amplifier is coupled. The output device of the first amplifier comprises a second P-channel transistor having a first terminal, a second port and a control port. The first connection of the second 2-channel transistor is at the first supply potential coupled and the control terminal of the second P-channel transistor is coupled to the first output of the AB control system. The output device of the first amplifier a second N-channel transistor having a first terminal, a second port and a control port. The control terminal of the second N-channel transistor is connected to the second output of the AB control system coupled and the second terminal is connected to the second supply potential terminal coupled. The first output of the output device is connected to the second terminal of the second P-channel transistor and to the first terminal coupled to the second N-channel transistor.
Die beschriebene Ausführungsform kann zur Verstärkung von Audiosignalen verwendet werden. Diese Kombination von Klasse-AB Verstärker und Klasse-D Ausgangsstufe zeichnet sich dadurch aus, dass sie gute Signalqualität besitzt und nur geringe Verlustleistung aufweist. Die Klasse-D Ausgangsstufe arbeitet nur, wenn der Ausgangsstrom von dem ersten Verstärker über einen Schwellenwert geht. Die Klasse-D Ausgangsstufe ist von dem Klasse-AB Verstärker gesteuert und durch die Komparatoreinrichtung geschaltet. Die Verstärkeranordnung funktioniert in zwei Betriebsarten. In der ersten Betriebsart ist nur der Klasse-AB Verstärker eingeschaltet und in der zweiten Betriebsart arbeiten Klasse-D Ausgangsstufe und Klasse-AB Verstärker gleichzeitig.The described embodiment can for Amplification of audio signals are used. This combination of class AB amplifier and class D output stage is characterized by good signal quality and low power dissipation. The class D output stage operates only when the output current from the first amplifier goes above a threshold. The class D output stage is controlled by the class AB amplifier and switched by the comparator means. The amplifier arrangement works in two modes. In the first mode, only the class AB amplifier is on, and in the second mode, class D output stages and class AB amplifiers operate simultaneously.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Komparatoreinrichtung einen Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang des Stromkomparators ist mit dem Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit einem Stromfühler und mit dem Eingang des Stromkomparators gekoppelt, wobei der Stromfühler mit dem ersten Ausgang der Ausgangseinrichtung gekoppelt ist.In a further embodiment the comparator device comprises a current comparator with a Input and an output. The output of the current comparator is coupled to the input of the controller. The second Output of the output device is connected to a current sensor and coupled to the input of the current comparator, wherein the current sensor with is coupled to the first output of the output device.
Mit dem Stromkomparator wird die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle anhand des von dem ersten Verstärker am Steuerausgang ausgehenden Signals gesteuert.With The current comparator is the stage with switchable auxiliary power source on the basis of the first amplifier controlled at the control output outgoing signal.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Komparatoreinrichtung einen ersten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang ist mit dem Eingang der Steuereinrichtung gekoppelt. Die Komparatoreinrichtung umfasst einen zweiten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang ist mit einem weiteren Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem Stromfühler und mit dem Eingang des ersten Komparators gekoppelt, wobei der Stromfühler mit dem zweiten Anschluss des zweiten P-Kanal Transistors gekoppelt ist. Ein weiterer zweiter Anschluss ist mit dem Eingang des zweiten Stromkomparators und mit einem weiteren Stromfühler gekoppelt, wobei der weitere Stromfühler mit dem ersten Anschluss des zweiten N-Kanal Transistors gekoppelt ist.In another embodiment the comparator device comprises a first current comparator an entrance and an exit. The exit is with the entrance coupled to the control device. The comparator device comprises a second current comparator having an input and an output. The output is connected to another input of the control device coupled. The second output of the output device is connected to the current sensor and coupled to the input of the first comparator, wherein the current sensor with coupled to the second terminal of the second P-channel transistor is. Another second port is at the entrance of the second Stromkomparators and coupled to another current sensor, wherein the other current sensor coupled to the first terminal of the second N-channel transistor is.
