特許 7665875 ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級スイッチング増幅器アーキテクチャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-11

(45)【発行日】2025-04-21

(54)【発明の名称】ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級スイッチング増幅器アーキテクチャ

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20250414BHJP

   H03F 3/217 20060101ALI20250414BHJP

   H03F 3/181 20060101ALN20250414BHJP

【ＦＩ】

H03F1/02 111

H03F1/02 144

H03F3/217

H03F3/181

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2024543960

(86)(22)【出願日】2023-01-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-24

(86)【国際出願番号】 US2023060747

(87)【国際公開番号】W WO2023150422

(87)【国際公開日】2023-08-10

【審査請求日】2024-07-24

(31)【優先権主張番号】17/649,967

(32)【優先日】2022-02-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】595020643

【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャッキララ、スッバラオ・スレンドラ

(72)【発明者】

【氏名】ガラル、シェリフ

(72)【発明者】

【氏名】シュライヤー、アール

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１５８５５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１２－５１８９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００３０１８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｆ １／０２

Ｈ０３Ｆ ３／２１７

Ｈ０３Ｆ ３／１８１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させることと、
昇圧型コンバータによって給電される増幅器を用いて前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅することと、
前記入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように、制御ロジックを介して前記昇圧型コンバータを選択的に制御することであって、前記昇圧型コンバータが、前記入力信号の前記遅延バージョンに更に基づいて、前記制御ロジックを介して選択的に制御される、選択的に制御することと、
を含む、増幅の方法。

【請求項2】

前記選択的に制御することが、前記増幅器が前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、前記入力信号の前記大きさが第１の閾値よりも大きいときに、前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することが、前記入力信号の前記遅延バージョンのピーク値が前記増幅器によって受信される前に、前記昇圧型コンバータの出力キャパシタを前記入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電することを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することが、前記入力信号の前記大きさに基づいて前記昇圧型コンバータのための基準電圧を変更することを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項8】

前記予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

遅延素子と、
前記遅延素子の出力に結合された入力を有する増幅器と、
前記増幅器の電源入力に結合された出力を有する昇圧型コンバータと、
前記遅延素子の入力に結合された第１の入力を有し、前記遅延素子の前記出力に結合された第２の入力を有し、前記昇圧型コンバータの制御入力に結合された出力を有する制御ロジックであって、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように前記昇圧型コンバータを選択的に制御するように構成されている、制御ロジックと、
を備える、増幅回路。

【請求項10】

前記遅延素子が、前記入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させるように構成されており、
前記増幅器が、前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するように構成されており、
前記制御ロジックが、前記増幅器が前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、前記入力信号の前記大きさが第１の閾値よりも大きいときに、前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、請求項９に記載の増幅回路。

【請求項11】

前記制御ロジックが、前記入力信号の前記遅延バージョンのピーク値が前記増幅器によって受信される前に、前記昇圧型コンバータの出力キャパシタを前記入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電するために、前記予測Ｇ級モードで動作する前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、請求項１０に記載の増幅回路。

【請求項12】

前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、請求項１０に記載の増幅回路。

【請求項13】

前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、請求項１２に記載の増幅回路。

【請求項14】

前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、請求項１０に記載の増幅回路。

【請求項15】

前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさに基づいて、前記予測Ｇ級モードで動作する前記昇圧型コンバータのための基準電圧を変更するように構成されている、請求項１０に記載の増幅回路。

【請求項16】

前記制御ロジックが、
前記制御ロジックの前記第２の入力に結合された入力を有するＨ級コントローラと、
前記制御ロジックの前記第１の入力に結合された入力を有するＧ級コントローラと、
前記Ｈ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第１のセットを有し、前記Ｇ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第２のセットを有し、前記昇圧型コンバータの前記制御入力に結合された出力を有するマルチプレクサと、
を含む、請求項９に記載の増幅回路。

【請求項17】

前記マルチプレクサが、前記Ｇ級コントローラの出力のセットに結合された１つ又は複数の制御入力を有する、請求項１６に記載の増幅回路。

【請求項18】

前記予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、請求項９に記載の増幅回路。

【請求項19】

前記増幅器が、スピーカドライバを含む、請求項９に記載の増幅回路。

【請求項20】

入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させる手段と、
前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅する手段と、
前記増幅する手段への電力を調整する手段と、
前記入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように、前記電力を調整する手段を選択的に制御する手段であって、前記入力信号の前記遅延バージョンに更に基づいて、前記電力を調整する手段を選択的に制御するように構成されている、選択的に制御する手段と、
を備える、増幅のための装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０２２年２月４日に出願された米国特許出願第１７／６４９，９６７号の利益及び優先権を主張する。

【0002】

[0002] 本開示のいくつかの態様は、全般的に電子回路に関し、より詳細には、オーディオ増幅器などの電力増幅器に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003] スピーカは、入力電気信号に応じて圧力波を生成するトランスデューサであり、したがって、音が生成される。スピーカ入力信号は、比較的低い電圧のアナログオーディオ信号を受信し、スピーカを駆動するために増幅された（比較的高い電圧を有する）信号を生成するオーディオ増幅器（「電力増幅器」とも呼ばれる）によって生成され得る。ダイナミックラウドスピーカは、典型的には、ボイスコイルを、円筒形磁気ギャップを通って軸方向に移動するように拘束する可撓性サスペンション（スパイダと呼ばれることが多い）を介して、剛性バスケット（フレーム）に接続された軽量振動板（コーン）から構成されている。入力電気信号がボイスコイルに印加されると、コイル内の電流によって磁界が生成され、それによってリニア電気モータが形成される。オーディオ増幅器からの電気信号を変化させることによって、磁石とボイスコイルとの間の相互作用によって生成される機械的な力が変調され、コーンを前後に移動させ、それによって音として解釈される圧力波を生成する。

【発明の概要】

【0004】

[0004] 本開示のシステム、方法、及びデバイスは、それぞれがいくつかの態様を有しており、それらのうちのいずれの態様も、その望ましい属性に単独で関与しない。以下の特許請求の範囲によって表現される本開示の範囲を限定することなく、次に、いくつかの特徴が簡潔に論じられる。この論考を検討した後、また特に、「発明を実施するための形態」と題されたセクションを読了した後、本明細書で説明される利点を本開示の特徴がどのように提供するかが理解されるであろう。

【0005】

[0005] 本開示のいくつかの態様は、概して、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級スイッチング増幅器アーキテクチャ、及びそのようなアーキテクチャを使用して信号を増幅するための技法に関する。

