(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器の出力電圧を示す第１の信号を入力として受ける第１の電力ブースト回路を含み、前記増幅器は増幅器出力電圧が第１の閾値より下のときに電源レールから、または増幅器出力電圧が第１の閾値より上のときに第１の電力ブースト回路から、第１の電源入力電圧信号を受け、
さらに、前記増幅器の出力電圧を示す第２の信号を入力として受ける第２の電力ブースト回路を含み、前記第１の電力ブースト回路は、電源レールまたは第２の電力ブースト回路のいずれかから第２の電源入力電圧信号を受ける、
増幅器システム用のトラッキング電源。
【請求項２】
前記第１の閾値は電源レールによって供給される固定電圧より僅かに低い、請求項１のトラッキング電源。
【請求項３】
前記第１の電力ブースト回路は、前記第１の閾値より大きい値の第２の閾値より増幅器出力電圧が下のときに電源レールから、さもなければ、増幅器出力電圧が第２の閾値より上のときに第２の電力ブースト回路から、第２の電源入力電圧信号を受ける、請求項１のトラッキング電源。
【請求項４】
前記第２の閾値は、電源レールによって供給される固定電圧のほぼ３倍に対応する電圧レベルに近いがそれより下である、請求項３のトラッキング電源。
【請求項５】
前記第１の電力ブースト回路および前記第２の電力ブースト回路の組み合わせ効果で増幅器が電源レールによって供給される固定電圧のほぼ５倍の出力電圧を一時的に生成することを可能にした請求項３のトラッキング電源。
【請求項６】
増幅器の出力電圧を示す第１の信号および増幅器の出力電圧を示す第２の信号が同一信号である、請求項３のトラッキング電源。
【請求項７】
前記第１の電力ブースト回路および前記第２の電力ブースト回路はそれぞれ蓄積エネルギ源を含む、請求項３のトラッキング電源。
【請求項８】
前記第１の電力ブースト回路および前記第２の電力ブースト回路の少なくとも一方の蓄積エネルギ源は蓄電コンデンサである、請求項７のトラッキング電源。
【請求項９】
前記第１の電力ブースト回路および前記第２の電力ブースト回路の少なくとも一方の蓄積エネルギ源はバッテリである、請求項７のトラッキング電源。
【請求項１０】
前記第１の電力ブースト回路は、前記増幅器からの出力電圧が第１の閾値に近づいたときに、増幅器出力電圧を直接的または間接的に追跡して、その蓄積エネルギ源から電流を引き出すことによって、前記増幅器に電力供給する第１の電源入力電圧信号を一時的にブーストし、
前記第２の電力ブースト回路は、前記増幅器からの出力電圧が第２の閾値に近づいたときに、増幅器出力電圧を直接的または間接的に追跡して、その蓄積エネルギ源から電流を引き出すことによって、前記第１の電力ブースト回路に電力供給する第２の電源入力電圧信号を一時的にブーストする、
請求項７のトラッキング電源。
【請求項１１】
前記第１の電力ブースト回路は、増幅器出力電圧が第１の閾値を超えている限り、前記増幅器の出力電圧より大きい所定のレベルに第１の電源入力電圧信号を維持する、請求項１０のトラッキング電源。
【請求項１２】
前記第２の電力ブースト回路は、第１の電源入力電圧が第２の閾値を超えている限り、前記第１の電力ブースト回路に電力供給する第２の電源入力電圧信号を、第１の電源入力電圧信号より大きい第２の所定のレベルに維持する、請求項１１のトラッキング電源。
【請求項１３】
前記増幅器の出力電圧を示す第１の信号および前記増幅器の出力電圧を示す第２の信号のうち少なくとも一方は、前記増幅器の入力に結合され前記増幅器の利得に合わせた利得を有する利得段を用いて生成される、請求項１のトラッキング電源。
【請求項１４】
増幅器に電力供給する第１の電源入力電圧信号を監視するための電圧センス回路と、前記電圧センス回路に応答する、前記第１の電力ブースト回路に可変フィードバック信号を注入するための可変オフセット回路とをさらに含み、前記可変フィードバック信号は前記第１の電源入力電圧信号に比例する大きさを有する、請求項１のトラッキング電源。
【請求項１５】
前記第１の電力ブースト回路は、ブーストされた第１の電源入力電圧信号に対応するフィードバック信号を受け、第１の電源入力電圧信号が増大すると増大するような比例定数をその電力ブースト機能のために適用する、請求項１のトラッキング電源。
【請求項１６】
前記第１の電力ブースト回路に電力供給するブーストされた第２の電源入力電圧信号を監視するための電圧センス回路と、前記電圧センス回路に応答する、前記第２の電力ブースト回路に可変フィードバック信号を注入するための可変オフセット回路とをさらに含み、前記可変フィードバック信号は前記第２の電源入力電圧信号に比例する大きさを有する、請求項１のトラッキング電源。
【請求項１７】
前記第２の電力ブースト回路は、ブーストされた第２の電源入力電圧信号に対応するフィードバック信号を受け、第２の電源入力電圧信号が増大すると増大するような比例定数をその電力ブースト機能のために適用する、請求項１のトラッキング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力増幅に関し、より詳細には、オーディオ信号のような電子信号を増幅する装置及び方法に関する。
【０００２】
[関連出願情報]
本願は、２０１３年３月１２日に出願された米国出願第１３／７９７，４７３号の利益を主張し、当該特許文献は、本明細書において完全に記載されたと同様に、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
従来の電力増幅器では、利用可能な最大出力電力は、少なくとも２つの要因、すなわち、増幅器の出力において利用可能な電圧振幅、および負荷インピーダンスによって、一般的に制限される。電力振幅は、増幅器レール電圧によってそれ自体が典型的に制限される。たとえばカーオーディオ増幅器の場合、レール電圧はカーバッテリの公称１４．４ボルトであり、したがって、増幅器が電力レールまでの全体にわたって変動することができたと仮定すると、増幅器は７ボルトまでのピーク出力を供給することができることになる。このピーク電圧は、８Ωの負荷に約３ワットの電力を供給するのに充分であるに過ぎない。より大きな出力電力を得るためには、負荷インピーダンスを減らすことができるが（たとえば、負荷を１Ωにすれば２５ワットの出力電力が可能になる）、配線で重大な損失を招かないようにケーブルをより太く、より重くする必要がある。
【０００４】
一般的に、増幅器の負荷インピーダンスを低くすると、増幅器が供給しなければならない電流が増大し、増幅器歪を増大させるばかりでなく、より高価な出力装置が必要になる。したがって、単に負荷インピーダンスを低くすること自体ではさらなる電力を供給することはできない。したがって、たとえば、より高い負荷インピーダンスを使用できるように、および／または、より大きい電力を負荷に供給できるように、増幅器から利用可能な電圧出力を増大させることを可能にすることが有利であろう。
【０００５】
出力電圧を増大させる一つの手法が架橋(bridging)として知られており、それは二つの逆位相増幅器を使用し、それらの出力間に負荷を結合させたものである。この手法で、利用可能な出力振幅を所与の負荷インピーダンスに対して２倍にすることができ、出力電力は４倍になることになる。そうであっても、１Ωの負荷に対して利用可能な最大電力は、上述した典型的な電力供給条件を用いたとして、約１００ワットに限定され、依然として低インピーダンス負荷の問題を有するであろう。しかしながら、この単純化した分析には、これらの条件下で、各増幅器が無架橋条件と比較して２倍の出力電流を供給しなければならないだけでなく、半分の実効負荷インピーダンスを見込まなければならないという事実が隠されている。実際の運用では、増幅器はこの必要な電流を供給することができない場合がある。
【０００６】
より有効な比較は、与えられた最大出力電流容量に対して得ることができる最大出力を計算することであろう。したがって、架橋増幅器の場合、負荷インピーダンスは、単一の増幅器の例に対して使用される負荷インピーダンスの２倍になることになる。負荷抵抗が２倍の場合、負荷への電力は単一の増幅器の電力の２倍にしかならない。架橋増幅器の各半分によって見込まれる実効負荷インピーダンスは、ここでは単一増幅器の例と同じであり、増幅器によって供給される負荷電流が同じであるとすると、増幅器歪も同じである。
【０００７】
増幅器がオーディオ音響再生のためのスピーカ負荷を駆動する応用形態の場合、架橋増幅器は、デュアル音声コイルスピーカの一対の音声コイルのうちの１つをそれぞれが駆動する２つの単一増幅器に置き換えることができよう。その場合、スピーカからの全出力レベルは、架橋増幅器と２つの単一増幅器とで同一となることになる。
【０００８】
実効電力出力を増大させる別の手法は、増幅器に対する電源電圧を上昇させるスイッチング電源を採用することである。それによって増幅器の出力電圧容量が増大し与えられた出力電流容量に関してより高い負荷インピーダンスを使用することが可能となる。この手法は負荷インピーダンスを低くする必要性を緩和することができる。しかしながら、スイッチング電源は典型的には、高い周波数でかつ高い電力で動作するとともに、干渉を回避するために慎重に設計する必要がある。
【０００９】
別の手法として、たとえばオランダ、アイントホーフェンのフィリップス・セミコンダクターズがそのＴＤＡ１５６０／１５６２製品において使用している手法は、より高い出力電圧振幅を提供するために自身の供給電圧を調整する増幅器システムを含む。架橋増幅器が、より大きな出力電圧振幅が要求される場合に定常状態レベルの約２倍に電源をつり上げる容量ブースタ回路とともに使用される。静止条件下では、架橋増幅器における各増幅器の出力は、バッテリ電圧の約半分である。架橋増幅器の半分の出力が正供給レールに近づくと、ブースタ回路は供給電圧をつり上げ始め、その結果増幅器はクリップしない。しかしながら、それと同時に、架橋増幅器の他の半分の出力が接地に近づく。出力は接地電位より低くなることはできないから、増幅器システムは、実際の負に向かう出力と所望の負に向かう出力との間の差を、架橋増幅器の他方の側における正に向かう出力に加える。この動作は、架橋増幅器の個々の各出力において相当に大きく歪んだ波形をもたらすことになりうるが、２つの出力間の差として測定される出力は（補正回路の制限内で）一般的に線形である。ブースタ回路は、この修正された出力波形の上方に充分な余裕空間を維持するように調整する。このようにして架橋増幅器出力は、バッテリ電圧の２倍に近いピーク出力電圧を与えるのに充分なだけ増大することができるけれども、この手法は、一般的に架橋増幅器モードにしか使用することができない。
【００１０】
上に述べた手法は増幅器の実効出力容量を増やすことはできるが、なお相当の制約を有する。したがって、上に述べた問題または制約のうちの一つまたはそれ以上を克服し、必要な時に増大した電力出力を供給し、および／または、他の利益および利点を提供する、改良されたオーディオ増幅の装置または方法を提供することが有利である。
【００１１】
必要な時に一時的に増大した電力出力を提供する他の手法として開発されたものが特許文献１に記載されている。この特許は「効率的な電力増幅器」と題し、本発明の譲受人に譲渡されたものである。この特許は、出力電圧が通常のレール値に接近した時に増幅器への電力レールを一時的に上昇させるトラッキング電源の多様な実施例を一般的に記載している。この特許は様々な点において従来技術を凌駕する改良を示しているが、より一層大きな電圧レベルが必要とされる場合がありうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許公報第７，８３４，７０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、必要な時に、より大きな電圧ブーストを供給する能力を有するような改良されたオーディオ増幅の装置または方法を提供することが有利である。さらに、架橋増幅器またはスイッチング電源を必要とせずに、増大した電力出力を供給する効率的なオーディオ増幅の装置または方法を提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本明細書において開示されるいくつかの実施例は、増幅システム用の電力ブースト回路を、一態様において、一般的に対象としている。電力ブースト回路は、入力として、電源入力電圧信号を電源レールから受ける増幅器からの出力信号を受信する。電力ブースト回路は、増幅器からの出力信号を追跡して、増幅器からの出力信号が所定の閾値内で電源レール電圧に近づくときに、各々が蓄電コンデンサまたはバッテリのような蓄積エネルギ源を含む一つ以上のカスケード（縦続）配列される電力ブースト回路から電流を引き込むことによって、増幅器に電力供給する電源入力電圧信号を、公称電力レール電圧の何倍か迄に一時的にブーストする。電力ブースト回路は、電源レール電圧を所定の閾値の値だけ上回ったままに引き続き維持することができる。
【００１５】
別の態様において、増幅システムは、電力が供給されるべき増幅器からの出力信号を各々が入力として受ける第１のカスケード配列される電力ブースト回路および第２のカスケード配列される電力ブースト回路を通じて、独立した正および負の電源レールをブーストする能力を有する。第１のカスケード配列される電力ブースト回路および第２のカスケード配列される電力ブースト回路は、選択的に係合されて、それぞれ、前記増幅器からの出力信号が正電源レールまたは負電源レールに近づくかまたはそれを超えると、増幅器への正および負の電源入力電圧レベルを一時的にブーストする。
【００１６】
さらに別の態様においては、電力を複数の増幅器に提供する動的増幅システムは、第１の電源レールに電気的に接続される第１の電力ブースト増幅器システムと、第２の電源レールに電気的に接続される第２の電力ブースト増幅器システムとを有する。電力ブースト制御回路は、複数の増幅器からの出力信号レベルを監視し、電力ブースト増幅器システムに電力ブースト制御信号を提供する。結果として、第１の電力ブースト増幅器システムは、複数の増幅器からの最も高い出力信号レベルとともに第１の公称電圧レベルより上に第１の電源レールを一時的にブーストし、第２の電力ブースト増幅器システムは、前記複数の増幅器からの最も低い出力信号レベルとともに第２の公称電圧レベルより下に第２の電源レールを一時的に引き下げる。いくつかの実施例では、第１の電力ブースト増幅器システムは、アクティブである場合に、第１の複数の蓄積エネルギ源（蓄電コンデンサもしくはバッテリ、またはスーパーコンデンサもしくはウルトラコンデンサのようなハイブリッド、のような）から電流を引き込んで第１の公称電圧レベルより上に第１の電源レールをブーストすることができ、同様に第２の電力ブースト増幅器システムは、アクティブである場合に、第２の複数の蓄積エネルギ源（蓄電コンデンサもしくはバッテリ、またはスーパーコンデンサもしくはウルトラコンデンサのようなハイブリッド、のような）から電流を引き込んで第２の公称電圧レベルより下に第２の電源レールを引き下げることができる。
【００１７】
さらにまた別の態様においては、増幅システムのためのトラッキング電源は、カスケード配列された第１および第２の正の電力ブースト回路を通じて、独立した正の電源レールをブーストする能力を有し、カスケード配列された第１および第２の負の電力ブースト回路を通じて、独立した負の電源レールをブーストする能力を有する。各々の電力ブースト回路は、電力が供給されるべき増幅器からの出力信号を入力として受ける。第１の正の電力ブースト回路および第２の正の電力ブースト回路は、選択的に係合されて、前記増幅器からの出力信号が正電源レールに近づくかまたはそれを超えると、増幅器への正の電源入力電圧レベルを一時的にブーストする。第１の負の電力ブースト回路および第２の負の電力ブースト回路は、選択的に係合されて、前記増幅器からの出力信号が負電源レールに近づくかまたはそれを超えると、増幅器への負の電源入力電圧レベルを一時的にブーストする。
【００１８】
さらなる実施例、変形形態および強化形態もまた、本明細書に開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来知られている、電力レールブースト回路を含む単一チャンネル電力増幅器の図である。
【図２】従来知られている、電力レールブースト回路を含む２チャンネル電力増幅器の図である。
【図３】図２の電力増幅器の動作の一例に関連する波形を図示するグラフである。
【図４】図２に図示される、または図２に関して検討される、様々な原理による、電力レールブースト回路を含む特定の電力増幅器のより詳細な図である。
