DE102015006657A1

DE102015006657A1 - Eingangsstrombegrenzte Stromversorgung und Audioleistungsverstärker für eine Hochleistungswiedergabe von nichtdeterministischen Signalen

Info

Publication number: DE102015006657A1
Application number: DE102015006657.9A
Authority: DE
Inventors: Peter William Hilding Svendsen
Original assignee: Motorola Solutions Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2015-12-03
Also published as: GB2527419A; GB2527419B; US20150349737A1; GB201508507D0; US9209767B1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verstärkung von Audiosignalen, ohne ein Eingangsstromlimit zu übersteigen, das für den Audioleistungsverstärkerschaltkreis budgetiert ist, umfasst eine Energiezwischenspeicherung zwischen einer Batterie und dem Audioleistungsverstärker, die eine Energiereserve zur Verfügung stellt, um Verstärkungsspitzen zu unterstützen, wobei die Spitzen über eine Spitzenleistung verfügen, die größer als die Leistung ist, die aufgrund des Eingangsstromlimits von der Batterie bezogen werden kann. Sprachsignale, die einen maßgeblichen periodischen Inhalt umfassen, der über kurze Spitzen bezüglich einer Tonhöhenperiode verfügt, können verstärkt werden, ohne den Energiezwischenspeicher zu verarmen, wodurch es dem Energiezwischenspeicher ermöglicht wird sich nach einer Spitze, und vor einem Auftreten einer nächsten Spitze, zu erholen. Wenn ein Audiosignal verstärkt wird, das zu einer Verarmung des Energiezwischenspeichers führt, verringert ein Verarmungserholungsschaltkreis die Gesamtaudioverstärkung, um den Leistungsbedarf des Audioleistungsverstärkers zu verringern, um so eine Verzerrung im Wesentlichen zu vermeiden.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Audioleistungsverstärkerschaltkreise und im Besonderen auf Audioleistungsverstärker für batteriebetriebene tragbare Vorrichtungen, wobei ein von der Batterie stammender Strom begrenzt ist und das zu verstärkende Signal mehr Momentanleistung benötigt, als, aufgrund eines Stromlimits, von der Batterie bezogen werden kann.
Hintergrund
Die Internationale Elektrotechnische Kommission begrenzt, in dem Standard IEC 60950-1, den Strom, der von einer Batterie bezogen werden kann, die über weniger als 30 Volt Leerlaufspannung verfügt, auf 8 Ampere für batteriebetriebene Vorrichtungen. Dementsprechend betrifft dieser Standard praktisch alle tragbaren Zweiwegfunkvorrichtungen, von denen viele entweder bei einer 3,6 Volt- oder bei einer 7,2 Volt-Betriebsnennspannung arbeiten. Diese Spannungsnennpegel werden unter Verwendung einer äquivalenten Lithiumionenbatteriezelle für die 3,6 V-Ausgangsnennspannung, oder des Äquivalents von zwei Lithiumionenzellen erreicht, die in Reihe geschaltet sind, um die 7,2 V-Nennausgaben zu erreichen. Da die Stromausgabe der Batterie durch eine interne Sicherheitsschaltung auf 8 A, oder weniger, begrenzt ist, ist von einer Batterie, die über eine höhere Nennspannung verfügt, mehr Leistung verfügbar, als von einer Batterie, die über eine niedrigere Nennspannung verfügt. Allerdings verfügt eine 7,2 V-Batterie mit einer höheren Ausgangsleistung als die von der 3,6 V-Batterie sowohl über ein Gewicht als auch ein Volumen, das zwei- bis viermal größer als das von der 3,6 V-Batterie ist, für die gleiche Zellenkapazität. In einer praktischen Implementierung einer 7,2 V-Batterie benötigte sie das Vierfache an Volumen und Gewicht der äquivalenten 3,6 V-Batterie, um zu ermöglichen, dass sie die doppelte Leistung bezieht, bei gleicher Verlustleistung, Zellenbelastung aufgrund eines Laststroms, und so weiter.
Einige Segmente des Marktes für tragbare Vorrichtungen, die Teile des Marktes für tragbare Zweiwegfunkvorrichtungen umfassen, bevorzugen Vorrichtungen mit niedrigem Gewicht und niedrigem (räumlichen) Volumen, was die Tendenz in sich trägt die Verwendung einer kleineren Batterie, die über eine niedrigere Nennspannung verfügt, in einer Einzelzellentopologie zu favorisieren. Bei Vorliegen eines Batteriestromlimits stellt die Verwendung einer Batterie mit niedrigerer Spannung ein Problem bezüglich der Klangqualität dar, weil die Leistung, die der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung zur Verfügung steht, niedriger als die ist, die von einer wesentlich größeren Batterie verfügbar ist, die über eine höhere Nennspannung unter dem selben Batteriestromlimit verfügt. Wenn eine tragbare Zweiwegfunkvorrichtung ein Audiosignal empfängt, wird das Audiosignal verstärkt und über einen Lautsprecher abgespielt, sodass der Anwender der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung das Audiosignal hören kann, ohne, zum Beispiel, den Lautsprecher an das Ohr des Anwenders halten zu müssen, so wie bei der Verwendung eines Telefons. Weiterhin muss, unter der Bedingung, dass sich der Anwender der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung in einer lauten Umgebung aufhalten kann, die Audioleistung hinreichend laut und verzerrungsfrei sein, damit der Anwender empfangene Audiosignale unter solchen Bedingungen verstehen kann.
Ein Audioleistungsverstärker wird verwendet, um empfangene Audiosignale zu verstärken und einen Lautsprecher mit dem verstärkten Audiosignal zu treiben. Eine Spitzenmomentanleistung von, zum Beispiel, 12 Wat wird benötigt, um die gewünschte verzerrungsfreie Verständlichkeit zur Verfügung zu stellen und damit eine Ausgangsleistung bestimmte Industriestandards erfüllt. Allerdings ist es, aufgrund der Begrenzung eines Stroms, der von der Batterie unter IEC 60950-1 bezogen werden kann, und aufgrund des Strombudgets, das benötigt wird, um alle Teile der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung (zum Beispiel, RF-Sender, RF-Empfänger, Controller, Audioleistungsverstärker, und so weiter) zu betreiben, ohne das Batteriestromlimit zu übersteigen, und im Hinblick auf die Verluste aufgrund von Ineffizienz, nicht möglich den erforderlichen Momentanstrom direkt von der Batterie zu beziehen, um eine 12 W-Momentanaudiospitzenleistung zu unterstützen. Als ein Ergebnis wird, unter Verwendung einer konventionellen Audioleistungsverstärkung, die auf der Kombination von Audioleistungsverstärkerversorgungsspannung, oder maximaler Spitzenausgangsspannung des Audioleistungsverstärkers, und Lautsprecherimpedanz zur Begrenzung des von der Batterie bezogenen Spitzenstroms auf den budgetierten Wert beruht, Peak Clipping auftreten, das eine signifikante Verzerrung verursacht und die Verständlichkeit herabsetzt.
Dementsprechend gibt es einen Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Verstärkung von empfangenen Audiosignalen in einer tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung unter strombudgetierten Bedingungen in einer Weise, die ein budgetiertes Stromlimit nicht übersteigt und das genügend Audiospitzenleistung zur Verfügung stellt, um es einem Anwender der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung zu erlauben, die empfangenen Audioinformationen in einer lauten Umgebung zu hören und zu verstehen.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die begleitenden Abbildungen, in denen durch die verschiedenen Ansichten hindurch gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen und die zusammen mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in der Spezifizierung enthalten sind und einen Teil der Spezifizierung bilden, dienen dazu, weiterhin verschiedene Ausführungsformen von Konzepten darzustellen, die die beanspruchte Erfindung umfassen, und verschiedene Prinzipien und Vorteile solcher Ausführungsformen zu erklären.
1 ist ein Blockdiagramm einer tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung, die über eine Audiospitzenleistungsverstärkung mit einer Eingangsstrombeschränkung verfügt, gemäß einigen Ausführungsformen;
2 ist ein Blockdiagramm einer Leistungssteuerungsarchitektur, gemäß einigen Ausführungsformen;
3 ist ein Signaldiagramm eines Beispiels einer Vokalsprache, die verstärkt werden kann, das umfasst: eine Spitzenverstärkungsleistung, die höher als ein Eingangsleistungslimit ist, aufgrund des Eingangsstromlimits, gemäß einigen Ausführungsformen;
4 ist ein Blockdiagramm eines Leistungssteuerungsschaltkreises zur Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen;
5 ist ein Blockdiagramm eines Leistungssteuerungsschaltkreises zur Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen;
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung einer Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen; und
Dem Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass Elemente in den Abbildungen der Einfachheit und Klarheit halber dargestellt werden und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet worden sind. Zum Beispiel können die Dimensionen einiger der Elemente in den Abbildungen relativ zu anderen Elementen übertrieben dargestellt sein, um zu helfen, ein Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten sind gegebenenfalls durch konventionelle Symbole in den Zeichnungen dargestellt worden, die nur solche spezifischen Details zeigen, die für ein Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um die Offenbarung nicht mit Details zu vernebeln, die einem Fachmann auf dem Gebiet, der von der hierin gegebenen Beschreibung profitiert, ohne Weiteres offensichtlich sind.