【0006】

[0006] 本開示のいくつかの態様は、増幅回路を対象とする。増幅回路は、一般に、遅延素子と、遅延素子の出力に結合された入力を有する増幅器と、増幅器の電源入力に結合された出力を有する昇圧型コンバータと、遅延素子の入力に結合された第１の入力を有し、遅延素子の出力に結合された第２の入力を有し、昇圧型コンバータの制御入力に結合された出力を有する制御ロジックであって、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御するように構成されている、制御ロジックと、を含む。

【0007】

[0007] 本開示のいくつかの態様は、増幅の方法を対象とする。方法は、概して、入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させることと、昇圧型コンバータによって給電される増幅器を用いて入力信号の遅延バージョンを増幅することと、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御することと、を含む。

【0008】

[0008] 本開示のいくつかの態様は、増幅のための装置を対象とする。装置は、概して、入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させる手段と、入力信号の遅延バージョンを増幅する手段と、増幅器への電力を調整する手段と、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように、電力を調整する手段を選択的に制御する手段と、を含む。

【0009】

[0009] 上述の目的及び関連する目的の達成のために、１つ又は複数の態様は、以降で十分に説明され、特に特許請求の範囲において指摘される、特徴を含む。以下の説明及び添付図面は、１つ又は複数の態様の特定の例示的特徴を詳細に記載している。しかしながら、これらの特徴は、様々な態様の原理を採用することが可能な様々な方式のうちの、ごく一部を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

[0010] 本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、添付図面にその一部が示される諸態様を参照することによって、上記で簡潔に要約された、より具体的な説明を得ることができる。しかしながら、本説明は、他の等しく効果的な態様を許容する場合があるので、添付の図面が、本開示のいくつかの典型的な態様のみを示し、したがって、その範囲の限定と見なされるべきではないことに留意されたい。

【図1】[0011] 本開示の態様が実践され得る例示的なオーディオ増幅器システムを示す。

【図2A】[0012] 本開示のいくつかの態様による、バイパスモードで動作する例示的な昇圧型コンバータの回路図及び対応する信号タイミング図である。

【図2B】[0013] 本開示のいくつかの態様による、昇圧モードで動作する図２Ａの昇圧型コンバータの回路図及び対応する信号タイミング図である。

【図2C】[0014] 本開示のいくつかの態様による、バイパスモード、Ｈ級昇圧モード、及び予測Ｇ級昇圧モードを示す、入力信号の大きさと比較した様々な電圧信号のグラフである。

【図3A】[0015] Ｈ級増幅器における例示的なオーディオ信号を追跡する昇圧型コンバータ出力信号のプロット、及び対応する電流プロットである。

【図3B】[0016] 本開示のいくつかの態様による、単一のＧ級閾値を有するハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器において同じオーディオ信号を追跡する昇圧型コンバータ出力信号のプロット、及び対応する電流プロットである。

【図3C】[0017] 本開示のいくつかの態様による、複数のＧ級閾値を有するハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器において同じオーディオ信号を追跡する昇圧型コンバータ出力信号のプロット、及び対応する電流プロットである。

【図4】[0018] 本開示のいくつかの態様による、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器を実装する例示的な増幅回路のブロック図である。

【図5】[0019] 本開示のいくつかの態様による、入力信号を増幅する例示的な動作の流れ図である。

【0011】

[0020] 理解を容易にするために、可能な場合、図に共通する同一の要素を指定するために同一の参照番号が使用されている。一態様において開示されている要素を、具体的に記述することなく、他の態様に対して有益に利用することができる点が想到されている。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0021] 本開示のいくつかの態様は、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級スイッチング増幅器アーキテクチャ、及びそのようなアーキテクチャを使用して信号を増幅する技法を提供する。そのようなハイブリッド増幅器アーキテクチャは、低電力（例えば、＜１Ｗ）における効率を損なうことなく、中～高周波数において非常に高い電力（例えば、＞７Ｗ）を提供し得る。

【0013】

[0022] 本開示の様々な態様が、添付の図面を参照して、以下でより十分に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本開示全体にわたって提示される任意の特定の構造又は機能に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的で完全になり、本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者には、本開示の範囲が、本開示の任意の他の態様とは独立して実装されるか、又は本開示の任意の他の態様と組み合わせて実装されるかに関わりなく、本明細書で開示される本開示のあらゆる態様を包含することが意図されている点を理解されたい。例えば、本明細書に記載される任意の数の態様を使用して、装置を実装することができ、又は方法を実践することができる。なお、本開示の範囲は、本明細書に記載する本開示の様々な態様に加えて、又はそれらの態様以外の、他の構造、機能性、又は構造及び機能性を使用して実践されるような装置又は方法を包含することが意図されている。本明細書で開示される本開示のいずれの態様も、特許請求の範囲の１つ又は複数の要素によって具現化することできる点を理解されたい。

【0014】

[0023] 本明細書で使用される場合、動詞「接続する」の様々な時制における「と接続される」という用語は、要素Ａが要素Ｂに直接接続されること、又は、他の要素が要素Ａと要素Ｂとの間に接続される場合があること（すなわち、要素Ａが要素Ｂと間接的に接続されること）を意味し得る。電気構成要素の場合、「と接続される」という用語はまた、本明細書では、ワイヤ、トレース、又は他の導電性材料を使用して、要素Ａと要素Ｂ（及び、それらの間に電気的に接続されている任意の構成要素）とを電気的に接続することを意味するためにも、使用することができる。

【0015】

電力増幅器を有する例示的なオーディオシステム
[0024] 図１は、本開示の態様が実践され得る例示的なオーディオシステム１００を示す。しかしながら、本開示の態様はまた、様々な他の適切な増幅シナリオのいずれかにおいて実践され得ることを理解されたい。

【0016】

[0025] 図１に示されるように、デジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）１０２は、例えば、オーディオ品質を向上させることを目的としたデジタルフィルタを適用することによって、オーディオ信号１１４（例えば、デジタルオーディオ信号）を受信及び処理し得る。ＤＳＰ１０２によって生成された、フィルタリングされた処理済みデジタル信号又は他の方法による処理済みデジタル信号１１８（又はその信号の更なる処理済みバージョン）は、デジタルアナログ変換器（digital-to-analog converter、ＤＡＣ）１０８を使用してアナログ信号１２０に変換され得る。いくつかの態様では、ＤＡＣは、ＤＳＰ１０２又は増幅器１１０の一部として実装され得る。いくつかの態様では、アナログ信号１２０は、増幅された信号１２２を生成するために、増幅器１１０を使用して増幅され得る。増幅された信号１２２は、音響出力１２４（例えば、音波）を生成するためにスピーカ１１２を駆動し得る。換言すれば、増幅器１１０はスピーカドライバとして機能してもよい。