【図５】従来知られている、電力レールブースト回路を含む単一チャンネル電力増幅器の他の例の図である。
【図６】従来知られている、電力レールブースト回路を含む２チャンネル電力増幅器の一例の図である。
【図７Ａ】従来知られている、電力レールブースト回路を含み、減退また垂下を調整する単一チャンネル電力増幅器の他の例の図である。
【図７Ｂ】フィードバックループを駆動するために供給電圧と主増幅器入力を増幅したものとの間の差を検知する回路を含む、図７Ａの増幅器の変形形態を図示する。
【図８Ａ】従来知られている、電力レールブースト回路を含み、減退また垂下を調整する２チャンネル電力増幅器の図である。
【図８Ｂ】フィードバックループを駆動するために供給電圧と主増幅器入力を増幅したものとの間の差を検知する回路を含む、図８Ａの増幅器の変形形態を図示する。
【図９】従来知られている、電力レールブースト回路を含むＮチャンネル電力増幅器の実施例の図である。
【図１０】たとえば電力増幅器とともに使用される、カスケード配列される電力レールブースト回路を有するトラッキング電源の実施例のブロック図である。
【図１１】本明細書に開示される一実施例による、図１０に図示された原理によるカスケード配列される電力ブーストレール回路を有するトラッキング電源を図示する図である。
【図１２】いくつかの電圧波形の一例および図１１の電力ブースト回路の動作に関連する関係を図示する１セットのグラフを図示する。
【図１３】図１１に図示されたトラッキング電源の一つの可能な実施形態を図示する回路概略図である。
【図１４Ａ】本明細書に開示される一実施例による、カスケード配列された電力レールブースト回路を含むＮチャンネル電力増幅器の一例を示す図である。
【図１４Ｂ】本明細書に開示される他の実施例による、カスケード配列された電力レールブースト回路を含むＮチャンネル電力増幅器の一例であって、第1の電力ブースト段の出力が下流の電力ブースト段に結合されるものを示す図である。
【図１５】本明細書に開示される他の実施例による、カスケード配列された電力ブースト回路を有するトラッキング電源を図示する回路概略図である。
【図１６】カスケード配列された電力ブースト回路を有するトラッキング電源の別の実施例であって、第1の電力ブースト段の出力が下流の電力ブースト段の入力に結合されるもののブロック図である。
【図１７】いくつかの電圧波形の一例および図１５の電力ブースト回路の動作に関連する関係を図示する１セットのグラフを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書に開示されるいくつかの実施例は、一つまたはそれ以上の態様において、増幅器入力または出力信号を追跡して、増幅器出力信号の必要性によって要求される場合に増幅器に電力供給する電源電圧信号を一時的にブーストする電力ブーストシステムまたは回路を一般的に対象とする。これらの実施例のうちの少なくともいくつかは、架橋増幅器構成を必ずしも使用することなく、または高周波スイッチング電源を必要とすることなく、供給電圧またはバッテリ電圧のたとえば３倍を越える大きなピークトゥピーク電圧振幅を可能とするように設計されている。これらの実施例のいくつかはまた、特にオーディオ信号増幅に関し、標準的な増幅器構成よりも大きい効率を提供し、それによってヒートシンク要件を低減させることができる。高い出力電圧振幅も、少なくともいくつかの場合には、比較的通常の負荷インピーダンスを使用することを可能にする。
【００２１】
本明細書に開示される様々な実施例によれば、増幅器用のトラッキング電源は、正の、および／または、負の電源レールを一時的にブーストするように構成された一つまたはそれ以上のカスケード配列される電力ブースト回路を含む。各電力ブースト回路は、利得要素と蓄積エネルギ源（コンデンサまたはバッテリのような）とを含んでもよく、複数の電力ブースト回路はカスケード配列態様に連結されて、必要とされるときにより大きな度合いの電圧ブーストを提供する。任意の制御回路が、増幅器出力信号レベル、または別々に増幅された入力信号レベル、を監視して電力ブースト制御信号を電力ブースト回路に提供し、電力ブースト回路は、増幅器（単数または複数）からのそれぞれ最も高いおよび最も低い出力信号とともに、公称電圧レールよりも上にまたは下に正の、および／または、負の供給電圧を一時的に引き上げまたは引き下げる。
【００２２】
本明細書に開示した実施例は、様々な用途に使用されることができ、出力電力の一時的なブーストを得ることが望まれる状況に特によく適することができる。特に、本明細書に記載される様々な実施例は、主として公称電圧レールの範囲内で動作するが場合によっては公称電圧レールを超えるピーク電圧振幅を必要とするオーディオ増幅システムによく適することができる。
【００２３】
図１は、従来知られている単一チャンネル電力増幅システム１００のハイレベルの図であり、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第７，８３４，７０２号に一般的に詳細に記載されているもので、本明細書において完全に記載されたと同様に、参照によって援用される。図１において、主増幅器１０４（「Ａ１」と示す）がソース信号１０２を増幅する。主増幅器１０４は従来の設計のどれでもよいが、好ましくは高い電源除去比（ＰＳＲＲ）を有する。この例では主増幅器１０４は従来の方法で拡声器１５０に、任意のカップリングコンデンサ１１５（「Ｃ３」）を介して、接続される。主増幅器１０４は、電源ライン１２８（Ｖｓ＋）および１３８（Ｖｓ−）に、それぞれダイオード１２９（「Ｄ１」）および１３９（「Ｄ２」）を介して、結合する。ダイオード１２９および１３９は、早いスイッチング時間を提供しかつ電位ブーストレベルも最大化するように、ショットキー形ダイオードであってもよい。
【００２４】
正電力ブースト増幅器１２０（正の供給電圧に関連するため、部分的に「Ｂ＋」と表示される）および負電力ブースト増幅器１３０（負の供給レールに関連するため、部分的に「Ｂ−」と表示される）が、電源ライン１２８（Ｖｓ+）および１３８（Ｖｓ-）にそれぞれ結合される。正および負の電力ブースト増幅器１２０および１３０は、蓄電コンデンサ１２５（「Ｃ１」）および１３５（「Ｃ２」）を介して、主電力増幅器１０４の電源入力１０７、１０８（図１においてＶｂｏｏｓｔ＋およびＶｂｏｏｓｔ−と表示される）に結合される。オフセット信号入力１２１、１３１が電力ブースト増幅器１２０および１３０にそれぞれ結合される。オフセット信号１２１は、正電力ブースト増幅器１２０からの出力信号１２２が、そのブースト機能が非アクティブであるときＶｓ−（負の供給レール）にあるように提供され、オフセット信号１３１は、出力信号１３２が、そのブースト機能が非アクティブであるときＶｓ＋（正の供給レール）にあるように提供される。結果として、第１の蓄電コンデンサ１２５は、正ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、その両端の電圧は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ１）となる。ここでＶＤ１はＤ１両端の電圧降下である。同様に、第２の蓄電コンデンサ１３５は、負ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、その両端の電圧は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ２）となる。ここでＶＤ２はＤ２両端の電圧降下である。１４．４Ｖの電源では、蓄電コンデンサ１２５、１３５の各々の両端の電圧は、かくして典型的には約１３．９Ｖとなる。
【００２５】
動作において、電力ブースト増幅器１２０および１３０は、主増幅器１０４の出力を検知し、蓄電コンデンサ１２５（「Ｃ１」）および１３５（「Ｃ２」）を介して主増幅器１０４の電源入力１０７、１０８を駆動する出力信号１２２、１３２を生成する。静止条件下では、電力が供給されるべき主増幅器１０４のＤＣ出力電圧は通常、正および負の電源レールＶｓ+およびＶｓ-の中間にある。主増幅器１０４の必要とされる出力が電源レールＶｓ+およびＶｓ-によって課される限度を下回るときは、増幅システム１００は従来の増幅器として動作する。言い換えれば、主増幅器１０４はそれぞれＤ１、Ｄ２を介して正および負の供給ライン１２８、１３８から電力を引き出し、ソース信号１０２は従来の方法で主増幅器１０４によって増幅される。
【００２６】
しかしながら、出力信号１０５が電源レール１２８（Ｖｓ+）および／または１３８（Ｖｓ-）に近づくかそれを超えるようになることが要求されるような振幅にソース信号１０２が達したとき、増幅システム１００の動作は電力出力を増やせるように変化する。主増幅器１０４は通常ダイオードＤ１およびＤ２（１２９および１３９）を介して電源レールＶｓ+およびＶｓ-から電流を引き出し、電力を負荷、すなわち拡声器１５０、に供給する。したがって、正または負の電力ブースト増幅器１２０、１３０の効果が無い場合は通常の条件で最大のピークトゥピーク出力電圧は、式：（Ｖｓ+−Ｖｓ-）−（ＶＤ１＋ＶＤ２）によって一般的に与えられる。すなわち、最大のピークトゥピーク出力電圧は正および負の供給レール間の差からダイオード１２９、１３９によって生じる電圧降下を差し引いた値となる。増幅システム１００において、主増幅器１０４からの出力電圧が正または負の供給レールに近づくと、電力ブースト増幅器１２０または１３０（信号の極性に応じて）が、必要に応じて電源入力（単数または複数）１０７および／または１０８を強制的に一時的に増大させ、主増幅器１０４がその出力信号１０５の振幅を増加させその全体の電力出力を増大させることを可能にする。
【００２７】
増幅器システム１００の電力ブースト動作をより詳細に以下で説明するが、ソース信号１０２が正であって正電源入力１０７のブーストを必要とする場合の例をまず挙げて説明する。主増幅器１０４からの出力信号１０５が、Ｖｓ+の特定の範囲（典型的には１．５ボルト）内で正供給レールＶｓ+に近づくと、電力ブースト増幅器１２０（Ｂ＋）の出力１２２が、Ｖｓ−の電位にあるその静止状態から上昇しはじめる。その静止状態では、電力ブースト増幅器１２０は蓄電コンデンサ１２５（Ｃ１）を（Ｖｓ+−ＶＤ１）の電圧まで充電する。ここでＶＤ１はダイオード１２９（Ｄ１）の両端の電圧降下である。主増幅器出力信号１０５の上昇によってもたらされた出力信号１２２の上昇は、蓄電コンデンサ１２５（Ｃ１）を介して主増幅器１０４の正電源入力１０７に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ+）を上昇させる。これがおきると、ダイオード１２９（Ｄ１）が遮断され、そのため主増幅器１０４の正電源入力１０７は正電源レールＶｓ+から分離され、その代わりにその入力電流が蓄電コンデンサ１２５（Ｃ１）を介して電力ブースト増幅器１２０（Ｂ+）の出力から導出される。結果として、主増幅器出力信号１０５はもはや正電源レールＶｓ+による制限を受けない。
【００２８】
電力ブースト増幅器１２０（Ｂ+）がたとえば単位利得を有する場合、主増幅器１０４への正電源入力１０７の電圧レベルは、或るオフセット量を伴うけれども、主増幅器１０４の出力電圧に追従し、そのため主増幅器出力信号１０５の電圧レベルとその供給電圧、Ｖｂｏｏｓｔ+との差が相対的に一定に、たとえば約１．５ボルトに保たれる。このようにして主増幅器１０４の出力１０５は、飽和および／またはクリッピングを回避しながら正電源電圧Ｖｓ+より上に上昇することが可能になる。
【００２９】
この動作の振舞いは、電力ブースト増幅器１２０の出力１２２が正レール電圧Ｖｓ+に達しクリップするまで継続することができる。主増幅器の正電源入力１０７（Ｖｂｏｏｓｔ+）はそのときそれ以上は上昇せず、そして主増幅器１０４の出力１０５はそのときほんの僅か高く上昇することができるだけで（２Ｖｓ+−ＶＤ１）の最終電位にそれもまたクリップする。
【００３０】
主増幅器１０４からの出力信号１０５の電圧が他の方向、すなわち負、に振れる場合は、同様の効果が負電力ブースト増幅器１３０（Ｂ-）、蓄電コンデンサ１３５（Ｃ２）およびダイオード１３９（Ｄ２）に生じる。これらの構成要素は正供給の構成要素と同様に動作するが、代わりに負電源入力１０８（Ｖｂｏｏｓｔ−）を負供給レールＶｓ−の電位より下に動かす。この動作の振舞いは、負電力ブースト増幅器１３０の出力１３２が負レール電圧Ｖｓ-に達しクリップするまで継続することができる。主増幅器の負電源入力１０８（Ｖｂｏｏｓｔ―）はそのときそれ以上は降下せず、そして主増幅器１０４の出力１０５はそのときほんの僅か低く降下することができるだけで（２Ｖｓ-＋ＶＤ２）の最終電位にこれもまたクリップする。
【００３１】
正電源入力１０７を正供給レールＶｓ+を上回ってブーストするとともに負電源入力１０８を負供給レールＶｓ-を下回ってブーストすることによって、主増幅器１０４の正および負の電源入力１０７および１０８の両方を独立してブーストできることがこれで分かるであろう。この効果は、主増幅器１０４に大きな電圧振幅能力を提供する。図１に従って構成される増幅システム１００は、架橋増幅器構成なしで、またスイッチング電源なしで構築することができ、それでもなお大きな電圧振幅能力を有する。
【００３２】
図１に図示される増幅システム１００の原理は、２以上のチャンネルを有する、および／または、２以上の主増幅器を有するシステムに拡張することができる。従来知られているこのタイプの一実施形態の一例を、ある程度単純化した形式で図２に図示する。図２に示すように、多チャンネル増幅システム２００は、この例では二つの、電力供給されるべき主増幅器２０４、２５４（「Ａ１」および「Ａ２」とも示す）および、図１におけるような二つの電力ブースト増幅器２２０、２３０を含む。第１の電力ブースト増幅器２２０の出力が両方の主増幅器２０４、２５４の正電源入力に結合され、一方第２の電力ブースト増幅器２３０の出力が両方の主増幅器２０４、２５４の負電源入力に結合される。換言すれば、主増幅器２０４、２５４は共通の電源入力を有する。第１の主増幅器２０４は、第１の入力ソース信号２０２を増幅し、拡声器２５０および制御器２６０に与えられる出力信号２０５を生成する。同様に、第２の主増幅器２５４は、第２の入力ソース信号２０３を増幅し、別の拡声器２５１および制御器２６０に与えられる出力信号２５５を生成する。
【００３３】
動作において、増幅システム２００は図１の増幅システム１００と非常に似たやり方で動作する。しかしながらここでは二つの主増幅器２０４、２５４があるので、制御器２６０は主増幅器２０４または２５４のうちのもっとも大きい出力を必要とする方に応答してそれに基づき必要とされる供給電圧を与えるように電力ブースト増幅器２２０、２３０を動作させる。制御器２６０は、増幅器出力信号２０５、２５５のうちの大きい方に応答し、２つの増幅器出力信号２０５、２５５のうち正の方向に大きい方を、制御ライン２６１を通して第１のブースト増幅器２２０に与え、また２つの増幅器出力信号２０５、２５５のうち負の方向に大きい方を、制御ライン２６２を通して第２のブースト増幅器２３０に与える。正および負の電源入力ブースト信号は従って独立してアクティブになる。正および負の電源入力ブースト信号は両方を同時にアクティブにすることができる。
【００３４】
図２の増幅システム２００の動作のさらなる説明を、図３を参照して行うが、図３は一つの特定の例による様々な単純化された波形を図示したものである。図３において、「Ａ１」で示される実線の波形は第１の主増幅器２０４からの出力信号２０５を表し、「Ａ２」で示される点線の波形は第２の主増幅器２５４からの出力信号２５５を表し、Ｖｂｏｏｓｔ+およびＶｂｏｏｓｔ-でそれぞれ示される実線および点線は、図２の符号表記と同じ電力入力信号２０７、２０８を表す。図３に示されるように、出力信号２０５、２５５のうちの一方の電圧レベルが正の供給レール電圧（ＢＡＴ+で示される）に近づくと、正の電力入力信号Ｖｂｏｏｓｔ+はそれに追従し、あるオフセット量だけ出力信号レベルより上にとどまる。実際の応用形態では、オフセットレベルが経時的にいくらか垂下または減退することがありうる。同様に、出力信号２０５、２５５のうちの一方の電圧レベルが負の供給レール電圧（ＢＡＴ-で示される）に近づくと、負の電力入力信号Ｖｂｏｏｓｔ-はそれに追従し、あるオフセット量だけ出力信号レベルより下にとどまるが、オフセット量は潜在的に垂下または減退を受ける可能性がある。図３に図示されるように、所与の時点で最も大きな大きさを有する増幅器出力信号２０５、２５５が、ブースト信号が提供されるか否かを決定する。増幅器出力信号２０５、２５５は所与の時点で異なる極性であることができるので、正および負の電源レールの両方のためのブースト信号が同時に生成されることが可能である。
