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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbeitungsschaltung mit
einer Klasse-A/B-Ausgangsstufe zum Anschluss an eine Quelle von
mehreren Versorgungsspannungen mit Mitteln, um die Ausgangsstufe
als Funktion eines Spannungswerts eines durch die Signalverarbeitungsschaltung
behandelten Signals wieder und wieder mit einer der genannten Vielzahl
von Versorgungsspannungen zu verbinden.
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US-A-4.721.919
beschreibt einen Brückenleistungsverstärker, der
einen Ausgangsspannungsbereich und eine Gleichstrombetriebsspannung
von Voll- und Halbspannungsausgängen
eines Spannungsteilers erhält.
Eine unipolare Niederspannungsversorgung speist den Spannungsteiler
für Kleinsignale.
Ein Spitzendetektor wählt
den höheren Spitzenverstärkerausgang,
und ein Spannungsfolger mit einem Ausgangsspannungsbereich von einer
unipolaren Hochspannungsversorgung hält eine Ausgangsspannung ein
vorgegebenes Maß über dem Spitzenwert.
Der Ausgang des Folgers steuert einen Transistor, der die Hochspannungsversorgung
mit dem Vollspannungsausgang des Spannungsteilers verbindet, damit
die überbrückten Verstärkerausgänge über die
Niederspannungsversorgung steigen können, wie im Klasse-B-Betrieb
erforderlich. Ein Eingangsverstärker
erhält
von den Voll- und Halbspannungsausgängen des Spannungsteilers Ausgangsspannungsbereich
und Gleichstrombetriebspegel und hat verschiedene Ausgänge, die
gegenphasig mit den Eingängen
der überbrückten Verstärker verbunden
sind, so dass sich der Gleichstrombetriebspegel mit dem Ausgangsspannungsbereich verschiebt,
um, trotz einzelner begrenzter Ausgänge wegen des Fehlens entgegengesetzt
gepolter Versorgungen, eine unverzerrte Ausgabe an der Last aufrechtzuerhalten.
Die vorgegebene Spannung ist groß genug, um sicherzustellen,
dass der Transistor im Klasse-G-Betrieb genügend Strom von der Hochspannungsversorgung
mit hohen Ausgangspegeln bereitstellen kann.
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Eine
Signalverarbeitungsschaltung, auf die sich die Erfindung bezieht,
kann beispielsweise ein Treiber für Telefone sein. Die Ausgangsstufe
eines Treibers für
Telefone arbeitet meistens im Klasse-A/B-Betrieb mit einem kleinen
Verstärkerstrom von
etwa 100 μA
und kann Ströme
von 20 mA oder mehr zum Lautsprecher liefern. Das zu liefernde Audiosignal
hat durchschnittlich einen Pegel von etwa 10% des Vollausgangspegels.
Die Ausgangsstufe arbeitet in einer symmetrischen (Brücken)Treiberkonfiguration.
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Die
Größe der Versorgungsspannung
wird durch die maximale Spannungsschwankung einer Last bestimmt.
Infolgedessen ist die Spannung an den Ausgangstransistoren bei geringen
Signalpegeln viel größer als
die Spannung an der Last. Folglich ist die in der Ausgangsstufe
verlorengegangene Leistung ungefähr
viermal größer als
die zur Last gelieferte Leistung.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Signalverarbeitungsschaltung zu schaffen, die effizienter mit der
von einer Stromversorgung an die Signalverarbeitungsschaltung und
an die Ausgangsstufe gelieferten Leistung arbeitet.
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Eine
erfindungsgemäße Signalverarbeitungsschaltung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion eine Funktion eines
ersten Momentanspannungswerts des von der Signalverarbeitungsschaltung
so verarbeiteten Signals ist.
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Dadurch
wird erreicht, dass beim Anliegen eines größeren Signals tatsächlich zu
einer höheren Spannung
als Versorgungsspannung für
die Ausgangsstufe umgeschaltet wird. Dies steht im Gegensatz zu
Verfahren und Schaltungen, bei denen über einen bestimmten längeren Zeitraum
hinweg ein durchschnittlicher Signalpegel als Maß für das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein
kleinerer und größerer Ausgabesignale
herangezogen wird.