【0017】

[0026] モバイルデバイスにおける高出力音量は、次世代デバイスにおいてますます重要になっている。より高い音量は、より高いオーディオ増幅器出力電力に変換される。リチウムイオン電池によって提供される比較的低い電圧では、より高い出力電力を達成することは困難であり得る。したがって、昇圧型コンバータは、オーディオ電力増幅器（例えば、増幅器１１０）に供給するより高いレベルにバッテリ電圧を昇圧するために使用され得る。いくつかの態様では、増幅器１１０は、Ｄ級増幅器に関連付けられた比較的高い電力効率に起因してＤ級増幅器として実装され得る。Ｄ級増幅器の効率は、例えば、Ｈブリッジ構成にＤ級増幅器を実装することによって更に改善され得る。しかしながら、いくつかのＤ級増幅器は、制限されたバッテリ電流及び／又は制限されたバッテリ電圧に起因して、（例えば、４Ｗを上回る）高電力を給送することが可能でない場合がある。したがって、いくつかの態様では、高電力を給送するために他の増幅器アーキテクチャが利用され得る。

【0018】

[0027] 高電力を給送することが可能な他の増幅器タイプは、Ｈ級増幅器及びＧ級増幅器を含み、電源レールは、入力スピーカ信号に追従するように変動され（「レール電圧変調」と称される）、入力スピーカ信号は、増幅された信号１２２であり得る。Ｈ級増幅器では、電源レールは連続的に可変であるが、Ｇ級増幅器では、入力スピーカ信号に基づいて電源レールが切り替わるための異なる離散レベルが存在し得る。Ｈ級増幅器は、レールが増幅器出力信号より数ボルトだけ大きくなるように増幅器が電源レールを変調し、任意の所与の時間にこの信号を「追跡」するので、「レールトラッカ」と呼ばれることがある。一方、Ｇ級増幅器は、異なる電圧レベルのいくつかの電力レールを有し得、出力信号が各レベルに近づくにつれてレール同士を切り替え得る。

【0019】

例示的なハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器
[0028] 電圧レギュレータは、理想的には、負荷電流又は入力電圧の変化にかかわらず、一定の直流（direct current、ＤＣ）出力電圧を提供する。電圧レギュレータは、線形レギュレータ又はスイッチングレギュレータとして分類され得る。線形レギュレータは、小形でコンパクトである傾向があるが、多くの用途は、スイッチングレギュレータの効率の向上から利益を得ることができる。線形レギュレータは、例えば、低ドロップアウト（low-dropout、ＬＤＯ）レギュレータによって実装することができる。スイッチングレギュレータは、例えば、降圧型コンバータ、昇圧型コンバータ、昇降圧型コンバータ、又はチャージポンプなどのスイッチモード電源（switched-mode power supply、ＳＭＰＳ）によって実装することができる。

【0020】

[0029] 例えば、昇圧型コンバータは、入力から出力へ電圧をステップアップする（及び電流をステップダウンする）ためのＳＭＰＳの一種である。昇圧型コンバータは、典型的には、（１）入力供給ノードとスイッチングノードとの間に結合されたインダクタと、（２）スイッチングノードと基準電位ノードとの間に結合されたスイッチと、（３）スイッチングノードと負荷（例えば、シャント容量性素子によって表される）との間に結合された別のスイッチ（又はダイオード）とを含む。スイッチは、典型的にはパワートランジスタを用いて実装される。

【0021】

[0030] 図２Ａは、本開示のいくつかの態様による、バイパスモードで動作する例示的な昇圧型コンバータ２００の回路図及び対応する信号タイミング図２１０である。昇圧型コンバータ２００は、誘導性素子Ｌ１及びスイッチ（トランジスタＭ１によって実装される）を含み、両方ともスイッチングノード（switching node、「ＳＷ」とラベル付けされている）に結合される。昇圧型コンバータ２００はまた、スイッチングノードと出力供給電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔを有する昇圧型コンバータの出力ノードとの間に結合されたスイッチ（トランジスタＭ０によって実装される）を含む。スイッチは各々、１つ又は複数のトランジスタによって実装され得、トランジスタは、ｎ型電界効果トランジスタ（n-type field-effect transistors、ＮＦＥＴ）又はｐ型電界効果トランジスタ（p-type field-effect transistors、ＰＦＥＴ）であり得る。例えば、トランジスタＭ０及びＭ１は、ＮＦＥＴによって実装されるものとして図２Ａに示されているが、読者は、トランジスタＭ０及びＭ１が他の態様ではＰＦＥＴとして実装されてもよく、その場合、ゲート駆動極性が反転されてもよいことを理解されたい。出力ノードは、エネルギー蓄積デバイス（例えば、容量性素子Ｃ１）及び負荷（例えば、増幅器１１０などの増幅器）に結合され得る。

【0022】

[0031] 昇圧型コンバータ２００は、入力信号の大きさ（例えば、アナログ信号１２０などの増幅器入力信号の大きさ）が閾値（例えば、図２Ｃの閾値２５２）を下回るときに、図２Ａに示されるように、バイパスモードで動作するように構成され得る。バイパスモードで動作している間、トランジスタＭ１に対応するスイッチは開かれ得、トランジスタＭ０に対応するスイッチは閉じられ、誘導性素子Ｌ１（もしあれば）に蓄積されたエネルギーを伝達し、入力電圧源２０２（例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔを有するバッテリ）からトランジスタＭ０を介して容量性素子Ｃ１にエネルギーを提供する。タイミング図２１０に示されるように、トランジスタＭ０のためのゲート駆動信号（「Ｍ０＿ＤＲＶ」とラベル付けされている）は、昇圧型コンバータ２００がイネーブルされている間（イネーブル（enable、ＥＮ）信号が論理１である間）、「ハイ」（例えば、論理１）に遷移し、その状態を維持し得るが、トランジスタＭ１のためのゲート駆動信号（「Ｍ１＿ＤＲＶ」とラベル付けされている）は、バイパスモードの間トランジスタＭ０が「オン」状態のままであり、トランジスタＭ１が「オフ」状態のままであるように、「ロー」（例えば、論理０）のままであり得る。

【0023】

[0032] 昇圧型コンバータ２００は、代替的に、昇圧モードで動作され得る。昇圧モードでは、トランジスタＭ０及びＭ１は、容量性素子Ｃ１にわたる電圧（すなわち、電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔ）を調整するためにトランジスタを開閉するためにパルス幅変調（pulse-width modulation、ＰＷＭ）信号によって制御され得、ここで、この出力電圧は、入力電圧（Ｖｂａｔ）よりも大きい。

