CN1741375B - 可动态调整供给电压的放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种放大电路，可利用一切换电容电压转换器依据放大器的输出讯号或是输入讯号动态调整放大器的供给电压，以提高放大电路的能量使用效率。此切换电容电压转换器可切换选择供给电压的大小。放大电路还包含一控制装置，耦接于放大器的一输入端或输出端，以依据放大器的一输入讯号或输出讯号，产生一控制讯号至切换电容电压转换器。

Description

可动态调整供给电压的放大电路

技术领域

本发明涉及一种放大电路，特别是涉及一种利用切换电容电压转换器以动态调整供给电压的放大电路。

背景技术

放大器是常用的电路组件，然而，一般放大器的能量使用效率并不高。一般而言，经由供给电压(supply voltage)所提供的能量，并不能也不会完全用以驱动放大器来依据输入讯号输出所需的输出讯号，而会有许多能量被浪费掉。

有鉴于此，本发明的着眼点，即在于提出一种放大电路，可依据放大器的输入或输出讯号，利用一切换电容电压转换器(switched-capacitorvoltage converter)动态调整放大器的供给电压，以提高能量使用效率。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种可动态调整供给电压的放大电路，其包含一放大器及一切换电容电压转换器。此切换电容电压转换器耦接至放大器，可依据放大器的输出讯号或输入讯号用以动态调整放大器的一供给电压。

在一较佳实施例中，切换电容电压转换器可切换选择调整该供给电压的大小。

在一较佳实施例中，放大电路还包含一控制装置，耦接于放大器的一输入端或输出端，用以依据放大器的一输入或输出讯号，产生一控制讯号至切换电容电压转换器，使切换电容电压转换器据以调整供给电压。

由于切换电容电压转换器具有电路设计简单、反应迅速、成本低廉、低电磁干扰(EMI)及本身电能转换效率高等诸多优点，因而可使本发明的放大电路能在短时间内，动态调整供给电压，实现提高放大电路的电能使用效率的目的。

附图说明

图1是本发明的放大电路的较佳实施例方块图。

图2是图1的切换电容电压转换器的一实施例的电路图。

图3A、B及C是图2的切换电容电压转换器在不同增益值时的简化电路图。

图4是本发明的放大电路的另一较佳实施例方块图。

附图标号说明：

1、4：放大电路                   10：放大器

11、11a：切换电容电压转换器

12：控制装置                     121：峰值检测器

122：电压传感器                  123：增益控制单元

具体实施方式

为使对于本发明有更进一步的了解与认同，现结合附图详细说明。

图1是本发明的放大电路的较佳实施例方块图。如图1所示，放大电路1包含一放大器10、一切换电容电压转换器11及一控制装置12。切换电容电压转换器11耦接至放大器10，可将所接受的一电压源V_dd，转换为供给电压送至放大器10。若切换电容电压转换器11的增益为G，则供给电压为G*V_dd，如图所示。切换电容电压转换器11还可依据一控制讯号，动态调整其增益值G，后文对此会做更详细地说明。

控制装置12可依据放大器10的一输出讯号，产生该控制讯号至切换电容电压转换器11。在图1的实施例中，控制装置12包含一峰值检测器(peakdetector)121、一电压传感器(voltage level sensor)122及一增益控制单元(gain control unit)123。峰值检测器121耦接于放大器10的一输出端，用以检测放大器10的一输出电压峰值。电压传感器122耦接至峰值检测器121，具有多个电压区间，并依据峰值检测器121所检测到的输出电压峰值，选取这些电压区间其中之一。增益控制单元123则依据电压传感器122所选取的电压区间，产生该控制讯号送至切换电容电压转换器11。其中，峰值检测器121、电压传感器122及增益控制单元123的工作原理及硬件实施方式均为本领域的技术人员所熟知，在本说明书中不再详述。

如前所述，切换电容电压转换器11依据控制讯号动态调整增益值，以提供不同的供给电压。实际上，切换电容电压转换器11利用电容与开关的特定耦接组态，而可具有多个增益值，其通常可表示为M/N的形式，M与N为整数。藉由开关的切换，可使切换电容电压转换器11在这些增益值之间进行切换。