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Für den Fall,
dass mehr als eine Versorgungsspannung verfügbar ist, kann die Ausgangsstufe
bei kleineren Ausgangssignalen mit einer geringeren Versorgungsspannung
arbeiten, beispielsweise 0,9 V, und bei größeren Signalen zu einer höheren Spannung
umschalten, beispielsweise 2 V. Auch der Bereitschaftsstrom, d.h.
der Strom durch die Ausgangsstufe einer Klasse-A/B-Betrieb-Ausgangsstufe, wird
in einem solchen Fall von der niedrigsten Versorgungsspannung geliefert.
Ein Gleichstrombetriebspegel am Ausgang einer Klasse-AB-Betrieb-Ausgangsstufe
im Beispiel oben beträgt
dann 0,45 V bei kleineren Ausgangssignalen und 1 V bei größeren Ausgangssignalen.
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Das
Signal, von dem ein Spannungswert verwendet wird, um festzulegen,
mit welcher Versorgungsspannung die Ausgangsstufe verbunden wird, kann
das Signal an einem Eingang der Signalverarbeitungsschaltung, das
Signal irgendwo in der Signalverarbeitungsschaltung zwischen einem
Eingang und der Ausgangsstufe oder das von der Signalverarbeitungsschaltung
an der Ausgangsstufe verarbeitete Signal sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung
ist durch Mittel zum Erzeugen mindestens eines Referenzspannungswerts, einen
Speicher zum Speichern von Spannungswerten sowie durch Mittel zum
Speichern mindestens eines zweiten Momentanspannungswerts des Signals
im Speicher gekennzeichnet, wenn der erste Momentanspannungswert
des Signals einen der genannten mindestens einen Referenzspannungswerte überschreitet.
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Dadurch
wird erreicht, dass sich Spannungswerte des Signals leicht mit gespeicherten
Werten vergleichen lassen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn
der Spannungswert des Signals in digitaler Form vorliegt und der
gespeicherte Spannungswert des Signals ebenfalls in digitaler Form
verfügbar
ist. In einem solchen Fall kann ein einfacher digitaler Vergleich
vorgenommen werden, um festzustellen, ob ein aktueller Wert des
Signalspannungswerts über oder
unter einem gespeicherten Spannungswert des Signals liegt oder nicht.
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Zu
beachten ist, dass die Erfindung von der Art des Signals, analog
oder digital, unabhängig
ist.
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Ein
weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungsschaltung
einen D/A-Umsetzer und eine nichtlineare Betriebsschaltung zwischen
einem Eingang der Signalverarbeitungsschaltung und dein D/A-Umsetzer
hat, dass beim Betrieb die nichtlineare Betriebsschaltung an einem
Ausgang der Ausgangsstufe einen Sprung des Gleichstrompegels erzeugt, und
dass Mittel vorhanden sind, damit zum selben Zeitpunkt am Ausgang
der Ausgangsstufe Sprünge im
Gleichstrompegel und Änderungen
bei der Versorgungsspannung für
die Ausgangsstufe bewirkt werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Signalverarbeitungsschaltung,
bei der die Ausgangsstufe erste und zweite Ausgangsanschlüsse hat
und den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen das gegenphasig verarbeitete
Signal zugeführt
wird, ist durch Mittel gekennzeichnet, um das so verarbeitete Signal
an dem ersten Ausgangsanschluss anzuheben, wenn das so verarbeitete
Signal an dem zweiten Ausgangsanschluss begrenzt wird, und umgekehrt,
sowie durch Mittel, um während
des Begrenzens den Spannungswerts des so verarbeiteten, nicht begrenzten
Signals um einen zusätzlichen
Betrag anzuheben, der das Begrenzen des so verarbeiteten, begrenzten
Signals ausgleicht.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen
ausführlich
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Signalverarbeitungsschaltung gemäß der Erfindung;
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2 Ausgangsspannungswerte
an der Last bei kleinen Signalen:
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3 Ausgangsspannungssignale
an der Last bei größeren Signalen
mit einem Sprung beim Gleichspannungspegel;
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4 Ausgangsspannungswerte
an der Last bei größeren Signalen
ohne einen Sprung beim Gleichspannungspegel.