【0024】

[0033] 図２Ｂは、本開示のいくつかの態様による、昇圧モードで動作する図２Ａの昇圧型コンバータ２００の回路図及び対応する信号タイミング図２２０である。昇圧型コンバータ２００は、入力信号の大きさが閾値（例えば、図２Ｃの閾値２５２）を上回るときに、昇圧モードで動作するように構成され得る。

【0025】

[0034] タイミング図２２０に示されるように、昇圧モードで動作している間、ゲート駆動信号Ｍ０＿ＤＲＶ及びＭ１＿ＤＲＶは、トランジスタＭ０及びＭ１が互いに相補的な「オン」状態と「オフ」状態との間で変調されるように、「ロー」（例えば、論理０）と「ハイ」（例えば、論理１）との間で交番し得る。いくつかの態様では、トランジスタＭ０はダイオードで置き換えられてもよく、誘導性素子Ｌ１に蓄積されたエネルギーは、ダイオードが順バイアスされるように、トランジスタＭ１が「オフ」状態にあるときにダイオードを介して容量性素子Ｃ１に転送されてもよい。

【0026】

[0035] 昇圧モードでは、昇圧型コンバータ２００は、Ｈ級増幅器アーキテクチャ内の増幅器の電力入力に電力を供給し得、それにより、図２Ｃに示されるように、閾値２５２を上回る増幅器出力電圧（図２Ｃでは「Ｖａｍｐ＿ｏｕｔ」とラベル付けされている）を追跡し、十分な増幅器ヘッドルームマージンを提供するように、電源電圧（すなわち、電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔ）が（トランジスタＭ０及びＭ１のゲートに印加されるＰＷＭを使用して）調整され得る。Ｈ級増幅器は、中～高電力レベル（例えば、１Ｗ～７Ｗ）を効率的に給送することが可能であり得るが、いくつかのＨ級増幅器は、バッテリ電流が制限されているので、より高い電力（例えば、７Ｗを上回る電力）をサポートすることが可能ではない。一方、Ｇ級増幅器は、中～高周波数においてより高い電力（例えば、７Ｗよりも大きい電力）を給送することが可能であり得るが、Ｈ級増幅器と比較して比較的低い効率を有する場合がある。したがって、本開示のいくつかの態様は、入力信号の大きさに基づいてＨ級モード又は予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御するように構成された増幅回路を提供する。

【0027】

[0036] 図２Ｃは、本開示のいくつかの態様による、バイパスモード、Ｈ級昇圧モード、及び予測Ｇ級昇圧モードを示す、入力信号の大きさと比較した様々な電圧信号のグラフ２５０である。図示のように、昇圧型コンバータは、入力信号（例えば、アナログ増幅器入力信号又はデジタル入力信号）の大きさが第１の閾値２５２を下回るときに、（図２Ａに関して説明したように）バイパスモードで動作するように構成され得る。バイパスモードでは、昇圧型コンバータの出力電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔは、バッテリなどの電圧源（例えば、図２Ａ及び図２Ｂの入力電圧源２０２）によって供給される入力電圧Ｖｂａｔと同じであるか、又は少なくとも実質的に同様であり得る。増幅器出力信号Ｖａｍｐ＿ｏｕｔは、（バイパスモード及び昇圧モードの両方において）入力信号の大きさとともに線形に増加する。

【0028】

[0037] 昇圧型コンバータは、入力信号の大きさが第１の閾値２５２を超えるが、第２の閾値２５４未満のままであるときに、（図２Ｂに関して説明したように）Ｈ級昇圧モードで動作するように構成され得る。図示のように、Ｈ級昇圧モードで動作するときに、昇圧型コンバータの出力電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔは、電圧Ｖａｍｐ＿ｏｕｔを追跡するために、入力信号の大きさが第１の閾値２５２と第２の閾値２５４との間で増加するにつれて（例えば、線形に）増加し得る。いくつかの例では、Ｈ級昇圧モードで動作するときに、出力電圧Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔと電圧Ｖａｍｐ＿ｏｕｔとの間のヘッドルームは、他の動作モードにおいて達成されるヘッドルーム空間と比較して相対的に小さくなり得る。例えば、Ｈ級昇圧モードにおけるヘッドルームは、１．５Ｖであり得る。

【0029】

[0038] 昇圧型コンバータは、入力信号の大きさが第２の閾値２５４を超えるときに、予測Ｇ級昇圧モードで動作するように構成され得る。図２Ｃに示されるように、予測Ｇ級昇圧モードで動作するときに、昇圧型コンバータの出力信号Ｖｓｕｐ＿ｏｕｔは、電圧Ｖａｍｐ＿ｏｕｔが増加するにつれて複数の離散レベルを伴って増加し得る（例えば、ステップ関数）。更に、予測Ｇ級昇圧モードは、Ｈ級昇圧モードと比較して比較的大きいヘッドルームを提供し得、このヘッドルームマージンは、図示のように、電圧Ｖａｍｐ＿ｏｕｔが増加するにつれて大きくなり得る。

【0030】

[0039] 図３Ａは、Ｈ級増幅器における例示的なオーディオ信号３０２を追跡する昇圧型コンバータ出力信号３０６のプロット３００、及び昇圧型コンバータからの出力電流Ｉｂｏｏｓｔを示す対応する電流プロット３１０である。オーディオ信号３０２の補信号３０４も示されている。オーディオ信号３０２（及びその補数）は、図１の増幅器１１０の出力からの増幅された信号１２２など、増幅された出力信号を表し得る。

【0031】

[0040] 図示のように、Ｈ級昇圧モードで動作する間、昇圧型コンバータ出力信号３０６は、概して、オーディオ信号３０２の絶対値（大きさとも呼ばれる）を追跡し、一方で、昇圧型コンバータによって給電され、オーディオ信号を生成する増幅器のためのいくらかのヘッドルームを維持する。しかしながら、オーディオ信号３０２の大きさが特定のレベル３０７を超えるときに、（点３０８に示されるように）昇圧型コンバータ出力信号３０６のクリッピングが発生し得、昇圧型コンバータ出力信号３０６は、オーディオ信号３０２によって要求される電力を提供することができない場合がある。この信号クリッピングは、電流プロット３１０に示されるように、昇圧型コンバータ出力電流Ｉｂｏｏｓｔが（例えば、入力電圧源２０２の）最大バッテリ電流Ｉｍａｘによって制限されることに起因して発生し得る。言い換えれば、Ｈ級増幅器は、中～高電力レベルに対して良好に動作し得るが、Ｈ級増幅器は、非常に高い電力レベル（例えば、レベル３０７を上回る）において制限され得、これらのレベルでは増幅器に十分なヘッドルームを与えることができない場合がある。