【００３５】
図４は、従来知られている増幅システム４００の別の例を図示するもので、図２の原理に一般的に従っているがいくつかの詳細が加わっているものである。しかしながら、図４は、図１に図示され説明された蓄電コンデンサ４２５、４３５、ダイオード４２９、４３９およびオフセット回路４２１、４３１をも示しており、これらは図１に示された構成要素と同一の目的を果たすものである。
【００３６】
図１、２および４に示された増幅システムでは、電力ブースト増幅器Ｂ＋およびＢ−の利得を１に設定することができ、それによって、電力ブースト増幅器Ｂ＋またはＢ−が動作状態になると、主増幅器Ａ１（または、多チャンネルもしくは多増幅器システムでは複数の主増幅器）の出力とその供給端子との間の差が、一般的に、一定に維持される。電力ブースト増幅器Ｂ＋およびＢ−の利得を１よりも僅かに大きく設定することができ、その場合、電圧の差は主増幅器の出力信号レベルとともに増大することも知られている。電力ブースト増幅器Ｂ＋およびＢ−の利得を非線形にして、この効果を最大化することもでき、それによって電力ブースト増幅器Ｂ＋およびＢ−が動作状態になる前に、主増幅器（単数または複数）Ａ１および／またはＡ２が正および負の供給レール、Ｖｓ＋およびＶｓ−、の近くまで振れることができ、したがって主増幅器（単数または複数）Ａ１および／またはＡ２の効率を最大化することができ、さらに、高い電流を供給する必要があるときに主増幅器（単数または複数）Ａ１および／またはＡ２の両端間に充分な差を確保することができる。
【００３７】
ある種の状況においては、これまでに記載してきた増幅システムのいくつかでは性能に限度があることがある。高い出力が必要とされる時間が長引き、それによって蓄電コンデンサからの電圧の減退または垂下が顕著な影響を与え始めるような場合である。主増幅器（単数または複数）に対する電源レールがブーストされているとき、主増幅器（単数または複数）への電流は蓄電コンデンサ（図１におけるＣ１またはＣ２）のうちの一方を介して供給されている。電力ブーストを供給することは、タップされている蓄電コンデンサに蓄積されている電荷を減らすことになり、蓄電コンデンサの両端の電圧が低下する。電力ブーストがかなり長い期間にわたって必要になる場合、電圧降下は蓄積されているピーク電圧のかなりの割合になり、増幅器の出力能力が一般的に低減する。これによって、低い周波数の信号の出力電圧振幅が低減する。蓄電コンデンサの両端の電圧降下が、電力ブースト増幅器Ｂ＋またはＢ−が場合によって正または負の電圧供給レール、Ｖｓ+またはＶｓ-、まで完全に振れてしまう前に、主増幅器（たとえばＡ１）がクリップするほど充分である場合、主増幅器の出力は上昇を停止し、したがって電力ブースト増幅器Ｂ＋またはＢ−の出力も上昇を停止する。蓄電コンデンサの両端の電圧は、当該蓄電コンデンサから電流が依然として引き出されている限り効果し続け、したがってＶｂｏｏｓｔ＋／−が降下し始め、それによって主増幅器の出力も降下し始める。この降下は電力ブースト増幅器、Ｂ＋またはＢ−、に伝えられ、正のフィードバック動作が発生することになり、出力電圧が急速に崩壊する。この状況は、たとえば、このような環境下で入力電圧を制限することができるような適切な保護回路を設けることで阻止することができる。
【００３８】
このような状況に対処するための別の手法が、従来知られているように、図５に図示される。電力ブースト増幅器５２０および５３０（すなわち、Ｂ＋およびＢ−）に適切な駆動信号をもたらすために主増幅器Ａ１（図５において５０４、また図１において１０４で示される）の出力を検知する代わりに、主増幅器５０４と同じ利得特性を好ましくは有する利得ブロック５７０を介して、主増幅器５０４に対する入力ソース信号５０２を検知し、利得ブロック５７０からの出力５７１を電力ブースト増幅器５２０、５３０への入力として提供する。この構成は蓄電コンデンサ５２５または５３５の両端の電圧の減退によって引き起こされる潜在的な正のフィードバックループを遮断し、蓄電コンデンサ５２５または５３５の両端の電圧が過度に降下するときに出力が崩壊するのを防止する。主増幅器５０４の出力は依然としてクリップすることができるが、それはゼロへの急速な降下ではなく、蓄電コンデンサ５２５または５３５の放電に一般的に追従するものとなる。
【００３９】
図６は、多チャンネルシステムに適用した同様の方式を示す。電力ブースト増幅器６２０および６３０（すなわち、Ｂ＋およびＢ−）に適切な駆動信号をもたらすために主増幅器Ａ１およびＡ２の出力を検知する代わりに、利得ブロック６７０および６８０を介して、主増幅器６０４、６５４に対する入力ソース信号６０２、６０３を個別に検知し、利得ブロック６７０、６８０からの出力６７１、６８１を制御器６６０に与え、制御器は適切な入力信号６６１、６６２を電力ブースト増幅器６２０、６３０に提供する。図２および図４の例と同様に、入力ソース信号６０２、６０３からもたらされる、利得ブロック出力信号６７１、６８１のうちの大きい方が電力ブースト増幅器６６１、６６２に向けて通される。利得ブロック６７０、６８０または制御器６６０のいずれかがこの事実を考慮するとすれば、主増幅器６０４、６５４は異なる利得を有することができる。
【００４０】
電力ブースト増幅器Ｂ＋およびＢ−の利得を主増幅器Ａ１とほぼ同じになるようにマッチングする必要性を回避しながら、上に述べた過負荷問題を回避するさらに別の知られている技術が、図７Ａに示される。図７Ａにおける増幅システムの手法の背後にある一般的な前提は、主増幅器７０４の出力電圧とその供給電圧との間の差を直接検知し、この差を一定に維持するように電力ブースト増幅器７２０、７３０の出力を駆動することである。この目的のために、電力ブースト増幅器７２０、７３０は高利得タイプの増幅器として一般的に実施され、主増幅器７０４の出力端子および電源端子を負のフィードバックループに組み込む。
【００４１】
この例において、正供給電圧検知回路７２３および負供給電圧検知回路７３３が正および負の供給電圧のレベルを検知する。これらの値は通常の固定オフセットと組み合わされ、図７Ａに示す可変オフセット回路７２４、７３４によって反映される可変オフセット値に達する。主増幅器７０４の出力が電源レールから所定の電圧差以内に達すると、負のフィードバックループが動作状態になる。低い出力レベルでは、前記の実施例のように、電力ブースト増幅器７２０、７３０は正および負の供給レールＶｓ＋およびＶｓ−にそれぞれ維持され、主増幅器７０４は電源レールＶｓ＋およびＶｓ−から通常の増幅器として動作する。しかし、主増幅器７０４の出力が正供給レールＶｓ＋の一定量（たとえば、１．５ボルト）以内に達すると直ちに、フィードバックループが電力ブースト増幅器７２０の出力を正に駆動し始める（主増幅器７０４の出力が負供給レールの一定量以内に達すると、同様の現象が他方の電力ブースト増幅器７３０について起きる）。この動作は、電源入力信号７０７、すなわちＶｂｏｏｓｔ＋、を、蓄電コンデンサ７２５を介して正方向に駆動し、したがって、主増幅器７０４の出力７０５とその正電源入力７０７との間の電圧差を減らすように働く。この効果は、次いで正の側の電力ブースト増幅器７２０への駆動信号を低減する。
【００４２】
上記の効果は、負のフィードバックループの動作の結果として生じ、このループが安定であるように設計されていると仮定すると、主増幅器７０４の出力７０５とその正供給電圧との間の差が基準レベルを下回ることを防ぐように動作する。主増幅器７０４の出力信号７０５の電圧レベルは、その入力に対して印加される信号によって、その動作が線形領域にある増幅器にとって通常であるように決定され、したがって、フィードバックループが動作可能になると、その動作は、電源電圧が主増幅器７０４の出力電圧を上回る所定のオフセット（たとえば、１．５ボルト）で追従することを可能にする。結果として、主増幅器７０４はクリップせず、主増幅器７０４は、電力ブースト増幅器７２０、７３０がクリップしていない限り、負荷への増大する電圧を駆動し続ける。したがってこの効果は、増大した出力能力および最大クリップレベルならびに主増幅器７０４の効率に関して、これまでの例と同様である。
【００４３】
電力ブースト増幅器７２０、７３０の有限の利得が、大きな電圧振幅で電圧差を低減させることになるのを防ぎ、その代わりに大きな出力レベルで電圧差を増大させるようにするために、図７Ａの増幅システムに修正を加えることができる。前に説明したように、図７Ａに示されるシステム７００は、主増幅器７０４の出力とその供給端子との間の差を検知し、その差がある基準レベルを下回るのを防ぐように動作する。基準レベルを一定とする代わりに、その基準が、可変オフセット回路７２４、７３４において実施されるように、出力レベルに比例して増大するようにされるとすると、その効果は電力ブースト増幅器７２０、７３０の有限の利得に起因する誤りをオフセットすることになろう。比例定数が適切に選ばれたならば、限定された利得の効果は正確に相殺されることができ、それによって、ひとたびフィードバックループが動作すると、主増幅器７０４の出力７０５とその電源端子との間の差が一定の電圧に維持される。比例定数がこの量よりも高いならば、電圧差は、電力ブースト増幅器１２０および１３０（Ｂ＋およびＢ−）が１よりも大きい利得を与えられていた図１の実施例のもとの変形例で得られていた特性を模倣して、出力レベルとともに増大する。
【００４４】
図７Ａに関して記載されたフィードバック構成は、蓄電コンデンサ電圧の潜在的な垂下をも克服する。蓄電コンデンサ７２５、７３５はフィードバックループ内に閉じ込められているために、垂下は最初は何の効果も持たない。電力ブースト増幅器７２０または７３０が自動的により強く駆動されてこの垂下を補償する。ひとたび電力ブースト増幅器７２０または７３０がその供給レールで飽和すると、この補正はもはや行われず、主増幅器７０４の出力はクリップまで駆動されるが、一般的に出力レベルの崩壊は生じない。図７Ａの手法は、たとえば図８Ａに図示される多チャンネル構成に使われることができ、ここでも、二つ以上の主増幅器が一組の電力ブースト増幅器Ｂ＋／Ｂ―から電力供給される。図７Ａでのように、ひとつの増幅器の出力および供給電圧端子を検知して差の電圧を取り出すのではなく、制御器８６０によって決定される、供給電圧と図８Ａの主増幅器８０４、８５４のいずれかの最も大きい出力との間の差が、フィードバックループを駆動するのに使われる。このようにして、電源電圧が、主増幅器８０４、８５４のいずれもがクリップするのを防ぐのに充分なだけ常に大きいことを確保することができる。
【００４５】
図７Ａおよび８Ａについて記載されたアプローチの変形例も知られており、それによれば、供給電圧と主増幅器（単数または複数）の出力との間の差を検知するのではなく、供給電圧と、主増幅器（単数または複数）の入力が適切に増幅されたものとの間の差を代わりに使用してフィードバックループを駆動するものである（図７Ａおよび８Ａを修正したものにそれぞれ対応する、図７Ｂおよび８Ｂを見ること）。かくして、図７Ｂにおいて、電力増幅器７９０は、入力信号７０２を増幅するために利得Ｇを有する利得段７７０を含み、主増幅器出力７０５の代わりに増幅された入力信号７７１が電力ブースト増幅器７２０、７３０に与えられる。同様に、図８Ｂにおいて、電力増幅器８９０は、入力信号８０２および８０３を増幅するために利得係数Ｇ１、Ｇ２をそれぞれ有する利得段８７０、８８０を含み、増幅された入力信号８７１および８８１が、前に記載したように動作する制御器８６０に与えられる。
【００４６】
図９は、図８Ｂのフィードバック制御手法を使用した、従来知られているトラッキング電源の一例を示す。これは、一組の電力ブースト増幅器９２０、９３０を依然使用しつつＮ個の増幅器９０４a...nの一般的な事例に拡張したものである。さまざまな増幅器出力９０５a...nからの最も大きな正の電圧値（「最良のＮ」）およびさまざまな増幅器出力９０５a...nからの最も大きな負の電圧値（「最小のＮ」）を決定し、これらの値（図９においてＶＮＨＩＧＨおよびＶＮＬＯＷで示す）を電力ブースト増幅器９２０、９３０に与える比較制御器９６０を含む。正または負の供給電圧と、図９の主増幅器９０４a...nのうちいずれかの最大正／負出力との間の差が、フィードバックループを駆動するために用いられる。このようにして、電源電圧が、主増幅器９０４a...nのいずれもがクリップするのを防ぐのに充分なだけ常に大きいことを確保することができる。
【００４７】
従来知られているトラッキング増幅器システムの更なる詳細は、米国特許７，８３４，７０２に記載されている。同特許は、前に相互参照され、参照によって本明細書に組み込まれている。
【００４８】
図１０は、本明細書に開示されている一つの例示的構成にしたがう、カスケード配列されたまたは多段の電力ブースト増幅器１０００の一実施例を図示するブロック図である。図１０は単一チャンネルの電力増幅器のみを図示しているが、その原理は多チャンネル増幅器にも適用可能である。図１０に示すように、主増幅器１００４（「Ａ１」で示す）はソース信号１００２を増幅する。主増幅器１００４は従来の設計のどれでもよいが、好ましくは高い電源除去比（ＰＳＲＲ）を有する。この例では主増幅器１０４は従来の方法で拡声器１０７０に（図示していないカップリングコンデンサを任意で介して）接続される。主増幅器１００４は、電源ライン１０２８（Ｖｓ＋）および１０３８（Ｖｓ−）に、それぞれダイオード１０４０および１０５０を介して、結合する。ダイオード１０４０および１０５０は、早いスイッチング時間を提供しかつ電位ブーストレベルを最大化するように、好ましくは（ただしそれである必要はないが）ショットキー形ダイオードであるか、またはそれと同様の特性を有するものとする。
【００４９】
図１０にさらに図示されているように、主増幅器１００４は、電源ライン１０２８、１０３８からだけでなく電力ブースト回路からも電力供給を受ける。電力ブースト回路は、正の電源ライン１０２８に関連付けられた、第１の組のカスケード配列されたブースト回路または段１０２０、１０２１、１０２２（Ｂ１＋、Ｂ２＋、Ｂ３＋でも示される）と、負の電源ライン１０３８に関連付けられた、第２の組のカスケード配列されたブースト回路または段１０３０、１０３１、１０３２（Ｂ１―、Ｂ２−、Ｂ３―でも示される）とを含む。各電源ライン１０２８、１０３８に対して三つの電力ブースト回路が図１０には図示されているが、同じ原理はもっと少ない（たとえば、二つ）またはもっと多い（たとえば、四つまたはそれ以上）の電力ブースト回路を持つ設計にも適用できる。したがって、図１０に関して説明される概念、ならびに本明細書に開示される他の実施例は、カスケード配列のやり方で構成される任意の数の電力ブースト回路に応用することができる。以下においてより詳細に説明されるように、カスケード配列された電力ブースト回路１０２０、１０２１、１０２２の組および１０３０、１０３１、１０３２の組は、主増幅器１００４への正および／または電源入力を一時的にブーストするように動作する。
【００５０】
正の電源ライン１０２８のための各電力ブースト回路１０２０、１０２１、１０２２は、利得および蓄積エネルギ源１０２５、１０２６、１０２７（コンデンサまたはバッテリーのような）を備えていてよく、電力ブースト回路１０２０、１０２１、１０２２は、カスケード様式で連結されていて、必要なときにより大きな度合の電圧ブーストを正の電源ライン１０２８に提供する。同様に、負の電源ライン１０３８のための各電力ブースト回路１０３０、１０３１、１０３２は、利得および蓄積エネルギ源１０３５、１０３６、１０３７（コンデンサまたはバッテリーのような）を備えていてよく、電力ブースト回路１０３０、１０３１、１０３２は、カスケード様式で連結されていて、必要なときにより大きな度合の電圧ブーストを負の電源ライン１０３８に提供する。ダイオード１０４０、１０４１、１０４２は、これらの構成要素の各々のための電源入力が一時的にブーストされるときに、とりわけて、正の電源ライン１０２８が主増幅器１００４の電源入力、第１の正の電力ブースト回路１０２０および第２の正の電力ブースト回路１０２１からそれぞれ一時的に切り離されるようにする。同様に、ダイオード１０５０、１０５１、１０５２は、これらの構成要素の各々のための電源入力が一時的にブーストされるときに、とりわけて、負の電源ライン１０３８が主増幅器１００４の電源入力、第１の負の電力ブースト回路１０３０および第２の負の電力ブースト回路１０３１からそれぞれ一時的に切り離されるようにする。電力ブースト回路１０２０、１０２１、１０２２および１０３０、１０３１、１０３２の各々は、主増幅器１００４からの出力信号１００５（またはその代わりに、入力信号１００２を増幅したもののように、その代理となるもの）を好ましくは監視または追跡し、出力信号１００５が関連する供給レールへ向かって増加しつつ上昇するに従い、主増幅器１００４への正の電源入力または負の電源入力のいずれかに対して順次電力ブーストを提供する。
