(57)【要約】増幅され、負荷に提供する入力信号を受信するシステム。本システムはスイッチ、整形部、電源アレイ、電力貯蔵アレイと制御部を含む。スイッチが負荷と結合しており、スイッチ出力信号を作り出す。入力信号とスイッチ出力信号は整形部で受信し、整形部は整形部出力信号を作り出し、これを制御部へ送る。電源モニターは電源アレイ内の全ての電源の電力レベルをモニターし、読み取り値を制御部へ送る。電力貯蔵モニターは電力貯蔵アレイ内の全ての電力貯蔵器の貯蔵電力レベルをモニターし、読み取り値を制御部へ送る。制御部は、整形部出力信号ならびに電源アレイ内の全ての電源ならびに電力貯蔵器アレイ内の全ての電力貯蔵器の電力レベル読み取り値に従い、スイッチング方式を決定する。制御部はスイッチに命令して、電源アレイ、電力貯蔵アレイならびに負荷へ決定したスイッチング方式を印加し、スイッチはこれに応じて新しいスイッチ出力信号を出す。
2004522349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅され少なくとも１つの個々の負荷要素に供給されるべき少なくとも１つの入力信号を受け取るシステムであって、
前記少なくとも１つの個々の負荷要素と結合し、前記少なくとも１つの入力信号に対して、少なくとも１つの個々のスイッチ出力信号を生成するスイッチと、
前記各少なくとも１つの入力信号と前記少なくとも１つの個々のスイッチ出力信号とに基づいて、前記各少なくとも１つの入力信号に対して、少なくとも１つの個々の波形整形器出力信号を決定する少なくとも１つの波形整形器と、
前記スイッチと結合し、少なくとも１つの電源を含む電源アレーと、
前記スイッチと結合し、少なくとも１つの電力貯蔵器を含む電力貯蔵器アレーと、
前記少なくとも１つの波形整形器および前記スイッチと結合し、前記少なくとも１つの個々の波形整形器出力信号のうちの少なくとも選択された１つに基づいて、スイッチング方式を決定する制御部とを備え、
前記スイッチは、前記スイッチング方式を、前記少なくとも１つの個々の負荷要素と、前記電源アレーと、前記電力貯蔵器アレーとに適用することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記制御部は、さらに前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも選択された１つの電源出力レベルに基づいて、前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記制御部は、さらに前記少なくとも１つの電力貯蔵器のうちの少なくとも選択された１つの貯蔵器出力レベルに基づいて、前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記制御部は、さらに前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも選択された１つの電源出力レベルに基づいて、前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記電源アレーおよび前記制御部と結合する電源モニターをさらに備え、
前記電源モニターは、前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも選択された１つの電源出力レベルをモニターして、前記モニターされた電源出力レベルに関する情報を前記制御部へ供給し、前記制御部は、さらに前記情報に基づいて前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記電力貯蔵器アレーおよび前記制御部と結合する電力貯蔵器モニターをさらに備え、
前記電力貯蔵器モニターは、前記少なくとも１つの電力貯蔵器のうちの少なくとも選択された１つの貯蔵器出力レベルをモニターして、前記モニターされた貯蔵器出力レベルに関する情報を前記制御部へ供給し、前記制御部は、さらに前記情報に基づいて前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記電源アレーおよび前記制御部と結合する電源モニターと、
前記電力貯蔵器アレーおよび前記制御部と結合する電力貯蔵器モニターと、をさらに備え、
前記電源モニターは、前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも選択された１つの電源出力レベルをモニターして、前記モニターされた電源出力レベルに関する電源情報を前記制御部へ供給し、
前記電力貯蔵器モニターは、前記少なくとも１つの電力貯蔵器のうちの少なくとも選択された１つの貯蔵器出力レベルをモニターして、前記モニターされた貯蔵器出力レベルに関する電力貯蔵器情報を前記制御部へ供給し、
前記制御部は、さらに前記電源情報と前記電力貯蔵器情報とに基づいて、前記スイッチング方式を決定することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記各少なくとも１つの電源のタイプは、
化学的起電力による電源、
物理的起電力による電源、
放射能による電源、
熱源による電源、および
電気的起電力による電源、
からなるリストから選択されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記各少なくとも１つの電力貯蔵器のタイプは、
コンデンサー、および
インダクタ、
からなるリストから選択されることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの波形整形器のうちの少なくとも選択された１つは、前記少なくとも１つの個々のスイッチ出力信号の前記それぞれを変更した後に、前記少なくとも１つの個々のスイッチ出力信号のそれぞれを分析することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの個々の波形整形器出力信号のうちの少なくとも１つは、後続の最良の出力信号であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
上記の少なくとも1つのおのおのの整形部の少なくとも1つの出力信号が後続の最良の出力信号の近似値であることを特徴とする請求項1記載のシステム
【請求項１３】
少なくとも1つのおのおのの整形部出力信号の少なくとも1つが、後続の最良の出力信号の関数であることを特徴とする請求項記載の1システム。
【請求項１４】
上記の制御部が、少なくとも1つの追加の信号を受信し、さらに上記の制御部が上記の少なくとも追加の信号により、さらに上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項１５】
上記の、少なくとも追加の信号が上記の少なくとも１つの入力信号の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4記載のシステム。
【請求項１６】
上記の制御部が新しいスイッチング方式を間隔が開いた時間の間隔で決定することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項１７】
上記の制御部が新しいスイッチング方式をリアルタイムで決定することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項１８】
上記の制御部があらかじめ定められた条件を満した際に、リアルタイムで新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項１９】
上記の、少なくとも1つの、整形部と結合されたシグナル・ジェネレーター（信号発生器）をさらに備え、上記の少なくとも1つのシグナル・ジェネレーター（信号発生器）が、少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた1つを作り出すことを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２０】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２１】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも1つの電力貯蔵部の少なくとも選ばれた１つを含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２２】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項21記載のシステム。
【請求項２３】
上記のスイッチング方式が、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵部の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つ、と
上記の1つのおのおのの負荷要素の少なくとも選ばれた1つ、
よりなるリストから選ばれた少なくとも1つの構成部品を含むことを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２４】
上記のスイッチング方式が直列であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２５】
上記のスイッチング方式が並列であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２６】
上記のスイッチング方式が並列と直列の結合を有し、混合していることを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２７】
上記の少なくとも1つの整形部の少なくとも1つが、上記のシステムにより供給されたシステム信号により、おのおのの整形部のパラメーターを調節することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項２８】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵部の貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電力電源の電源電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、と
上記の少なくとも1つのおのおののスイッチ出力信号の少なくとも選ばれた1つ、
よりなるリストから選ばれた、少なくとも1つの、信号を含むことを特徴とする請求項27記載のシステム。
【請求項２９】
上記の制御部が、スイッチング方式選択方針により作動し、さらに上記の制御部が上記のスイッチング方式選択方針を上記のシステムが提供したシステム信号により調整することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項３０】
上記のシステム信号が
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵部の貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、と
上記の少なくとも1つの電源の電源電力レベルの少なくとも選ばれた1つ。