Ausführliche Beschreibung
Einige hierin offenbarten Ausführungsformen umfassen ein Verfahren zur Energieversorgung eines Audioleistungsverstärkers, das umfasst: Verstärkung eines Spannungspegels einer Batterie auf ein Verstärkungsspannungspegel über einen Verstärkungskondensator bei einem Ausgang einer Verstärkerstufe, ohne ein vorab ausgewähltes Eingangsstromlimit zu überschreiten. Der Verstärkungsspannungspegel ist höher als der Spannungspegel der Batterie und höher als eine Versorgungsspannung, die erforderlich ist, damit der Audioleistungsverstärker eine zuvor definierte Spitzenleistung in eine Last eingeben kann. Das Verfahren umfasst weiterhin: Erhaltung der Versorgungsspannung von der Verstärkungsspannung und Bereitstellung der Versorgungsspannung an den Audioleistungsverstärker, um den Audioleistungsverstärker mit Energie zu versorgen. Der Audioleistungsverstärker verstärkt ein Eingangssignal, um ein verstärktes Signal zu erzeugen. Das Verfahren umfasst weiterhin: Vergleich eines Ladungszustandsanzeigeparameters mit einem Verarmungsschwellenwert, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter von der Verstärkungsspannung abhängt, und, wenn der Ladungszustandsanzeigeparameter unter dem Verarmungsschwellenwert liegt, Justierung einer Verstärkung eines Vorverstärkers, der das Eingangssignal an den Audioleistungsverstärker zur Verfügung stellt.
1 ist ein Blockdiagramm einer tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung 100, die über eine Audiospitzenleistungsverstärkung mit einer Eingangsstrombegrenzung verfügt, gemäß einigen Ausführungsformen. Die tragbare Zweiwegfunkvorrichtung 100 ist eine batteriebetriebene Zweiwegkommunikationsvorrichtung, die in einer Halbduplex- oder Vollduplex-Kommunikationsbetriebsart arbeitet, wobei, nach einem Empfang eines Audiosignals, das Audiosignal verstärkt und über einen Lautsprecher abgespielt wird. Bei Verwendung in einer Halbduplex-Kommunikationsbetriebsart drückt der Anwender, um ein Audiosignal (zum Beispiel, Sprache) zu senden, eine ”Push-to-Talk”(PTT)-Taste und während der Anwender spricht, wird das aus der Stimme des Anwenders resultierende Audiosignal übertragen. Bei einer Vollduplex-Kommunikationsbetriebsart werden Audiosignale gleichzeitig gesendet und empfangen, nachdem ein Ruf eingerichtet worden ist.
Die tragbare Zweiwegfunkvorrichtung 100 umfasst einen Controller 102, der, zum Beispiel, einen Mikroprozessor umfassen kann. Der Controller 102 ist an einen Speicher 108 gekoppelt, der einen Anweisungscode umfassen kann, der durch den Controller 102 zum Betrieb der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung 100 gemäß Ausführungsparameter und einer Anwendereingabe ausgeführt wird. Der Speicher 108 kann ein Aggregat von verschiedenen Speicherarten sein, die umfassen: Nur-Lese-Speicher (ROM), Schreib-/Lesespeicher (RAM), Flash-Speicher, und weitere Speicherarten.
Der Controller 102 ist weiterhin an einen Funkfrequenz(RF)-Transceiver 104 gekoppelt, der sowohl einen Sender, als auch einen Empfänger zur Übertragung und zum Empfang von Funkfrequenzsignalen, wie zum Beispiel solchen, die im Allgemeinen durch tragbare Zweiwegfunkvorrichtungen verwendet werden, umfasst. Der Transceiver 104 verwendet eine Antenne 106 zur Übertragung und zum Empfang von Signalen über die Luft und umfasst Schaltkreise und Komponenten für RF-Operationen, die umfassen: Modulation, Demodulation, Mischen, Frequenzerzeugung, Filtern, Verstärkung, und so weiter.
Der Transceiver 104 kann digitale Audiosignale von einem Audioprozessor 118 empfangen und eine Trägerwelle bei einer ausgewählten Frequenz unter Verwendung eines beliebigen von verschiedenen digitalen Modulationsverfahren modulieren. Gleichermaßen kann der Transceiver 104 modulierte RF-Signale empfangen und, durch Demodulation, digitale Audiosignale extrahieren, die dem Audioprozessor 118 durch den Transceiver 104 zur Verfügung gestellt werden. Der Controller 102 kann eine Ausgabe an verschiedene Anwenderschnittstellenkomponenten 110 zur Verfügung stellen und von diesen eine Eingabe empfangen, wobei die verschiedenen Anwenderschnittstellenkomponenten 110 umfassen können: zum Beispiel, eine numerische oder alphanumerische Tastatur 112, ein graphisches Anzeigesystem 114, den PTT-Schalter 116 und weitere Tasten und Knöpfe zur Auswahl von Einstellungen und Steuerungspegeln.
Der Audioprozessor 118 empfängt digitale Audiosignale von dem RF-Transceiver 104 und stellt dem RF-Transceiver 104 solche Signale zur Verfügung. Die digitalen Audiosignale können digitalisierte Sprachsignale umfassen und tatsächlich sind sie vorherrschend Stimmsignale. Ein Mikrofon 119 wird verwendet, um akustische Signale, die bei dem Mikrofon 119 empfangen werden, in analoge elektrische Audiosignale zu wandeln, die der Audioprozessor 118 digitalisiert und verarbeitet. Zum Beispiel, beginnt der Audioprozessor 118 damit, nachdem der Anwender der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung 100 die PTT-Taste 116 gedrückt hat, die Ausgabe des Mikrofons 119 abzutasten, um ein digitales Audiosignal zu erzeugen. Das digitale Audiosignal kann ein vermeintliches Sprachsignal sein und kann weiterhin verarbeitet werden, zum Beispiel, durch Stimmcodierverfahren, um ein digitales Audiosignal zur Übertragung durch den Sender 104 zu erzeugen.
Wenn der Audioprozessor 118 ein digitales Audiosignal von dem Transceiver 104 empfängt, verarbeitet er das digitale Audiosignal durch, zum Beispiel, Decodierung, Filterung und Verstärkung und erzeugt ein analoges Audiosignal 136, das zu verstärken und über, zum Beispiel, einen Lautsprecher 128 abzuspielen ist. Das Audiosignal 136 wird durch einen Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 auf einen gewünschten Pegel verstärkt. Der Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 wird durch die Batterie bei einem Batterieeingang 126, der außerdem durch die anderen Komponenten der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung 100 verwendet wird, mit Energie versorgt. Der Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 begrenzt aktiv die Menge an Strom, die er von der Batterie beziehen kann. Das Limit für die Menge an Eingangsstrom, die der Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 von der Batterie beziehen kann, kann auf ein Strombudget für einen Gesamtstrom basieren, der von der Batterie durch die tragbare Zweiwegfunkvorrichtung 100 bezogen werden kann. Das heißt, das Eingangsstromlimit für den Audioleistungsverstärkerschaltkreis 121 ist ein Teil des Gesamtstroms, der durch die tragbare Zweiwegfunkvorrichtung 100 von der Batterie bezogen werden kann, und es muss niedrig genug sein, um sicherzustellen, dass alle anderen Komponenten der tragbaren Zweiwegfunkvorrichtung 100 arbeiten können, wenn der Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 seinen maximalen budgetierten Eingangsstrom (das heißt, das Eingangsstromlimit) gemäß einem Eingangsstrombudgetlimit von der Batterie bezieht.
Die maximale Leistung, die bei einem Batterieeingang 126 zur Verfügung steht, kann, angesichts der maximalen Batteriespannung und des Eingangsstromlimits, geringer als die Spitzenleistung (Momentanleistung) sein, die erforderlich ist, um das Audiosignal 136 bei dem Lautsprecher 128, unter Berücksichtigung der durch den Anwender ausgewählten Lautstärkeneinstellung und der Größe des Eingangsaudiosignals 136, zu verstärken. In einigen Fällen kann schon die durchschnittliche Leistung, die benötigt werden würde (über eine gegebene Zeitperiode), die verfügbare Eingangsleistung übersteigen.
Allerdings verfügen Sprachsignale über einen hohen Scheitelfaktor und benötigen daher ein hohes Spitzenleistungs-/Durchschnittsleistungsverhältnis, um eine hohe Verständlichkeit zu erreichen. Töne und anderer Störschall benötigen, bei einer gegebenen gewünschten Lautstärke, nicht denselben Pegel von Spitzenleistung für eine Klangtreue wie Sprache. Sprachsignale enthalten einen maßgeblichen periodischen Inhalt, im Besonderen in Vokalanteilen von Sprache, in denen die Tonhöhenperiode über Leistungsspitzen, die höher als die Durchschnittsleistung sind, verfügt, die 25%, oder weniger, und häufig 15%, oder weniger, von der Tonhöhenperiode einnehmen, und der Rest der Tonhöhenperiode im Durchschnitt über weniger Leistung als die Durchschnittsleistung verfügt. Somit kann angenommen werden, dass eine typische stimmhafte Sprache über Tonhöhenperioden mit einem Leistungstastverhältnis von 25% oder weniger verfügt. Andere Sprachanteile, wie zum Beispiel, Frikativlaute, tendieren dazu von kürzerer Dauer zu sein und zwischen vokalen Sprachanteilen zu liegen. Das heißt, Sprachsignale benötigen nur für eine kurze Zeit eine relativ hohe Leistung, bezüglich der Durchschnittsleistung über die Tonhöhenperiode.