【００５１】
一つの例では、出力信号１００５が第１の閾値（好ましくは、正の供給電力ライン１０２８の固定電圧に近い値に設定される）を上回ると、第１の電力ブースト回路１０２０がアクティブになり、主増幅器１００４の正の電源入力に追加的なブーストを与える。これは、出力信号１００５が、正の供給電力ライン１０２８の電圧の３倍にほとんど等しいレベルに達するのを許す−なぜなら、第１の電力ブースト回路１０２０は正および負の電圧ラインの間の広がりにほとんど等しい量だけブーストすることができるからである。出力信号１００５が第２の閾値（好ましくは、正の供給電力ライン１０２８の固定電圧の３倍に近い値に設定される）を上回ると、第２の電力ブースト回路１０２１がアクティブになり、第１の電力ブースト回路１０２０の正の電源入力に追加的なブーストを与える。第１の電力ブースト回路１０２０は、今度はこれによって主増幅器１００４に同様の追加的なブーストを与えることができ、出力信号１００５が第２の閾値を上回って正の供給電力ライン１０２８の電圧のほとんど５倍に等しいレベルに上昇するのを許す。出力信号１００５が第３の閾値（好ましくは、正の供給電力ライン１０２８の固定電圧の５倍に近い値に設定される）を上回ると、第３の電力ブースト回路１０２２がアクティブになり、第２の電力ブースト回路１０２１の正の電源入力に追加的なブーストを与える。第２の電力ブースト回路１０２１は、今度はこれによって第１の電力ブースト回路１０２０に同様の追加的なブーストを与えることができ、第１の電力ブースト回路１０２０は、今度はこれによって主増幅器１００４に同様の追加的なブーストを与えることができる。結果として、出力信号１００５は第３の閾値を上回って正の電源ライン１０２８の電圧のほとんど７倍に等しいレベルに上昇することを許される。
【００５２】
類似した仕方で、同じ例によれば、出力信号１００５が第１の負の閾値（好ましくは、負の供給電力ライン１０３８の固定電圧に近い値に設定される）を上回ると、負の電源ライン１０３８に連携する第１の電力ブースト回路１０３０がアクティブになり、主増幅器１００４の負の電源入力に追加的なブーストを与える。これは、出力信号１００５が、負の供給電力ライン１０３８の電圧の３倍に、負の方向で、ほとんど等しいレベルに達するのを許す。出力信号１００５が第２の負の閾値（好ましくは、負の供給電力ライン１０３８の固定電圧の３倍に近い値に設定される）を上回ると、第２の電力ブースト回路１０３１がアクティブになり、第１の電力ブースト回路１０３０の負の電源入力に追加的なブーストを与える。第１の電力ブースト回路１０３０は、今度はこれによって主増幅器１００４に同様の追加的なブーストを与えることができ、出力信号１００５が負の供給電力ライン１０３８の電圧のほとんど５倍に等しいレベルまで第２の負の閾値を上回るのを許す。出力信号１００５が第３の負の閾値（好ましくは、負の供給電力ライン１０３８の固定電圧の５倍に近い値に設定される）を上回ると、第３の電力ブースト回路１０３２がアクティブになり、第２の電力ブースト回路１０３１の負の電源入力に追加的なブーストを与える。第２の電力ブースト回路１０３１は、今度はこれによって第１の電力ブースト回路１０３０に同様の追加的なブーストを与えることができ、第１の電力ブースト回路１０３０は、今度はこれによって主増幅器１００４に同様の追加的なブーストを与えることができる。結果として、出力信号１００５は第３の負の閾値を越えて負の電源ライン１０３８の電圧のほとんど７倍に等しいレベルに進むことを許される。
【００５３】
したがって、この例においては、出力信号１００５は正および負の供給ライン１０２８、１０３８の通常の固定電圧のほぼ７倍の一時的なピーク電圧に達することを許され、主増幅器１００４に対する使用可能な信号の範囲が大幅に増大するという結果をもたらす。
【００５４】
図１６は、カスケード配列された電力ブースト回路を備えるトラッキング電源の別の実施例のブロック図であり、各電力ブースト段の出力は下流の電力ブースト段の入力に結合しているものである。図１６において、「１６ｘｘ」として番号を付けられた要素は、図１０において同様に番号付けられた要素「１０ｘｘ」に一般的に対応する。図１０でと同様に、図１６のトラッキング電源１６００は、主増幅器１６０４を備え、主増幅器は、電源ライン１６２８、１６３８から、および電力ブースト回路から、選択的に電力供給を受ける。電力ブースト回路は、正の電源ライン１６２８に関連付けられた、第１の組のカスケード配列されたブースト回路または段１６２０、１６２１、１６２２（Ｂ１＋、Ｂ２＋、Ｂ３＋でも示される）と、負の電源ライン１６３８に関連付けられた、第２の組のカスケード配列されたブースト回路または段１６３０、１６３１、１６３２（Ｂ１―、Ｂ２−、Ｂ３―でも示される）とを含む。図１６のトラッキング電源１６００は図１０のものと同様に動作するが、違うのは、下流の正の電力ブースト回路１６２１、１６２２（Ｂ２＋、Ｂ３＋）および負の電力ブースト回路１６３１、１６３２（Ｂ２―、Ｂ３―）が主増幅器出力信号１６０５に直接応答する代わりに、第２段の正の電力ブースト回路１６２１（Ｂ２＋）が第１段の正の電力ブースト回路１６２０（Ｂ１＋）からの電源出力信号１６９１に反応し、第３段の正の電力ブースト回路１６２２（Ｂ３＋）が第２段の正の電力ブースト回路１６２１（Ｂ２＋）からの電源出力信号１６９３に反応することである。電源出力信号１６９１および１６９３が、主増幅器出力信号１６０５と共にではあるが異なるレベルで上昇させられるので、効果は主増幅器出力信号１６０５のピーク要求に応答する下流の正のブースト回路１６２１、１６２２と同様である。
【００５５】
同様に、第２段の負の電力ブースト回路１６３１（Ｂ２−）は、第１段の負の電力ブースト回路１６３０（Ｂ１−）からの電源出力信号１６９２に反応し、第３段の負の電力ブースト回路１６３２（Ｂ３−）は、第２段の負の電力ブースト回路１６３１（Ｂ２−）からの電源出力信号１６９４に反応する。
【００５６】
図１０および１６に図示されているカスケード配列された電力ブースト手法は、たとえば、図３、４、６、８Ａ、８Ｂまたは９に図示されているものに類似の多増幅器環境に適用することができる。増幅器出力信号を監視するかまたは増幅器の各々に対する入力信号を増幅したもののレベルを個別に監視し、電力ブースト制御信号を様々な電力ブースト回路に与えるために、任意で制御回路（図示しない）を設けてもよい。その場合その様々な電力ブースト回路は、増幅器（単数または複数）からの最も高いおよび最も低い出力信号とそれぞれ連係して、正のおよび／または負の供給電圧を通常の電圧レールより上にまたは下に一時的に上昇または下降させる。
【００５７】
図１１は、本明細書に開示された一つまたはそれ以上の実施例に従い、図１０に図示されたカスケード配列電力ブースト回路の諸原理に一般的に従う、単一チャンネルのカスケード配列ブーストの電力増幅システム１１００のハイレベルの図であるが、一つの代表的な実施例に従って追加的な実施上の詳細を示すものである。図１１の設計は、正および負の電源ラインの各々に対してカスケード配列の電力ブースト回路二つだけを図示しているが、その原理は、たとえば三つまたはそれ以上のカスケード配列された電力ブースト回路（たとえば図１０に図示されたような）にも適用可能である。さらに、図１１は単一チャンネルの電力増幅器のみを図示しているが、その原理は多チャンネル増幅器にも同様に適用可能である。
【００５８】
図１１の例に示されるように、主増幅器１１０４（「Ａ１」で示す）はソース信号１１０２を増幅する。主増幅器１１０４は従来の設計のどれでもよいが、好ましくは高い電源除去比（ＰＳＲＲ）を有する。この例では主増幅器１１０４は一般的に従来の方法で負荷（たとえば、拡声器１１７０）に、任意でカップリングコンデンサ１１１５（「Ｃ１」）を介して、接続される。負荷の他方の入力１１３８が接地に接続されている実施例では、たとえば、カップリングコンデンサ１１１５は無し、ですませてもよい。主増幅器１１０４は、好ましくは電源ライン１１２８（Ｖｓ＋）および１１３８（Ｖｓ−）に、それぞれダイオード１１２９（「Ｄ２」）および１１３９（「Ｄ８」）を介して、結合する。ダイオード１１２９および１１３９は、早いスイッチング時間を提供しかつ電位ブーストレベルも最大化するように、好ましくはショットキー形ダイオードであり、あるいは、それと同様の特性を有するものとする。
【００５９】
第１の正の電力ブースト回路と連携する第１の正の電力ブースト増幅器１１２０（正の供給電圧に関係しているので一部では「Ｂ１＋」で示される）は、好ましくは、ダイオード１１４７（「Ｄ１」）を介して正の電源ライン１１２８（Ｖｓ＋）に、また直接負の電源ライン１１３８（Ｖｓ−）に、結合する。そしてそれらの供給源から第１の正の電力ブースト増幅器１１２０はその電力を引き出す。第１の負の電力ブースト回路と連携する第１の負の電力ブースト増幅器１１３０（負の供給電圧に関係しているので一部では「Ｂ１―」で示される）は、好ましくは、直接正の電源ライン１１２８（Ｖｓ＋）に、またダイオード１１５７（「Ｄ８」）を介して負の電源ライン１１３８（Ｖｓ―）に、結合する。そしてそれらの供給源から第１の負の電力ブースト増幅器１１３０はその電力を引き出す。第１の正のおよび第１の負の電力ブースト増幅器１１２０および１１３０は、蓄電コンデンサ１１２５（「Ｃ２」）および１１３５（「Ｃ４」）を介して主増幅器１１０４の電源入力１１０７、１１０８（図１１でＶｂｏｏｓｔ１＋およびＶｂｏｏｔ１−で示す）にそれぞれ結合する。第１の正の電力ブースト増幅器１１２０からの出力信号１１２２は、第１の正の電力ブースト機能がアクティブでないとき、電圧レベルＶｓ−（負の供給レール）にあり、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０からの出力信号１１３２は、第１の負の電力ブースト機能がアクティブでないとき、電圧レベルＶｓ＋（正の供給レール）にある。結果として、蓄電コンデンサ１１２５は、第１の正の電力ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、コンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ２）となる。ここでＶＤ２はＤ２両端の電圧降下である。同様に、蓄電コンデンサ１１３５は、第１の負電力ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、コンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ８）となる。ここでＶＤ８はＤ８両端の電圧降下である。１４．４Ｖの電源では、蓄電コンデンサ１１２５、１１３５の各々の両端の電圧は、かくして典型的には約１３．９Ｖとなる。別の実施例において、蓄電コンデンサ１１２５（「Ｃ２」）および１１３５（「Ｃ４」）は小さいバッテリのような他の蓄積エネルギ源と置き換えても良いし、あるいはスーパーコンデンサまたはウルトラコンデンサのようなハイブリッドを含んでもよい。
【００６０】
第２の正の電力ブースト回路と連携する第２の正の電力ブースト増幅器１１４０（正の供給電圧に関係しているので一部では「Ｂ２＋」で示される）および第２の負の電力ブースト回路と連携する第２の負の電力ブースト増幅器１１５０（負の供給電圧に関係しているので一部では「Ｂ２―」で示される）は、それぞれ、電源ライン１１２８（Ｖｓ＋）および１１３８（Ｖｓ−）に結合する。第２の正の電力ブースト増幅器１１４０は、蓄電コンデンサ１１４２（「Ｃ３」）を介して第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の電源入力１１４１（図１１でＶｂｏｏｓｔ２＋で示す）に結合する。第２の負の電力ブースト増幅器１１５０は、蓄電コンデンサ１１５２（「Ｃ５」）を介して第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の負の電源入力１１５１（図１１でＶｂｏｏｓｔ２―で示す）に結合する。第２の正の電力ブースト増幅器１１４０からの出力信号１１４３は、第２の正の電力ブースト機能がアクティブでないとき、電圧レベルＶｓ−（負の供給レール）にあり、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０からの出力信号１１５３は、第２の負の電力ブースト機能がアクティブでないとき、電圧レベルＶｓ＋（正の供給レール）にある。結果として、蓄電コンデンサ１１４２は、第２の正の電力ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、コンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ１）となる。ここでＶＤ１はダイオード１１４７（「Ｄ１」）両端の電圧降下である。同様に、蓄電コンデンサ１１５２は、第２の負電力ブースト機能が必要でないときに通常フル充電され、コンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ７）となる。ここでＶＤ７はダイオード１１５７（「Ｄ７」）両端の電圧降下である。１４．４Ｖの電源では、蓄電コンデンサ１１４２、１１５２の各々の両端の電圧は、かくして典型的には約１３．９Ｖとなる。
【００６１】
第１の正の電力ブースト増幅器１１２０および第１の負の電力ブースト増幅器１１３０は、それぞれの電圧オフセット回路を介して主増幅器１１０４の出力を検知する。電圧オフセット回路は、この例では、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０に対してはツエナーダイオード１１８１（「Ｄ３」）およびダイオード１１８３（「Ｄ５」）を含み、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０に対してはツエナーダイオード１１９１（「Ｄ９」）およびダイオード１１９３（「Ｄ１１」）を含む。ツエナーダイオード１１８１および１１９１は、好ましくは、主増幅器出力信号１１０５が、ダイオード１１８３（「Ｄ５」）および１１９３（「Ｄ１１」）によって提供されるそれ以上の電圧降下を考慮に入れて、前に記載したように予め定義されたオフセット以内で、それぞれ正の電源レール電圧または負の電源レール電圧に近づくと、それぞれ第１の正の電力ブースト増幅器１１２０および第１の負の電力ブースト増幅器１１３０がアクティブになるように選択された逆バイアス電圧を有する。このようにして、たとえば、ツエナーダイオード１１８１（「Ｄ３」）の逆バイアス電圧は約１２ボルトとなるように選択されてよく、そのために、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０は５．４ボルト（ダイオード１１８３（「Ｄ５」）の両端の電圧降下約０．６ボルトを考慮して）でアクティブになる。これはすなわち、電源入力信号１１０７（Ｖｂｏｏｓｔ＋）より約１．３ボルト下であり、あるいは７．２ボルトの通常の正の電源レール（Ｖｓ＋）より約１．８ボルト下である。同様に、ツエナーダイオード１１９１（「Ｄ９」）の逆バイアス電圧は約１２ボルトとなるように選択されてよく、そのために、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０は-５．４ボルト（ダイオード１１９３（「Ｄ１１」）の両端の電圧降下約０．６ボルトを考慮して）でアクティブになる。これはすなわち、負の電源入力信号１１０８（Ｖｂｏｏｓｔ−）より約１．３ボルト少なく、あるいは公称-７．２ボルトの負の電源レール（Ｖｓ−）より１．８ボルト少ない。
【００６２】