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1 zeigt
eine Signalverarbeitungsschaltung 1 in einem bei 2 schematisch
gezeigten Gehäuse
beispielsweise eines Mobiltelefons. Die Signalverarbeitungsschaltung 1 umfasst
einen Eingang 3, mit dem eine Eingangsstufe 4 verbunden
ist. Ein Ausgang der Ausgangsstufe 4 ist mit einer nichtlinearen Betriebsschaltung 5 mit
einem ersten Eingang 6 zum Empfangen des zu verarbeitenden
Signals von der Schaltung 4 verbunden. Die nichtlineare
Betriebsschaltung 5 umfasst einen zweiten Eingang 7 und
einen dritten Eingang 8, um Signale von einer ersten Komparatorschaltung 9 und
einer zweiten Komparatorschaltung 10 zu empfangen. Ein
erster Ausgang 11 der nichtlinearen Betriebsschaltung ist
mit einem Eingang einer ersten D/A-Umsetzungsschaltung 12 verbunden.
Ein Ausgang der ersten D/A-Umsetzungsschaltung 11 ist mit
einem Eingang eines ersten einstellbaren Verstärkers 13 verbunden.
Ein Ausgang des ersten einstellbaren Verstärkers 13 ist mit einer
ersten Seite einer Last 14 und einem ersten Eingang 15 der
ersten Komparatorschaltung 9 verbunden. Ein zweiter Eingang 16 des
ersten Komparators 9 ist mit einer ersten Referenzspannungsquelle 17 verbunden.
Ein zweiter Ausgang 18 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 ist
mit einem Eingang einer zweiten D/A-Umsetzungsschaltung 19 verbunden.
Ein Ausgang der zweiten D/A-Umsetzungsschaltung 19 ist
mit einem Eingang eines zweiten einstellbaren Verstärkers 20 verbunden.
Ein Ausgang des zweiten einstellbaren Verstärkers 20 ist mit einer zweiten
Seite einer Last 14 und einem ersten Eingang 21 der
zweiten Komparatorschaltung 10 verbunden. Ein zweiter Eingang 22 des
zweiten Komparators 10 ist mit einer zweiten Referenzspannungsquelle 23 verbunden.
Ein dritter Ausgang 24 und ein vierter Ausgang 25 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 sind über Leitungen 26 bzw. 27 mit
dem ersten einstellbaren Verstärker 13 und
dem zweiten einstellbaren Verstärker 20 verbunden.
Der erste einstellbare Verstärker 13 und
der zweite einstellbare Verstärker 20 können beide
wahlweise mit Versorgungsspannungen Vc1 und Vc2 verbunden werden.
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Der
erste einstellbare Verstärker 13 und
der zweite einstellbare Verstärker 20 bilden
zusammen eine Ausgangsstufe von beispielsweise einem Treiber für ein Mobiltelefon
und arbeiten im Klasse-A/B-Betrieb mit einem kleinen Verstärkerstrom von
etwa 100 μA
und können
Ströme
von 20 mA oder mehr zur Ausgangslast 14 liefern, die im
Falle eines Mobiltelefons beispielsweise ein Lautsprecher sein kann.
Vc1 ist eine geringe Versor gungsspannung von beispielsweise 0,9
V. Vc2 ist ein hohe Versorgungsspannung von beispielsweise 2 V.
Zu jedem Zeitpunkt sind sowohl der erste als auch der zweite einstellbare
Verstärker 13 bzw. 20 entweder
mit der Versorgungsspannung Vc1 oder der Versorgungsspannung Vc2
verbunden. Das Umschalten von der Versorgungsspannung Vc1 zur Versorgungsspannung
Vc2 oder zurück
von der Versorgungsspannung Vc2 zur Versorgungsspannung Vc1 findet
unter der Steuerung der von der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 an
den Ausgängen 24 bzw. 25 erzeugten
Signale statt.
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Die
Betriebsschaltung 1 wird nun für kleine Ausgangssignale beschrieben.
Kleine Ausgangssignale an der Last 14 bedeuten auch kleine
Eingangssignale am Eingang 3. Im Bereitschaftsfall, in
dem kein Signal am Eingang 3 anliegt, sind der erste und der
zweite einstellbare Verstärker 13 bzw. 20 beide mit
der Versorgungsspannung Vc1 verbunden. Im Bereitschaftsfall befinden
sich beide Ausgänge
der einstellbaren Verstärker 13 und 20 auf
einem Spannungspegel, der die Hälfte
von Vc1 beträgt.