Um die Spitzenhochleistungsanforderungen innerhalb der Tonhöhenperiode unterzubringen, speichert ein Energiezwischenspeicherungsschaltkreis 124 Energie und stellt einem Audioleistungsverstärker 122 bei einer Versorgungsspannung 132 Leistung zur Verfügung, um den Lautsprecher 128 zu treiben. Im Besonderen umfasst der Energiezwischenspeicherungsschaltkreis eine Eingangsstrom begrenzende Verstärkungsstufe, die die Batterieeingangsspannung 126, über einen Massenenergiespeicherungskondensator (nicht gezeigt), auf einen höheren Spannungspegel verstärkt (verglichen mit der Batteriespannung). Die Speicherungsnennspannung ist höher als die, die durch den Audioleistungsverstärker 122 benötigt wird, um die zuvor definierte maximale Spitzen(Nenn)-Leistung in die Lautsprecherlast zu übergeben, um so einen Überschuss an Energie zu speichern. Diese Speicherungsspannung wird verwendet, um eine Versorgungsspannung 132 zu erhalten, die den Audioleistungsverstärker 122 mit Energie versorgt, und der Überschuss an Energie in dem Speicherungskondensator kann bezogen werden, um den Leistungsengpass abzudecken, der durch eine Eingangsstrombegrenzung entsteht, um den Spitzenleistungsanforderungen innerhalb der Tonhöhenperiode und somit von stimmhaften Sprachsignalen im Allgemeinen gerecht zu werden.
Wenn jedoch große Signale mit einem niedrigen Scheitelfaktor verstärkt werden, oder wenn die Sprachsignale einfach mehr Durchschnittsleistung benötigen (bei einer gegebenen Lautstärkeneinstellung) als bereitgestellt werden kann, kann der Energiespeicher in dem Energiezwischenspeicherungsschaltkreis 124 aufgebraucht werden, was bewirkt, dass die Quellenspannung 132 tief genug abfällt, um sonst zu einem Peak Clipping bei dem Audioleistungsverstärker 122 zu führen. Ein Verarmungszustand kann eintreten, wenn, zum Beispiel, die nachhaltige durchschnittliche Leistungsanforderung des zu verstärkenden Signals, aufgrund des Eingangsstromlimits, das durch das Strombudget für den Audioleistungsverstärkungsschaltkreis 121 auferlegt wird, die Leistung übersteigt, die durch die Verstärkungsstufe zur Verfügung gestellt werden kann.
Um einer Verarmung zu begegnen, umfasst der Energiezwischenspeicherungsschaltkreis einen Verarmungserholungsschaltkreis, der ein Verstärkungssignal 130 justiert, das die Verstärkung eines Vorverstärkers 120 steuert, der das Audiosignal 136 von dem Audioprozessor 118 verstärkt, um ein Eingangssignal 134 zu erzeugen, das durch den Audioleistungsverstärker 122 verstärkt ist. Der Vorverstärker 120 kann, zum Beispiel, durch einen digitalen Signalprozessor implementiert sein, oder er kann ein analoger Verstärker mit einer justierbaren Verstärkung, oder ein Äquivalent sein. In einigen Ausführungsformen, wenn die Versorgungsspannung 132 unter einen Schwellenwert abfällt, wird das Verstärkungssignal 130 justiert, um zu bewirken, dass die Verstärkung des Vorverstärkers 120 abnimmt, womit der Pegel des Eingangssignals 134 verringert wird und was dazu führt, dass der Audioleistungsverstärker 122 weniger Leistung benötigt, um das Eingangssignal 134 zu verstärken. Die Verstärkung des Vorverstärkers 120 kann, in Reaktion darauf, dass eine Verarmungsbedingung detektiert wird, schnell und zugleich unhörbar justiert werden, sodass jedes signifikante Clipping oder jede signifikante Verzerrung bei dem Audioleistungsverstärker 122 vermieden werden kann. Während eine Verringerung der Größe des Eingangssignals 134 zu einer niedrigeren Ausgangsleistung bei dem Lautsprecher 128 führt, kann die Klangtreue des verstärkten Audiosignals im Wesentlichen erhalten bleiben. Wenn die Verstärkung des Vorverstärkers 120 hinreichend herunter justiert wird, um einen Überschuss an Eingangsleistung zu bewirken, oder wenn sich das Audiosignal 136 ändert, so dass sich der Energiezwischenspeicherungsschaltkreis 124 erholt, wodurch die Verarmungsbedingung beendet wird, kann das Verstärkungssteuerungssignal 130 justiert werden, um zu bewirken, dass die Verstärkung des Vorverstärkers 120 auf seinen Verstärkungsnennwert hinauf zunimmt. Somit kann der Energiezwischenspeicherungsschaltkreis 124 dem Audioleistungsverstärker 122 eine Leistung beschaffen, in einer Weise, die es erlaubt, dass Sprache in dem Eingangssignal 134 auf Spitzenleistungspegel verstärkt wird, die einen Eingangsleistungspegel signifikant übersteigen, der dem Audioverstärkerschaltkreis bei dem Batterieeingang 126 aufgrund des Eingangsstromlimits zur Verfügung steht. Für Signale, die eine Verarmung des Energiezwischenspeicherungsschaltkreises 124 bewirken, wird eine Verzerrung (zum Beispiel, Clipping) durch die Verarmungserholungsaktion einer Justierung der Verstärkung des Vorverstärkers 120 in Reaktion auf eine Anzeige, dass eine Verarmung auftritt, vermieden. Wenn Verarmungsbedingungen enden, erholt sich die Verstärkung des Vorverstärkers, sodass jedes nachfolgende Sprachsignal über die gewünschte Spitzenleistung, die die gewünschte Audiolautstärke umfasst, verfügt und im Wesentlichen frei von Verzerrungen ist. Eine Verarmungserholung ist nahtlos und wird als Intonation wahrgenommen, da Verstärkungsjustierungen geringfügig und von kurzer Dauer sind.
2 ist ein Blockdiagramm einer Leistungssteuerungsarchitektur 200, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Leistungssteuerungsarchitektur 200 stellt die Hauptfunktionalität zur Bereitstellung von Leistung an einen Audioleistungsverstärker dar, der eine Spitzenleistung, mehr als ein effektives Eingangsleistungslimit aufgrund einer Eingangsstrombegrenzung, bezieht. Die Leistungssteuerungsarchitektur 200 kann in eine Vorrichtung integriert sein, wie zum Beispiel, eine tragbare Zweiwegfunkvorrichtung. Eine Batterie 202 stellt einer Leistungseingangsstufe 206 Spannung und einen Eingangsstrom zur Verfügung (wie durch den Pfeil 204 dargestellt). Die Batterie 202 kann zur Energieversorgung weiterer Schaltkreise der Vorrichtung verwendet werden, in der die Leistungssteuerungsarchitektur 200 angeordnet ist, und dementsprechend kann ein Stromlimit, gemäß einem Strombudget, auf den Eingangsstrom 204 platziert werden. Die Leistungseingangsstufe 206 umfasst einen Verstärkungswandler, der die Batteriespannung auf der Leitung 210 auf einen regulierten Pegel hoch verstärkt. Die Leistungseingangsstufe 206 verwendet Stromabtastung 208 um sicherzustellen, dass das Eingangsstromlimit beobachtet wird und dass der Leistungseingangsblock nicht mehr Strom als das budgetierte Stromlimit bezieht. Die Leistungseingangsstufe 206 verwendet außerdem eine Ausgangsspannungsabtastung 212, um die Ausgabe des Verstärkungsreglers auf der Leitung 210 auf den ausgewählten verstärkten Spannungspegel zu regeln. Die Leistungseingangsstufe 206 beschafft einem Verstärkungskondensator 214 den Verstärkungswandlerausgangsstrom 213, wobei die zugestellte Leistung gleich dem Produkt des Momentanstroms 213 und der Momentanspannung auf der Leitung 210 ist. Der Verstärkungskondensator 214 speichert Ladung, um mindestens zum Teil als ein Zwischenspeicher zur Energieversorgung zu agieren (zum Beispiel, 124 von 1). Somit ist, während eines normalen Betriebs, die Spannung auf der Leitung 210 höher als die Batteriespannung. Wenn die Spannung auf der Leitung 210 anfängt unter den ausgewählten Verstärkungspegel abzufallen, überschreitet die Leistungseingangsstufe 206, bei dem Versuch die Spannung auf der Leitung 210 auf den ausgewählten Verstärkungspegel zu regeln, jedoch nicht das budgetierte Limit des Eingangsstroms 204.