同様に、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０および第２の負の電力ブースト増幅器１１５０は、それぞれの電圧オフセット回路を介して主増幅器１１０４の出力を検知する。電圧オフセット回路は、この例では、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０に対してはツエナーダイオード１１８２（「Ｄ４」）およびダイオード１１８４（「Ｄ６」）を含み、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０に対してはツエナーダイオード１１９２（「Ｄ１０」）およびダイオード１１９４（「Ｄ１２」）を含む。ツエナーダイオード１１８２および１１９２は、好ましくは、主増幅器出力信号１１０５が、ダイオード１１８４（「Ｄ６」）および１１９４（「Ｄ１２」）によって提供されるそれ以上の電圧降下を考慮に入れて、前に記載したように予め定義されたオフセット以内で、それぞれ正の電源レール電圧または負の電源レール電圧の３倍に近づくと、それぞれ第２の正の電力ブースト増幅器１１４０および第２の負の電力ブースト増幅器１１５０がアクティブになるように選択された逆バイアス電圧を有する。このようにして、たとえば、ツエナーダイオード１１８２（「Ｄ４」）の逆バイアス電圧は約２４．６ボルトとなるように選択されてよく、そのために、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０は１８．０ボルト（ダイオード１１８４（「Ｄ６」）の両端の電圧降下を考慮して）でアクティブになる。これはすなわち、電力ブースト増幅器１１２０がクリップするレベルより約１．３ボルト下である。ツエナーダイオード１１９２（「Ｄ１０」）の逆バイアス電圧も約２４．６ボルトとなるように選択されてよく、そのために、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０は-１８．０ボルト（ダイオード１１９４（「Ｄ１２」）の両端の電圧降下を考慮して）でアクティブになる。これはすなわち、電力ブースト増幅器１１３０がクリップするレベルより約１．３ボルト下である。
【００６３】
ツエナーダイオード１１８１、１１８２、１１９１および１１９２について選択される逆バイアス電圧値は多数の要素に依存し得るが、その要素は、望まれるオフセット値、ツエナーダイオード電圧定格の精度および許容誤差、ピーク信号レベルの予期される期間、ブーストが持続している間の予想される電圧垂下、ならびに特定の電圧定格を持つツエナーダイオード商品の入手し易さ、を含む。
【００６４】
図１１に示されるように、主増幅器出力信号１１０５の大きさに連携する代わりに、第２の正のおよび負の電力ブースト増幅器１１４０、１１５０のための電圧オフセット回路は、正の電源入力信号１１０７および負の電源入力信号１１０８にそれぞれ連携してもよく、そうでなければ、第１の正のおよび負の電力ブースト増幅器１１２０、１１３０からの出力信号１１２２および１１３２にそれぞれ連携してもよい−前に記載した図１６のブロック図に一般的に従って。このような場合は、ツエナーダイオード１１８２および１１９２の値は、第１の正または負の電力ブースト増幅器１１２０、１１３０のクリップする場合の一定の閾値（たとえば、１．３ボルト）以内にこれらの信号が近づくと、第２の正および負の電力ブースト増幅器１１４０、１１５０をアクティブにするように選択されることになる。総体的な効果は、正の電源入力信号１１０７または負の電源入力信号１１０８の上昇が主増幅器出力信号１１０５の対応する上昇を反映するので、大部分は同一となろう。この場合、ツエナーダイオード１１８２および１１９２は、たとえば、第１の正または負の電力ブースト増幅器１１２０、１１３０の出力信号１１２２、１１３２に接続される場合は１２ボルトの逆バイアス電圧、正および負の電源入力１１０７、１１０８に接続される場合は２５．９ボルトの逆バイアス電圧、を持ってよい。
【００６５】
動作において、第１の正の電力ブースト増幅器１１２２および第１の負の電力ブースト増幅器１１３２は、主増幅器１１０４の出力を検知し、蓄電コンデンサ１１２５（「Ｃ２」）および１１３５（「Ｃ４」）を介して主増幅器１１０４の電源入力信号１１０７、１１０８を駆動する出力信号１１２２、１１３２を生成する。第２の正の電力ブースト増幅器１１４０は、主増幅器１１０４の出力を検知し、蓄電コンデンサ１１４２（「Ｃ３」）を介して第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の電源入力信号１１４１を駆動する出力信号１１４３を生成し、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０は、主増幅器１１０４の出力を検知し、蓄電コンデンサ１１５２（「Ｃ５」）を介して第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の電源入力信号１１５１を駆動する出力信号１１５３を生成する。
【００６６】
静止条件下では、主増幅器１１０４のＤＣ出力電圧は通常、正および負の電源レールＶｓ+およびＶｓ-の中間にある。主増幅器１１０４の必要とされる出力が電源レールＶｓ+およびＶｓ-によって課される限度を下回るときは、増幅システム１１００は従来の増幅器として動作する。言い換えれば、主増幅器１１０４はそれぞれダイオードＤ２およびＤ８を介して正および負の供給ライン１１２８、１１３８から電力を引き出し、ソース信号１１０２は従来の方法で主増幅器１１０４によって増幅される。
【００６７】
また、静止条件下では、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０および第２の正の電力ブースト増幅器１１４０のそれぞれ出力１１２２および１１４３でのＤＣ出力電圧は、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０および第２の正の電力ブースト増幅器１１４０への入力がそれぞれ抵抗Ｒ２およびＲ３を介しておおよそＶｓ−に維持されていると、ダイオード１１８１（「Ｄ３」）、１１８２（「Ｄ４」）、１１８３（「Ｄ５」）および１１８４（「Ｄ６」）が非導通なので、実質的にＶｓ−に等しい。その結果、蓄電コンデンサ１１２５はこの時点で充電され、そのコンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ２）となる。ここでＶＤ２はダイオード１１２９（「Ｄ２」）両端の電圧降下である。同様に、蓄電コンデンサ１１４２はこの時点で充電され、そのコンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ１）となる。ここでＶＤ１はダイオード１１４７（「Ｄ１」）両端の電圧降下である。
【００６８】
同様に、静止条件下では、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０および第２の負の電力ブースト増幅器１１５０のそれぞれ出力１１３２および１１５３でのＤＣ出力電圧は、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０および第２の負の電力ブースト増幅器１１５０への入力がそれぞれ抵抗Ｒ６およびＲ７を介しておおよそＶｓ＋に維持されていると、ダイオード１１９１（「Ｄ９」）、１１９２（「Ｄ１０」）、１１９３（「Ｄ１１」）および１１９４（「Ｄ１２」）が非導通なので、実質的にＶｓ＋に等しい。その結果、蓄電コンデンサ１１３５は充電され、そのコンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ８）となる。ここでＶＤ８はダイオード１１３９（「Ｄ８」）両端の電圧降下である。同様に、蓄電コンデンサ１１５２は充電され、そのコンデンサ電圧差は（Ｖｓ+−Ｖｓ-−ＶＤ７）となる。ここでＶＤ７はダイオード１１５７（「Ｄ７」）両端の電圧降下である。
【００６９】
主増幅器１１０４の必要とされる出力が電源レールＶｓ+およびＶｓ-によって課される限度を下回るときは、増幅システム１１００は従来の増幅器として動作する。言い換えれば、主増幅器１１０４はそれぞれダイオードＤ２およびＤ８を介して正および負の供給ライン１１２８、１１３８から電力を引き出し、ソース信号１１０２は従来の方法で主増幅器１１０４によって増幅される。
【００７０】
しかしながら、主増幅器出力信号１１０５が電源レール１１２８（Ｖｓ+）および／または１１３８（Ｖｓ-）に近づくかそれを超えるようになることが要求されるような振幅にソース信号１１０２が達したとき、増幅システム１１００の動作は電力出力を増やせるように変化する。主増幅器１１０４は通常ダイオード１１２９および１１３９（Ｄ２およびＤ８）を介して電源レールＶｓ+およびＶｓ-から電流を引き出し、電力を負荷、たとえば、拡声器１１７０、に供給する。したがって、電力ブースト回路の効果が無い場合は通常の条件で最大のピークトゥピーク出力電圧は、式：（Ｖｓ+−Ｖｓ-）−（ＶＤ１＋ＶＤ２）によって一般的に与えられる。すなわち、最大のピークトゥピーク出力電圧は正および負の供給レール間の差からダイオード１１２９、１１３９によって生じる電圧降下を差し引いた値となる。増幅システム１１００において、主増幅器１１０４からの出力電圧が正または負の供給レールに近づくと、電力ブースト増幅器１１２０または１１３０（信号の極性に応じて）が、必要に応じて電源入力信号（単数または複数）１１０７および／または１１０８を強制的に一時的に増大させ、主増幅器出力信号１１０５の電圧振幅を増加させることを可能にする。
【００７１】
増幅器システム１１００の電力ブースト動作をより詳細に以下で説明するが、ソース信号１１０２が正であって正電源入力１１０７のブーストを必要とする場合の例をまず挙げて説明する。主増幅器出力信号１１０５が、Ｖｓ+の特定の範囲（１．３ボルトなど）以内で正供給レールＶｓ+に近づくか、あるいは第１の正の閾値を超えると、ツエナーダイオードＤ３およびダイオードＤ５からなる電圧オフセット回路が導通しはじめて、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の入力１１４５が、主増幅器１１０４の出力に追従しはじめる。その結果、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０（Ｂ１＋）の出力１１２２が、Ｖｓ−の電位にあるその静止状態から上昇しはじめる。前に言及したように、その静止状態では、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０は蓄電コンデンサ１１２５（Ｃ２）を（Ｖｓ+−ＶＤ２）の電圧まで充電している。主増幅器出力信号１１０５の上昇によってもたらされた出力信号１１２２の上昇は、蓄電コンデンサ１１２５（Ｃ２）を介して主増幅器１１０４の正電源入力１１０７に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ１+）を上昇させる。これが起きると、ダイオード１１２９（Ｄ２）が遮断され、そのため主増幅器１１０４の正電源入力１１０７は正電源レールＶｓ+から分離され、その代わりに主増幅器１１０４入力電流が蓄電コンデンサ１１２５（Ｃ２）を介して第１の正の電力ブースト増幅器１１２０（Ｂ１+）の出力から導出される。結果として、主増幅器出力信号１１０５はもはや正電源レールＶｓ+による制限を受けない。
【００７２】
第１の正の電力ブースト増幅器１１２０（Ｂ１+）がたとえば単位利得を有する場合、主増幅器１１０４への正電源入力１１０７の電圧レベルは、或るオフセット量を伴うけれども、主増幅器１１０４出力電圧に追従し、そのため主増幅器出力信号１１０５の電圧レベルとその供給電圧、Ｖｂｏｏｓｔ１+、との間の差が相対的に一定に、たとえば約１．３ボルトに、保たれる。このようにして主増幅器出力信号１１０５は、飽和および／またはクリッピングを回避しながら第１の閾値および正電源電圧Ｖｓ+より上に上昇することが可能になる。
【００７３】
この動作の振舞いは、主増幅器の出力が正レール電圧Ｖｓ+のレベルの３倍に近づく点に対応して、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の出力１１２２が正レール電圧Ｖｓ+近くに達するまで継続することができる。かくして、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０からの出力信号１１２２が、Ｖｓ+の特定の範囲（１．３ボルトなど）以内で正供給レールＶｓ+に近づくと、あるいは別の言い方では、主増幅器出力信号１１０５が３Ｖｓ＋より少し下の第２の正の閾値を超えると、ツエナーダイオードＤ４およびダイオードＤ６からなる電圧オフセット回路が導通しはじめて、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０の入力１１４６が、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の出力に追従しはじめる。その結果、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０（Ｂ２＋）の出力１１４３が、Ｖｓ−の電位にあるその静止状態から上昇しはじめる。前に言及したように、その静止状態では、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０は蓄電コンデンサ１１４２（Ｃ３）を（Ｖｓ+−ＶＤ１）の電圧まで充電している。主増幅器出力信号１１０５の上昇によってもたらされた出力信号１１４３の上昇は、蓄電コンデンサ１１４２（Ｃ３）を介して第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の正電源入力１１４１に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ２+）を上昇させる。これが起きると、ダイオード１１４７（Ｄ１）が遮断され、そのため第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の正電源入力１１４１は正電源レールＶｓ+から分離され、その代わりに、その入力は蓄電コンデンサ１１４２を介して第２の正の電力ブースト増幅器１１４０（Ｂ２+）の出力から導出される。結果として、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１１２２はもはや正電源レールＶｓ+による制限を受けない。
【００７４】
カスケード効果で、主増幅器出力信号１１０５の上昇によってもたらされた、出力信号１１２２の正電源レールＶｓ+を超えての上昇は、蓄電コンデンサ１１２５（Ｃ２）を介して主増幅器１１０４の正電源入力１１０７に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ１+）を上昇させる。ダイオード１１２９（Ｄ２）は遮断を維持し、そのため主増幅器１１０４の正電源入力１１０７は正電源レールＶｓ+からの分離を継続し、その代わりに主増幅器１１０４入力電流が蓄電コンデンサ１１２５（Ｃ２）を介して第１の正の電力ブースト増幅器１１２０（Ｂ１+）の出力から導出される。結果として、主増幅器出力信号１１０５は、飽和および／またはクリッピングを避けつつ、今度は３Ｖｓ+より上に上昇することができる。対照的に、図１に示されたような同様の概念を用いた従来のトラッキングシステムでは、最大の電圧ブーストは供給レールのレベルをほぼ２Ｖｓ＋上回るにすぎない。
【００７５】
上に述べた動作の振舞いは、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０の出力１１４３が正の電源レール電圧Ｖｓ+に達してクリップするまで続くことができる。第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の正電源入力１１４１（Ｖｂｏｏｓｔ２+）は、それからはそれ以上は上昇せず、第１の正の電力ブースト増幅器１１２０の出力１１２２は、それからは僅か高く上昇することができるだけで（３Ｖｓ+−ＶＤ１）の最終電位にそれもまたクリップする。主増幅器の正電源入力１１０７（Ｖｂｏｏｓｔ１+）は、それからはそれ以上は上昇せず、主増幅器出力信号１１０５は、それからは僅か高く上昇することができるだけで（５Ｖｓ+−ＶＤ２）の最終電位にそれもまたクリップする。
【００７６】
主増幅器出力信号１１０５が他の方向、すなわち負、に振れる場合は、同様の効果が第１の負電力ブースト増幅器１１３０（Ｂ１-）、蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）およびダイオード１１３９（Ｄ８）に生じる。これらの構成要素は正供給の構成要素と同様の振舞いで動作するが、代わりに負電源入力１１０８（Ｖｂｏｏｓｔ１−）を負供給レールＶｓ−の電位より下に動かす。この動作の振舞いは、第１の負電力ブースト増幅器１１３０の出力１１３２が負レール電圧Ｖｓ-に達するまで継続することができる。
【００７７】