よりなるリストから選ばれた、少なくとも1つの、信号を含むことを特徴とする請求項29記載のシステム。
【請求項３１】
上記の制御部が上記のスイッチに対し、アナログ制御信号を提供することを特徴とする請求項1記載のシステム。
【請求項３２】
増幅され、また負荷要素に提供されるべき入力信号を受信するシステムにおいて、
上記の負荷要素にアクティブ負荷出力信号を提供するアクティブ負荷、
上記のアクティブ負荷と結合するスイッチ、
上記の入力信号と上記のアクティブ負荷出力信号により整形部の出力信号を決定する整形部、
上記のスイッチと結合する電源アレイ、（ただし上記の電源アレイは、少なくとも1つの電源を含む）、
上記のスイッチと結合する電力貯蔵アレイ、（ただし上記の電力貯蔵アレイは少なくとも1つの電力貯蔵部を含む）を備え、さらに
上記の整形部、ならびに上記のスイッチと結ぶ制御部で、上記制御部は上記の整形部の出力信号により上記のスイッチング方式を決定する。
さらに、上記のスイッチは、上記の電源アレイ、上記の電力貯蔵アレイ、さらに上記のアクティブ負荷に上記のスイッチング方式を印加し、さらに
上記のアクティブ負荷のアクティブ・インピーダンスは、上記のシステムにより提供されるシステム信号により決定されることを特徴とするシステム。
【請求項３３】
上記のシステム信号は、
上記の整形部の出力信号、と
上記の制御部が抵抗する制御部コマンドの1つ、
よりなるリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項３４】
上記のシステム信号が、さらにかかる信号により提供されるスイッチ出力信号を含むことを特徴とする請求項33記載のシステム。
【請求項３５】
上記の制御部が、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルにより、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項３６】
上記の制御部が、上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルに従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項３７】
上記の制御部が、さらに上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルに従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項36記載のシステム。
【請求項３８】
さらに、上記の電源アレイ、ならびに上記の制御部と結び付いた電源モニターからなることを特徴とする請求項32記載のシステムにおいて、
上記の電源モニターは、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルをモニターし、上記のモニターした電源の電力レベルのおのおのの情報を上記の制御部に供給することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項３９】
さらに、上記の電力貯蔵アレイ、ならびに上記の制御部と結び付いた電力貯蔵モニターを備え、
上記の電力貯蔵モニターは、上記の、少なくとも1つの、電力貯蔵器の中の選ばれた1つの貯蔵電力レベルをモニターし、上記のモニターされた貯蔵電力レベルのおのおのの情報を上記の制御部に供給することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４０】
さらに、
上記の電源アレイと上記の制御部に連結した電源モニターと、
上記の電力貯蔵アレイならびに上記の制御部と連結した電力貯蔵モニターを備え、
上記の電源モニターが上記の、少なくとも1つの、電源の、少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルをモニターし、上記のモニターした電源電力レベルのおのおのの電源情報を上記の制御部へ供給し、
上記の電力貯蔵モニターが上記の、少なくとも１つの、電力貯蔵器の、少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルをモニターし、上記のモニターされた貯蔵電力レベルのおのおのの電力貯蔵情報を上記の制御部に供給し、さらに
上記の制御部は、さらに上記の電源情報と上記の電力貯蔵情報に従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４１】
おのおのの上記の少なくとも1つの電力貯蔵器のタイプが、
コンデンサー、と
誘導子
からなるリストから選ばれることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４２】
上記のアクティブ負荷のタイプが、
誘導子、
コンデンサー、
抵抗 、
電子回路と
電力プッシング要素
からなるリストから選ばれることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４３】
上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つのタイプが、
化学的起電力による電力源、
物理的起電力による電力源、
放射による電力源
熱による電力源、と
電気機器による電力源
からなるリストから選ばれることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４４】
上記の整形部が、上記のアクティブ負荷出力信号を修正した後に、上記のアクティブ負荷出力信号を分析することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４５】
上記の整形部出力信号は、後続の最良の出力信号であることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４６】
上記の整形部出力信号は、後続の最良の出力信号の近似値であることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４７】
上記の整形部出力信号は、後続の最良の出力信号の関数であることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４８】
上記の制御部が、少なくとも追加の信号を受信し、さらに上記の制御部がさらに上記の少なくとも1つの追加の信号に基づき、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項４９】
上記の、少なくとも追加の信号が上記の入力信号を含むことを特徴とする請求項48記載のシステム。
【請求項５０】
上記の制御部が、間隔の開いた時間的間隔で、新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５１】
上記の制御部が、リアルタイムで新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５２】
上記の制御部があらかじめ決定された条件が満たされた際に、リアルタイムで新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５３】
さらに、上記の整形部と連結した信号発生器よりなり、上記の信号発生器が上記の入力信号を作り出すことを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５４】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５５】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５６】
上記のスイッチング方式が上記の、少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項55記載のシステム。
【請求項５７】
上記のスイッチング方式が、
上記の、少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つ、
上記の、少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つ、および
上記のアクティブ負荷、
よりなるリストから選ばれた少なくとも1つの構成部品を含むことを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５８】
上記のスイッチング方式が、直列であることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項５９】
上記のスイッチング方式が、並列であることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項６０】
上記のスイッチング方式が、並列と直列の連結を有し、混合していることを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項６１】
上記の整形部が、上記のシステムにより供給されるシステム信号に従い、おのおのの整形部のパラメーターを調整することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項６２】
上記のシステム信号が、
上記の入力信号、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベル、
上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベル、および
上記のスイッチにより提供されるスイッチ出力信号、
からなるリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項61記載のシステム
【請求項６３】
上記の制御部は、スイッチング方式選択方針により作動し、さらに、
上記の制御部は、上記のシステムにより供給されるシステム信号に従い、上記のスイッチング方式選択方針を調整することを特徴とする請求項32記載のシステム。
【請求項６４】
上記のシステム信号は、
上記の入力信号、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルと、
上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベル、
からなるリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項63記載のシステム。
【請求項６５】
増幅されるべき、さらに、少なくとも1つのおのおのの負荷要素に提供するべき、少なくとも1つの入力信号を受信し、
おのおのの上記の少なくとも1つの入力信号に対し、少なくとも1つのおのおののスイッチ出力信号を作り出すための上記の少なくとも1つのおのおのの負荷要素と連結したスイッチ、
おのおのの上記の少なくとも1つの入力信号および上記の少なくとも1つのおのおののスイッチ出力信号により、おのおのの上記の少なくとも1つの入力信号に対し、少なくとも1つのおのおのの整形部出力信号を決定する少なくとも1つの整形部、
上記のスイッチ上記の電源アレイと連結され少なくとも1つの電源を含む電源アレイ上記のスイッチと連結した電源アレイ、（当該電源アレイは、少なくとも1つの電源を含む）、