【0032】

[0041] Ｈ級増幅器に関連付けられたクリッピングは、非常に高い電力（例えば、＞７Ｗ）を給送することができるＧ級増幅器を使用することによって対処され得る。しかしながら、Ｇ級増幅器は典型的には、Ｈ級増幅器よりも効率が低く、このことは望ましくない。したがって、本開示のいくつかの態様は、入力信号の大きさに基づいてＨ級モード又は予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御する技法及び装置を提供する。

【0033】

[0042] 図３Ｂは、本開示のいくつかの態様による、単一のＧ級閾値３３７を有するハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器において同じオーディオ信号３０２を追跡する昇圧型コンバータ出力信号３３６のプロット３３０、及び対応する電流プロット３４０である。

【0034】

[0043] オーディオ信号３０２が（例えば、あらかじめ定義された先読み間隔について）Ｇ級閾値３３７を下回ると効果的に予測されるときに、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器は、Ｈ級昇圧モードで動作し得、したがって、昇圧型コンバータ出力信号３３６は、昇圧型コンバータ出力信号３３６が概してオーディオ信号３０２の大きさを追跡し得るという点で、図３Ａ中の昇圧型コンバータ出力信号３０６と同様であり得る。しかしながら、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器は、オーディオ信号３０２の大きさが（例えば、先読み間隔において）Ｇ級閾値３３７を超えると効果的に予測されるときに、予測Ｇ級昇圧モードで動作するように構成され得る。このモードでは、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器は、オーディオ信号３０２がＧ級閾値３３７及びＨ級昇圧モードの能力を超える大きさに達する前に、昇圧型コンバータ出力信号３３６を増加させ得る。その結果、図３Ａの昇圧型コンバータ出力信号３０６とは異なり、予測Ｇ級昇圧モードで動作する図３Ｂの昇圧型コンバータ出力信号３３６は、電流プロット３４０に示されるように、昇圧型コンバータ出力電流Ｉｂｏｏｓｔが最大バッテリ電流Ｉｍａｘに達し得る場合であっても、より高い電力を増幅器に給送するときにクリッピングされることはない。

【0035】

[0044] 図３Ｂに示されるように、オーディオ信号３０２の大きさがＧ級閾値３３７を超える前に、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器は、昇圧型コンバータ出力信号３３６（例えば、増幅器についての電源電圧）と、所与の時間ｔにおいて増幅器によって増幅されている実際のオーディオ信号３０２との間に十分なヘッドルームを提供するために、昇圧型コンバータ出力信号３３６を、オーディオ信号３０２の予測された大きさよりも高い同じ単一電圧レベルに増加させる。昇圧型コンバータ出力信号３３６は、（オーディオ信号３０２の予測される大きさが減少し始めることに起因して）最初に上昇した後に垂下し始めるが、ハイブリッド増幅器は、昇圧型コンバータ出力信号３３６のランプアップ中に生成される初期ヘッドルーム及びこの信号の比較的遅い減衰時間に起因して、垂下にもかかわらず、昇圧型コンバータ出力信号３３６が任意の所与の時間（例えば、点３３８）において実際のオーディオ信号３０２の大きさよりも高い電圧のままであるように設計され得る。この減衰時間は、オーディオ信号３０２の周波数と平衡させられ得、（所与の入力電流制限についての）容量性素子Ｃ１のキャパシタンス及び負荷電流の関数であり得る。

【0036】

[0045] 図３Ｃは、本開示のいくつかの態様による、複数のＧ級閾値３６７をもつハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器において同じオーディオ信号３０２を追跡する昇圧型コンバータ出力信号３６６のプロット３６０、及び対応する電流プロット３７０である。

【0037】

[0046] 昇圧型コンバータ出力信号３６６は、図３Ｂの昇圧型コンバータ出力信号３３６と同様であり得るが、図３Ｃの昇圧型コンバータ出力信号３６６は、オーディオ信号３０２の予測された大きさがどのＧ級閾値３６７を超えるかに基づいて、異なるＧ級予想出力値３６９（すなわち、異なる電圧レベル）を達成し得る。例えば、オーディオ信号３０２の予測された大きさが（第１のＧ級閾値を超える）１０Ｖである場合、対応するＧ級予想出力値３６９は１４Ｖであり得、昇圧型コンバータ出力信号３６６は１４Ｖに昇圧され得る。別の例として、オーディオ信号３０２の予測された大きさが（第１のＧ級閾値よりも高い第２のＧ級閾値を超える）１１Ｖである場合、対応するＧ級予想出力値３６９は１６Ｖであり得、昇圧型コンバータ出力信号３６６は、十分なヘッドルームを提供するために１６Ｖに昇圧され得る。

【0038】

[0047] いくつかの態様では、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器は、昇圧型コンバータ出力信号３６６の大きさが早期に減少する可能性を低減するために、予め構成された期間の間、昇圧型コンバータ出力信号３６６をＧ級予想出力値３６９に維持するように構成され得る。

【0039】

[0048] 図４は、本開示のいくつかの態様による、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器を実装する例示的な増幅回路４００のブロック図である。増幅回路４００は、一般に、遅延素子４０２、制御ロジック４０４、昇圧型コンバータ４０６、及び増幅器４０８を含み得る。

【0040】

[0049] 遅延素子４０２は、１つ又は複数のバッファ、１つ又は複数のインバータ、又はそれらの組み合わせなど、信号に遅延を加える様々な適切な構成要素のいずれかによって実装され得る。遅延素子４０２は、（図４に示されるような）別個の構成要素として、又は別のデジタル構成要素（例えば、制御ロジック４０４又はＤＳＰ１０２）の一部分として実装され得る。遅延素子４０２は、（「Ｄｉｎ」とラベル付けされた）入力ノードにおいて入力信号（例えば、オーディオ信号１１４又はデジタル信号１１８などのデジタル入力信号）を受信し得る。遅延素子４０２は、遅延素子の出力において入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させるように構成され得る。入力信号を遅延させることによって、遅延素子４０２は、制御ロジック４０４が先読み機能（すなわち、予測Ｇ級機能）を効果的に実装し、増幅器４０８が入力信号（又は、この場合、その遅延バージョン）中のポイントを増幅する前に、入力信号中のそのポイントに基づいて昇圧型コンバータ４０６の動作モードを構成することを可能にする追加の時間を提供し得る。