Die Referenzspannungsquellen 17 und 23 liefern
Referenzspannungen, die im Wesentlichen gleich Vc1 sind. Da die
Spannungswerte an den Eingängen 15 und 21 der
Komparatorschaltungen 9 bzw. 10 unter den Spannungswerten
an den Eingängen 16 und 22 der Komparatorschaltungen 9 bzw. 10 liegen,
sind die Ausgänge
beider Komparatorschaltungen 9 und 10 niedrig.
Niedrige Eingangssignale an den Eingängen 7 und 8 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 führen zu Signalen an den Ausgängen 24 und 25,
die bewirken, dass die einstellbaren Verstärker 13 und 20 mit der
Versorgungsspannung Vc1 verbunden werden.
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Kleine
Signale, d.h. ein kleines Signal am Eingang 3, das zu einem
kleinen Signal an den Ausgängen
der einstellbaren Verstärker 13 bzw. 20 führt, führt zu kleinen
Signalen an der Last 14. Derartige kleine Signale sind
dadurch definiert, dass sie die Spannung an der Last 14 nicht über Vc1,
z.B. 0,9 V, steuern.
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Bei
großen
Signalen ist die Situation anders. Größere Signale sind dadurch definiert,
dass sie den Ausgang der einstellbaren Verstärker 13 und 20 auf Spannungswerte über Vc1
oder 0,9 V steuern. In diesem Fall, und ohne weitere Maßnahmen
zu treffen, werden die niedrigen Signalanteile an den Ausgängen durch
den Nullpegel begrenzt. Infolgedessen wird das Signal an der Last 14 verzerrt.
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Bei
einer ersten erfindungsgemäßen Lösung sind
die einstellbaren Verstärker 13 und 20 mit
der Versorgungsspannung Vc2 verbunden, und der Gleichstrompegel
an den Ausgängen
der einstellbaren Verstärker 13 und 20 wird
auf ein halb Vc2 oder 1 V erhöht.
Dies ist in 3 dargestellt. Solange die Ausgangspegel
an den Ausgängen
des ein stellbaren Verstärkers 13 und
des einstellbaren Verstärkers 20 ein
halb Vc1 bzw. 0 V noch nicht erreicht haben, finden keine Änderungen
in der Schaltung statt, wie zuvor in Bezug auf den Bereitschaftsfall
und Kleinsignale beschrieben. Sobald jedoch der Ausgangsspannungswert
V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 13 und der Ausgangsspannungswert
V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20 Vc1 bzw.
0 V erreichen, was zum selben Zeitpunkt geschieht, wird der Komparator 9 aktiv
und ändert
seinen Ausgang vom logischen Pegel 0 auf den logischen Pegel 1.
Infolgedessen gibt der logische Pegel 1 am Eingang 7 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 sowohl den Änderungsstatus 24 als
auch 25 aus. Wegen der Statusänderung
auf den Leitungen 26 und 27 werden die einstellbaren
Verstärker 13 und 20 mit
der Versorgungsspannung Vc2 verbunden. Ebenfalls infolge des logischen
Pegels 1 am Eingang 7 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 erscheint
das digitale Signal, welches das zu verarbeitende Signal darstellt,
an den Ausgängen 11 und 18 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 und stellt an den Ausgängen der
einstellbaren Verstärker 13 und 20 einen
Gleichstrombetriebspegel von ein halb Vc2 oder 1 V dar. Dadurch kommt
es an den Ausgängen
der einstellbaren Verstärker 13 und 20 zu
einem Sprung von ein halb Vc1 auf ein halb Vc2. Folglich ist nun
Platz, damit die Spannungswerte V0 und V0 auf
Vc2 ansteigen bzw. wieder auf 0 V abfallen können, jetzt jedoch zentriert auf
den Gleichstrompegel von ein halb Vc2 oder 1 V. Gleichzeitig mit
der Erzeugung der Signale an den Ausgängen 24 und 25 sowie
auch in Reaktion auf das Erscheinen eines logischen Pegels 1 am
Eingang 7 wurde ein absoluter Wert des am Eingang 6 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 vorhandenen Signals im
Speicher 28 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 gespeichert.