より詳細には、主増幅器出力信号１１０５が、Ｖｓ-の特定の範囲（１．３ボルトなど）以内で負供給レールＶｓ-に近づくか、あるいは第１の負の閾値を超えると、ツエナーダイオードＤ９およびダイオードＤ１１からなる電圧オフセット回路が導通しはじめて、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の入力１１５５が、主増幅器１１０４の出力に追従しはじめる。その結果、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０（Ｂ１―）の出力１１３２が、Ｖｓ＋の電位にあるその静止状態から（負の方向に）上昇しはじめる。前に言及したように、その静止状態では、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０は蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）を（Ｖｓ-＋ＶＤ８）の電圧まで充電している。主増幅器出力信号１１０５の上昇によってもたらされた出力信号１１３２の上昇は、蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）を介して主増幅器１１０４の負電源入力１１０８に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ１-）を上昇させる。これが起きると、ダイオード１１３９（Ｄ８）が遮断され、そのため主増幅器１１０４の負電源入力１１０８は負電源レールＶｓ-から分離され、その代わりに主増幅器１１０４入力電流が蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）を介して第１の負の電力ブースト増幅器１１３０（Ｂ１-）の出力から導出される。結果として、主増幅器出力信号１１０５はもはや負電源レールＶｓ-による制限を受けない。
【００７８】
第１の負の電力ブースト増幅器１１３０（Ｂ１-）がたとえば単位利得を有する場合、主増幅器１１０４への負電源入力１１０８の電圧レベルは、或るオフセット量を伴うけれども、主増幅器出力電圧１１０５の電圧レベルに追従し、そのため主増幅器出力信号１１０５の電圧レベルとその負の供給電圧、Ｖｂｏｏｓｔ１-、との間の差が相対的に一定に、たとえば約１．３ボルトに、保たれる。このようにして主増幅器出力信号１１０５は、飽和および／またはクリッピングを回避しながら第１の負の閾値および負の電源電圧Ｖｓ-より下に下降することが可能になる。
【００７９】
第１の負の電力ブースト増幅器１１３０からの出力信号１１３２が、Ｖｓ-の特定の範囲（１．５ボルトなど）以内で負供給レールＶｓ-に近づくと、すなわちそのことは、主増幅器１１０４の出力信号１１０５が負供給レールＶｓ-の３倍の電圧レベルに近づくかまたは第２の負の閾値を超えると、に対応するが、そうすると、ツエナーダイオードＤ１０およびダイオードＤ１２からなる電圧オフセット回路が導通しはじめて、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０の入力１１５６が、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の出力に追従しはじめる。その結果、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０（Ｂ２―）の出力１１５３が、通常はＶｓ＋の電位にあるその静止状態から（負の方向へ）増大しはじめる。前に言及したように、その静止状態では、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０は蓄電コンデンサ１１５２（Ｃ５）を（-Ｖｓ-＋ＶＤ７）の電圧まで充電している。ここで、ＶＤ７はダイオード１１５７（Ｄ７）の両端の電圧降下である。主増幅器出力信号１１０５の下降によってもたらされた第２の負の電力ブースト増幅器の出力信号１１５３の下降は、蓄電コンデンサ１１５２（Ｃ５）を介して第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の負電源入力１１５１に伝達され、その電位を負の供給レール（Ｖｓ-）より下に低下させる。これが起きると、ダイオード１１５７（Ｄ７）が遮断され、そのため第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の負電源入力１１５１は負電源レールＶｓ-から分離され、その代わりに、その入力は蓄電コンデンサ１１５２（Ｃ５）を介して第２の負の電力ブースト増幅器１１５０（Ｂ２-）の出力から導出される。結果として、第１の負の電力ブースト増幅器出力信号１１３２はもはや負電源レールＶｓ-による制限を受けない。
【００８０】
主増幅器出力信号１１０５の下降によってもたらされた、負電源レールＶｓ-を超えての出力信号１１３２の下降は、蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）を介して主増幅器１１０４の負電源入力１１０８に伝達され、その電位（Ｖｂｏｏｓｔ１-）を低下させる。ダイオード１１３９（Ｄ８）は遮断を維持し、そのため主増幅器１１０４の負電源入力１１０８は負電源レールＶｓ-からの分離を継続し、その代わりに主増幅器１１０４入力電流が蓄電コンデンサ１１３５（Ｃ４）を介して第１の負の電力ブースト増幅器１１３０（Ｂ１-）の出力から導出される。かくして、主増幅器出力信号１１０５は、飽和および／またはクリッピングを避けつつ、３Ｖｓ-のレベルより下に下降することができる。
【００８１】
この動作の振舞いは、第２の負の電力ブースト増幅器１１５０の出力１１５３が負の電源レール電圧Ｖｓ-に達してクリップするまで続くことができる。第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の負電源入力１１５１（Ｖｂｏｏｓｔ２-）は、それからはそれ以上は下降せず、第１の負の電力ブースト増幅器１１３０の出力１１３２は、それからは僅かに低く下降することができるだけで（３Ｖｓ-＋ＶＤ７）の最終電位にそれもまたクリップする。主増幅器の負電源入力１１０７（Ｖｂｏｏｓｔ１-）は、それからはそれ以上は下降せず、主増幅器出力信号１１０５は、それからは僅かに低く下降することができるだけで（５Ｖｓ-＋ＶＤ８）の最終電位にそれもまたクリップする。
【００８２】
カスケード配列された第１および第２の正の電力ブースト増幅器１１２０、１１４０によって正電源入力１１０７を正供給レールＶｓ+を上回ってブーストするとともに、カスケード配列された第１および第２の負の電力ブースト増幅器１１３０、１１５０によって負電源入力１１０８を負供給レールＶｓ-を下回ってブーストすることによって、主増幅器１１０４の正および負の電源入力１１０７および１１０８の両方を独立してブーストできることがこれで分かるであろう。この効果は、この例では、電力ブースト回路を持たない場合に比べて５倍の大きさの電圧振幅能力を主増幅器１１０４に提供する。
【００８３】
図１２を参照して、図１１の増幅システム１１００の動作のさらなる説明を行うが、図１２は、特定の一例による、単純化された様々な波形を図示する関連する一組のグラフを示している。図１２において、一番上のグラフ１２０５は、信号波形１２１０によって図示された主増幅器Ａ１の出力を図示するとともに、主増幅器Ａ１の電源入力に与えられる正の電力ブースト信号１２１１に連携する、信号ピーク１２１２、１２１３の間の様々なブースト信号をも示している。図１２にはまた、この例による第１および第２のカスケード配列された電力ブースト回路の動作を示すグラフ１２１５および１２２５も示されている。信号波形１２１０は、図１１の主増幅器１１０４の出力１１０５を表し、実線の波形ライン１２２０（「Ｂ１＋」でも示される）は図１１における第１の正の電力ブースト増幅器１１２０からの出力信号１１２２を表し、また実線の波形ライン１２３０（「Ｂ２＋」でも示される）は図１１における第２の正の電力ブースト増幅器１１４０からの出力信号１１４３を表す。信号１２１１および１２２２（Ｖｂｏｏｓｔ１＋およびＶｂｏｏｓｔ２＋でも示される）はそれぞれ、図１１において同一の参照数字を有する電源入力信号１１０７、１１４１を表す。
【００８４】
図１２に示すように、静止状態を表している時間Ｔ０−Ｔ１の期間の間は、グラフ１２１５における第１の正の電力ブースト増幅器出力１２２０（波形Ｂ１＋）およびグラフ１２２５における第２の正の電力ブースト増幅器出力１２３０（波形Ｂ２＋）はＶｓ-電位にあり、グラフ１２０５における主増幅器電源入力１２１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１＋）およびグラフ１２１５における第１の正の電力ブースト増幅器電源入力１２２２（波形Ｖｂｏｏｓｔ２＋）はＶｓ＋電位にあり、また主電源出力信号１２１０（波形Ａ１）は（Ｖｓ+＋Ｖｓ-）／２の電位にある。Ｖｓ+およびＶｓ-が大きさは等しいが極性が反対である場合、主増幅器出力信号１２１０は期間Ｔ０−Ｔ１の間は接地電位にあることになる。
【００８５】
時間Ｔ１で、主増幅器出力信号１２１０は変化を開始する。時間Ｔ０からＴ３までの全期間にわたって、主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）は、やはりＶｓ+で示した正の供給レール電圧とやはりＶｓ-で示した負の供給レール電圧との間にとどまり、波形Ｂ１＋、Ｂ２＋，Ｖｂｏｏｓｔ１＋、およびＶｂｏｏｓｔ２＋）は、電力ブーストがまだ必要とされないので静止電圧レベルを維持し続ける。
【００８６】
期間Ｔ３−Ｔ４においては、主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）が正の供給レール電圧Ｖｓ+に近づき、最終的に３Ｖｓ+より少ない第１のピーク１２１２に達すると、電圧オフセット回路ダイオードＤ３およびＤ５が導通し、第１の正のブースト増幅器１１２０への入力１１４５が主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）に追従し始める。したがって、第１の電力ブースト増幅器出力信号１２２０（波形Ｂ１＋）は上昇し、主増幅器電源入力信号１２１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１+）はそれを追跡し、たとえばオフセットΔ１に等しいかまたはそれに対応するあるオフセット量だけ波形Ａ１より上にとどまる。かくして、主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）はクリッピングを回避し、上昇を続けることができる。
【００８７】
時間Ｔ４−Ｔ５の期間については、主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）が下降すると、主増幅器電源入力信号１２１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１+）は、波形Ｖｂｏｏｓｔ１+が正の電源レールＶｓ＋に等しい電位にもう一度なるまで追従し、そしてその地点で波形Ｖｂｏｏｓｔ１+はダイオードＤ２の導通によって再びクランプする。主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）の電圧レベルがさらに下降すると、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１２２０(波形Ｂ１＋)はＶｓ−の電位に向かって下降し、それによってコンデンサＣ２を再充電する。
【００８８】
時間Ｔ６−Ｔ８の期間の間、主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）のレベルが３Ｖｓ＋の電位を超えてそのレベルより上の第２のピーク１２１３に近づくと、第１の正のブースト増幅器出力信号１２２０（波形Ｂ１＋）のレベルは、主増幅器１１０４に適切に電力供給できるように、それに応じてＶｓ＋より上に上昇する必要がある。したがって、期間Ｔ６−Ｔ８の間に主増幅器出力信号１２１０が上昇すると、電圧オフセット回路ダイオードＤ４およびＤ６が導通し始め、第２の正の電力ブースト増幅器出力信号１２３０（波形Ｂ２＋）を、たとえばオフセットΔ２に等しいかまたはそれに対応するある閾値量だけオフセットして、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１２２０からの出力とともに、上昇させる。この動作は、第１の正の電力ブースト増幅器電源入力１２２２（波形Ｖｂｏｏｓｔ２+）を増大させ、それは、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１２２０（波形Ｂ１＋）がクリップするのを防止して主増幅器電源入力１２１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１＋）を引き続き増大させ、それによって主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）がクリップするのをも同様に防止する。この動作は、第２の正の電力ブースト増幅器出力信号１２３０（波形Ｂ２＋）のレベルがＶｓ＋の電位でクリップするまで続き、そしてその地点で第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１２２０（波形Ｂ１＋）または主増幅器出力信号１２１０(波形Ａ１)はそれ以上大きな出力となることはなく、波形Ａ１は最終的に５Ｖｓ＋の正の出力電圧でクリップする。
【００８９】
実際の応用形態では、すでに述べたように、時間経過とともにオフセットレベルがある程度垂下または減退することがありうるが、本明細書で前に記載した実施例で、何らかの垂下または減退の効果を軽減するための技法について言及している。
【００９０】
カスケード配列された負の電力ブースト増幅器１１３０、１１５０についての電力ブーストも、類似の方法で動作する。したがって、主増幅器出力信号（波形Ａ１）の電圧レベルがＶｓ―で示される負の供給レール電圧に近づくと、負の電源入力信号１１０８（Ｖｂｏｏｓｔ１-）はそれを追跡し、本明細書で前に記載したように潜在的に垂下または減退を受けることはありうるが、オフセットΔ１のようなあるオフセット量だけ出力信号レベルを超えてとどまる。主増幅器出力信号１２１０（波形Ａ１）の電圧レベルが負の供給レール電圧の３倍（３Ｖｓ―）に近づくと、負の電源入力信号１１０８（Ｖｂｏｏｓｔ１-）はそれを追跡し続け、オフセットΔ１のようなあるオフセット量だけ出力信号レベルを超えてとどまるが、一方で第２の電力ブースト増幅器１１５０は負の電源入力信号１１０８を追跡し、第１の電力ブースト増幅器１１３０への負の電源入力信号１１５１（Ｖｂｏｏｓｔ２-）を上昇させ、それでオフセットΔ２のようなある量だけ負の電源入力信号１１０８より上にとどまる。この動作は、第２の負の電力ブースト増幅器出力信号１１５３がＶｓ―の電位でクリップするまで続き、そしてその地点で主増幅器出力信号１２１０は５Ｖｓ―の負の出力電圧でクリップする。実際の応用形態では、すでに述べたように、時間経過とともにオフセットレベルがある程度垂下または減退することがありうるが、本明細書で前に記載した実施例で、何らかの垂下または減退の効果を軽減するための技法について言及している。
【００９１】
同様の結果を達成するために、図１１に表されたのと同一の原理を利用して、様々な変形形態および代替回路構成がなされうること、そしてそのような変形形態および代替形態は本明細書に開示した発明概念の範囲内に含まれること、は当業者にとって理解されかつ認められるところであろう。たとえば、図１１に示された増幅システム１１００では、第２の正の電力ブースト増幅器１１４０への入力信号１１４６は主増幅器出力信号１１０５から駆動されているが、それに代えて、ツエナーダイオードＤ４およびダイオードＤ６の電圧オフセット回路がＶｓ＋のオフセット電位を持つようにして、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１１２２から駆動されるようにしてもよい。同様の構成を第２の負の電力ブースト増幅器１１５０への入力信号１１５６について用いてもよい。
【００９２】
また、増幅器におけるクリッピングの開始を検出してそれを阻止するためのフィードバック回路構成について本明細書において言及している既に記載された実施例に関連して使用されている概念は、カスケード配列された電力ブースト回路構成に必要に応じて適合させるために適切な修正をして、図１１の増幅システム１１００に用いられることもできる。