上記のスイッチと連結した電力貯蔵アレイ、（上記の電源貯蔵アレイは少なくとも1つの電力貯蔵器を含む）、
上記のスイッチと連結したアクティブ負荷アレイ、（上記のアクティブ負荷アレイは、少なくとも1つのアクティブ負荷要素を含む）、さらに、
上記の少なくとも1つ整形部のならびに上記のスイッチに連結された制御部、（上記制御部は、上記の少なくとも1つのおのおのの整形部出力信号の少なくとも選ばれた1つに従いスイッチング方式を決定する）、
を備え、
上記のスイッチは、上記のスイッチング方式を上記の少なくとも1つの、おのおのの負荷要素、上記の電源アレイ、上記のアクティブ負荷アレイ、ならびに上記の電力貯蔵アレイに印加し、さらに
上記の少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた1つのアクティブ・インピーダンスは、上記のシステムにより供給されるシステム信号に従い決定されることを特徴とするシステム。
【請求項６６】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つのおのおのの整形部出力信号の少なくとも選ばれた1つと、
上記の制御部により提供される制御部コマンドの少なくとも1つ、
からなるリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項６７】
上記のシステム信号が、さらに少なくとも1つのおのおののスイッチ出力信号の、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項66記載のシステム。
【請求項６８】
上記の制御部が、さらに上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルに従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項６９】
上記の制御部が、さらに上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルに従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項７０】
上記の制御部が、さらに上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルに従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項69記載のシステム。
【請求項７１】
さらに、上記の電源アレイと上記の制御部と連結された電源モニターを備え、
上記の電源モニターは、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルをモニターし、上記のモニターされた電源電力レベルに関するおのおのの情報を上記の制御部に提供し、さらに上記の制御部は、さらに上記の情報に従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項７２】
さらに、上記の電力貯蔵アレイならびに上記の制御部と連結された電力貯蔵モニターを備え、
上記の電力貯蔵モニターが、上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルをモニターし、上記のモニターされた貯蔵電力レベルのおのおのの情報を上記のモニターに提供し、さらに上記の制御部は、上記の情報に基づき上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項７３】
さらに、
上記の電源アレイならびに上記の制御部と連結された電源モニター、ならびに
上記の電力貯蔵アレイならびに上記の制御部と連結された電力貯蔵モニター
を備え、さらに
上記の電源モニターは、上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つの電源電力レベルをモニターし、上記のモニターされた電源電力レベルのおのおのの電源情報を上記の制御部に提供し、
上記の電力貯蔵モニターが、上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つの貯蔵電力レベルをモニターし、上記のモニターされた貯蔵電力レベルのおのおのの電力貯蔵情報を上記の制御部に提供し、さらに
上記の制御部は、さらに上記の電源情報ならびに上記の電力貯蔵情報に従い、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項７４】
上記のおのおのの少なくとも1つの電源が、
化学的起電力からの電源、
物理的起電力からの電源、
放射から電源、
熱から電源と
電気機器からの電源
から成るリストから選ばれることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項７５】
おのおのの上記の少なくとも１つの電力貯蔵器のタイプは、
コンデンサー、と
誘導子
から成るリストから選ばれることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項７６】
上記の少なくとも1つのアクティブ負荷要素のタイプが、
誘導子、
コンデンサー、
抵抗、
電子回路、と
電力プッシング要素
から成るリストから選ばれることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項７７】
上記の少なくとも1つの整形部の少なくとも選ばれた１つが、上記の少なくとも１つのおのおののスイッチ出力信号のおのおのの１つを修正した後に、上記の少なくとも１つのおのおののスイッチ出力信号の上記のおのおのの1つを分析することを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項７８】
上記の少なくとも１つのおのおのの整形部出力信号の少なくとも1つが、後続の最良の出力信号であることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項７９】
上記の少なくとも１つのおのおのの整形部出力信号の少なくとも1つが、後続の最良の出力信号の近似値であることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８０】
上記の少なくとも１つのおのおのの整形部出力信号は、後続の最良の出力信号の関数であることを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８１】
上記の制御部が、少なくとも1つの追加の信号を受信し、さらに上記の制御部が、さらに上記の少なくとも追加の１つの信号により、上記のスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８２】
上記の少なくとも1つの追加の信号が、上記の少なくとも１つの入力信号の少なくとも選ばれた１つを含むことを特徴とする請求項８１記載のシステム。
【請求項８３】
上記の制御部が、間隔の開いた時間的な間隔で新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８４】
上記の制御部がリアルタイムで新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８５】
上記の制御部が、前もって定められた条件が達成された際に、リアルタイムで新しいスイッチング方式を決定することを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８６】
さらに上記の少なくとも１つの整形部と結合している少なくとも1つの信号発生器を備えており、上記の少なくとも1つの信号発生器が上記の少なくとも１つの入力信号の少なくとも選ばれた１つを作り出すことを特徴とする請求項６５記載のシステム。
【請求項８７】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも電源の少なくとも選ばれた１つを含むことを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項８８】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも１つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項８９】
上記のスイッチング方式が、上記の少なくとも１つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項88記載のシステム。
【請求項９０】
上記のスイッチング方式が、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた１つ、
上記の少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた１つ、
上記の少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた１つ、と
上記の少なくとも1つのおのおのの負荷要素の少なくとも選ばれた１つ、
より成るリストから選ばれた少なくとも1つの構成部品を含むことを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９１】
上記のスイッチング方式が直列であることを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９２】
上記のスイッチング方式が並列であることを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９３】
上記のスイッチング方式が並列と直列の結合を有し、混合していることを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９４】
上記の少なくとも1つの整形部の少なくとも1つが、上記のシステムにより提供されるシステム信号に従い、おのおのの整形部のパラメータを調節することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９５】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電力貯蔵器の選ばれた１つの貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電源の選ばれた1つの電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、と
上記の少なくとも1つのおのおののスイッチ出力信号の少なくとも選ばれた1つ、
より成るリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項94記載のシステム。
【請求項９６】
上記の制御部はスイッチング方式選択方針に従い作動し、さらに
上記の制御部は上記のシステムが提供するシステム信号に従い、上記のスイッチング方式選択方針を調整することを特徴とする請求項65記載のシステム。
【請求項９７】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも１つの入力信号の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの電源貯蔵器の選ばれた1つの貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた1つと、