Eine Leistungsausgangsstufe 216 bezieht Leistung von dem Verstärkungskondensator 214, um einen Audioleistungsverstärker 220 mit Energie zu versorgen, der ein leistungsverstärktes Audiosignal einer Last 224 (zum Beispiel, einem Lautsprecher) von einer Eingangsaudiosignalquelle (zum Beispiel, 136) zur Verfügung stellt. Die Leistung, die durch die Leistungsausgangsstufe 216 bezogen wird, ist gleich dem Produkt aus dem Eingangsmomentanstrom 215 und der Momentanspannung auf der Leitung 210. Da das Eingangsaudiosignal mit der Zeit schwankt, schwankt die Ausgangsmomentanleistung des Audioleistungsverstärkers 220 entsprechend, so wie eine durchschnittliche Leistung über eine gegebene Zeitperiode, basierend auf, zum Beispiel, Stimmmerkmalen, Lautstärkeneinstellung, und so weiter. Als ein Ergebnis kann der Energieverbrauch der Leistungsausgangsstufe 216 so sein, dass er die Leistung übersteigt, die durch die Ausgabe der Leistungseingangsstufe 206 bereitgestellt werden kann. Wenn der Eingangsstrom 215 an die Leistungsausgangsstufe 216 den Strom 213 übersteigt, der durch die Leistungseingangsstufe 206 bereitgestellt werden kann, beginnt der Verstärkungskondensator Strom zu beschaffen und die Spannung auf der Leitung 210 beginnt zu fallen, wenn Ladung aus dem Verstärkungskondensator 214 abfließt, da die Leistungseingangsstufe 206 ihr budgetiertes Eingangsstromlimit nicht überschreiben kann. Allerdings wird die Verstärkungsnennspannung so ausgewählt, dass die Spannung auf der Leitung 210, die einer Ladung entspricht, die in dem Verstärkungskondensator 214 gespeichert ist, ein Spannungsoverhead zur Verfügung stellt, das ausreicht, um zu gewährleisten, dass die vorab ausgewählte maximale Ausgangsspitzenleistung der Leistungsausgangsstufe 216 die Leistung übersteigt, die durch die Leistungseingangsstufe 206 bereitgestellt werden kann. Eine in dem Verstärkungskondensator 214 gespeicherte Ladung kann genügend Overheadspannung an den Audioleistungsverstärker 220 aufrechterhalten, um Ausgabespitzen bei einem Leistungspegel bereitzustellen, der im Wesentlichen über dem durchschnittlichen Leistungspegel liegt, der durch die Ausgabe der Leistungseingangsstufe 206 bereitgestellt werden kann. Die Verstärkungsspannung auf der Leitung 210 kann während solcher Spitzen abfallen. Allerdings wird, wenn die durchschnittliche Leistung, die durch die Leistungsausgangsstufe 216 für eine oder mehrere Tonhöhenperioden verbraucht wird, die Leistung übersteigt, die durch die Leistungsausgangsstufe 206 bereitgestellt werden kann, die Spannung auf der Leitung 210 fortfahren abzufallen und kann gegebenenfalls einen kritisch niedrigen Pegel erreichen, wodurch ein Verarmungszustand bewirkt wird. Die erforderliche Menge an Energie, die in dem Verstärkungskondensator gespeichert ist, hängt von der Anwendung ab und ist gleich: E = ½·C_boost·(V² _{boost_nominal} – V² _{boost_minimum}) wobei:

E: die erforderliche zu speichernde Energie zur Unterstützung einer Sprachanwendung ist;
C_boost: die Kapazität des Verstärkungskondensators in Farad ist;
V_{boost_nominal}: die ausgewählte Verstärkungsnennspannung auf der Leitung 210 ist; und
V_{boost_minimum}: als die kritische niedrige Spannung oder der Schwellenwertpegel auf der Leitung 210 ausgewählt werden kann, vorzugsweise mit einem gewissen Spielraum, der ein aufrechterhaltenes Betriebsverhalten eines Audioleistungsverstärkers 220 der Leistungsausgangsstufe 216 im Zuge eines gewissen weiteren Abfalls der Spannung auf der Leitung 210 sicherstellt. Offensichtlich resultiert, für eine gegebene erforderliche Menge an gespeicherter Energie, eine höhere Verstärkungsnennspannung darin, dass der Verstärkungskondensator über eine geringere Kapazität und eine geringere physische Größe verfügt.

Der Verarmungszustand kann durch einen Verarmungserholungsschaltkreis 222 detektiert werden, der einen Ladungszustandsanzeigeparameter abtastet, wie zum Beispiel, die Spannung auf der Leitung 210 (in dem vorliegenden Beispiel). Der Ladungszustandsanzeigeparameter hängt von der Verstärkungsspannung auf der Leitung 210 ab und kann die Verstärkungsspannung, oder eine beliebige andere Spannung sein, die von der Verstärkungsspannung abhängt, die anzeigen kann, wann die Verstärkungsspannung verarmt ist, oder verarmt sein wird. Wenn die Spannung, in dem vorliegenden Beispiel, auf der Leitung 210 unter einen Verarmungsschwellenwertpegel abfällt, agiert ein Verarmungserholungsschaltkreis 222, um den Leistungsverbrauch des Audioleistungsverstärkers 220, durch eine Verringerung der Verstärkung einer Vorverstärkerstufe, bei einer vorab bestimmten Rate, die das Audioeingangssignal an den Audioleistungsverstärker 220 zur Verfügung stellt, zu verringern. Durch eine Verringerung der Verstärkung bei einer Rate, anstatt, zum Beispiel, in großen Schritten, kann die Kontinuität des Audiosignals aufrechterhalten werden, anstatt eine Stufe in das Audiosignal einzuführen. Der Verarmungsschwellenwertpegel kann unter dem Verstärkungsnennspannungspegel liegen, den die Leistungseingangsstufe 206 geeignet ist zur Verfügung zu stellen (so lange wie ihr Eingangsstrom unter dem Eingangsstromlimit liegt). Der besondere Verarmungsschwellenwert hängt von der besonderen Anwendung ab. Wenn der Verarmungserholungsschaltkreis 222 eine Verstärkung des Audioeingangssignals in den Audioleistungsverstärker 220 verringert, kann sich die Spannung auf der Leitung 210 erholen. Nach einer Erholung kann die Verstärkung des Eingangssignals erhöht werden. Durch eine Verringerung der Verstärkung des Audioeingangssignals können Fälle von Peak Clipping in dem Audioleistungsverstärker 220 vermieden werden und die Verständlichkeit des Audiosignals kann aufrechterhalten werden.
Dem Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass, in der Leistungssteuerungsarchitektur 200, die Leistungseingangsstufe 206 unabhängig von der Leistungsausgangsstufe 216 arbeitet. Die Leistungseingangsstufe 206 verstärkt lediglich, oder versucht zu verstärken, die Batteriespannung auf den Verstärkungsnennspannungspegel bei ihrem Ausgang auf der Leitung 210, während sie das budgetierte Eingangsstromlimit beobachtet. Wenn sich der Eingangsstrom bei dem Eingangsstromlimit befindet und die Spannung auf der Leitung 210 unter dem Verstärkungsnennspannungspegel liegt, aufgrund eines Ladens durch die Leistungsausgangsstufe 216, dann ist die Leistungseingangsstufe aufgrund des Eingangsstromlimits einfach nicht in der Lage einen ausreichenden Strom auszugeben, um die Ausgangsspannung auf der Leitung 210 zu erhöhen. Gleichermaßen arbeitet die Leistungsausgangsstufe 216 unabhängig von dem Betrieb der Leistungseingangsstufe 206 und reagiert nur auf Verarmungsbedingungen, die durch den Ladungszustandsanzeigeparameter angezeigt werden, der, zum Beispiel, die Spannung des Verstärkungskondensators 214 (das heißt, auf der Leitung 210) sein kann.
3 ist ein Signaldiagramm eines Beispiels eines Vokalsprachsignals 300, das verstärkt werden kann, das umfasst: eine Verstärkungsspitzenleistung, die höher als ein Eingangsleistungslimit aufgrund eines Eingangsstromlimits ist, gemäß einigen Ausführungsformen. Im Allgemeinen enthält Sprache Sequenzen von frikativen Konsonanten, stimmlosen Lauten, explosiven Konsonanten und stimmhaften Lauten (Vokale). Der Großteil der Energie in Sprachsignalen befindet sich in den Vokalanteilen von Sprache, die periodisch sind.
Das menschliche Sprachorgan erzeugt stimmhafte Laute durch eine Anregung des Vokaltrakts und der Nasenhöhle durch Tonhöhenimpulse in der Art eines Dirac-Impulses, die durch die Stimmbänder erzeugt werden; Luft, die aus der Lunge ausgestoßen wird, baut einen Druck auf, der ausreicht, um die Stimmbänder zu spreizen, wodurch ein Luftfluss durch die Öffnung bewirkt wird, doch, wenn die Geschwindigkeit der Luft zunimmt, fällt der Druck ab und bewirkt, dass die Stimmbänder den Luftfluss blockieren. Dieser Zyklus wird wiederholt, wodurch ein periodisches Signal von Tonhöhenimpulsen mit durchschnittlichen Perioden von 1/125 Hz für erwachsene Männer und 1/210 Hz für erwachsene Frauen erzeugt wird.