【００９３】
前に指摘したように、本願の図１０の説明に合致させて、電力ブースト回路を追加して設けて、同様のやり方でカスケード配列させることができ、それによって、システム全体の電力ブースト範囲を増大させることができる。いくつかの場合には、システムの状況および必要性に依存して、電力ブースト回路を正の供給レールのみに設けて負の供給レールには設けない、あるいはその逆、としてもよい。
【００９４】
図１３は、図１１の原理と一致する特定の利用形態の追加的な回路詳細を図示するもので、一つの代表的な実施例による単一チャンネルの、ブーストをカスケード配列した電力増幅システム１３００を示す。図１３は単一チャンネルの電力増幅器のみを図示しているが、その原理は多チャンネルの増幅器にも同様に適用できるものである。
【００９５】
一般的に図１３で「１３ｘｘ」と表示した要素は、図１１で「１１ｘｘ」と表示した同様の要素に対応している。かくして、図１３の例で示される通り、主増幅器１３０４（「Ａ１」で示す）はソース信号１３０２を増幅する。主増幅器１３０４は従来の設計のどれでもよいが、前にも述べたように、好ましくは高い電源除去比（ＰＳＲＲ）を有するものとする。主増幅器１３０４は出力信号１３０５を有し、それはたとえば拡声器（図示せず）に、任意でカップリングコンデンサ１３１５（「Ｃ１」）を介して、接続されている。図１１でと同じように、主増幅器１３０４は、好ましくは電源ライン１３２８（Ｖｓ＋）および１３３８（Ｖｓ−）に、それぞれダイオードＤ２およびＤ８を介して、結合している。第１の正の電力ブースト回路と連携する第１の正の電力ブースト増幅器１３２０（Ｂ１＋）の電源入力は、好ましくは、ダイオードＤ１を介して正の電源ライン１３２８（Ｖｓ＋）に、また直接負の電源ライン１３３８（Ｖｓ−）に、結合する。そしてそれらから第１の正の電力ブースト増幅器１３２０はその電力を引き出す。第１の負の電力ブースト回路と連携する第１の負の電力ブースト増幅器１３３０（Ｂ１―）の電源入力は、好ましくは、直接正の電源ライン１３２８（Ｖｓ＋）に、またダイオードＤ８を介して負の電源ライン１３３８（Ｖｓ―）に、結合する。そしてそれらから第１の負の電力ブースト増幅器１３３０はその電力を引き出す。第１の正のおよび第１の負の電力ブースト増幅器１３２０および１３３０は、蓄電コンデンサＣ２およびＣ４をそれぞれ介して主増幅器１３０４の電源入力１３０７、１３０８（図１３でＶｂｏｏｓｔ１＋およびＶｂｏｏｔ１−で示す）にそれぞれ結合する。
【００９６】
第２の正の電力ブースト回路と連携する第２の正の電力ブースト増幅器１３４０（Ｂ２＋）および第２の負の電力ブースト回路と連携する第２の負の電力ブースト増幅器１３５０（Ｂ２―）の電源入力は、それぞれ、電源ライン１３２８（Ｖｓ＋）および１３３８（Ｖｓ−）に結合する。第２の正の電力ブースト増幅器１３４０は、蓄電コンデンサＣ３を介して第１の正の電力ブースト増幅器１３２０の電源入力１３４１（Ｖｂｏｏｓｔ２＋）に結合する。第２の負の電力ブースト増幅器１３５０は、蓄電コンデンサＣ５を介して第１の負の電力ブースト増幅器１３３０の負の電源入力１３５１（Ｖｂｏｏｓｔ２―）に結合する。
【００９７】
動作において、図１３の回路は、一般的に図１１の回路について前に記載したのと同じように動作し、その結果、通常利用可能な電圧振幅の５倍までを主増幅器１３０４に与える。
【００９８】
図１１および１３に示した実施例では電圧オフセット回路を構成するのにツエナーダイオードを用いたが、代替の実施例では、発明の範囲および精神から逸脱しない限り、他の電圧基準回路を使用してもよい。
【００９９】
図１０、１１、１２および１３に関して上に記載した概念は、前に記載したのと同じ技法を用いて多チャンネル増幅器に適用できる。一つの例として、図１４Ａは、一般的にＮ個の増幅器１４０４a...nの場合に拡張して図８Ｂおよび９のフィードバック制御手法を使用し、かつ主増幅器１４０４a...nのための正および負の供給レールの両方に対して一組のカスケード配列した電力ブースト増幅器を用いた、増幅器用電力ブースト回路の実施例を示す。図９と同様に、図１４Ａの増幅システム１４００は比較制御器１４６０を含み、その比較制御器１４６０は、さまざまな増幅器出力１４０５a...nからの最も大きな正の電圧値（「最良のＮ」）およびさまざまな増幅器出力１４０５a...nからの最も大きな負の電圧値（「最小のＮ」）を決定し、これらの値（図１４ＡにおいてＶＮＨＩＧＨおよびＶＮＬＯＷで示す）をカスケード配列された正の電力ブースト増幅器１４２０、１４４０およびカスケード配列された負の電力ブースト増幅器１４３０、１４５０に与える。この例では、主増幅器１４０４a...nの信号出力レベルは、前に記載した例と同様に、対応する入力信号１４０２a...nに、それぞれの利得ブロック１４７０a...nを介して主増幅器１４０４a...nの各々の利得に合う適切な利得値Ｇ１．．Ｇｎを掛けることによって得られる。正または負の供給電圧と、図１４Ａの主増幅器１４０４a...nのうちいずれかの最大正／負出力との間の差が、フィードバックループを駆動するために用いられる。このようにして、電源電圧が、主増幅器１４０４a...nのいずれもがクリップするのを防ぐのに充分なだけ常に大きいことを確保することができる。
【０１００】
図１４Ａにおける増幅システム１４００の手法の背後にある一つの一般的な前提は、主増幅器１４０４a...nの最大出力電圧と作動供給電圧との間の差を直接検知し、（最も単純な実用形態では、少なくとも）電力ブースト機能を提供するときに、この差を一定に維持するように電力ブースト増幅器１４２０、１４３０、１４４０、１４５０の出力を駆動することである。この目的のために、電力ブースト増幅器１４２０、１４３０、１４４０、１４５０は好ましくは高利得タイプの増幅器として実施され、主増幅器１４０４の出力端子および電源端子を負のフィードバックループに組み込む。
【０１０１】
この実施例において、正供給電圧検知回路１４２３、１４８３および負供給電圧検知回路１４３３、１４９３がそれぞれ正および負の供給電圧のレベルを検知する。これらの値は通常の固定オフセットと組み合わされ、図１４Ａに示す正の可変オフセット回路１４２４，１４８４および負の可変オフセット回路１４３４、１４９４によって反映される可変オフセット値に達する。主増幅器１４０４a...nの最大出力が電源レールから所定の電圧差以内に達すると、負のフィードバックループが動作状態になる。低い出力レベルでは、電力ブースト増幅器１４２０、１４３０、１４４０、１４５０は正および負の供給レール、Ｖｓ＋およびＶｓ−にそれぞれ維持され、主増幅器１４０４a...nは電源レールＶｓ＋およびＶｓ−から通常の通り動作する。しかし、主増幅器１４０４a...nの最大出力が正供給レールＶｓ＋の一定量（たとえば、１．３ボルト）以内に達すると直ちに、フィードバックループが第１の正の電力ブースト増幅器１４２０の出力を正に駆動し始める（主増幅器１４０４a...nの負の最大出力が負供給レールＶｓ−の一定量以内に達すると、同様の現象が第１の負の電力ブースト増幅器１４３０について起きる）。この動作は、電源入力信号１４０７、すなわちＶｂｏｏｓｔ＋、を、蓄電コンデンサ１４２５を介して正方向に駆動し、したがって、主増幅器１４０４a...nの最大出力１４６１と正電源入力１４０７の作動レベルとの間の電圧差を減らすように働く。この効果は、次いで第１の正の電力ブースト増幅器１４２０への駆動信号を低減する。
【０１０２】
上記の効果は、負のフィードバックループの動作の結果として生じ、このループが安定であるように設計されていると仮定すると、主増幅器１４０４a...nの最大出力１４６１と作動正供給電圧との間の差が基準レベルを下回ることを防ぐように動作する。主増幅器１４０４a...nの出力信号の電圧レベルは、それぞれの入力に対して印加される信号１４０２a...nによって、その動作が線形領域にある増幅器にとって通常動作するように決定され、したがって、フィードバックループが動作可能になると、その動作は、電源電圧が主増幅器１４０４a...nの最大出力電圧信号１４６１を上回る所定のオフセット（たとえば、１．３ボルト）で追跡することを可能にする。結果として、主増幅器１４０４a...nはクリップせず、主増幅器１４０４a...nは、電力ブースト増幅器１４２０、１４３０がクリップしていない限り、負荷への増大する電圧を駆動し続ける。この効果は、増大した出力能力、最大クリップレベルおよび主増幅器１４０４a...nの効率に関して、図１１に示されたシステム１１００に関して記載したものと同様である。電力ブースト増幅器１４２０、１４３０の利得を、主増幅器１４０４a...nのどれの利得にも合わせる必要はない。
【０１０３】
理想的には、電圧差が一定のレベルに維持されるのであれば、第１の正および負の電力ブースト増幅器１４２０、１４３０の利得は無限となろう。しかしながら、これは実際的ではないし、有限の利得では電圧差は大きな電圧振幅で減少することになる。このような状況は、望まれるものとは典型的に正反対である。かえって、電圧差を高い出力レベルで増大させることがしばしば好ましい。このような効果は、主増幅器信号出力レベルが増大するとともに変化するような基準レベルを用いることによって達成することができる。前に説明したように、図１４Ａにおけるシステム１４００は、主増幅器１４０４a...nの最大出力とその供給端子との間の差を検知し、その差がある基準レベルを下回るのを防ぐように動作する。この基準レベルは、電力ブースト増幅器１４２０、１４３０の有限の利得に起因する誤りをオフセットするように動作する可変オフセット回路１４２４、１４３４を用いて、主増幅器信号出力レベルに比例して増大するように好ましくはなされる。比例定数が適切に選ばれたならば、限定された利得の効果は正確に相殺されることができ、それによって、ひとたびフィードバックループが動作すると、主増幅器１４０４a...nの最大出力信号１４６１または１４６２とそれぞれの正または負の電源端子との間の差が一定の電圧に維持される。比例定数がこの量よりも高いならば、電圧差は、電力ブースト増幅器１４２０および１４３０（Ｂ１＋およびＢ１−）が１よりも大きい利得を有するときに得られるであろう効果を模倣して、出力レベルとともに増大する。
【０１０４】
図１４Ａに関して記載されたフィードバック構成は、蓄電コンデンサ電圧の垂下で発生する潜在的な問題をも克服する。蓄電コンデンサ１４２５、１４３５はフィードバックループ内に閉じ込められているために、垂下は最初は何の効果も持たない。電力ブースト増幅器１４２０または１４３０が自動的により強く駆動されてこの垂下を補償する。ひとたび電力ブースト増幅器１４２０または１４３０がその供給レールで飽和すると、この補正はもはや行われず、主増幅器１４０４a...nの最大の出力はクリップまで駆動される（本明細書で詳述されたようなカスケード配列された電力ブースト回路によって与えられるそれ以上のブーストなしに）が、一般的に出力電圧の壊滅的崩壊は生じない。
【０１０５】
同様の動作が、第２の正および負の電力ブースト回路についても生じる。すなわち、主増幅器１４０４a...nの最大出力が正供給レールの３倍（すなわち、３Ｖｓ＋）の一定量（たとえば、１．５ボルト）以内に達すると、第２の正ブーストのフィードバックループが第２の正の電力ブースト増幅器１４４０の出力を正に駆動し始める（主増幅器１４０４a...nの負の最大出力が負供給レールの３倍、すなわち３Ｖｓ−、の一定量以内に達すると、同様の現象が第２の負の電力ブースト増幅器１４５０について起きる）。この動作は、第１の正の電力ブースト増幅器１４２０の電源入力信号１４４１を、蓄電コンデンサ１４４２を介して、正方向に駆動し、一方それは第１の正の電力ブースト増幅器１４２０がクリップするのを防止し、主増幅器１４０４a...nの電源入力１４０７（Ｖｂｏｏｓｔ＋）を正の方向へ引き続き上昇させる。これは、主増幅器１４０４a...nの最大出力１４６１と第１の正の電力ブースト増幅器１４２０の正電源入力１４４１の作動レベルとの間の電圧の差を減らすように働く。この効果は、次いで第２の正の電力ブースト増幅器１４４０への駆動信号を低減する。
【０１０６】
上記の効果は、負のフィードバックループ（すなわち、第２の正ブーストのフィードバックループ）の動作の結果として生じ、このループが安定であるように設計されていると仮定すると、主増幅器１４０４a...nの最大出力１４６１と第１の正の電力ブースト増幅器１４２０の作動正供給電圧１４４１との間の差が基準レベルを下回ることを防ぐように動作する。同じことが第２の負の電力ブースト増幅器１４５０についても起こる。第２の負の電力ブースト増幅器１４５０は、類似のやり方で、第２の負ブーストのフィードバックループの一部である可変オフセット回路１４９４から電力供給を受け、主増幅器１４０４a...nの最大の負の出力１４６２と第１の負の電力ブースト増幅器１４３０の負電源入力１４５１の作動レベルとの間の電圧の差を維持する。結果として、主増幅器１４０４a...nはクリップせず、そして主増幅器１４０４a...nは、電力ブースト増幅器１４２０、１４３０がクリップしていない限り、負荷への増大する電圧を正または負のいずれかの方向へ駆動し続ける。この効果はまた、増大した出力能力、最大クリップレベルおよび主増幅器１４０４a...nの効率に関して、図１１に示されたシステム１１００に関して記載したものと同様である。第２の正または負の電力ブースト増幅器１４４０、１４５０の利得を、主増幅器１４０４a...nのどれの利得にも合わせる必要はない。
【０１０７】
理想的には、電圧差が一定のレベルに維持されるのであれば、第２の正および負の電力ブースト増幅器１４４０、１４５０の利得は無限となろう。第１の正および負の電力ブースト増幅器１４２０、１４３０に関して説明したように、主増幅器信号出力レベルの増加とともに変化する基準レベルを用いることによって、高い出力レベルで電圧差を増大させることが可能である。図１４Ａにおける第２の正および負の電力ブースト回路は、主増幅器１４０４a...nの最大出力（それぞれ正または負）とその供給端子との間の差を検知し、その差がある基準レベルを下回るのを防ぐように動作する。この基準レベルは、前と同様に、電力ブースト増幅器１４４０、１４５０の有限の利得に起因する誤りをオフセットするように動作する可変オフセット回路１４８４、１４９４を用いて、主増幅器信号出力レベルに比例して増大するように好ましくはなされる。比例定数が適切に選ばれたならば、限定された利得の効果は正確に相殺されることができ、それによって、ひとたび第２の正ブースト／負ブーストのフィードバックループが動作すると、主増幅器１４０４a...nの最大出力信号１４６１または１４６２とそれぞれの正の電力ブーストの電源入力信号１４４１または負の電力ブーストの電源入力信号１４５１との間の差が一定の電圧に維持される。比例定数がこの量よりも高いならば、電圧差は、電力ブースト増幅器１４４０および１４５０（Ｂ２＋およびＢ２−）が１よりも大きい利得を有するときに得られるであろう効果を模倣して、出力レベルとともに増大する。
【０１０８】
図１４Ａに関して記載されたフィードバック構成は、蓄電コンデンサ電圧の垂下で発生する潜在的な問題をも克服する。蓄電コンデンサ１４４２、１４５２は第２の正ブースト／負ブーストのフィードバックループ内にそれぞれ閉じ込められているために、垂下は最初は何の効果も持たない。電力ブースト増幅器１４４０または１４５０が自動的により強く駆動されてこの垂下を補償する。ひとたび電力ブースト増幅器１４４０または１４５０がその供給レールで飽和すると、この補正はもはや行われず、主増幅器１４０４a...nの最大の出力はクリップまで駆動されるが、一般的に出力電圧の壊滅的崩壊は生じない。
【０１０９】
図１４Ｂは、他の実施例による、カスケード配列された電力ブースト回路を含むＮチャンネルの電力増幅器１４００’の他の例を示す図である。図１４Ｂにおいて、
「１４ｘｘ」と表示した要素は、図１４Ａで「１４ｘｘ」と表示した同様の要素に一般的に対応している。基本的な違いは、図１４Ｂでは、第２段の正の電力ブースト増幅器１４４０’および第２段の負の電力ブースト増幅器１４５０’の電圧オフセット回路が最も高いおよびもっとも低い増幅器信号１４６１’、１４６２’にそれぞれ結合する代わりに、第１段の正および負の電力ブースト増幅器１４２０’、１４３０’によってそれぞれ制御される、主増幅器１４０４a’..n’への正の電源信号１４０７’および主増幅器１４０４a’..n’への負の電源信号１４０８’に、第２段の正の電力ブースト増幅器１４４０’および第２段の負の電力ブースト増幅器１４５０’がそれぞれ結合することである。したがって、第２段の正および負の電力ブースト増幅器１４４０’、１４５０’は、最も高いおよびもっとも低い主増幅器出力信号１４６１’、１４６２’のピーク振幅に間接的に反応することになり、一般的な効果は同じである。