上記の少なくとも1つの電源の選ばれた1つの電源電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、
より成るリストから選ばれた少なくとも1つの信号を含むことを特徴とする請求項96記載のシステム。
【請求項９８】
少なくとも1つの入力信号を増幅し、これにより少なくとも1つのおのおのの負荷要素に提供する少なくとも1つのおのおのの増幅入力信号を作り出し、
少なくとも1つの入力信号と少なくとも1つのおのおののフィードバック信号を分析し、これにより上記の少なくとも1つの負荷要素に印加するべき少なくとも1つのおのおのの望ましい入力信号を決定し、
上記の少なくとも1つの希望される出力信号の少なくとも1つによりスイッチング方式を決定し、さらに
上記の少なくとも1つのおのおのの負荷要素の少なくとも選ばれた1つに上記のスイッチング方式を印加するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項９９】
上記の少なくとも1つの希望される出力信号の少なくとも選ばれた1つ、
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた1つ、
少なくとも1つの電源の電源電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、
少なくとも1つの電力貯蔵器の貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた1つ、と
システム信号、
から成るリストから選ばれた信号により、上記のスイッチング方式をさらに決定することを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１００】
上記のスイッチング方式が、少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１０１】
上記のスイッチング方式が、少なくとも1つの電力貯蔵器の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１０２】
上記のスイッチング方式が、さらに少なくとも1つの電源の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項101記載の方法
【請求項１０３】
上記のスイッチング方式が、さらに少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１０４】
上記のスイッチング方式が、さらに少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた1つを含むことを特徴とする請求項100記載の方法
【請求項１０５】
上記のスイッチング方式が、さらに少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた１つを含むことを特徴とする請求項101記載の方法
【請求項１０６】
上記のスイッチング方式が、少なくとも1つのアクティブ負荷要素の少なくとも選ばれた１つを含むことを特徴とする請求項102記載の方法
【請求項１０７】
おのおのの上記の少なくとも1つの電源のタイプが、
化学的起電力による電源、
物理的起電力による電源、
放射による電源、
熱による電源、ならびに
電気機器る電源、
から成るリストから選ばれることを特徴とする請求項100記載の方法
【請求項１０８】
おのおのの上記の少なくとも1つの電力貯蔵器のタイプが、
コンデンサー、と
誘導子、
から成るリストから選ばれることを特徴とする請求項101記載の方法。
【請求項１０９】
上記の少なくとも1つのアクティブ負荷要素のタイプが、
誘導子、
コンデンサー、
抵抗、
電力プッシング要素、
より成るリストから選ばれることを特徴とする請求項103記載の方法
【請求項１１０】
上記の少なくとも1つのおのおのの希望された出力信号の少なくとも１つが、後続の最良の出力信号であることを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１１１】
上記の少なくとも1つのおのおのの希望された出力信号の少なくとも1つが、後続の最良の出力信号の近似値であることを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１１２】
上記の少なくとも1つのおのおのの希望された出力信号の少なくとも1つが、後続の最良の出力信号の関数であることを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１１３】
上記のスイッチング方式が、直列であることを特徴とする請求項98記載の方法。
【請求項１１４】
上記のスイッチング方式が、並列であることを特徴とする請求項98記載の方法。
【請求項１１５】
上記のスイッチング方式が、平行ならびに直列の結合であり、混合していることを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１１６】
上記のスイッチング方式が、間隔の開いた時間的な間隔で決定されることを特徴とする請求項98記載の方法
【請求項１１７】
上記のスイッチング方式が、リアルタイムで決定されることを特徴とする請求項98記載の方法。
【請求項１１８】
上記のスイッチング方式が、予め定められた条件が満たされた場合に、リアルタイムで決定されることを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１１９】
おのおのの上記の少なくとも1つの各フィードバック信号が、
上記の少なくとも1つの各増幅入力信号のおのおのの１つ、と
上記の少なくとも１つの各増幅入力信号の１つのおのおのの修正信号、
より成るリストから選ばれることを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１２０】
上記の少なくとも1つの入力信号を受信する予備的ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１２１】
少なくとも1つの電源の選ばれた1つの電源電力レベルをモニターするステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１２２】
少なくとも1つの電源貯蔵器の選ばれた1つの貯蔵電力レベルをモニターするステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１２３】
少なくとも1つのアクティブ負荷要素にアクティブ負荷インピーランスを設定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法
【請求項１２４】
システム信号に従い少なくとも1つのアクティブ負荷要素のアクティブ負荷インピーランスを調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法。
【請求項１２５】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つの各希望された出力信号の少なくとも選ばれた１つ、と
上記の少なくとも1つの各増幅入力信号の少なくとも選ばれた１つ、
より成るリストの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項124記載の方法
【請求項１２６】
システム信号により上記の分析ステップに用いられている分析ステップを調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法。
【請求項１２７】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた１つ、
少なくとも1つの電源貯蔵器の貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた１つ、
少なくとも1つの電源の電源電力レベルの少なくとも選ばれた１つ、
上記の少なくとも1つの各入力増幅信号の少なくとも選ばれた1つ、と
上記の少なくとも1つの各フィードバック信号の少なくとも選ばれた１つ、
から成るリストの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項126記載の方法。
【請求項１２８】
システム信号によりスイッチング方式を決定する上記のステップの決定方針を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９８記載の方法。
【請求項１２９】
上記のシステム信号が、
上記の少なくとも1つの入力信号の少なくとも選ばれた１つ、
少なくとも1つの電力貯蔵器の貯蔵電力レベルの少なくとも選ばれた１つ、と
少なくとも1つの電源の電源電力レベルの少なくとも選ばれた１つ、
から成るリストの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項128記載の方法。
【請求項１３０】
実質的に上記記載された請求項１〜９７のいずれかによる入力信号の増幅システム。
【請求項１３１】
図面のいずれかで実質的に図示されていることを特徴とする請求項1〜97いずれかによる入力信号増幅システム。
【請求項１３２】
実質的に以上に記載された通りの請求項９８〜１２９いずれかによる入力信号増幅システム。
【請求項１３３】
図面のいずれかで実質的に描かれているとおりの請求項９８〜１２９のいずれかによる入力信号の増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に信号の電力増幅用の方法およびシステムに関する。さらに詳細には、オーディオ信号の電力増幅の方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅電気信号用の方法及びシステムは周知の技術である。一般には、電気の電力増幅器がデータ信号（デジタルまたはアナログ）を受信し、電力増幅した各アナログ信号を生成する。入力信号および制限値のタイプが出力信号上に課され、電力増幅器の構成と方法とが定められて、動作用に使用される。電力増幅器はその構成によって、例えば、クラスＡ、クラスＡＢ、クラスＤのように数クラスに分類される。
【０００３】
従来の電力プッシュ素子、例えばトランジスタ（例えば、ＢＪＴ，ＭＯＳＦＥＴなど）は半導体製である。このような電力プッシュ素子は最小動作電圧（例えば、Ｎ型）、あるいは最大動作電圧（例えば、Ｐ型）を特徴とする。任意の構成ではこのような電力プッシュ素子はプッシュ電流あるいは、プル電流何れにも動作可能となることが確認されている。（例えば、電力プッシュ素子が一方向だけに電流を通せる。）
【０００４】
本質的には、これら電力プッシュ素子の各タイプが電圧レベルを制限し、それによりレベルが増幅されることがある。例えば、ＢＪＴ  ＮＰＮ電力プッシュ素子は、ベース端子とエミッタ端子間の電圧としての入力信号を判定している間、最小動作電圧が約0.7ボルトであることを特徴とする。したがって、ＢＪＴ  ＮＰＮ電力プッシュ素子は入力信号を増幅することができ、その素子はこの最小動作電圧レベルよりも高い。さらに、飽和を超えた最大入力電圧レベルがこのような電力プッシュ素子をさらに制約することが示されている。また、ほとんどの電力プッシュ素子は非線形伝達関数であることも特徴である。