In dieser Ausführungsform wird die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle durch zwei separate Stromkomparatoren gesteuert. Die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit von den Lastströmen, die durch den zweiten P-Kanal Transistor und den zweiten N-Kanal Transistor fließen. Diese Lastströme sind gemeinsam oder getrennt in den Strompfaden zu dem ersten beziehungsweise dem zweiten Versorgungspotentialanschluss mit Stromfühlern abzugreifen, die beispielsweise als Widerstand realisiert sein können.In this embodiment becomes the stage with switchable auxiliary power source through two separate current comparators controlled. The control takes place in dependence on the load currents, the through the second P-channel transistor and the second N-channel transistor flow. These load currents are common or separate in the current paths to the first or respectively tapping the second supply potential connection with current sensors, which can be realized, for example, as a resistor.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Komparatoreinrichtung einen ersten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang ist mit dem Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt. Die Komparatoreinrichtung umfasst weiter einen zweiten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang mit einem weiteren Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt ist. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem Eingang des ersten Stromkomparators und mit dem Stromfühler gekoppelt, wobei der Stromfühler mit dem ersten Anschluss des zweiten P-Kanal Transistors gekoppelt ist. Ein weiterer zweiter Ausgang ist mit dem Eingang des zweiten Stromkomparators und mit dem weiteren Stromfühler gekoppelt, wobei der weitere Stromfühler mit dem zweiten Anschluss des zweiten N-Kanal Transistors gekoppelt ist.In a further embodiment the comparator device comprises a first current comparator an entrance and an exit. The exit is with the entrance the control device coupled. The comparator device further comprises a second current comparator having an input and an output, wherein the output is coupled to a further input of the controller is. The second output of the output device is connected to the input the first current comparator and coupled to the current sensor, wherein the current sensor with is coupled to the first terminal of the second P-channel transistor. Another second output is at the input of the second current comparator and coupled to the other current sensor, the other current sensor coupled to the second terminal of the second N-channel transistor is.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Komparatoreinrichtung einen ersten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der Ausgang mit dem Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt ist. Die Komparatoreinrichtung weist auch einen zweiten Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang auf, wobei der Ausgang mit einem zweiten Eingang der Steuerungseinrichtung gekoppelt ist. Die Ausgangseinrichtung des ersten Verstärkers umfasst einen dritten P-Kanal Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss des dritten P-Kanal Transistors ist mit dem ersten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt und der Steuerungsanschluss des dritten P-Kanal Transistors ist mit dem ersten Ausgang der AB-Steuerungsanlage gekoppelt. Die Ausgangseinrichtung des ersten Verstärkers umfasst auch einen dritten N-Kanal Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss des dritten N-Kanal Transistors ist mit dem zweiten Anschluss des dritten P-Kanal Transistors gekoppelt und der Steueranschluss ist mit dem zweiten Ausgang der AB-Steuerungsanlage gekoppelt. Der zweite Anschluss des dritten N-Kanal Transistors ist mit dem zweiten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem ersten Anschluss des dritten P-Kanal Transistors und mit dem Eingang des ersten Stromkomparators gekoppelt. Ein weiterer zweiter Ausgang ist mit dem zweiten Anschluss des dritten N-Kanal Transistors und mit dem Eingang des zweiten Stromkomparators gekoppelt.In another embodiment the comparator device comprises a first current comparator an input and an output, the output being connected to the input the control device is coupled. The comparator device has also a second current comparator with an input and an output on, wherein the output with a second input of the control device is coupled. The output device of the first amplifier comprises a third P-channel transistor having a first terminal, a second port and a control port. The first connection of the third P-channel transistor is connected to the first supply potential terminal coupled and the control terminal of the third P-channel transistor is coupled to the first output of the AB control system. The Output means of the first amplifier also includes a third N-channel Transistor with a first connection, a second connection and a control connection. The first terminal of the third N-channel transistor is coupled to the second terminal of the third P-channel transistor and the control port is coupled to the second output of the AB control system. The second terminal of the third N-channel transistor is connected to the second Supply potential connection coupled. The second exit of the Output means is connected to the first terminal of the third P-channel Transistors and coupled to the input of the first current comparator. Another second output is to the second port of the third N-channel transistor and the input of the second current comparator coupled.