【０１１０】
図１４Ａおよび１４Ｂについて記載されたフィードバックアプローチの変形例も採用することができる。それによれば、電源電圧と主増幅器１４０４a...n（または１４０４a’..n’）の入力を増幅したものとの間の差を検知するのではなく、電源電圧と、主増幅器１４０４a...n（または１４０４a’..n’）からの直接出力との間の差を代わりに使用、してフィードバックループを駆動するものである。このような場合、利得段１４７０a...n（または１４７０a’..n’）は不要となろう。
【０１１１】
本明細書に記載された他の多チャンネルの実施例のいくつかでと同様に、より低い出力電圧を有する主増幅器１４０４a...n（または１４０４a’..n’）は典型的には必要な供給電圧より大きくなってしまい、したがってそれらの効率はある程度落ちることになるが、これは許容しうるトレードオフであろう。
【０１１２】
図１４Ａおよび１４Ｂにおけるシステムのものと同じ原理は、三つ以上のカスケード配列された電力ブースト回路を有するカスケード配列電力ブーストシステムにも適用することができる。
【０１１３】
別の実施例では、最も高いまたは最も低い主増幅器出力信号を出力する図１４Ａおよび１４Ｂにおける比較制御器１４６０、１４６０’の代わりに、第１および第２の正および／または負の電力ブースト回路を起動させるような適切な閾値レベルに最も高いまたは最も低い主増幅器出力信号を比較する、やや高度な制御器によって、比較制御器を置き換えても良い。そのような場合、電圧オフセット回路は使用せず、制御器内の比較回路で置き換えることになる。図１４Ａにおいて、信号１４６１および１４６２は、二つの起動信号にそれぞれ置き換えてもよい。起動信号の一つは第1段の正または負の電力ブースト増幅器に対するもので、もう一つは第２段の正または負の電力ブースト増幅器に対するものである。一方、図１４Ｂでは、信号１４６１’および１４６２’は、第1段の正または負の電力ブースト増幅器に対する単一の起動信号で置き換えることになる。なぜなら、第２段の正または負の電力ブースト増幅器１４４０’、１４５０’は第1段の正または負の電力ブースト増幅器１４２０’、１４３０’の出力に直接応答するからである。
【０１１４】
本明細書で図示しあるいは記述した多数の実施例は正および負の電源レールに関して一般的に記載してきたが、負の電源レールは等価的に接地に設定することができ、および／または、電力ブースト回路は一つの電力レールもしくは電力源で動作するようにしてもよいことが理解され認識されなければならない。図１５は、本明細書に開示した実施例によるカスケード配列電力ブースト回路を有するトラッキング電源の一例を図示する回路概略図であり、図１７は、図１５の電力ブースト回路の動作に関する特定の電圧波形および相互関係の一例を図示する一組のグラフを示す。図１５の実施例において、「１５ｘｘ」と表示した要素は、図１３で「１３ｘｘ」と同様の数字を付けた要素に一般的に対応している。かくして、図１３と同様に、図１５の実施例は主増幅器１５０４（「Ａ１」で示す）を含み、それはソース信号１５０２を増幅する。主増幅器１５０４は出力信号１５９９を有し、それはたとえば拡声器（図示せず）に、任意でカップリングコンデンサ１５１５（「Ｃ１」）を介して、接続されてよい。図１３でと同じように、主増幅器１５０４は、好ましくは電力レール１５２８（Ｖ１）にダイオードＤ２を介して結合しているが、負の電源ラインに接続するかわりに、ダイオードＤ８を介して接地１５３８に接続している。第１の正の電力ブースト回路と連携する第１の正の電力ブースト増幅器１５２０（Ｂ１＋）の電源入力は、好ましくは、ダイオードＤ１を介して電力レール１５２８（Ｖ１）に、そして直接、接地１５３８に結合している。第１の負の電力ブースト回路と連携する第１の負の電力ブースト増幅器１５３０（Ｂ１―）の電源入力は、好ましくは、直接電力レール１５２８（Ｖ１）に、またダイオードＤ８を介して接地１５３８に、結合する。第１の正のおよび第１の負の電力ブースト増幅器１５２０および１５３０は、蓄電コンデンサＣ２およびＣ４（または他の蓄積エネルギ源）をそれぞれ介して主増幅器１５０４の電源入力１５０７、１５０８（Ｖｂｏｏｓｔ１＋およびＶｂｏｏｔ１−としても引用する）にそれぞれ結合する。
【０１１５】
第２の正の電力ブースト回路と連携する第２の正の電力ブースト増幅器１５４０（Ｂ２＋）および第２の負の電力ブースト回路と連携する第２の負の電力ブースト増幅器１５５０（Ｂ２―）の電源入力は、それぞれ、電力レール１５２８（Ｖ１）および接地１５３８に結合する。第２の正の電力ブースト増幅器１５４０は、蓄電コンデンサＣ３を介して第１の正の電力ブースト増幅器１５２０の電源入力１５４１（Ｖｂｏｏｓｔ２＋）に結合する。第２の負の電力ブースト増幅器１５５０は、蓄電コンデンサＣ５を介して第１の負の電力ブースト増幅器１５３０の負の電源入力１５５１（Ｖｂｏｏｓｔ２―）に結合する。
【０１１６】
動作において、図１５の回路は、一般的に図１１および１３の回路について前に記載したのと同じように動作し、その結果、通常利用可能な電圧振幅の大幅な増大を主増幅器１５０４に与える。図１７は、特定の一例による、単純化された様々な波形を図示する関連する一組のグラフを示しており、図１１の電源実施例に関連する波形を示す図１２の例と極めて似ている。図１７において、図１２と同様に、一番上のグラフ１７０５は、信号波形１７１０によって図示された主増幅器Ａ１の出力を図示するとともに、主増幅器Ａ１の電源入力に与えられる電力ブースト信号１７１１をも示している。図１７にはまた、この例による第１および第２段のカスケード配列された電力ブースト回路の動作を示すグラフ１７１５および１７２５も示されている。信号波形１７１０は、図１５の主増幅器１５０４の出力１５０５を表し、実線の波形ライン１７２０（「Ｂ１＋」でも示される）は図１５における第１の正の電力ブースト増幅器１５２０からの出力信号１５２２を表し、また実線の波形ライン１７３０（「Ｂ２＋」でも示される）は図１５における第２の正の電力ブースト増幅器１５４０からの出力信号１５４３を表す。信号１７１１および１７２２（Ｖｂｏｏｓｔ１＋およびＶｂｏｏｓｔ２＋でも示される）はそれぞれ、図１５において同一の参照数字を有する電源入力信号１５０７、１５４１を表す。
【０１１７】
図１７に示すように、静止状態を表している時間Ｔ０−Ｔ１の期間の間は、グラフ１７１５における第１の正の電力ブースト増幅器出力１７２０（波形Ｂ１＋）およびグラフ１７２５における第２の正の電力ブースト増幅器出力１７３０（波形Ｂ２＋）は接地電位にあり、グラフ１７０５における主増幅器電源入力１７１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１＋）およびグラフ１７１５における第１の正の電力ブースト増幅器電源入力１７２２（波形Ｖｂｏｏｓｔ２＋）はＶ１電位にあり、また主電源出力信号１７１０（波形Ａ１）０．５・Ｖ１の電位にある。
【０１１８】
時間Ｔ１で、主増幅器出力信号１７１０は変化を開始する。時間Ｔ０からＴ３までの全期間にわたって、主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）は、電源レール電圧Ｖ１の下、接地までの間にとどまり、波形Ｂ１＋、Ｂ２＋，Ｖｂｏｏｓｔ１＋、およびＶｂｏｏｓｔ２＋は、電力ブーストがまだ必要とされないので静止電圧レベルを維持し続ける。
【０１１９】
期間Ｔ３−Ｔ４においては、主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）が正の供給レール電圧Ｖ１に近づき、最終的に電圧レベルでＶ１の２倍より少ない第１のピーク１７１２に達すると、電圧オフセット回路ダイオードＤ３およびＤ５が導通し、第１の正のブースト増幅器１５２０への入力１５４５（図１５）が主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）に追従し始める。したがって、第１の電力ブースト増幅器出力信号１７２０（波形Ｂ１＋）は上昇し、主増幅器電源入力信号１７１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１+）はそれを追跡し、たとえば、図１２に関連して先に述べたようなオフセットΔ１に等しいかまたはそれに対応するあるオフセット量だけ波形Ａ１より上にとどまる。かくして、主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）はクリッピングを回避し、上昇を続けることができる。
【０１２０】
時間Ｔ４−Ｔ５の期間については、主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）が下降すると、主増幅器電源入力信号１７１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１+）は、波形Ｖｂｏｏｓｔ１+が正の電源レールＶ１に等しい電位にもう一度なるまで追従し、そしてその地点で波形Ｖｂｏｏｓｔ１+はダイオードＤ２の導通によって再びクランプする。主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）の電圧レベルがさらに下降すると、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１７２０(波形Ｂ１＋)は接地電位に向かって下降し、それによってコンデンサＣ２を再充電する。
【０１２１】
時間Ｔ６−Ｔ８の期間の間、主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）のレベルがＶ１の２倍の電位を超えてＶ１のほぼ３倍のレベルより上の第２のピーク１７１３に近づくと、第１の正のブースト増幅器出力信号１７２０（波形Ｂ１＋）のレベルは、主増幅器１５０４に適切に電力供給できるように、それに応じてＶ１より上に上昇する必要がある。したがって、期間Ｔ６−Ｔ８の間に主増幅器出力信号１７１０が上昇すると、電圧オフセット回路ダイオードＤ４およびＤ６が導通し始め、第２の正の電力ブースト増幅器出力信号１７３０（波形Ｂ２＋）を、たとえば、図１２に関連して先に述べたようなオフセットΔ２に等しいかまたはそれに対応するある閾値量だけオフセットして、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１７２０からの出力とともに、上昇させる。この動作は、第１の正の電力ブースト増幅器電源入力１７２２（波形Ｖｂｏｏｓｔ２+）を増大させ、それは、第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１７２０（波形Ｂ１＋）がクリップするのを防止して主増幅器電源入力１７１１（波形Ｖｂｏｏｓｔ１＋）を引き続き増大させ、それによって主増幅器出力信号１７１０（波形Ａ１）がクリップするのをも同様に防止する。この動作は、第２の正の電力ブースト増幅器出力信号１７３０（波形Ｂ２＋）のレベルがＶ１の電位でクリップするまで続き、そしてその地点で第１の正の電力ブースト増幅器出力信号１７２０（波形Ｂ１＋）または主増幅器出力信号１７１０(波形Ａ１)はそれ以上大きな出力となることはなく、波形Ａ１は最終的にＶ１の３倍の正の出力電圧でクリップする。
【０１２２】
実際の応用形態では、別のところで述べたように、時間経過とともにオフセットレベルがある程度垂下または減退することがありうるが、本明細書で前に記載した実施例で、何らかの垂下または減退の効果を軽減するための技法について言及している。
【０１２３】
カスケード配列された負の電力ブースト回路についての電力ブーストは、同様の、ただし逆の、やり方で動作することになる。
【０１２４】
図１０乃至１６のいずれかにしたがって構成された増幅システムは、架橋増幅器構成を使わずに、またスイッチング電源を使わずに、構築することができ、それでもなお、大きな電圧振幅能力を有する。増大した電圧振幅は、二つの電力ブースト回路のカスケード配列の場合、１４．４ボルト電源から６９ボルトのオーダー（もっと大きなカスケード配列の場合はもっと大きい）であり、これは、８オームの負荷に、従来の増幅器の典型的な３ワット、あるいは架橋増幅器のほぼ１２ワットと比較して、およそ７４ワットを供給することができることを意味する。１４．５オームの負荷については、８オームの負荷よりも少ない電流しか引き出せないが（そのため、出力信号に対して約２．４アンペアに制限される）、本明細書に記載した実施例のどれかを使用した二つの電力ブースト回路のカスケード配列を用いて、４１ワットを供給することができる（架橋モードで用いた場合は８２ワット）。比較のために、最大電流容量（典型的な設定の増幅システムではおよそ２．４アンペアの範囲にある）を制限係数としてとると、従来の増幅器では３オームに対して約８．５ワットのみが、また架橋増幅器からは６オームに対して約１７ワットが利用可能であるが、増幅器に与えられる負荷インピーダンスが低くなることに起因して歪が増えることになる。
【０１２５】
実際のシステムでは、図１０乃至１６のカスケード配列された電力ブースト回路がそれらの最大レール電圧まで完全に振れる、または主増幅器（単数または複数）が最大にブーストされたレール電圧まで完全に振れる能力には制限がありうる。しかしながら、注意深く設計することによって、特に本明細書において後述する技法にしたがって、このような制限を最小限にすることができる。
【０１２６】
図１０乃至１６の電力ブーストシステムによって提供することができる別の利点は、電力散逸の低減である。主増幅器（単数または複数）は、その出力電力トランジスタの両端の電圧損失がより少ないため、同じ出力電力容量の従来の増幅器よりも散逸する散逸する電力が一般的にはるかに少ない。したがって、主増幅器（単数または複数）の電力トランジスタは従来の増幅器よりも低い電圧および／または電力定格を有することができるが、それでも出力電流をフルに流すことが可能である。電力ブースト増幅器に使用される電力トランジスタも、一般的に供給レール間の差（すなわち、Ｖｓ+−Ｖｓ-）よりも大きな電圧を受けないため、低い電圧／電力定格を有することができる。図１０乃至１６のシステムの様々な増幅器におけるピーク電力散逸は、時として比較的高くなりうるが、全体の電力散逸は、特に、入力ソース信号（単数または複数）がたまにだけ高い出力電力を必要とするような設定では、低く維持することができる。たとえば、オーディオ再生システムでは、カスケード配列された電力ブースト回路によって提供されるブースとモードは、典型的な状況では、オーディオ再生における平均信号レベルがピークレベルよりも著しく低いため、たまにしか利用されないであろう。たいていの場合、カスケード配列された電力ブースト回路は実質的に電力を散逸せず、したがってそれらの平均電力散逸は低い。電力効率がよいことに加えて、カスケード配列電力ブースト回路は、平均電力散逸が低いので、より小さなヒートシンクで足りるという利点も有する。
【０１２７】
先に述べた通り、すでに明示的に記載していない限り、図１０乃至１６に図示される増幅システムの原理を二つ以上のチャンネルおよび／または二つ以上の主増幅器を有するシステムに拡張することができる。多チャンネルまたは多増幅器システムにおいて、正および／または負のカスケード配列電力ブースト回路を、チャンネルおよび／または主増幅器ごとに設けることが可能であろう。代替的に、カスケード配列された正および／または負の電力ブースト回路を、多チャンネルおよび／または多増幅器の間で、全体的にまたは部分的に共有することが可能である。
【０１２８】
本明細書において記載した様々な電力ブースト回路は、オーディオ増幅システムに有用な用途を見出すことができるが、このような用途に限定されることは決してない。むしろ、それらは様々な異なる状況または環境で使用されることができ、たとえば一時的な電力ブーストが必要なところならばどこにでも用いることができる。
【０１２９】
本発明の好ましい実施例を本明細書において記載してきたが、本発明の概念および範囲の内に留まる多くの変形形態が可能である。そのような変形形態は、当業者には本明細書および図面を検討すれば明らかになるであろう。したがって本発明は、添付の特許請求の範囲のいずれもの精神および範囲の内でなければ限定されないものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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