Der Vokaltrakt bildet eine Reihe von Resonanzkörpern, die durch vier Tiefpassfilter zweiter Ordnung in Kaskade modelliert werden können, jedes mit einer Zeitvariante Q und einer Resonanzfrequenz, die eine Formantfrequenz darstellt. Die Anregung dieses Filters 8er Ordnung durch eine Folge von Tonhöhenimpulsen bewirkt, dass die Ausgabe des Vokaltrakts ein periodisches Signal ist, das aus einem Einschwingen, gefolgt von einer gedämpften Schwingung, besteht, wie in dem Vokalsprachsignal 300 gezeigt. Die beiden Tonhöhenperioden 302 und 304 werden durch die drei Spitzen 306, 308, 310 definiert. Die Spitzen befinden sich bei einem Spitzenpegel 312, während der quadratische Mittelwert (RMS) der Magnitude 314 viel niedriger ist (bezüglich eines Nullpegels 315). Das Verhältnis der Spitzenmagnitude zu der langfristigen RMS-Magnitude des Signals 300 in menschlicher Sprache, bekannt als der Scheitelfaktor, liegt in dem Bereich von 12 dB bis 20 dB und liegt typischerweise bei ungefähr 16 dB. Die Momentleistung des Sprachsignals 300 ist in weniger als 15% der Zeit größer als die langfristige durchschnittliche Leistung. Für den kraftvollsten Teil des Vokals beträgt der Scheitelfaktor ungefähr 10 dB und die Momentanleistung ist in weniger als ungefähr 25% der Dauer der Tonhöhenperiode größer als die kurzfristige durchschnittliche Leistung. Somit stehen dem Audioleistungsverstärkungsschaltkreis (zum Beispiel, 121 von 1) ungefähr 75% der Tonhöhenperiode zur Erholung nach den ursprünglichen transienten Strömen, die durch den Audioleistungsverstärker bezogen werden, zur Verfügung.
Die durchschnittliche Tonhöhenfrequenz einer männlichen Stimme beträgt 125 Hz, allerdings schwankt die Tonhöhenfrequenz, aufgrund der Intonation, von 80 Hz bis 200 Hz. Die Tonhöhenfrequenz schwankt für Frauen von 136 Hz bis 340 Hz (unter Anwendung eines Skalierungsfaktors von 1,7, da der männliche Kehlkopf im Durchschnitt 1,7 mal größer als das weibliche Äquivalent ist und die Tonhöhenfrequenz somit 1,7 mal niedriger ist). Unter der Annahme, dass das Tastverhältnis einer Spitzenleistung in der Tonhöhenperiode von der Tonhöhenperiode unabhängig ist, ist das schwierigste Signal, mit dem man arbeiten kann, das Signal mit einer maximalen Tonhöhenperiode (das heißt, eine tiefe männliche Stimme). Dies ist der Fall, weil eine Spitzenleistung dann für längere Laufzeiten auftritt, was die Leistung pro Spitze maximiert. Spitzen treten natürlich weniger häufig auf, sodass die durchschnittliche Signalleistung aufrechterhalten wird. Somit stellt der Energiezwischenspeicherungsschaltkreis (zum Beispiel, 124 von 1) ein Energiereservoir zur Unterstützung einer Spitzenleistung während der relativ kurzen Spitze einer jeden Tonhöhenperiode dar, das dann während des Teils des Rests der Tonhöhenperiode mit relativ niedriger Leistung wieder aufgefüllt wird. Die Leistung dieser Spitzen, bei dem Ausgang des Audioleistungsverstärkers, kann das Eingangsleistungslimit, das durch das Eingangsstrombudgetlimit und die Batteriespannung definiert wird, signifikant übersteigen. Für ein Signal, wie zum Beispiel das Vokalsignal 300, wird die Vorverstärkerverstärkung nicht justiert, weil das Energiereservoir des Energiezwischenspeicherschaltkreises, trotz der hohen Leistung der Spitzen in dem verstärkten Ausgangssignal, nicht verarmt. Allerdings wird, wenn ein Eingangssignal nicht über solche Merkmale wie Vokalsprache verfügt und lange genug dauert, um eine Verarmung des Energiezwischenspeicherungsschaltkreises zu bewirken, die Verstärkung des Eingangssignals an den Audioleistungsverstärker verringert, um eine Verzerrung zu vermeiden und eine Verständlichkeit zu erhalten.
4 ist ein Blockdiagramm des Leistungssteuerungsschaltkreises 400 zur Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen. Der Leistungssteuerungsschaltkreis 400 empfängt Leistung von einer Batterie 402, die eine Batteriespannung und einen Batteriestrom 415 zur Verfügung stellt. Dem Leistungssteuerungsschaltkreis 400 wird nur gestattet ein vorab ausgewähltes Eingangsstromlimit von der Batterie 402 zu beziehen, was die Menge an Leistung begrenzt, die die Batterie dem Leistungssteuerungsschaltkreis 400 zur Verfügung stellen kann, eine Spitzenleistung umfassend, weil das Eingangsstromlimit zu allen Zeiten beobachtet werden muss. Der Leistungssteuerungsschaltkreis 400 umfasst mehrere Stufen, die einen Energiezwischenspeicherschaltkreis ausmachen, die umfassen: eine Verstärkungsstufe 404, einen Verstärkungskondensator 414, eine Buck-Stufe 416 und einen Verarmungserholungsschaltkreis 434. Die Verstärkungsstufe umfasst einen Verstärkungsinduktor 406, durch den der Strom 415 fließt. Strom wird durch den Verstärkungsinduktor 406 durch einen Schalter 408 bezogen, der, wenn er eingeschaltet ist, den Verstärkungsinduktor 406 mit der Erde verbindet. Das Schalten des Schalters 408 wird durch eine Verstärkungssteuerung 412 gesteuert. Die Verstärkungssteuerung 412 tastet außerdem den Strom 415 ab, um ein Stromabtastungssignal 413 zu empfangen, welches zum Teil verwendet wird, um ein Schalten des Schalters 408 zu steuern, um den Batteriestrom 415 davor zu bewahren das Eingangsstromlimit zu übersteigen. Wenn der Schalter 408 geöffnet wird (nachdem er geschlossen war), fährt ein Strom fort durch den Verstärkungsinduktor 406 zu fließen, aufgrund einer Energie, die in dem Magnetfeld des Verstärkungsinduktors 406 gespeichert ist, die dann durch die Verstärkungsdiode 410 in den Verstärkungskondensator 414 fließt, was in einer Verstärkungsspannung über dem Verstärkungskondensator 414 resultiert. Die Verstärkungssteuerung 412 tastet die Verstärkungsspannung ab, um weiterhin ein Schalten des Schalters 408 zu steuern, sodass die Verstärkungsspannung bei einem vorab ausgewählten Verstärkungsnennspannungspegel liegt, unter Bedingungen, in denen der Verstärker genug Energie beschafft, um sowohl durchschnittliche, als auch Spitzenleistungsanforderungen abzudecken. Der Verstärkungsnennspannungspegel ist wesentlich höher als die Batteriespannung und wesentlich höher als die Versorgungsspannung für den Audioleistungsverstärker 428, was erforderlich ist, damit er die vorab ausgewählte maximale Spitzenausgangsleistung in die Last 430 ausgeben kann.
Die Verstärkungsspannung über dem Verstärkungskondensator 414 wird der Buck-Stufe 416 zur Verfügung gestellt, die die Verstärkungsspannung herunter regelt. Eine beispielhafte Buck-Steuerung 432 steuert und, alternativ, schaltet ein Paar von Schaltern, die einen oberen Schalter 418 und einen unteren Schalter 420 umfassen. Wenn der obere Schalter 418 eingeschaltet ist und der untere Schalter 420 ausgeschaltet ist, fließt ein Strom von dem Verstärkungskondensator durch eine Buck-Induktivität 422. Wenn der obere Schalter 418 ausgeschaltet und der untere Schalter 420 eingeschaltet ist, fährt ein Strom fort durch die Buck-Induktivität 422 und von der Erde durch den unteren Schalter 420 zu der Buck-Induktivität 422 zu fließen. Die Buck-Ausgangsspannung 426 wird durch einen Buck-Kondensator 424 gefiltert. In Ausführungsformen, die eine Buck-Stufe verwenden, ist die Buck-Ausgangsspannung 426 die Versorgungsspannung für den Audioleistungsverstärker 428, der, zum Beispiel, ein Class C-Verstärker sein kann. Der Audioleistungsverstärker 428 verstärkt ein Eingangssignal 440 um einen Verstärkungsfaktor und stellt eine leistungsverstärkte Version des Eingangssignals 440 einer Last 430 (zum Beispiel, einem Lautsprecher) zur Verfügung. Dementsprechend stellt die Buck-Stufe 416 eine Leistung an den Audioleistungsverstärker 428 nach Bedarf zur Verfügung, eine Energie für Spitzenleistungsperioden umfassend, wo die Spitzenleistung größer ist als die Leistung, die durch die Batterie aufgrund des Eingangsstromlimits beschafft werden kann. Die in dem Verstärkungskondensator gespeicherte Energie kann solche Leistungsspitzen unterstützen.