【０００５】
ここに参照した図１Ａは、クラスＡ電力増幅器の概略図であり、全体として参照番号１０を付した従来の技術である。クラスＡ電力増幅器が単一性電力プッシュ素子を用い、一方向だけに電流を押しやり、それにより単極だけの出力信号のみを生成する。その目的のために、クラスＡアーキテクチャが、ゼロレベル以上もしくは以下いずれかに完全に単極性信号をシフトすることによって単極信号にその入力信号を変換する。クラスＡアーキテクチャは、最小動作電圧の問題および固有の電力プッシュ素子の非線形性の問題とを解決する制御部を備える。
【０００６】
増幅器１０は加算ユニット２、制御部４及び電力プッシャ６からなる。加算ユニット２が参照符８の定バイアス源ＶＢＩＡＳ、及び制御部４とに連結する。さらに制御部４が電力プッシャ６に連結する。加算ユニット２は入力信号Ｘ（ｔ）を受信し、ＶＢＩＡＳ８を加え、そして制御部４に結果（例えば、
【数１】
2004522349.tif 000003
）を与える。制御部４が各制御信号を生成し、且つその信号に電力プッシャ６を供給する。電力プッシャ６が電力増幅信号Ｙ（ｔ）を生成し、且つ帰還として制御部４に戻り、信号Ｙ（ｔ）を供給する。制御部４が出力Ｙ（ｔ）と増加入力（例えば、
【数１】
2004522349.tif 000004
）とを比べ、この制御信号を更新し、比較した信号との間に見つかった全ての誤差を修正する。
【０００７】
一般に、クラスＡ電力増幅器は、そのタイプとそのために用いられた電力プッシュ素子との接合によって正か負かの極性が判定されて、その判定された極性を有す出力信号を持っている。クラスＡ電力増幅器は、増加入力信号及び出力信号との間の誤差の点で電力増幅が良質であることが特徴である。
【０００８】
クラスＡ電力増幅器の出力はバイアス印加されたことが示されている。それゆえ、このような電力増幅器がシステムに実装されることがあり、またこのシステムは例えばオーディオシステムのような直流信号に敏感ではない。
【０００９】
フルスケールサインカーブ信号をなすクラスＡ電力増幅器の理論上の効率は、２５％である。典型的スピーチあるいはオーディオ信号の理論上の効率は、フルスケールでは約８％である。クラスＡ電力増幅器において、電力は熱の形で消費される。供給された電源電圧と、負荷に印加された出力電圧との間の差のために、その電力は主に電力プッシャの間で消費される。
【００１０】
クラスＡＢ電力増幅器アーキテクチャは、双極性電力増幅器である。クラスＡＢアーキテクチャは２個の電力プッシュ素子を有し、一方は入力信号の正の部分を増幅し、他方は入力信号の負の部分を増幅する。
【００１１】
ここに参照した図１Ｂは、クラスＡＢ電力増幅器の概略図であり、全体としての参照番号２０を付した従来の技術である。増幅器２０は、制御部２２と、バイアス電力システム２４と、２個の電力プッシャ２６及び２８とを備えている。バイアス電力システム２４には、正電力プッシャ２６の入力端子の方向へ、負電力プッシャ２８を有する制御部２２が接続されている。さらに電力プッシャ２６及び２８の出力端子が制御部２２の方向へ、制御部２２と共に接続されている。
【００１２】
図１Ｂに例示した正電力プッシャ２６が正電力プッシュ素子（例えばＮ−ＭＯＳＦＥＴ、ＮＰＮ等）に組み込まれ、また負電力プッシャ２８が負電力プッシュ素子（例えばＰ−ＭＯＳＦＥＴ、ＰＮＰ等）に組み込まれる。
【００１３】
電力プッシャ２６及び２８に用いられる各半導体素子が、最小動作電圧
【数２】
2004522349.tif 000005
および最大動作電圧
【数３】
2004522349.tif 000006
を各々示す。Ｖ１及びＶ２が共にＶ２からＶ１へのコンダクタンスデッドゾーンを定義する。クラスＡＢ電力増幅器は何れの電力プッシャもコンダクタンスデッドゾーンでは動作しない。このような状況では、電力プッシャのどちらも導電しないので、出力信号は規定されない。したがって、バイアス電力システム２４は常に電流を導電する電力プッシャの少なくとも１つを設定し、それにより規定された出力信号を生成する。
【００１４】
制御部２２は入力信号Ｘ（ｔ）を受信し、各制御信号を生成し、バイアス電力システム２４にその制御信号を供給する。バイアス電力システム２４は電力プッシャ２６及び２８により定義されたデッドゾーンに従って該制御信号を修正し、正電力プッシャ２６の方向への制御信号の正バイアスヴァージョン及び負電力プッシャ２８の方向への制御信号の負バイアスヴァージョンとを供給する。正電力プッシャ２６がそこに供給された正バイアス制御信号によって、出力信号
2004522349.tif 000007
を生成する。負電力プッシャ２８がそこに供給された負バイアス制御信号によって、出力信号
2004522349.tif 000008
を生成する。電力プッシャ２６及び２８の出力端子は共に短絡され、通常の出力端子を形成し、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する。電力プッシャ２６と２８との出力電流が共に加算され、それゆえ出力信号を
【数４】
2004522349.tif 000009
であると定義する。Ｙ(ｔ)は制御部２２に帰還する。制御部２２が出力信号Ｙ（ｔ）と入力信号Ｘ（ｔ）とを比較し、その制御信号を更新し、比較した信号間に発見される全ての誤差を修正する。
【００１５】
クラスＡアーキテクチャと比較した場合のクラスＡＢアーキテクチャは、品質が落ちるが効率は良いと確認されている。フルスケールサイン形信号をなすクラスＡＢ電力増幅器の理論上の効率は、78,5％である。典型的スピーチあるいはオーディオ信号のその理論上の効率は、約30％がフルスケールである。クラスＡＢ電力増幅器において、電力は熱の形で消費される。供給された電源電圧と負荷に印加された出力電圧との間の差のために、その電力は主に電力プッシャを介して消費される。
【００１６】
電力増幅アーキテクチャは、それを実行することによって影響を受けることが度々ある。たとえば、クラスＤアーキテクチャは、制約された周波数帯域幅内で動作するように負荷を与える状況か、あるいは受信機が生成された出力信号を受信する場合に、制約された周波数帯域幅に敏感な状況かのいずれかに向けられている。該周波数帯域幅への関心を引くことは、該周波数帯域幅を制約した負荷と、周波数帯域幅を制約した受信機との間の横断面として定義される。従って、該負荷に与えられた出力信号がこの周波数帯域幅への関心を越えた域外の周波数を含むことがある。それら周波数は、負荷特性と受信機特性に基づいて破棄されるか無視される。例えば、オーディオシステムではスピーカがこの負荷を定義し、また人の耳が受信機を判断する。もう一つの実施例によると、機械で動くシステムにおいては、電動の機械により負荷が定まり、そこに装着された機械組立て部品が受信器を規定する。
【００１７】
ここに参照した図１Ｃは、クラスＤ電力増幅器の概略図であり、全体として参照番号30で呼ばれる従来技術である。増幅器30が波型整形器32を備え、Ｎレベル電力量子化器34が該波型整形器に結合される。Ｎ個の所定出力電圧レベルの有限集合から選択するためにＮレベル電力量子化器34が動作する。
【００１８】
波型整形器３２が入力信号Ｘ（ｔ）を受信し、各所望の出力信号を生成してＮ−レベル電力量子化器３４にその信号を供給する。次にＮレベル電力量子化器３４が電圧レベルの有限集合から電圧レベルを選ぶ。その電圧レベルは、所望の出力信号に最も近似しており、ひとつの出力信号として該電圧レベルを供給する。該出力信号が波型整形器３２に帰還して、順次３２は該所望の出力信号を更新する。
【００１９】
該入力信号は、通常はアナログ信号あるいは高解像度のデジタル信号である（例えば、デジタル信号は大きな数のデジタル表現アナログレベルを含む）。該出力信号はＮ（小さい有限数）電圧レベルからなり該所望の出力信号とは一致しない。この出力信号と所望の出力信号との差分をノイズとして規定する。この所望の出力信号が利益の制約された周波数帯域幅外にノイズをシフトするために更新される。しかし出力信号部分を維持しその出力信号が入力信号に出来るだけ近似の、利益を制約した周波数帯域幅内にある。
【００２０】
クラスＤ電力増幅器のうち１つの特定グループを１ビット電力増幅器と呼ぶ。１ビット電力増幅器が２レベルだけの出力信号を生成し、１つのレベルがゼロに、また他のレベルが電力増幅器に送る電圧レベルとなる。
【００２１】
ここに参照した図１Ｄ及び１Ｅが４レベル電力量子化器を用いたクラスＤ電力増幅器の典型的出力信号で、２個の異なる定入力信号（符号ＶＩＮ）を例示する。各出力信号レベルを時限Ｔ間で出力に適用して選び、その時限の終わりに新出力電圧レベルを選ぶ。該新出力電圧レベルが前者と同一であることもあることは注目を要する。時限ＴがＮレベル電力量子化器34の動作周波数Ｆを、
【数５】
2004522349.tif 000010
と規定する。クラスＤ理論によると、その動作周波数Ｆが周波数帯域幅の利益内の最大周波数よりもかなり高いほうがよいとされる。図１Ｄは出力信号を示し、個々には相対的に高入力信号である。図１Ｅは出力信号を示し、個々には相対的に低入力信号である。
【００２２】
フルスケールサインカーブ信号をなすクラスＤ電力増幅器(１ビット)の理論上の効率は、約83％である。典型的スピーチあるいはオーディオ信号の理論上の効率は、フルスケールでは約47％である。クラスＤ電力増幅器内の電力損失は出力信号の部分にあり、周波数帯域幅の関心外にある。たとえば、通常、クラスＤオーディオ電力増幅器は２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚの利益の周波数帯域幅を有する。各クラスＤ出力信号が２０Ｈｚと２０ＫＨｚとの間に位置する部分を含む。これは全消費電力の約47％を消費する。出力信号のその他の部分は２０ＫＨｚ以上に位置しノイズとみなされ、そして残りの全電力（すなわち約５３％）は消費される。
【００２３】
通例はクラスＡとクラスＡＢ電力増幅器は、タイムドメイン電力増幅器とみなされ、またクラスＤ電力増幅器は、周波数ドメイン電力増幅器とみなされる。クラスＡもしくはクラスＡＢ電力増幅器が、（クラスＡ電力増幅器で直流バイアスに印加した）形で入力信号に実質上同一の出力信号を生成する。クラスＤ電力増幅器が出力信号を生成し、電圧レベルの離散設定を構成する（換言すると、２個の電圧レベルですら十分である）。これら離散した電圧レベルが、一定時限に負荷素子に印加される。それゆえ、出力信号の形が入力信号のものとは同一ではない。クラスＤ電力増幅器は実質上、それら周波数の外部にノイズを形成する間に、出力信号に対して入力信号の利益をなす周波数帯域幅を倍にする。
【００２４】
上述したアーキテクチャは、電力の増幅効率が低い欠点がある。専門家の間では分かっている他のアーキテクチャは、この不利益を克服しようと試みている。
【００２５】
このようなアーキテクチャの一タイプが複数の電源及びタイムドメイン電力増幅器とを用いて、クラスＧ電力増幅器にも言及している。ここに参照した図１Ｆは、マルチ電源を有する電力増幅器の概要図であり、従来技術として一般的に参照番号４０で呼ばれている。増幅器４０は制御部４２と、電源モニタ４４と、電源アレイ４６と、タイムドメイン電力増幅器４８とを備える。制御部４２には電源モニタ４４及び電源アレイ４６が連結されている。さらに電源アレイ４６にはタイムドメイン電力増幅器４８及び電源モニタ４４とが連結されている。