Die Steuerung der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle erfolgt durch Steuerströme, die durch die gesteuerten Strecken des dritten N-Kanal Transistors und des dritten P-Kanal Transistors fließen. Der dritte N-Kanal Transistor und der dritte P-Kanal Transistor können auch als Ausgangsspiegel des ersten Verstärkers bezeichnet werden.The Control of the stage with switchable auxiliary power source is carried out by Control currents, through the controlled paths of the third N-channel transistor and the third P-channel transistor. The third N-channel transistor and the third P-channel transistor can also act as output mirrors of the first amplifier be designated.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Ausgangseinrichtung des ersten Verstärkers einen ersten Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der erste Anschluss ist mit dem ersten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt und der Steueranschluss ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt. Die Ausgangseinrichtung umfasst einen zweiten Transistor mit einem ersten Anschluss, einem zweiten Anschluss und einem Steueranschluss. Der Steueranschluss ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt und der erste Anschluss ist mit dem ersten Versorgungspotentialanschluss gekoppelt. Der zweite Anschluss ist mit dem Ausgang der Ausgangsstufe gekoppelt.In another embodiment The output device of the first amplifier comprises a first transistor with a first connection, a second connection and a control connection. Of the first connection is with the first supply potential connection coupled and the control terminal is coupled to the output of the operational amplifier. The output device comprises a second transistor with a first port, a second port and a control port. The control terminal is coupled to the output of the operational amplifier and the first terminal is at the first supply potential terminal coupled. The second connection is with the output of the output stage coupled.
Die Komparatoreinrichtung umfasst einen Stromkomparator mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Ausgang des Stromkomparators ist mit dem Eingang der Steuereinrichtung gekoppelt. Der zweite Ausgang der Ausgangseinrichtung ist mit dem zweiten Anschluss des ersten Transistors und mit dem Eingang des Stromkomparators gekoppelt.The Comparator device comprises a current comparator with an input and an exit. The output of the current comparator is connected to the Input of the control device coupled. The second exit of the Output device is connected to the second terminal of the first transistor and coupled to the input of the current comparator.
Die gesteuerten Strecken des ersten Transistors und des zweiten Transistors sind durch das Signal am Operationsverstärkerausgang gesteuert. Der zweite Transistor kann als Ausgangsspiegel bezeichnet werden. In dieser Ausführungsform kann die Verstärkeranordnung als DC/DC-Abwärtswandler funktionieren.The controlled paths of the first transistor and the second transistor are controlled by the signal at the operational amplifier output. Of the second transistor may be referred to as output mirror. In this embodiment can the amplifier arrangement work as a DC / DC buck converter.
In einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Eingangssignal verstärkt. In einem ersten Betriebsmodus wird das Eingangssignal mittels eines ersten Verstärkers zu einem Ausgangssignal verstärkt. In einem zweiten Betriebsmodus wird das Eingangssignal mittels des ersten Verstärkers in Verbindung mit einem zweiten Verstärker, der eine Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst, verstärkt. Die Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle wird von dem ersten Verstärker gesteuert.In an embodiment a method according to the invention an input signal is amplified. In a first operating mode, the input signal by means of a first amplifier amplified to an output signal. In a second mode of operation, the input signal is received by means of the first amplifier in conjunction with a second amplifier, the one with switchable Auxiliary power source comprises, amplified. The switchable auxiliary power stage is controlled by the first amplifier.
Die zwei Betriebsmodi minimieren die Verlustleistung, wobei das Ausgangsignal ausgezeichnete Qualität besitzt.The two operating modes minimize the power loss, the output signal Excellent quality has.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt im ersten Verstärker die Signalverstärkung nach Klasse-AB Verstärkungsprinzip und im zweiten Verstärker erfolgt die Signalverstärkung nach einem Klasse-D Verstärkungsprinzip.In an embodiment of the method takes place in the first amplifier, the signal amplification Class AB amplification principle and in the second amplifier the signal amplification takes place according to a class D reinforcement principle.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Steuerung der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle durch den ersten Verstärker mittels einer Komparatoreinrichtung.In a further embodiment the method is the control of the stage with switchable auxiliary power source through the first amplifier by means of a comparator device.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Komparatoreinrichtung eine Hysteresefunktion.In another embodiment of the method, the comparator device comprises a hysteresis function.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gibt der erste Verstärker zur Steuerung der Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle ein Steuersignal ab. Die Komparatoreinrichtung vergleicht das Steuersignal mit einem Schwellenwert. Ein Umschalten erfolgt zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus vergleichsabhängig.In another embodiment of the method gives the first amplifier to control the stage with switchable auxiliary power source from a control signal. The comparator device compares the control signal with a threshold. A switch takes place depending on the comparison between the first and the second operating mode.