Ab dem Zeitpunkt T1 sind die Komparatoren 9 und 10 unwirksam
bei Zustandsänderungen
an den Ausgängen 24 und 25 auf
den Leitungen 26 und 27. Ab dem Zeitpunkt T1 findet
ein Vergleich zwischen den im Speicher 28 gespeicherten
Spannungswert und dem am Eingang 6 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 anliegenden
Spannungswert statt.
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Zum
Zeitpunkt T2 steigt der Spannungswert am Ausgang des einstellbaren
Verstärkers 20 erneut und
erreicht denselben Spannungswert, bei dem zum Zeitpunkt T1 die Änderung
vom Verbinden der einstellbaren Verstärker 13 und 20 mit
der Versorgungsspannung Vc1 zum Verbinden der einstellbaren Verstärker 13 und 20 mit
der Versorgungsspannung Vc2 erfolgte. Das heißt, dass in der nichtlinearen
Betriebsschaltung 5 der absolute Wert des am Eingang 6 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 anliegenden Signals erneut
gleich den im Speicher 28 gespeicherten Spannungswerten
ist und diese überschreitet.
Infolgedessen werden zum Zeitpunkt T2 an den Ausgängen 24 und 25 der
nichtlinearen Be triebsschaltung 5 und auf den Leitungen 26 und 27 Signale erzeugt,
die zur Folge haben, dass die einstellbaren Verstärker 13 und 20 wieder
mit der Versorgungsspannung Vc1 verbunden werden. Eine weitere Folge
ist, dass an den Ausgängen 11 und 18 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 die Signale derart sind, dass
die Gleichstrombetriebspegel an den Ausgängen der einstellbaren Verstärker 13 und 20 wieder
auf ein halb Vc1 oder 0,45 V zurückgehen.
Diese Situation hält
nach T2 an. Das von der Signalverarbeitungsschaltung 1 zu
verarbeitende (Wechsel)Stromsignal hält an, und zum Zeitpunkt T3
erreicht der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 13 0,
und zur selben Zeit erreicht der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20 Vc1
oder 0,9 V. Gleichzeitig damit erreicht der Spannungswert des Signals
am Eingang 6 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 erneut
den im Speicher 28 gespeicherten Wert und überschreitet
ihn. Die Zustände
an den Ausgängen 24 und 25 sowie
auf den Leitungen 26 und 27 ändern sich erneut, so dass
die einstellbaren Verstärker 13 und 20 zum
Zeitpunkt T3 mit der Versorgungsspannung Vc2 verbunden werden. Auch
die von den Signalen an den Ausgängen 11 und 18 dargestellten
Spannungswerte ändern sich,
so dass der Gleichstrombetriebspegel an den Ausgängen der einstellbaren Verstärker 13 und 20 wie
zum Zeitpunkt T1 auf ein halb Vc2 oder 1 Volt ansteigt. Es ist nun
der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20,
der weiterhin auf bis zu Vc2 oder 2 Volt ansteigen kann, und es
ist nun der Spannungswert V0 am
Ausgang des einstellbaren Verstärkers 13,
der auf 0 Volt sinken kann. Zum Zeitpunkt T4 erreicht der Spannungswert
des Signals am Eingang 6 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 erneut
den im Speicher 28 gespeicherten Wert und überschreitet
ihn, und an den Ausgängen 24 und 25 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 sowie auf den Leitungen 26 und 27 finden
Zustandsänderungen statt.
Infolgedessen werden die einstellbaren Verstärker 13 und 20 wieder
mit der Versorgungsspannung Vc1 verbunden. Ebenfalls zum Zeitpunkt
T4 werden die vom Signal am Ausgang 11 und 18 dargestellten Spannungswerte
so angepasst, dass der Gleichstrombetriebspegel an den Ausgängen der
einstellbaren Verstärker 13 und 20 wieder
auf ein halb Vc1 oder 0,45 Volt zurückkehrt.
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In
der obigen Beschreibung wurde das Umschalten durch die einstellbaren
Verstärker 13 und 20 von
der Versorgungsspannung Vc1 zur Versorgungsspannung Vc2 ursprünglich dadurch
eingeleitet, dass der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren
Verstärkers 13 Vc1
oder 0,9 Volt erreicht. Dies war in gewissem Sinne zufällig, weil
nicht festgelegt ist, welcher der beiden Ausgänge, d.h. der Ausgang des einstellbaren
Verstärkers 13 und
der Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20, als erster
Vc1 erreicht.