【0041】

[0050] 昇圧型コンバータ４０６は、図２Ａ及び図２Ｂの昇圧型コンバータ２００と同様であってもよく、増幅器４０８の電源入力に結合された出力を有してもよい。増幅器４０８は、遅延素子４０２の出力に結合された入力を有し得る。いくつかの態様では、増幅器４０８は、図１中の増幅器１１０と同様であり得、スピーカドライバ若しくは別のタイプの増幅器として機能し得る（又はスピーカドライバ若しくは別のタイプの増幅器を含み得る）。他の態様では、増幅器４０８は、追加の構成要素を含み、ＤＡＣ（例えば、図１のＤＡＣ１０８）によるデジタルアナログ変換などの追加の機能を実装し得る。増幅器４０８は、入力信号の遅延バージョンを、増幅回路４００の出力ノード（「Ｖｏｕｔ」とラベル付けされている）において出力されるように増幅するように構成され得る。

【0042】

[0051] 制御ロジック４０４は、入力ノードＤｉｎ及び遅延素子４０２の入力に結合された第１の入力と、遅延素子４０２の出力に結合された第２の入力と、昇圧型コンバータ４０６の制御入力（「Ｂｏｏｓｔ＿ｒｅｆ」とラベル付けされている）に結合された出力とを有し得る。制御ロジック４０４は、概して、Ｈ級コントローラ４１０と、Ｇ級コントローラ４１２と、マルチプレクサ４１４とを含み得る。Ｈ級コントローラ４１０は、制御ロジック４０４の第２の入力に結合された入力を有し得る。Ｇ級コントローラ４１２は、制御ロジック４０４の第１の入力に結合された１つの入力と、制御ロジックの第２の入力に結合された別の入力とを有し得る。いくつかの態様では、Ｈ級コントローラ４１０は、２５６個の異なる出力値が連続トラッキングを効果的に実施することを可能にする８ビット出力（シリアル又はパラレル）を有し得るが、他の態様では、Ｈ級コントローラは、８ビットよりも多いか又は少ない出力を有し得る。いくつかの態様では、Ｇ級コントローラは、１６個の異なる出力レベルを可能にする４ビット出力（シリアル又はパラレル）を有し得るが、他の態様では、Ｇ級コントローラは、４ビットよりも多いか又は少ない出力を有し得る。マルチプレクサ４１４は、Ｈ級コントローラ４１０の１つ又は複数の出力に結合された入力の第１のセットと、Ｇ級コントローラ４１２の１つ又は複数の出力に結合された入力の第２のセットと、制御ロジック４０４の出力として働き、昇圧型コンバータ４０６の制御入力に結合された出力とを有し得る。いくつかの態様では、マルチプレクサ４１４は、マルチプレクサへの入力の第１のセットと第２のセットとの間の制御選択のために、図４に示されるように、Ｇ級コントローラ４１２の出力のセットに結合された１つ又は複数の制御入力を有し得る。

【0043】

[0052] いくつかの態様によれば、制御ロジック４０４は、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータ４０６を選択的に制御するように構成され得る。いくつかの態様では、予測Ｇ級モードは、（例えば、図３Ｃのような）マルチレベル予測Ｇ級モードであり得るが、他の態様では、予測Ｇ級モードは、（例えば、図３Ｂのような）シングルレベル予測Ｇ級モードであり得る。

【0044】

[0053] いくつかの態様によれば、制御ロジック４０４は、増幅器４０８が入力信号の遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、入力信号の大きさが第１の閾値（例えば、図３Ｂ及び図３ＣにおけるＧ級閾値３３７及び３６７、又は図２Ｃにおける第２の閾値２５４）よりも大きいときに、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータ４０６を制御するように構成され得る。いくつかの態様によれば、制御ロジック４０４は、入力信号の遅延バージョンのピーク値が増幅器４０８によって受信される前に、昇圧型コンバータ４０６の出力キャパシタ（例えば、図２Ａ及び図２Ｂの容量素子Ｃ１）を入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電するために、予測Ｇ級モードで動作する昇圧型コンバータ４０６を制御するように構成され得る。

【0045】

[0054] いくつかの態様では、制御ロジック４０４（又は昇圧型コンバータ中の比較器）は、入力信号の大きさが第２の閾値（例えば、図２Ｃ中の第１の閾値２５２）よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように昇圧型コンバータ４０６を制御するように構成され得る。いくつかの態様では、制御ロジック４０４は、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータ４０６を制御するように構成され得る。いくつかの態様によれば、制御ロジック４０４は、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きい（例えば、図２Ｃにおける閾値２５２と閾値２５４との間）ときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータ４０６を制御するように構成され得る。

【0046】

[0055] いくつかの態様では、制御ロジック４０４は、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード（又はＨ級モード）で動作する昇圧型コンバータ４０６のための基準電圧（例えば、Ｂｏｏｓｔ＿ｒｅｆ）を変更するように構成され得る。

【0047】

増幅のための例示的な動作
[0056] 図５は、本開示のいくつかの態様による、入力信号を増幅する例示的な動作５００の流れ図である。動作５００は、図４の増幅回路４００などの増幅回路によって実施され得る。

【0048】

[0057] 動作５００は、ブロック５０２において開始し得、回路（より詳細には、例えば、遅延素子４０２などの遅延素子）が、入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させ得る。入力信号は、例えばデジタル信号であってもよい。ブロック５０４において、回路（より具体的には、例えば、増幅器４０８などの増幅器）は、入力信号の遅延されたバージョンを増幅し得る。増幅器は、昇圧型コンバータ（例えば、昇圧型コンバータ４０６）によって給電され得る。ブロック５０６において、回路（より具体的には、場合によっては、制御ロジック４０４などの制御ロジック）は、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御してもよい。いくつかの態様では、回路は、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード、Ｈ級モード、又はバイパスモードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御し得る。

【0049】

[0058] いくつかの態様によれば、ブロック５０６において昇圧型コンバータを選択的に制御することは、増幅器が入力信号の遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、入力信号の大きさが第１の閾値（例えば、Ｇ級閾値３３７又は３６７などのＧ級閾値）よりも大きいときに、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを伴い得る。この場合、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することは、入力信号の遅延バージョンのピーク値が増幅器によって受信される前に、昇圧型コンバータの出力キャパシタ（例えば、キャパシタＣ１）を入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電することを含み得る。場合によっては、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することは、入力信号の大きさに基づいて昇圧型コンバータのための基準電圧（Ｂｏｏｓｔ＿ｒｅｆ）を変更することを含み得る。いくつかの態様では、ブロック５０６において昇圧型コンバータを選択的に制御することは、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値（例えば、バッテリ電圧ＶｂａｔなどのＨ級閾値）よりも大きいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを更に含む。更に、ブロック５０６において昇圧型コンバータを選択的に制御することは、入力信号の大きさが第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを更に含み得る。他の態様では、ブロック５０６において昇圧型コンバータを選択的に制御することは、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを含む。