【００２６】
制御部４２及びタイムドメイン電力増幅器４８とは入力信号Ｘ（ｔ）を受信する。電源モニタ４４は電源アレイ４６にある全ての電源の電圧レベルを測り、制御部４２に各測定値を与える。制御部４２はその入力信号に従って所望の出力信号を見積もり、且つ電源アレイ４６から電源を選ぶ。選択された電源が（電源アレイ４６内で入手できる電圧レベルから）最小の電圧レベルを示す。それは所望の出力信号よりも高レベルの電圧である。制御部４２がタイムドメイン電力増幅器４８に、選択された電源を連結する。次に４８は入力信号Ｘ（ｔ）に応答して所望の出力信号を生成する。主にタイムドメイン増幅器アーキテクチャ、例えばクラスＡ及びクラスＡＢ内の電力の損失は、供給した電源の電圧と負荷に印加した出力電圧との差にあると確認されている。このアーキテクチャが電圧のある電源を選んでこの差を軽減させる。その電圧は負荷に印加した出力電圧に近く、電力消費を軽減させる。
【００２７】
この種のアーキテクチャは、「電力増幅装置」（Power Amplifier Apparatus）と題するホーン（Hong）の米国特許第4,598,255号と、「入力信号の振幅に応答する電力供給電圧を有する増幅器回路」(Amplifier Circuit Having Power Supply Voltage Responsive to Amplitude of Input Signal)と題する三瓶の米国特許第3,961,280号と、「マルチ−レベル電力増幅器」（Multi-Level Power Amplifier）と題するワーナー（Waehner）の米国特許第3,772,606号とに示されている。
【００２８】
このようなアーキテクチャの別のタイプが電圧トラッカー及びタイムドメイン電力増幅器とに連結された単一の電源を利用する。この単一電源はクラスＨ電力増幅器としても参照される。ここに参照した図１Ｇは、電圧を追跡する電力増幅器の概略図であり、全体として参照番号５０を付した従来技術である。増幅器５０が電源５２と、電圧トラッカー５４と、タイムドメイン電力増幅器５６とを有する。電圧トラッカー５４には、電源５２とタイムドメイン電力増幅器５６とが連結されている。
【００２９】
電圧トラッカー５４及びタイムドメイン電力増幅器５６とが入力信号Ｘ（ｔ）を受信する。電圧トラッカー５４が入力信号に従って所望の出力信号を見積もる。電圧トラッカー５４が、電源５２により供給された所望の出力信号の電圧よりもやや高いレベルにまで電圧レベルを効率的に減らし、それにより電力損失を減らす。電圧トラッカー５４がタイムドメイン電力増幅器５６にこの減少した電圧レベルを供給し、次に５６は入力信号Ｘ（ｔ）に応答して所望の出力信号を生成する。主に電力損失における減少は、電圧トラッカー５４の効率及び所望の出力信号をトラックする５４の能力とによることが知られている。
【００３０】
この種のアーキテクチャは、「オーディオ増幅器及び装置のための方法」（Audio Amplifier and Method for Apparatus）と題するカーバー(Carver）の米国特許第4,218,660号と、「オーディオ周波数電力増幅器」（Audio Frequency Power Amplifiers）と題するウィリアムソンら（Williamson et al．）の米国特許第5,396,194号と、「線形増幅器」（Linear Amplifier）と題する池田らの米国特許第5,101,172号とに示されている。
【００３１】
さらに、このようなタイプのアーキテクチャには周波数ドメイン電力増幅器が用いられ、該増幅器が受動反応型ローパスフィルタにこの出力部で結合しており、また改良したクラスＤ電力増幅器としても参照される。ここに引用した図１Ｈは、フィルタした周波数ドメイン電力増幅器の概略図であり、一般的に参照番号６０が付いている従来の技術である。該増幅器６０は周波数ドメイン電力増幅器６２と、受動反応型ローパスフィルタ６４と、電源６６とを備える。周波数ドメイン電力増幅器６２には、受動反応型ローパスフィルタ６４及び電源６６とが接続されている。周波数ドメイン電力増幅器６２がクラスＤタイプ出力信号を生成し、利益をなす周波数帯域幅内の部分と、ノイズと判定された他の部分と、利益をなす周波数帯域幅外の部分とからなる。受動反応型ローパスフィルタ64がクラスＤタイプ出力信号の部分だけを通れるように同調させる。そしてその部分は利益をなす周波数帯域幅内に存在する。受動反応型ローパスフィルタ６４が周波数ドメイン電力増幅器６２に、出力信号のうちノイズ部のエネルギーを後戻りさせる。理論上、受動反応型ローパスフィルタ６４が電力貯臓器としての役も果たす。そしてその電力貯臓器がノイズのパワーをほとんど回収して、周波数ドメイン電力増幅器６２への第２電力供給源としての役を果たす。このアーキテクチャが受動反応型ローパスフィルタ６４にある反応素子中のノイズエネルギーを格納して、該システムにこのエネルギーを戻すことで電力損失を減らす。この種の例は、「クラスＤ増幅器システム」Class D Amplifier System）と題したアトウッド（Attwood）の米国特許第4,178,556号に示される。
【００３２】
電力供給出力信号を制御し、仮の電源としてコンデンサを使用するシステムが従来の技術として知られる。従来の切換え電力供給装置のＤＣ／ＤＣコンバータ及びＡＣ／ＤＣコンバータなどが従来の技術であるが、直列、並列あるいは混合アーキテクチャかのいずれかで負荷に該コンデンサを結合して制御した仮電源としてコンデンサを用いる。このような装置の例としては、「電源装置およびそれが組み込まれた電気自動車」（Power Supply Unit and Electric Vehicle Incorporating the Same）と題する岡田らの米国特許第5,960,898号と、「スイッチング接続制御コンデンサ電源」（Switching Connection Control Capacitor Power Supply）と題する岡村らの日本特許出願第11−052411とに示されている。
【００３３】
他の応用例は、要求に応じて電源に並列でコンデンサを切り替えることにより一定電源の有効抵抗値を減らすコンデンサスイッチングを用いる。このようなアーキテクチャの例は、「携帯電子装置のための電子回路」（Electronic Circuit for a Portable Electronic Device）と称すレイブら（Rabe et
al）の米国特許第6,097,973号に示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
先行技術の問題を解決するために入力信号を増幅する新規な方法とシステムを提供することが、ここに開示された技術の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
それゆえ、その開示技術に従い、増幅する入力信号を受信して各負荷素子に与える増幅器を、ここに提供する。この増幅器はスイッチと、整形部と、電源アレイと、電力貯蔵アレイと、制御部とからなる。該スイッチには負荷素子が結合されている。該電源アレイ及び電力貯蔵アレイとには該スイッチが結合されている。該制御部には該整形部とスイッチとが結合されている。該電源アレイが少なくとも１つの電源を含み、また電力貯蔵アレイが少なくとも１つの電力貯蔵部を含む。
【００３６】
該スイッチが各々の入力信号に対して各スイッチ出力信号を生成する。整形部は入力信号および各スイッチ出力信号に従って各々の入力信号に対する各整形部出力信号を決定する。制御部は整形部出力信号に従ったスイッチング方式を決定する。該スイッチが負荷素子と、電源アレイと、電力貯蔵アレイとにスイッチング方式を与える。
【００３７】
開示技術の別の態様に従い、負荷素子に増幅し供給することとなる入力信号を受信する増幅器を提供する。該増幅器にはアクティブ負荷並びに該アクティブ負荷、整形部、電源アレイ、電力貯蔵アレイとに結合し且つ制御部に結合したスイッチとが結合されている。該電源アレイにはスイッチが結合されている。該電源アレイは少なくとも１つの電源を有している。該電力貯蔵アレイにはスイッチが結合されている。該制御部には整形部とスイッチとが結合されている。
【００３８】
該アクティブ負荷が負荷素子にアクティブ負荷出力信号を供給する。該整形部が、入力信号およびアクティブ負荷出力信号に従い整形部出力信号を決定する。該制御部が整形部出力信号に従ったスイッチング方式を決定する。該スイッチが電源アレイと、電力貯蔵アレイと、さらにアクティブ負荷とにスイッチング方式を与える。このシステムにより与えられたシステム信号に基づいて該アクティブ負荷のアクティブインピーダンスを決定する。
【００３９】
開示技術のもう一つの態様に従い、各々の負荷素子に増幅され、供給されることとなる入力信号を受信する増幅器をここに提供する。該増幅器は、スイッチ、整形部、電源アレイ、電力貯蔵アレイ、アクティブ負荷、制御部とを備える。該スイッチには負荷素子が結合されている。該電源アレイ及び電力貯蔵アレイにはスイッチが結合されている。該アクティブ負荷アレイにはスイッチが結合されている。該制御部には整形部とスイッチとが結合されている。
【００４０】
該スイッチが、各々の入力信号に対して各スイッチ出力信号を生成する。該整形部は、入力信号および各スイッチ出力信号に従って各々の入力信号に対する各整形部出力信号を決定する。該アクティブ負荷アレイは少なくとも１つのアクティブ負荷素子を有している。該制御部が、制御部出力信号に従いスイッチング方式を決定する。該スイッチが負荷素子、電源アレイ、電力貯蔵アレイとにスイッチング方式を適応させる。このシステムにより与えられたシステム信号に基づいて、このアクティブ素子から選択されたアクティブインピーダンスを決定する。
【００４１】
開示技術のもうひとつの態様に従い、入力信号を増幅する方法、且つ各々の負荷素子に増幅された入力信号を供給する方法を提供する。この方法が各々の入力信号の解析手続と、それぞれの帰還信号とを備え、次ぎに引き続く最良出力信号のスイッチング方式を決定し、負荷素子へこのスイッチング方式を与える。
【００４２】
該入力信号のおのおのと各帰還信号とを解析することにより、次の最良出力信号を決定する。次ぎに引き続く最良出力信号がそれぞれ各負荷素子に印加される。
【実施様態の詳細説明】
【００４３】
本発明に開示の技術は、電力貯蔵部及び負荷を介して該電力貯蔵部に充電する電源を有する新規な電力増幅アーキテクチャを提供することによって、先行技術の不利益を克服する。本開示技術によれば、仮の電力貯蔵部に未使用の電力を貯蔵し、次にこれを追加の電源として使用する。また該アーキテクチャの全体の管理は、クラスＤアーキテクチャのものと同様の原理に基づいている。
【００４４】
一般には本発明の開示の技術は、通常の負荷素子を介して出力電圧レベルの有限集合を形成するために複数の電源と複数の仮電力貯蔵部とを切り替える。本発明の開示技術の別態様によると、アクティブ負荷素子には通常の負荷素子が直列連結され、それにより、連続範囲にも出力電圧レベル有限集合が適用され、次いで効率が増す。さらに本開示技術の態様によると、該アーキテクチャには複数の通常の負荷素子と、複数のアクティブ負荷素子が連結されており、該複数の負荷素子を介して効率が増す。