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Wie
oben beschrieben muss der Sprung im Gleichstrombetriebspegel von
den D/A-Umsetzern 12 und 19 geliefert werden,
die jeweils die einstellbaren Verstärker 13 bzw. 20 ansteuern.
Um dies zu erreichen, muss eine bekannte nichtlineare Funktion auf
die zu verarbeitenden Signale angewandt werden, bevor sie den D/A-Umsetzern 12 und 19 zugeführt werden.
Weiterhin wurde angenommen, dass die Verstärkungen beider einstellbaren
Verstärker 13 und 20 absolut
gleich sind. In diesem Fall sind die Spannungssprünge zu den
Zeitpunkten T1, T2, T3 und T4 absolut gleich und eine Spannung an
der Last 14 wird von diesen Spannungssprüngen nicht
beeinflusst. Sind die Verstärkungen
der einstellbaren Verstärker 13 und 20 jedoch
nicht absolut gleich, werden diese Spannungssprünge nicht exakt gleich sein
und es kann zu einer Knackstörung
in der Last 14 kommen kann.
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Eine
Lösung
für dieses
Problem wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
In 4 sind die Zeitpunkte T1, T2, T3 und T4 angegeben
und sie entsprechen den mit denselben Buchstaben und Ziffern in 3 bezeichneten
Zeitpunkten. In Bezug auf 4 weicht
der Betrieb der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 etwas
vom Betrieb der in Bezug auf 3 beschriebenen
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 ab. Wenn, wie zuvor beschrieben,
der Spannungswert des Signals am Ausgang 6 der nichtlinearen
Betriebsschaltung 5 zu dem Zeitpunkt anliegt, zu dem zum
ersten Mal entweder ein Spannungswert V0 oder ein Spannungswert V0 Vc1 erreicht, sendet der
Komparator 9 oder der Komparator 10 ein Signal an
den Eingang 7 bzw. den Eingang 8 der nichtlinearen
Betriebsschaltung 5, wodurch der Spannungswert des am Eingang 6 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 anliegenden Signals im
Speicher 28 gespeichert wird. Wie bereits zuvor wird angenommen, dass
das genannte erste Mal zum Zeitpunkt T1 stattfindet.
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Der
Einfachheit halber wird angenommen, dass hinsichtlich der Verarbeitung
zwischen den Ausgängen 11 und 18 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 kein Unterschied besteht.
Zum Zeitpunkt T1 erreicht der Ausgangswert V0 des einstellbaren
Verstärkers 20 0.
Damit die Spannung an der Last 14 weiterhin steigt, als
wäre nichts
geschehen, muss der Spannungswert V0 zu einem beliebigen Zeitpunkt
T1 und T2 um einen Spannungswert angehoben werden, der gleich dem
Spannungswert ist, den, falls keine Unterbrechung stattgefunden
hätte,
der Spannungswert V0 am Ausgang
des einstellbaren Verstärkers 20 unter
der Linie 0 in 4 angenommen hätte.
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Der
Anstieg des Spannungswerts V0 zwischen T1 und T2 kommt wie folgt
zustande. Zum Zeitpunkt T1 erscheinen Signale an den Ausgängen 24 und 25 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5, um über die Leitungen 26 und 27 jeweils
zu den einstellbaren Verstärkern 13 und 20 transportiert
zu werden, damit die einstellbaren Verstärkern 13 bzw. 20 von der
Versorgungsspannung Vc1 zur Versorgungsspannung Vc2 umschalten.
In der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 wird der im Speicher 28 gespeicherte
Spannungswert von einem absoluten Wert des Spannungswerts des am
Eingang 6 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 anliegenden
Signals subtrahiert. Diese Differenz stellt einen fiktiven Spannungswert V0 unter 0 zu einem beliebigen
Zeitpunkt zwischen T1 und T2 dar. Die genannte Differenz wird mehrere
Male und zu verschiedenen Zeitpunkten zwischen T1 und T2 ermittelt.