【0050】

[0059] いくつかの態様によれば、予測Ｇ級モードは、（例えば、Ｇ級閾値３６７など、複数のＧ級閾値を有する）マルチレベル予測Ｇ級モードである。

【0051】

例示的な態様
[0060] 上述の様々な態様に加えて、諸態様の特定の組み合わせが、本開示の範囲内にあり、それらのうちのいくつかが以下で詳述される。

【0052】

[0061] 態様１：入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させることと、昇圧型コンバータによって給電される増幅器を用いて入力信号の遅延バージョンを増幅することと、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御することと、を含む、方法。

【0053】

[0062] 態様２：選択的に制御することが、増幅器が入力信号の遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、入力信号の大きさが第１の閾値よりも大きいときに、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを含む、態様１の記載の方法。

【0054】

[0063] 態様３：予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することは、入力信号の遅延バージョンのピーク値が増幅器によって受信される前に、昇圧型コンバータの出力キャパシタを入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電することを含む、態様１又は２に記載の方法。

【0055】

[0064] 態様４：選択的に制御することが、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを更に含む、態様１～３のいずれかに記載の方法。

【0056】

[0065] 態様５：選択的に制御することが、入力信号の大きさが第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを更に含む、態様４に記載の方法。

【0057】

[0066] 態様６：選択的に制御することが、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することを更に含む、態様２又は３に記載の方法。

【0058】

[0067] 態様７：予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御することが、入力信号の大きさに基づいて昇圧型コンバータのための基準電圧を変更することを含む、態様１～６のいずれかに記載の方法。

【0059】

[0068] 態様８：予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、態様１～７のいずれかに記載の方法。

【0060】

[0069] 態様９：遅延素子と、遅延素子の出力に結合された入力を有する増幅器と、増幅器の電源入力に結合された出力を有する昇圧型コンバータと、遅延素子の入力に結合された第１の入力を有し、遅延素子の出力に結合された第２の入力を有し、昇圧型コンバータの制御入力に結合された出力を有する制御ロジックであって、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように昇圧型コンバータを選択的に制御するように構成されている、制御ロジックと、を備える、増幅回路。

【0061】

[0070] 態様１０：遅延素子が、入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させるように構成されており、増幅器が、入力信号の遅延バージョンを増幅するように構成されており、制御ロジックが、増幅器が入力信号の遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、入力信号の大きさが第１の閾値よりも大きいときに、予測Ｇ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御するように構成されている、態様９に記載の増幅回路。

【0062】

[0071] 態様１１：制御ロジックが、入力信号の遅延バージョンのピーク値が増幅器によって受信される前に、昇圧型コンバータの出力キャパシタを入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電するために、予測Ｇ級モードで動作する昇圧型コンバータを制御するように構成されている、態様９又は１０に記載の増幅回路。

【0063】

[0072] 態様１２：制御ロジックが、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御するように構成されている、態様９～１１のいずれかに記載の増幅回路。

【0064】

[0073] 態様１３：制御ロジックが、入力信号の大きさが第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように昇圧型コンバータを制御するように構成されている、態様１２に記載の増幅回路。

【0065】

[0074] 態様１４：制御ロジックが、入力信号の大きさが第１の閾値よりも小さいときに、Ｈ級モードで動作するように昇圧型コンバータを制御するように構成されている、態様１０又は１１に記載の増幅回路。

【0066】

[0075] 態様１５：制御ロジックが、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モードで動作する昇圧型コンバータのための基準電圧を変更するように構成されている、態様９～１４のいずれかに記載の増幅回路。

【0067】

[0076] 態様１６：制御ロジックが、制御ロジックの第２の入力に結合された入力を有するＨ級コントローラと、制御ロジックの第１の入力に結合された入力を有するＧ級コントローラと、Ｈ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第１のセットを有し、Ｇ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第２のセットを有し、昇圧型コンバータの制御入力に結合された出力を有するマルチプレクサと、を含む、態様９～１５のいずれかに記載の増幅回路。

【0068】

[0077] 態様１７：マルチプレクサが、Ｇ級コントローラの出力のセットに結合された１つ又は複数の制御入力を有する、態様１６に記載の増幅回路。

【0069】

[0078] 態様１８：予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、態様９～１７のいずれかに記載の増幅回路。

【0070】

[0079] 態様１９：増幅器が、スピーカドライバを含む、態様９～１８のいずれかに記載の増幅回路。

【0071】

[0080] 態様２０：入力信号の遅延バージョンを生成するために入力信号を遅延させる手段と、入力信号の遅延バージョンを増幅する手段と、増幅器への電力を調整する手段と、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように、電力を調整する手段を選択的に制御する手段と、を備える、増幅のための装置。

【0072】

追加的な考慮事項
[0081] 本開示のいくつかの態様は、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器アーキテクチャを提供する。ハイブリッド増幅器アーキテクチャは、信号ピークが発生する前に、昇圧型コンバータ出力キャパシタをより高い電圧（依然としてスピーカ信号に従うが、先読み能力を有するＧ級）に充電することによって動作する。信号ピークが発生すると、バッテリ電流は制限されるが、昇圧キャパシタが電荷の残りを提供することができるので、スピーカ信号は依然としてクリーンであるはずである。昇圧出力はドループし得るが、ドループがスピーカドライバのヘッドルームマージンに食い込むほど十分に大きくない限り、増幅された信号は依然としてクリーンであるべきである。このようにして、ハイブリッドＨ級／予測Ｇ級増幅器アーキテクチャは、バッテリ電流が限定されているにもかかわらず、中～高周波数に対してはるかに高い電力を供給することができる。更に、低電力の場合の効率は損なわれない。

【0073】

[0082] 上述の方法の様々な動作は、対応する機能を実行することが可能な、任意の好適な手段によって実行することができる。それらの手段は、限定するものではないが、回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はプロセッサを含めた、様々なハードウェア構成要素（単数又は複数）及び／又はソフトウェア構成要素（単数又は複数）、並びに／あるいは、様々なハードウェアモジュール（単数又は複数）及び／又はソフトウェアモジュール（単数又は複数）を含み得る。一般に、図中に動作が示されている場合、それらの動作は、同様の番号が付された、対応する同等のミーンズプラスファンクション構成要素を有し得る。