Die Versorgungsspannung an den Audioleistungsverstärker 428, die in dem vorliegenden Beispiel die Buck-Spannungsausgabe 426 ist, wird durch eine Verarmungserholungssteuerung 442 des Verarmungserholungsnetzwerkes 434 als der Ladungszustandsanzeigeparameter gesteuert, der außerdem die Versorgungsspannung ist, die dem Audioleistungsverstärker 428 zur Verfügung gestellt wird. Wie zuvor angezeigt, hängt der Ladungszustandsanzeigeparameter von der Verstärkungsspannung ab, und hier hängt die Buck-Spannungsausgabe 426 von der Verstärkungsspannung ab, weil die Verstärkungsspannung über dem Pegel der Buck-Nennspannungsausgabe 426 liegen muss. Während die Versorgungsspannung bei oder über einem Verarmungsschwellenwert liegt, gibt die Verarmungserholungssteuerung 442 ein Verstärkungssignal 441 aus, um den Vorverstärker 436 einer Eingangsverstärkungsstufe auf eine maximale Verstärkung zu steuern. Der Vorverstärker 436 verstärkt eine Audiosignaleingabe bei 438, um das Eingangssignal 440 zu erzeugen, das dem Audioleistungsverstärker 428 zur Verfügung gestellt wird. Wenn die Versorgungsspannung unter den Verarmungsschwellenwert abfällt, justiert die Verarmungserholungssteuerung 442 das Verstärkungssignal 441, um die Verstärkung des Vorverstärkers 436 zu verringern, wodurch die Verstärkung des Eingangssignals 440, das dem Audioleistungsverstärker 428 zur Verfügung gestellt wird, verringert wird, was umgekehrt die Ausgangsleistungsanforderung durch den Audioleistungsverstärker verringert, um so im Wesentlichen ein Peak Clipping in dem Audioleistungsverstärker 428 zu vermeiden. Das Verstärkungssignal kann auf einem beliebigen von mehreren Wegen justiert werden, zum Beispiel, durch eine Verringerung der Verstärkung als eine Rate von Dezibel über die Zeit. Wenn die Versorgungsspannung erneut über einen Verarmungsschwellenwert ansteigt, wobei sie dieselbe sein kann wie die für einen Beginn einer Verarmungsbedingung, oder unterschiedlich sein kann, um eine Hysterese zur Verfügung zu stellen, wird das Verstärkungssignal 441 justiert, um die Verstärkung des Vorverstärkers 436 zurück zu der maximalen Verstärkungseinstellung zu erhöhen, unter der Annahme, dass die Versorgungsspannung über dem Verarmungsschwellenwert bleibt. Wenn ein Abtasten der Versorgungsspannung angewendet wird, wie in 400, können die Buck-Ausgangsspannung 426 und der Verarmungsschwellenwert ausgewählt werden, so dass ein Spannungsspielraum eine nachhaltige Leistungsfähigkeit des Audioleistungsverstärkers während einer Verarmungserholung sicherstellt.
5 ist ein Blockdiagramm des Leistungssteuerungsschaltkreises 500 zur Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen. Der Leistungssteuerungsschaltkreis 500 ähnelt dem von 4, außer dass die Buck-Stufe, oder eine äquivalente Funktion, im Wesentlichen in den Audioleistungsverstärker 526 integriert ist, wie zum Beispiel die inhärente Buck-Wandlerfunktion eines Class D-Verstärkers. Dementsprechend stellt eine Batterie 502 eine Batteriespannung Vbatt und einen Batteriestrom 514 zur Verfügung. Eine Verstärkungsstufe 504 umfasst einen Reihenverstärkungsinduktor 506, durch den ein Strom 514 fließt. Strom wird durch den Verstärkungsinduktor 506 durch einen Schalter 508 bezogen, der, wenn er eingeschaltet ist, den Verstärkungsinduktor 506 mit der Erde verbindet. Das Schalten des Schalters 508 wird durch eine Verstärkungssteuerung 510 gesteuert. Die Verstärkungssteuerung 510 tastet außerdem den Strom 514 ab, um ein Stromabtastsignal 512 zu empfangen, das zum Teil verwendet wird, um ein Schalten des Schalters 508 zu steuern, um zu verhindern, dass der Batteriestrom 514 das budgetierte Stromlimit übersteigt. Wenn der Schalter 508 geöffnet wird (nachdem er geschlossen wurde), fährt ein Strom fort durch den Verstärkungsinduktor 506 zu fließen, aufgrund von Energie, die in dem Magnetfeld des Verstärkungsinduktors 506 gespeichert ist, der dann durch die Verstärkungsdiode 516 in den Verstärkungskondensator 518 fließt, was in einer Verstärkungsspannung über dem Verstärkungskondensator 518 resultiert. Die Verstärkungssteuerung 510 tastet die Verstärkungsspannung ab, um ein Schalten des Schalters 508 zu steuern, sodass die Verstärkungsspannung bei einem vorab ausgewählten Nennpegel liegt, unter Bedingungen, bei denen der Verstärker genug Leistung beschafft, um sowohl durchschnittliche als auch Spitzenleistungsanforderungen abzudecken, und die wesentlich höher als die Batteriespannung und wesentlich höher als die Versorgungsspannung für den Audioleistungsverstärker 526 ist, was erforderlich ist, damit sie die vorab ausgewählte maximale Ausgangsspitzenleistung in die Last 528 ausgeben kann.
In Ausführungsformen gemäß dem Leistungssteuerungsschaltkreis 500 kann ein Buck oder Step-Down der Verstärkungsspannung 520 in dem Audioleistungsverstärker 526 integriert sein. Dementsprechend wird die Versorgungsspannung für den Audioleistungsverstärker 526 direkt von der Verstärkungsspannung 520 über den Verstärkungskondensator erhalten, anstatt von einer Buck-Stufe, wie in Ausführungsformen gemäß 4. Die Versorgungsspannung ist daher eine Spannung über einem Speicherkondensator (zum Beispiel, dem Verstärkungskondensator oder Buck-Konensator), der durch die Verarmungserholungssteuerung 530 (oder 442 von 4) als ein Ladungszustandsanzeigerparameter überwacht wird. Wenn die Spannung über einem dieser Speicherkondensatoren anfängt abzufallen, liegt der Grund darin, dass der Leistungsausgang des Audioleistungsverstärkers Energie aus dem Energiespeicher des Leistungssteuerungsschaltkreises 500 (oder 400) abgelassen hat und sie größer als eine Energie ist, die aufgrund des Eingangsstromsbudgetlimits von einer Batterie beschafft werden kann. Wenn eine Verarmungsbedingung detektiert wird, wie zum Beispiel, wenn die Verstärkungsspannung 520, die hier als die Versorgungsspannung verwendet wird, unter einem Verarmungsschwellenwert abfällt, justiert der Verarmungserholungsschaltkreis 524 die Verstärkung des Eingangssignals 536, das in den Audioleistungsverstärker 526 der Ausgangsstufe 522 eingespeist wird, wodurch bewirkt wird, dass weniger Leistung an die Lautsprecherlast 528 ausgegeben wird. Die Verarmungserholungssteuerung 530 justiert ein Verstärkungssteuerungssignal 538, um die Verstärkung des Vorverstärkers 532 zu justieren. Der Vorverstärker 532 wendet einen justierbaren Verstärkungsfaktor auf ein Audiosignal 534 an, um das Eingangssignal 536 zu erzeugen, das dem Audioleistungsverstärker 526 zur Verfügung gestellt wird. Nachdem die Verstärkungsspannung 520 unter den Verarmungsschwellenwert abgefallen ist, und sich dann auf seinen Nennpegel zurück erholt, wie durch die Verstärkungssteuerung 510 gesteuert, kann die Verarmungserholungssteuerung 530 detektieren, dass die Verstärkungsspannung 520 über einem Verarmungsschwellenwert liegt, der derselbe wie der für einen Beginn einer Verarmungsbedingung, oder verschieden sein kann, um eine Hysterese zur Verfügung zu stellen, und das Verstärkungssteuerungssignal 538 justieren, um die Verstärkung des Vorverstärkers 532 zu erhöhen. Weiterhin ist dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass der Audioleistungsverstärker 526 (und 428) über seine eigene Verstärkungseinstellung verfügen kann, die, zum Beispiel durch eine anwendergesteuerte Lautstärkeneinstellung, wie zum Beispiel einen Knopf oder andere Mittel, justiert wird. Dementsprechend findet die Verarmungserholungsaktion einer Justierung der Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers unabhängig von der anwendergesteuerten Lautstärkeneinstellung statt, die die Audioleistungsverstärkerverstärkung direkt justiert.