Zu einem beliebigen Zeitpunkt zwischen T1 und T2, an dem die genannte Differenz
ermittelt wird, wird die genannte Differenz zum Spannungswert des
am Eingang 6 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 anliegenden
Signals addiert. Nach dem Addieren wird das Signal mit dem addierten
Teil den Ausgängen 11 und 18 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 zur weiteren Behandlung durch
die D/A-Umsetzer 12 und 19 zugeführt. Da
der Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20 zum Zeitpunkt
T1 bereits 0 Volt erreicht hat, zeigt die Addition der genannten
Differenz zu dem am Ausgang 18 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 dargestellten
Signal überhaupt
keine Wirkung: der Spannungswert V0 am
Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20 ist
0 und bleibt 0. Deshalb ist es nicht erforderlich, die Addition
zu den am Ausgang 18 der nichtlinearen Betriebsschaltung 5 darzustellenden
Signalen vorzunehmen. Aber es schafft eine einfachere Schaltung. Der
Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 13 wird
exakt um den Betrag angehoben, der erforderlich ist, um den Signalverlust
am Ausgang des Verstärkers 20 auszugleichen.
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Zum
Zeitpunkt T2 erreicht die Addition erneut 0, und an den Ausgängen 24 und 25 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 sowie auf den Leitungen 26 und 27 erscheinende
Signale veranlassen die einstellbaren Verstärker 13 und 20,
zurück
zur Versorgungsspannung Vc1 zu schalten.
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Zwischen
den Zeitpunkten Z2 und T3 finden keine Änderungen statt und die Situation
bleibt wie zum Zeitpunkt T2 festgestellt. Beim Bilden der Differenz
zwischen einem absoluten Wert des Spannungswerts des am Eingang 6 anliegenden
Signals und dem im Speicher 28 gespeicherten Wert stellt
die nichtlineare Betriebsschaltung 5 fest, dass die genannte
Differenz zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 negativ ist. In solchen
Zeitperioden, in denen diese Differenz negativ ist, werden die Spannungswerte des
am Eingang 6 anliegenden Signals an den Ausgängen 11 und 18 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 unverändert dargestellt. Zwischen
den Zeitpunkten T3 und T4 ist die Differenz wieder positiv, und
die Differenz wird zu den Spannungswerten des am Eingang 6 anliegenden
Signals addiert, um mit den angehobenen Werten an den Ausgängen 11 und 18 zu
erscheinen. Da der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren
Verstärkers 13 jetzt
0 erreicht hat, ist jeder Anstieg des Spannungswerts am Ausgang 11 der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 unwirksam, während der
Anstieg des Spannungswerts des am Ausgang 18 anliegenden
Signals wirksam ist, und der Spannungswert V0 am Ausgang des einstellbaren Verstärkers 20 durch
den D/A-Umsetzer 19 und den einstellbaren Verstärker 20 gerade um
den richtigen Betrag angehoben wird.
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In
der obigen Beschreibung wurde angenommen, dass die Vorgänge in der
nichtlinearen Betriebsschaltung 5 digitale Vorgänge sind.
Insbesondere wurden die Bestimmung der Differenzsignale und deren
Addition zu den Signalen als digitale Vorgänge beschrieben. Dies ist jedoch
nicht notwendig. Es ist auch möglich,
die Differenzen mit einer Überwachungsschaltung
zu bestimmen, die einen analogen Verstärker und eine Additionsschaltung
enthält, um
die Differenzsignale zu den Eingängen
der einstellbaren Verstärker 13 und 20 zu
addieren. Dies erfordert jedoch eine zusätzliche analoge Schaltung mit
Verlustleistung, was in Bezug auf die oben beschriebene digitale
Lösung
als Nachteil betrachtet wird.
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Die
oben beschriebene Erfindung wurde bezüglich einer Ausgangsstufe im
Klasse-A/B-Betrieb in einem Mobiltelefon beschrieben. Die Erfindung
ist allerdings nicht auf eine solche Benutzung beschränkt. Zu
weiteren Geräten,
in die sich die Erfindung integrieren lässt, gehören alle Arten von tragbaren
Geräten,
digitale Autoradios usw.
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Inschrift der Zeichnung:
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1
-
- 5
- NICHT
LIN.(EAR)
- 13,
20
- VERST.(ÄRKER)
- 14
- LAST