【0074】

[0083] 例えば、遅延させる手段は、図４に示されるような遅延素子４０２などの遅延素子を含み得る。増幅する手段は、図１に示される増幅器１１０又は図４に示される増幅器４０８などの増幅器を含み得る。電力を調整する手段は、図２に示される昇圧型コンバータ２００又は図４に描かれる昇圧型コンバータ４０６などの電圧レギュレータを含み得る。選択的に制御する手段は、図４に示される制御ロジック４０４などの制御ロジックを含み得る。

【0075】

[0084] 本明細書で使用される場合、「決定すること（determining）」という用語は、多種多様なアクションを包含する。例えば、「決定すること」は、算出すること、計算すること、処理すること、導出すること、調査すること、検索すること（例えば、テーブル、データベース、又は別のデータ構造において検索すること）、確認することなどを含み得る。また、「決定すること」は、受信すること（例えば、情報を受信すること）、アクセスすること（例えば、メモリ内のデータにアクセスすること）なども含み得る。また、「決定すること」は、解決すること、選択すること、選び取ること、確立することなども含み得る。

【0076】

[0085] 本明細書で使用される場合、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」に言及する語句は、単一のメンバーを含めた、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例として、「ａ、ｂ、又はｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ－ｂ、ａ－ｃ、ｂ－ｃ、及びａ－ｂ－ｃ、並びに、複数の同じ要素を有する任意の組み合わせ（例えば、ａ－ａ、ａ－ａ－ａ、ａ－ａ－ｂ、ａ－ａ－ｃ、ａ－ｂ－ｂ、ａ－ｃ－ｃ、ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｂ、ｂ－ｂ－ｃ、ｃ－ｃ、及びｃ－ｃ－ｃ、あるいは、ａ、ｂ、及びｃの任意の他の配列）を包含することが意図されている。

【0077】

[0086] 本明細書で開示される方法は、説明される方法を達成する１つ若しくは複数のステップ又はアクションを含む。それらの方法のステップ及び／又はアクションは、特許請求の範囲から逸脱することなく、互いに入れ替えることができる。換言すれば、ステップ又はアクションの特定の順序が指定されていない限り、特定のステップ及び／又はアクションの順序、並びに／あるいは、それらのステップ及び／又はアクションの使用は、特許請求の範囲から逸脱することなく、修正することができる。

【0078】

[0087] 特許請求の範囲は、上記で例示されている厳密な構成及び構成要素に限定されるものではない点を理解されたい。特許請求の範囲から逸脱することなく、上述の方法並びに装置の、構成、動作、及び詳細において、様々な修正、変更、及び変形を加えることができる。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させることと、
昇圧型コンバータによって給電される増幅器を用いて前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅することと、
前記入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように前記昇圧型コンバータを選択的に制御することと、
を含む、増幅の方法。
［Ｃ２］
前記選択的に制御することが、前記増幅器が前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、前記入力信号の前記大きさが第１の閾値よりも大きいときに、前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを含む、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ３］
前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することが、前記入力信号の前記遅延バージョンのピーク値が前記増幅器によって受信される前に、前記昇圧型コンバータの出力キャパシタを前記入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電することを含む、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ４］
前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ５］
前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、Ｃ４に記載の方法。
［Ｃ６］
前記選択的に制御することが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することを更に含む、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ７］
前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御することが、前記入力信号の前記大きさに基づいて前記昇圧型コンバータのための基準電圧を変更することを含む、Ｃ２に記載の方法。
［Ｃ８］
前記予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ９］
遅延素子と、
前記遅延素子の出力に結合された入力を有する増幅器と、
前記増幅器の電源入力に結合された出力を有する昇圧型コンバータと、
前記遅延素子の入力に結合された第１の入力を有し、前記遅延素子の前記出力に結合された第２の入力を有し、前記昇圧型コンバータの制御入力に結合された出力を有する制御ロジックであって、入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように前記昇圧型コンバータを選択的に制御するように構成されている、制御ロジックと、
を備える、増幅回路。
［Ｃ１０］
前記遅延素子が、前記入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させるように構成されており、
前記増幅器が、前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するように構成されており、
前記制御ロジックが、前記増幅器が前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅するのに十分なヘッドルームを有するように、前記入力信号の前記大きさが第１の閾値よりも大きいときに、前記予測Ｇ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、Ｃ９に記載の増幅回路。
［Ｃ１１］
前記制御ロジックが、前記入力信号の前記遅延バージョンのピーク値が前記増幅器によって受信される前に、前記昇圧型コンバータの出力キャパシタを前記入力信号のピーク値よりも高い電圧に充電するために、前記予測Ｇ級モードで動作する前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、Ｃ１０に記載の増幅回路。
［Ｃ１２］
前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さく、かつ第２の閾値よりも大きいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、Ｃ１０に記載の増幅回路。
［Ｃ１３］
前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第２の閾値よりも小さいときに、バイパスモードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、Ｃ１２に記載の増幅回路。
［Ｃ１４］
前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさが前記第１の閾値よりも小さいときに、前記Ｈ級モードで動作するように前記昇圧型コンバータを制御するように構成されている、Ｃ１０に記載の増幅回路。
［Ｃ１５］
前記制御ロジックが、前記入力信号の前記大きさに基づいて、前記予測Ｇ級モードで動作する前記昇圧型コンバータのための基準電圧を変更するように構成されている、Ｃ１０に記載の増幅回路。
［Ｃ１６］
前記制御ロジックが、
前記制御ロジックの前記第２の入力に結合された入力を有するＨ級コントローラと、
前記制御ロジックの前記第１の入力に結合された入力を有するＧ級コントローラと、
前記Ｈ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第１のセットを有し、前記Ｇ級コントローラの１つ又は複数の出力に結合された入力の第２のセットを有し、前記昇圧型コンバータの前記制御入力に結合された出力を有するマルチプレクサと、
を含む、Ｃ９に記載の増幅回路。
［Ｃ１７］
前記マルチプレクサが、前記Ｇ級コントローラの出力のセットに結合された１つ又は複数の制御入力を有する、Ｃ１６に記載の増幅回路。
［Ｃ１８］
前記予測Ｇ級モードが、マルチレベル予測Ｇ級モードを含む、Ｃ９に記載の増幅回路。
［Ｃ１９］
前記増幅器が、スピーカドライバを含む、Ｃ９に記載の増幅回路。
［Ｃ２０］
入力信号の遅延バージョンを生成するために前記入力信号を遅延させる手段と、
前記入力信号の前記遅延バージョンを増幅する手段と、
前記増幅器への電力を調整する手段と、
前記入力信号の大きさに基づいて、予測Ｇ級モード又はＨ級モードのうちの少なくとも１つで動作するように、前記電力を調整する手段を選択的に制御する手段と、
を備える、増幅のための装置。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】