Im Folgenden wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.in the The invention will be described below with reference to several exemplary embodiments with reference to FIG Figures closer explained. Functional or equivalent elements contribute same reference numerals.
Es zeigen:It demonstrate:
Im
Betrieb der Verstärkeranordnung
wird ein Eingangssignal Si dem ersten Eingang
Ein
Eingangssignal Si wird dem Eingang
Die
Komparatoreinrichtung
Das
verstärkte
Signal So am Ausgang
Zusätzlich zu
den in
Die
AB-Steueranlage
Im
Betrieb bekommt der erste Stromkomparator
Der
dritte P-Kanal Transistor T5 und der dritte N-Kanal Transistor T6
können
als Ausgangsstromspiegel bezeichnet werden. Ein erster Steuerstrom, der
zu dem ersten Stromkomparator
Die
Funktionalität
der Restelemente bleibt wie schon in
Die
Stufe mit schaltbarer Hilfsstromquelle umfasst eine Komparatoreinrichtung
Der
erste Transistor T7 kann als Stromspiegelausgang des zweiten Transistors
T8 bezeichnet werden. Im Betrieb wird eine Referenzspannung VREF
dem Anschluss
- 1, 11, 122, 123, 2111, 11, 122, 123, 211
- Eingang entrance
- 2, 12, 22, 121, 1122, 12, 22, 121, 112
- Ausgang output
- 1313
- Steuerausgangcontrol output
- 2121
- Steuereingangcontrol input
- 100, 200100 200
- Verstärkeramplifier
- 110, 110a, 110b110 110a, 110b
- Ausgangseinrichtung output means
- 110c, 110d, 110e110c, 110d, 110e
- Ausgangseinrichtungoutput means
- 113, 113a, 113b113 113a, 113b
- Ausgangoutput
- 120120
- Operationsverstärkeroperational amplifiers
- 130130
- AB-SteueranlageAB-control system
- 131, 214a, 214b, 224131 214a, 214b, 224
- Eingangentrance
- 210, 210a, 210b210 210a, 210b
- Komparatoreinrichtungcomparator
- 211a, 221, 231, 232, 214211a, 221, 231, 232, 214
- Eingangentrance
- 212, 222, 223, 233212 222, 223, 233
- Ausgangoutput
- 215, 215a, 215b215 215a, 215b
- Ausgang output
- 220220
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 230230
- Ausgangsstufeoutput stage
- C1, C2C1, C2
- kapazitives Elementcapacitive element
- IS1, IS2IS 1, IS2
- Stromfühlercurrent sensor
- L1L1
- SpuleKitchen sink
- R1, R2R1, R2
- Widerstandresistance
- R3R3
- Lastwiderstandload resistance
- T1, T2, T3, T4T1, T2, T3, T4
- Transistortransistor
- T5, T6, T7, T8T5, T6, T7, T8
- Transistortransistor
- T11, T12, T1c, T21T11, T12, T1c, T21
- Anschlussconnection
- T22, T2c, T31, T32T22, T2c, T31, T32
- Anschlussconnection
- T3c, T41, T42, T4ct3c, T41, T42, T4c
- Anschlussconnection
- T51, T52, T5c, T61T51, T52, T5c, T61
- Anschlussconnection
- T62, T71, T72, T7cT62, T71, T72, T7c
- Anschlussconnection
- T81, T82, T8cT81, T82, T8c
- Anschlussconnection
- Vss, Vdd, GndVpp, Vdd, Gnd
- Potentialanschlusspotential terminal
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