图2是切换电容电压转换器11的一实施例的电路图。如图2所示，切换电容电压转换器11a包含电容C₁、C₂及开关S₁至S₁₀，而输入的电压(即X点电压)为V_dd，转换后的输出电压(即Y点电压)为G*V_dd，G为增益值。在运作上，一组开关S₁与S₂依据一第一时钟讯号而呈导通(ON)/断路(OFF)状态，而另一组开关S₃与S₄则依据一第二时钟讯号而呈ON/OFF状态，并且这两组开关不会同时导通。

图2的切换电容电压转换器11a具有三个增益值1、0.5及-1，而藉由切换开关S₅至S₁₀，即可调整出对应的增益值。开关切换方式与增益值的对应关系，如下所述：

(1)若S₅、S₆及S₉为ON，S₇、S₈及S₁₀为OFF，则图2可简化为图3A所示的电路。当S₁与S₂导通时(S3与S4为断路)，会使电容C₁的电压成为V_dd；而当S₃与S₄导通时(S₁与S₂为断路)，C₁的电压V_dd会转移至电容C₂，而使X点的电压为V_dd，因此增益值G＝1。

(2)若S₆、S₈及S₉为ON，S₅、S₇及S₁₀为OFF，则图2可简化为图3B的电路。当S₁与S₂导通时，会使C₁的电压成为V_dd*(1-G)(即X与Y间的电压差)；而当S₃与S₄导通时，C₁的电压V_dd*(1-G)会转移至C₂，使X点的电压为V_dd*G，亦即

V_dd*G＝V_dd*(1-G)

由此，可推得G＝0.5。

(3)若S₅、S₇及S₁₀为ON，S₆、S₈及S₉为OFF，则图2可简化为图3C的电路。当S₁与S₂导通时，会使C₁的电压成为V_dd；而当S₃与S₄导通时，C₁的电压V_dd会转移至C₂，而使X点的电压为-V_dd，因此G＝-1。

当然，本领域的技术人员皆可依据所需的增益值，而设计出对应的切换电容电压转换器。只要在应用上，利用切换电容电压转换器以达到动态调整放大器供给电压的目的，皆不脱离本发明的精神和范围。

图4是本发明的放大电路的另一较佳实施例方块图。与图1的实施例相较，放大电路4所包含的组件与放大电路1相同，差别仅在于图1中控制装置12是耦接至放大器10的输出端，而图4中控制装置12则耦接至放大器10的输入端。换言之，图4中，控制装置12是依据放大器10的一输入讯号，产生控制讯号至切换电容电压转换器11。具体而言，控制装置12内的峰值检测器121检测放大器10的一输入电压峰值，以送入电压传感器122。放大电路4的其余部分的运作，则与前述的放大电路1相同，兹不赘述。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域的技术人员皆能明了，所作的适当的若干的改变及调整，仍将在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可动态调整供给电压的放大电路，包含：

一放大器，用以通过一供给电压，接收一输入讯号并输出一输出讯号；以及

一供给电压调整电路，耦接至该放大器，用以根据该放大器的输入讯号或输出讯号动态调整该放大器的该供给电压，

其中该供给电压调整电路包括一切换电容电压转换器，其中该切换电容电压转换器用以依据一输入电压输出该供给电压，并且该切换电容电压转换器可切换选择该供给电压相对于该输入电压的增益。

2.如权利要求1所述的放大电路，其中该切换电容电压转换器还包括：

一输入端，用以接收该输入电压；

一输出端，用以输出该供给电压；

多个电容，分别与该输入端及该输出端耦接；以及

多个开关，其中，该多个开关的每个分别与该输入端、该输出端或该多个电容的至少一个直接耦接；

其中，通过控制该多个开关的每个的切换，使得该供给电压相对于该输入电压具有一增益。

3.如权利要求1所述的放大电路，其中还包含一控制装置，耦接于该放大器，用以依据该放大器的该输入讯号及该输出讯号的至少一个，产生一控制讯号控制该供给电压调整电路。

4.如权利要求3所述的放大电路，其中该控制装置包含：

一峰值检测器，用以检测该放大器的该输入讯号及该输出讯号的至少一个的一电压峰值；

一电压传感器，耦接至该峰值检测器，用以感测该电压峰值的大小；以及

一增益控制单元，依据该电压传感器的感测结果输出该控制讯号。

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