【００４５】
ここに参照した図２Ａは、開示技術の実施例に従って構成され動作する、一般的に参照符号１００で呼ばれている電力増幅器の概略図である。該電力増幅器１００は、整形部１０２、制御部１０４、スイッチ１０６、電力貯蔵部アレイ１０８、電源アレイ１１０、電力貯蔵部モニタ１１４、電源モニタ１１２とを備える。
【００４６】
電力貯蔵部アレイ１０８は、複数の受動電力貯蔵部素子例えば、コンデンサ、インダクタ（コイル）等、あるいはそれらの組合せとを備える。コンデンサは、電力貯蔵部アレイ１０８を有し、フローティングするか、あるいは常に所定の電源と一端で連結する場合があると確認されている。
【００４７】
電源アレイ１１０が複数のアクティブ電力素子、例えばバッテリ、電源ユニット、ダブリング電圧回路等、あるいはそれらの組合せを有する。電力貯蔵アレイ１１０を構成する電源は必ずしも安定していないか、あるいは単極ではないことが言及される。これらの電源は広範囲の選択肢から選ばれることができる。その選択肢とは、出力源で電力を供給する。例えば、化学的起電力による電源（例えば、バッテリ、ガソリン発電器等）、物理的起電力による電源（例えば、河川発電機、ビークルダイナモ、ハンドダイナモ等）、放射による電源(例えば、太陽電池等)、熱による電源（例えば、蒸気発生器等）、電気機器による電源（例えば、ＡＣ電力供給ユニット、ＤＣ電力供給ユニット、ダブル電圧回路、トリプル電圧回路等）が挙げられる。
【００４８】
整形部１０２には、整形部１０４及びスイッチ１０６の出力端子とが結合されている。さらに制御部１０４には、スイッチ１０６が結合されている。電力貯蔵部モニタ１１４には、制御部１０４及び電力貯蔵部アレイ１０８とが結合されている。電源モニタ１１２には、制御部１０４及び電源アレイ１１０とが接続されている。さらに電力貯蔵アレイ１０８及び電源アレイ１１０には、スイッチ１０６とが接続されている。該スイッチ１０６の出力端子が電力増幅器１００の出力端子を規定して、さらに負荷素子１２０に結合することとなる。これらの出力端子が出力信号
【数６】
2004522349.tif 000011
を供給する。
【００４９】
整形部１０２が入力源（図示せず）から入力信号と、スイッチ１０６にある出力端子から帰還信号Ｖ&shy;ＯＵＴとを受信する。ＶＯＵＴ２がシステム全体の基準電圧に結合しており、それゆえ、
【数７】
2004522349.tif 000012
となることがあると言及する。したがって、スイッチ１０６からの出力を単一端子（単一接続）と表示することもできる。
【００５０】
整形部１０２がアナライズする前のＶ&shy;ＯＵＴに先行動作を実行できることも示す。このような操作例が予めアーキテクチャに与えられている。尚、それは入力から出力への所定関数Ｆを達成するために設計されている。従って、整形部１０２がアナライズする前にＶ&shy;ＯＵＴに逆関数Ｆ−１を印加する。これを例示した専用例をアーキテクチャに予め与えた。それは入力から出力への利得Ｇを達成すべく設計され、それゆえ整形部１０２がアナライズする前にＶ&shy;ＯＵＴに逆利得関数Ｇ−１を応用する。
【００５１】
整形部１０２が該入力信号に関する帰還信号ＶＯＵＴを解析し、続く最良出力信号ＶＴＲＧＴを生成する。理論上は、その次に続く最良出力信号ＶＴＲＧＴが負荷素子１２０に印加されることがある。異なった整形部がその構成や設定に応じて、別の後続の最良出力信号を生成する。該用語である‘最良の’は、本開示を通して使用され、選択された整形部構成及び整形部パラメータに基づいて最適に言及される。この理論上の後続最良出力信号の近似値が該続く最良出力信号の代用としてほとんどの場合に満足できることがあると明言する。整形部１０２が制御部１０４にその続く最良出力信号ＶＴＲＧＴを提供する。
【００５２】
また整形部１０２は、続く最良出力信号ＶＴＲＧＴの関数（例えば、可逆あるいは不可逆な関数）としてみなせる信号を提供することがある。ＶＴＲＧＴからこの信号を必ずしも算出する必要はないと確認されている。制御部１０４が整形部１０２からこのような信号を受信する場合は、続く最良出力信号ＶＴＲＧＴを記憶するために、その信号特性に基づいて、それら信号に予め動作を実行する。
【００５３】
本願の開示技術の一態様によると、整形部１０２から受信した該信号が、後続の最良の出力信号ＶＴＲＧＴの可逆関数の逆関数Ｆ（例えば、関数Ｆがそれぞれ逆関数Ｆ−１を有す）である。ゆえに、制御部１０４が当該信号に各逆関数Ｆ−１を印加し、それにより該実測の続く最良出力信号に当該信号を変換する。例えば、整形部１０２及び制御部１０４が、２個の逆関数たとえばＥＸＰやＬＯＧを実装して互いに関係をもたせることもある。したがって、整形部１０２が制御部１０４にＥＸＰ（ＶＴＲＧＴ）を与えて、順次ＶＴＲＧＴに戻ってＬＯＧを適用してＥＸＰ（ＶＴＲＧＴ）を変換する。
【数８】
2004522349.tif 000013
となる。
【００５４】
開示された技術の別の点によれば、整形部102から受け取られる信号は、後続の最良の出力信号VTRGTの非可逆関数F（すなわち、関数Fは、それぞれの逆関数F-1を有しない）でありうる。Fは、後続の最良の出力信号VTRGTが、回復過程に追加的なデータを導入することによって、そこから依然として回復することができると特徴づけられる。例えば、整形部102はVTRGTの絶対値（すなわち
2004522349.tif 000014
）を制御部104に与える。代わって、制御部104は、入力信号からVTRGTの符号（すなわち符号(VTRGT)）の近似値を決定する。最後に、制御部104は符号(VTRGT)に
2004522349.tif 000015
を掛け合わせることにより、VTRGTを復元し、符号
【数９】
2004522349.tif 000016
を得る。この種の機器構成では、制御部104は入力信号（追加的なデータ）も同時に受信すべきことに注意。
電源モニター112は、利用できる電力レベルをモニターする。それは電源アレー110によって現在利用できるもので、この情報は制御部104へ提供される。電源モニター112は、電力レベルのすべてが公知であるか、または常時推定することができる時には（例えば電力レベルが周知の一定のDCである時）不要にすることができる。
【００５５】
電力貯蔵部モニター114は、利用できる電力レベルをモニターするが、それは電力貯蔵アレー108によって現在利用できるもので、この情報は制御部104へ提供される。電力貯蔵部モニター114は、電力貯蔵部のすべての電力レベルをいつでも推定することができる時は不要とすることができる。（例えば、スイッチング方式により、すべての電力貯蔵部に初期電力レベルを設定し、それら電力レベルの変更を外挿することにより）。
制御部104は、電源および電力貯蔵部の最も適切な組合せを選択する。後続の最良の出力信号VTRGTにより、そして各々のスイッチング方式を決定することにより行う。
【００５６】
スイッチング方式は、選択された電源およびその間の電力貯蔵部との接続、さらに負荷との接続を決定する。これらについては後述する。制御部104は、スイッチング方式をスイッチ106へ伝たえる。スイッチ106は、スイッチング方式を電力貯蔵アレー108の選択された電力貯蔵部に、電源アレー110の選択された電源に、そして、さらに負荷120へと印加する。
選択された電源および負荷上の電力貯蔵部に対しスイッチング方式を適用すれば、一つの電力レベルが得られる。この電力レベルは、基本的に、特定の制約および限界の下で、選択された電源および電力貯蔵部を使用し、後続最良の出力信号VTRGTの近似値である。上記のように整形部102は、スイッチ106の出力の電力レベルを検出し、それを利用して後続の最良の出力信号VTRGTを決定する。
【００５７】
以下は、開示された技術の実施様態による、動作整形部102の動作の方法を単純化した説明である。さらに図2Bを参照する。開示された技術の他の実施様態によるもので、図2Aのシステム100の線形モデルの概略図である。システム100のため他のモデルを選ぶことができることを付言する。
図2Bに示すモデルによれば、整形部102を除いた、加算要素118およびエラー入力116の組合せが、システム100を表わしている。整形部102は、加算要素118の入力と、それからの出力とに接続している。整形部102は、入力信号X(t)を受信して、後続の最良の出力信号VTRGTを加算要素118に供給する。整形部102は、加算要素118の出力信号を帰還信号として受け取る。エラー入力116は、後続の最良の出力信号VTRGTおよび実際の出力信号の違いを表示する。
【００５８】
以下の実施様態では、整形部102は線形として定義する。X(s)を入力信号のラプラス変換、E(s)はエラー116のラプラス変換、Y(s)を出力信号のラプラス変換とする。X(s)、（E(s)）、Y(s)が存在すると見做し、伝達関数の組、HEおよびHXを定義する。これらは、システム100の線形モデルのふるまいを記述している。
【数１０】
2004522349.tif 000017
Bを重要な周波数バンド幅とする。理論的に、整形部102は2つの必要条件を満たすものとする：
【数１１】
2004522349.tif 000018
, ここで
2004522349.tif 000019
は初期のゲインを意味する
【数１２】
2004522349.tif 000020
実際的には、これらの要求を達成するのは不可能である。したがって、整形部102の実際的な必要要件は次の形式である。
【数１３】
2004522349.tif 000021
，ここで
2004522349.tif 000022
初期ゲインの近似値である
【数１４】
2004522349.tif 000023
, ここで
2004522349.tif 000024
はノイズの許容レベルである
関数TおよびEは、システムの品質を明らかに示す。
【００５９】
整形部パラメータは、入力信号の外部的にまたは整形部自身により、変換性質に適合させられることは注目を要す。
【００６０】
制御部104は、複数の方法により操作できる。おのおのの方法は、電源アレー110の電源の性質、電力貯蔵アレー108の電力貯蔵部の性質、スイッチ106のアーキテクチャおよび負荷120の性質に係わる環境条件に関連している。
以下は、（VDD,VSS）で表示される単一の電源および複数（N）の浮動コンデンサ
【数１５】
2004522349.tif 000025
を使用し、制御部104を操作するための方法の実施様態である。浮動という表現は、コンデンサのどちらも電源に制限されたハードワイヤでないことを意味する。
【００６１】
説明を単純化するために、VSSはゼロとして定義する。
しかし、VSSはいかなる望まれる値にするように定義することができることに注目を要する。
【００６２】
1.    コンデンサCnの各々は、浮動か接続することができ、したがってコンデンサの1本の脚は、負荷の1本の脚に接続し、コンデンサの他の脚は、負荷の１本の脚かまたは電源（VDDまたはVSS）の何れかと接続することができる。
2.    負荷の1本の脚は、コンデンサの１本の脚、または電源（VDDまたはVSS）と接続する。
負荷の他の脚は、コンデンサの１本の脚か、電源（VDDまたはVSS）と、あるいはコンデンサの１本の脚と電源（VDDまたはVSS）の両方と接続する。
3.