Dem Fachmann auf dem Gebiet ist klar, dass eine Mischform der in 4–5 gezeigten Topologien äquivalent eingesetzt werden kann, in der ein Buck-Regler verwendet wird, um eine Versorgungsspannung für den Audioleistungsverstärker zu erzeugen, und die Verstärkungsspannung durch den Verarmungserholungsschaltkreis überwacht wird. Somit überwacht, wie hierin beschrieben, der Verarmungserholungsschaltkreis, ungeachtet der verwendeten spezifischen Topologie, einen Ladungszustandsanzeigeparameter, der von der Verstärkungsspannung abhängt. Der Ladungszustandsanzeigeparameter kann die Verstärkungsspannung, eine geteilte Version der Verstärkungsspannung, die dem Audioleistungsverstärker zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung, oder irgendeine andere geeignete Spannung sein, die von der Verstärkungsspannung abhängt und die eine Verarmungsbedingung anzeigen kann, die eine Erholungsaktion erforderlich macht, wie zum Beispiel ein Justieren der Verstärkung des Vorverstärkers.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zur Steuerung einer Leistung zur Audioleistungsverstärkung, gemäß einigen Ausführungsformen. Das Verfahren 600 kann einen Betrieb von Ausführungsformen des Leistungssteuerungsschaltkreises, wie zum Beispiel, des in 4–5 gezeigten, darstellen. Am Anfang 602 wird angenommen, dass der Leistungssteuerungsschaltkreis eingeschaltet ist und arbeitet, und ein Audiosignal empfangen wird, das verstärkt wird, um einen Lautsprecher zu treiben. Obwohl als Flussdiagramm gezeigt, ist dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass die in den verschiedenen ”Schritten” beschriebenen Prozesse gleichzeitig stattfinden können und dass es keine Verzögerung oder Pufferung gibt, die zwischen die Prozesse impliziert sind, durch Verwendung von Flussdiagrammelementen. In dem Schritt 604 versucht die Verstärkungsstufe die Eingangsbatteriespannung zu einer Verstärkungsspannung über einem Verstärkungskondensator hoch zu verstärken, vorbehaltlich eines Eingangsstromlimits basierend auf einem Eingangsstrombudgetlimit für den Leistungssteuerungsschaltkreis. Das empfangene Audiosignal passiert durch eine Vorverstärkerverstärkungsstufe, um ein Eingangssignal zu erzeugen, das dem Audioleistungsverstärker zur Verfügung gestellt wird. Somit zeigt der Schritt 606 an, dass der Audioleistungsverstärker das Eingangssignal bei der justierten Verstärkungseinstellung verstärkt hat. Unter Nicht-Verarmungsbedingungen kann die Verstärkungseinstellung auf eine maximale Verstärkung justiert werden. Ein Verarmungserholungsschaltkreis überwacht einen Ladungszustandsanzeigeparameter, der von der Verstärkungsspannung abhängt, um eine Verarmungsbedingung zu detektieren, die angezeigt wird, wenn der Ladungszustandsanzeigeparameter unter einen Verarmungsschwellenwert abfällt. Der Ladungszustandsanzeigeparameter kann die Verstärkungsspannung, die Ausgangsspannung einer Buck-Stufe nach der Verstärkungsstufe, beides, oder eine geschätzte Verstärkungskondensatorspannung sein, die durch numerische Berechnungen in Echtzeit, basierend auf einem mathematischen Modell des Systems und dem angewandten Audiosignal, erhalten werden.
In dem Schritt 608 bestimmt der Verarmungserholungsschaltkreis, ob die überwachte Spannung abnimmt, oder mindestens unter den Verarmungsschwellenwert abgefallen ist. Wenn nicht, bestimmt in dem Schritt 610 der Verarmungserholungsschaltkreis, ob die überwachte Spannung zunimmt, oder über einen Verarmungsschwellenwert angestiegen ist, der derselbe sein kann, wie der für einen Beginn der Verarmungsbedingung, oder verschieden, während die Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers unter ihrer maximalen Einstellung liegt. Wenn nicht, wird keine Maßnahme ergriffen. Wenn, in dem Schritt 608, die Versorgungsspannung abnimmt oder anderweitig unter dem Verarmungsschwellenwert liegt, wird die Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers in dem Schritt 612 herabgesetzt. Sie kann durch einen Schrittwert oder linear bei einer Rate, wie zum Beispiel um Dezibel über die Zeit, herabgesetzt werden. In dem Schritt 614, wenn die Versorgungsspannung zugenommen hat, im Anschluss an ein Verarmungsereignis, in dem die Verstärkung des Vorverstärkers verringert wurde, und dann über einem Verarmungsschwellenwert liegt, kann die Verstärkung entsprechend auf die maximale Verstärkungseinstellung heraufgesetzt werden. Das Verfahren endet 616, wenn kein Audiosignal empfangen wird, und in einigen Ausführungsformen kann der Leistungssteuerungsschaltkreis ausgeschaltet werden, um Leistung zu sparen.
Der Audioleistungssteuerungsschaltkreis der verschiedenen Ausführungsformen bietet den Vorteil zu erlauben empfangene Audiosignale ohne eine signifikante Verzerrung, oder ohne eine Überschreitung eines Eingangsstrombudgetlimits, durch Verwendung eines Energiezwischenspeicherschaltkreises zu verstärken, wobei die verstärkten Signale über Spitzen verfügen, die die zur Verfügung stehende Eingangsleistung aufgrund des Eingangsstromlimits wesentlich übersteigen. In einigen Ausführungsformen, aufgrund der Merkmale von Sprache, können Spitzen in dem empfangenen Audiosignal bei dem verstärkten Pegel durch einen Bezug von Leistung aus dem Energiezwischenspeicher reproduziert werden. In Fällen, in denen das zu verstärkende Audiosignal anfängt den Energiezwischenspeicher zu verarmen, kann die Klangtreue des verstärkten Signals durch eine Detektion des Beginns der Verarmungsbedingung und eine Verringerung der auf das zu verstärkende Signal angewendeten Leistung, durch eine Verringerung der Leistung einer Vorverstärkerstufe, aufrechterhalten werden. Wenn sich die Energiezwischenspeicherstufe erholt, kann die Verstärkung des Vorverstärkers erhöht werden, um einen Betrieb bei der gewünschten Verstärkungsleistung wiederherzustellen. Durch Justierung der auf das zu verstärkende Signal angewendeten Leistung, kann die Klangtreue des Signals aufrechterhalten werden.
In der vorangehenden Spezifikation sind spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Dem Fachmann auf dem Gebiet ist jedoch klar, dass verschiedene Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen, wie in den Ansprüchen unten dargelegt. Dementsprechend sind die Spezifikation und die Abbildungen in einem eher illustrativen als einem restriktiven Sinne zu verstehen und alle solche Modifikationen sollen in dem Geist der vorliegenden Lehren enthalten sein.
Die Nutzen, Vorteile, Problemlösungen und jedes denkbare Element, das dazu führt, dass irgendein Nutzen, Vorteil oder irgendeine Lösung eintritt oder ausgeprägter wird, sollen nicht als kritische, erforderliche oder essentielle Merkmale oder Elemente eines beliebigen Anspruchs oder aller Ansprüche ausgelegt werden. Die Erfindung wird ausschließlich durch die angehängten Ansprüche definiert, einschließlich jeder beliebigen Änderung, die während der Rechtshängigkeit der vorliegenden Anmeldung vorgenommen wird, und aller Äquivalente solcher Ansprüche, wie veröffentlicht.
Darüber hinaus sollen in diesem Dokument relationale Ausdrücke, wie zum Beispiel, erste und zweite, oben und unten, und dergleichen ausschließlich verwendet werden, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise irgend eine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke ”umfasst”, ”umfassend”, ”hat”, ”habend”, ”beinhalten”, ”beinhaltend”, ”enthalten”, ”enthaltend” oder eine beliebige Variation davon sollen eine nicht-exklusive Einbeziehung abdecken, so dass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfassen, haben, beinhalten, enthalten, nicht nur solche Elemente beinhalten, sondern andere Elemente beinhalten können, die nicht ausdrücklich aufgeführt werden, oder solchen Prozessen, Verfahren, Artikeln oder Vorrichtungen inhärent sind. Ein Element, das fortfährt mit ”umfasst ... ein”, ”hat ... ein”, ”beinhaltet ... ein”, ”enthält ... ein”, schließt nicht, ohne weitere Auflagen, die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, Verfahren, Artikel oder der Vorrichtung aus, die das Element umfassen, haben, beinhalten, enthalten. Die Ausdrücke ”eine” und ”ein” werden als eins oder mehr definiert, sofern hierin nichts anderes explizit festgelegt ist. Die Ausdrücke ”im Wesentlichen”, ”essentiell”, ”ungefähr”, ”etwa” oder eine beliebige andere Version davon wurden als ”nahe bei sein” definiert, wie dem Fachmann auf dem Gebiet klar ist, und in einer nicht begrenzenden Ausführungsform wird der Ausdruck definiert, innerhalb von 10%, in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 5% in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 1% und in einer anderen Ausführungsform innerhalb von 0,5% zu sein. Der Ausdruck ”gekoppelt”, wie er hierin verwendet wird, wird als ”verbunden” definiert, obwohl nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder Struktur, die in einer bestimmten Art und Weise ”konfiguriert” ist, ist mindestens auf diese Art und Weise konfiguriert, kann aber auch auf mindestens eine Art und Weise konfiguriert sein, die nicht aufgeführt ist.
Es ist gewünscht, dass einige Ausführungsformen einen oder mehrere generische oder spezialisierte Prozessoren (oder ”Verarbeitungsvorrichtungen”) umfassen, wie zum Beispiel, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und freiprogrammierbare Feld-Gate-Arrays (FPGAs) und eindeutige gespeicherte Programmanweisungen (die sowohl Software als auch Firmware umfassen), die den einen oder mehrere Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen, einige, die meisten oder alle der Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung, die hierin beschrieben werden, zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, die über keine gespeicherten Programmanweisungen verfügt, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten der Funktionen, als kundenspezifische Logik implementiert sind. Selbstverständlich kann eine Kombination der zwei Ansätze verwendet werden.
Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert sein, das über einen darauf gespeicherten computerlesbaren Code zum Programmieren eines Computers (der zum Beispiel einen Prozessor umfasst) verfügt, um ein hierin beschriebenes und beanspruchtes Verfahren durchzuführen. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein: eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen PROM (Programmierbarer Lesespeicher), einen EPROM (Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher), einen EEPROM (Elektrisch Löschbarer Programmierbarer Lesespeicher) und einen Flash-Speicher. Weiterhin ist zu erwarten, dass ein Fachmann auf dem Gebiet, ungeachtet möglicher erheblicher Anstrengungen und einer großen Designauswahl, die zum Beispiel durch eine zur Verfügung stehende Zeit, der aktuellen Technologie und ökonomische Überlegungen begründet ist, geleitet durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien, ohne Weiteres in der Lage ist solche Softwareanweisungen und Programme und ICs mit minimalem Versuchsaufwand zu erzeugen.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird zur Verfügung gestellt, um dem Leser zu erlauben, die Natur der technischen Offenbarung schnell zu erkennen. Es wird mit dem Verständnis eingereicht, dass es nicht verwendet wird, um den Geist oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen. Zusätzlich ist der vorangehenden ausführlichen Beschreibung zu entnehmen, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dieses Offenbarungsverfahren soll nicht als ein Reflektieren einer Intention interpretiert werden, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch vorgetragen werden. Vielmehr liegt, wie aus den folgenden Ansprüchen hervorgeht, ein erfinderischer Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform vor. Somit werden die folgenden Ansprüche hierdurch in die ausführliche Beschreibung integriert, wobei jeder Anspruch für sich alleine als ein getrennt beanspruchter Gegenstand steht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standard IEC 60950-1 [0002]
IEC 60950-1 [0004]

Claims

Verfahren zur Stromversorgung eines Audioleistungsverstärkers, das umfasst: Verstärkung eines Spannungspegels einer Batterie auf einen Verstärkungsspannungspegel über einen Verstärkungskondensator bei einem Ausgang einer Verstärkungsstufe, ohne ein vorab ausgewähltes Eingangsstromlimit zu überschreiten, wobei der Verstärkungsspannungspegel höher als der Spannungspegel der Batterie und höher als eine Versorgungsspannung ist, die für den Audioleistungsverstärker benötigt wird, um eine vorab definierte maximale Spitzenleistung in eine Last auszugeben; Erlangung der Versorgungsspannung von der Verstärkungsspannung und Bereitstellung der Versorgungsspannung an den Audioleistungsverstärker zur Stromversorgung des Audioleistungsverstärkers; Verstärkung, durch den Audioleistungsverstärker, eines Eingangssignals, um ein verstärktes Signal zu erzeugen; Vergleich eines Ladungszustandsanzeigeparameters mit einem Verarmungsschwellenwert, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter von der Verstärkungsspannung abhängt; und wenn der Ladungszustandsanzeigeparameter unter dem Verarmungsschwellenwert liegt, Justierung einer Verstärkung eines Vorverstärkers, der das Eingangssignal dem Audioleistungsverstärker zur Verfügung stellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Justierung der Verstärkung eine Verringerung der Verstärkung des Vorverstärkers umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei eine Verringerung der Verstärkung des Vorverstärkers durch eine Verringerung der Verstärkung bei einer vorab ausgewählten Rate von Dezibel mit der Zeit durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin umfasst: wenn die Verstärkung des Vorverstärkers unter einer maximalen Verstärkung liegt und der Ladungszustandsanzeigeparameter bei oder über einem Verarmungsschwellenwert liegt, Erhöhung der Verstärkung des Vorverstärkers.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die Erhöhung der Verstärkung des Vorverstärkers durch eine Erhöhung der Verstärkung bei einer vorab ausgewählten Rate von Dezibel mit der Zeit durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei eine Erhaltung der Versorgungsspannung umfasst: Abwärtstransformierung der Verstärkungsspannung in eine Buck-Stufe zwischen der Verstärkerstufe und dem Audioleistungsverstärker, wobei eine Ausgabe der Buck-Stufe die Versorgungsspannung liefert.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter die Versorgungsspannung ist, die dem Audioleistungsverstärker zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Versorgungsspannung die Ausgabe der Verstärkungsstufe an den Audioleistungsverstärker ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Stromlimit auf einem Eingangsstrombudgetlimit für einen Leistungsverstärkerschaltkreis basiert, der das Verfahren durchführt.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis, der umfasst: Verstärkungsstufe, die einen Verstärkungsspannungspegel aus einer Batteriespannung erzeugt, ohne ein vorab ausgewähltes Stromlimit für ein Strombudget des Audioleistungsverstärkers zu übersteigen, wobei der Verstärkungsspannungspegel über einen Verstärkungsspeicherkondensator zur Verfügung gestellt wird; einen Audioleistungsverstärker, der bei einem Versorgungsspannungspegel versorgt wird, der aus der Verstärkerstufe erhalten wird und ein Eingangssignal verstärkt; und eine Eingangsverstärkungsstufe, die das Eingangssignal zur Verfügung stellt und die eine Eingangsverstärkung des Eingangssignals justiert, basierend auf einem Pegel eines Ladungszustandsanzeigeparameters bezüglich eines Verarmungsschwellenwertes, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter von der Verstärkungsspannung abhängt.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 9, wobei die Versorgungsspannung durch eine Buck-Stufe hergestellt wird, die die Verstärkungsspannung zu der Versorgungsspannung abwärts transformiert.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 11, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter die Versorgungsspannung ist.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 9, wobei die Versorgungsspannung der Verstärkungsspannungspegel ist und wobei der Audioleistungsverstärker den Verstärkungsspannungspegel abwärts transformiert, um ein verstärktes Audiosignal zu bilden.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 9, wobei die Eingangsverstärkungsstufe die Eingangsverstärkung verringert, wenn der Ladungszustandsanzeigeparameter unter den Verarmungsschwellenwert abfällt.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 14, wobei die Eingangsverstärkungsstufe die Eingangsverstärkung bei einer vorab ausgewählten Rate von Dezibel mit der Zeit verringert, während der Ladungszustandsanzeigeparameter unter dem Verarmungsschwellenwert liegt.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 9, wobei die Eingangsverstärkungsstufe die Eingangsverstärkung erhöht, wenn die Eingangsverstärkung unter einem maximalen Verstärkungswert liegt und der Ladungszustandsanzeigeparameter bei oder über einem Verarmungsschwellenwert liegt.
Audioleistungsverstärkerschaltkreis gemäß Anspruch 16, wobei die Eingangsverstärkungsstufe die Eingangsverstärkung bei einer vorab ausgewählten Rate von Dezibel mit der Zeit erhöht, während der Ladungszustandsanzeigeparameter bei oder über einem Verarmungsschwellenwert und die Eingangsverstärkung unter dem maximalen Verstärkungswert liegt.
Tragbare Zweiwegfunkvorrichtung, die umfasst: einen Transceiver, der ein Audiosignal in einem RF-Signal (RF = Funkfrequenz) empfängt und das Audiosignal aus dem RF-Signal extrahiert; einen Audioleistungsverstärkerschaltkreis, der umfasst: eine Verstärkungsstufe, die einen Verstärkungsspannungspegel aus einer Batteriespannung erzeugt, ohne ein vorab ausgewähltes Eingangsstrombudgetlimit des Audioleistungsverstärkerschaltkreises zu übersteigen, wobei der Verstrungsspannungspegel über einen Verstärkungsspeicherkondensator zur Verfügung gestellt wird; den Audioleistungsverstärkerschaltkreis, der weiterhin umfasst: einen Audioleistungsverstärker, der ein Eingangssignal verstärkt und bei einem Versorgungsspannungspegel zur Verfügung gestellt wird, der von der Verstärkungsstufe erhalten wird; den Audioleistungsverstärkerschaltkreis, der weiterhin umfasst: einen Vorverstärker, der das Audiosignal bei einer justierbaren Verstärkungseinstellung verstärkt, um dem Audioleistungsverstärker das Eingangssignal zur Verfügung zu stellen; und den Audioleistungsverstärkerschaltkreis, der weiterhin umfasst: einen Verarmungserholungssteuerungsschaltkreis, der die justierbare Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers justiert, basierend auf einem Pegel eines Ladungszustandsanzeigeparameterpegels bezüglich eines Verarmungsschwellenwertes, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter von der Verstärkungsspannung abhängt.
Tragbare Zweiwegfunkvorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die Versorgungsspannung durch eine Buck-Stufe erzeugt wird, die die Verstärkungsspannung auf den Versorgungsspannungspegel abwärts transformiert.
Tragbare Zweiwegfunkvorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei der Ladungszustandsanzeigeparameter der Versorgungsspannungspegel ist.