【数１６】
2004522349.tif 000026
とし、
2004522349.tif 000027
とすると
【数１７】
2004522349.tif 000028
である限りコンデンサーCnに充電させることができる。ここでV(Cn)はコンデンサCnの現在の電圧を表示する。
【数１６】
2004522349.tif 000029
とし、
2004522349.tif 000030
とすると
【数１８】
2004522349.tif 000031
である限り、コンデンサCnを放電させることができる。ここでV(Cn)は、コンデンサCnの現在の電圧を表示する。
５.
【数６】
2004522349.tif 000032
およびVTRGTを、後続の最良の出力信号の電圧レベルと定義する。この方法により、制御部は一つのスイッチング方式を選択し、その結果、上記の制限1、2、3および4のもとで項
2004522349.tif 000033
を最小化する。
以下は、制御部104を操作するための方法の別の実施様態である。（VDD,VSS）で表示される単一の電源と複数（N）の制限付コンデンサ
【数１５】
2004522349.tif 000034
を使用する。「制限付」の表現コンデンサの各々の1本の脚が電源に制限されたハードワイヤであることを意味する。また、説明を単純化するために、VSSはゼロとして定義する。
【００６３】
1. コンデンサCnの各々の非制限の脚は、浮動かまたは負荷の1本の脚に接続することができる。
2. 負荷の各脚は、コンデンサの１本の脚か電源（VDDまたはVSS）に接続する。
3.
【数１９】
2004522349.tif 000035
とし、
2004522349.tif 000036
とすると
【数２０】
2004522349.tif 000037
の間、コンデンサCnに充電させることができる。ここで、V(Cn)
はコンデンサCn.の現在の電圧を表示する。
4.
【数１９】
2004522349.tif 000038
とし、
2004522349.tif 000039
とすると
【数２１】
2004522349.tif 000040
の間、コンデンサCnを放電させることができる。ここでV(Cn)は、コンデンサCnの現在の電圧を表示する。
5.
【数６】
2004522349.tif 000041
およびVTRGTを後続の最良の出力信号の電圧レベルとして定義する。この方法により、制御部はスイッチング方式を選択し、その結果上記の制限1、2、3および4のもとで項
2004522349.tif 000042
を最小化する。
しかし、VSSはどのような希望する値とするように定義することができることに注意を要する。
【００６４】
理論的に、制御部104は、現在のスイッチング方式をより良いものへ置換えなければならないこと、スイッチ106に新らたなスイッチング方式の切換方式を提供することを瞬間的に決定する。実際には、スイッチング方式におけるどんな変更でも電力損失とノイズを誘発する。スイッチング方式で間隔を極小に更新するように定義することで、電力損失と誘起ノイズが大幅に増加する。示された技術の他の実施様態によれば、制御部104は、間隔が開いた間隔での新たなスイッチング方式をスイッチ106に提供する。間隔は、事前に決定することができ（例えば、システム・クロック、などによって）、またはリアルタイムで決定することができる（例えば、ランダム起動か、または制御部104に供給される信号のリアルタイム分析によるかによって、例えば、電力貯蔵部モニター114からの受信信号、あるいは、コンデサーが予め定められた閾値を超え充電または放電するときの新たなスイッチング方式の提供等によって）。
ここで、図3A、3B、3C、3D、3E、3Fおよび3Gを参照する。これ等は開示された技術の他の実施様態によるところの、スイッチ106のスイッチング方式の概略図である。図3A、3B、3D、3E、3Fおよび3Gに示される電源は、図2Aの電源アレー110において利用できる電源から選択されたもので、一般に122で参照されている。図3C、3D、3E、3Fおよび3Gで示されるコンデンサは、図2Aの電力貯蔵アレー108において利用できる電力貯蔵部から選ばれたもので、一般に124で示される。電力貯蔵部の各々が一つのスイッチング方式において接続される方向は、単に瞬間的な充電をしている極性を表示するだけである。しかし、特定の電力貯蔵部要素、例えば電解コンデンサは、あらかじめ決められた極性を有して、反対に充電することができないことは注目を要する。
【００６５】
図3Aにおいて、スイッチング方式は単一の電源122Aを含んでおり、それは負荷120と直接に接続される。図3Bでは、スイッチング方式は電源122Aを含むが、図3Aのスイッチング方式との関連で、負荷120と反対に接続される。
図3Cでは、スイッチング方式は単一のコンデンサ124Aを含んでおり、それは直接負荷120に接続される。図3Bのスイッチング方式と類似して、コンデンサ124Aは負荷120と反対に接続することができる。
【００６６】
図3Dでは、スイッチング方式は
電源122Aおよびコンデンサ124Aを含んでおり、負荷120と直列に接続される。このスイッチング方式においては、コンデンサ124Aの極性は電源122Aの極性に関し逆になっている。負荷120全体に加えられる電圧レベルは、電源122Aの電圧からコンデンサ124Aの電圧の差引きである。
【００６７】
図3Eでは、スイッチング方式は 2つの電源122Aおよび122Bとコンデンサ124Aを含んでおり、負荷120とは直列接続である。このスイッチング方式においては、電源122Bの極性は、コンデンサ124Aと電源122Aの極性に関して逆となっている。
【００６８】
負荷120に印加さられる電圧レベルは、コンデンサ124Aと電源122Aの電圧の合計から、電源122Bの電圧の差引きである。
図3Fにおいて、スイッチング方式は２つの電源122Aと 122Bおよび2つのコンデンサ124Aと124Bを含んでいる。負荷120とは直列の接続である。このスイッチング方式においては、コンデンサ124Bの極性は、コンデンサ124A及び電源122Aと122Bの極性に関して逆になっている。負荷120に加えられる電圧レベルは、コンデンサ124Aおよび電源122Aと122Bの電圧の合計からコンデンサ124Bの電圧の差引きである。
【００６９】
図3Gにおいて、スイッチング方式は単一の電源122Aおよび3つのコンデンサ124A、124Bおよび124Cを含む。電源122Aおよびコンデンサ124Aと124Bは、シリーズで接続される。コンデンサ124C は、 電源122Aおよびコンデンサ124A、124Bと並列に接続され、そして、それらはすべて負荷120に接続される。このスイッチング方式においてコンデンサ124Bの極性は、コンデンサ124Aと124Cおよび電源122Aの極性に関して逆となる。
電力貯蔵部は、電気的なインタフェース（例えばコンデンサ、誘導子、など）を有するエネルギー保持要素である。したがって、スイッチング方式のいくつかに電力貯蔵部が含まれるから、結果として生じる電力レベルは一定でなく、これらの電力貯蔵部が接続される方法により影響を受ける。例えば、コンデンサが負荷と並列に接続されるときには放電をする。それゆえに、負荷に印加される絶対の電圧レベルは減少する。
【００７０】
一般に、電力レベルの設定は、システムのオペレーションによって変化する。
電力貯蔵部の各々は充電か放電させることができる。このことにより電力レベルを変更する。ここで、電力レベルの既存の設定に影響を及ぼし、スイッチング方式で利用できる。
【００７１】
ここで、図4A、4Bおよび4Cを参照する。図4Aおよび4Cは、負荷に加えられる両極性の出力信号を例示する。図4Bは、負荷に加えられる単極出力信号を例示する。バーは一般に180、182および184の参照符が付けてあるが、その各々は、あるスイッチング方式の選択により生じる出力を表す。スイッチ106が新規のスイッチング方式（すなわち、現在のものとは異なる）を印加するときに、それぞれの隣接したバーの間の線は、スイッチング・イベントを表す。図4A、4Bおよび4CのすべてにおいてVSSはゼロとして定義する。
【００７２】
図4Aに関し、VDDおよび-VDD（すなわち反対に接続されるVDD）は、VSSに関連して、電源装置を表す。そしてそれは電源アレー110（図2A）から選択することができる。バー180A、180B、180Cおよび180Jは出力信号を表す。それらはVDDより低くてVSSより高い。バー180A、180B、180Cおよび180Jのそれぞれのスイッチング方式において、コンデンサは充電されるかまたは放電される。コンデンサが充電するときは、それは例えば、負荷とさらに電源と、上記の図3Dにあるように直列に接続することができる。コンデンサが放電するとき、それは例えば、上記の図3Cのように、負荷と並列に接続することができる。図4Aに記載される実施様態においてバー180Bおよび180Cは、バー180Bのスイッチング方式が、180Cバーにたいし不変のままである状況を表している。それによって一つの連続信号を形成する。この状況は、制御部104が、バー180Bおよび180C間の時点で、スイッチングイベントが必要でないと決定するときに起こる。
【００７３】
バー180Dと180Eは、負の出力信号を表す。それは-VDDよりは高くVSSよりは低い。バー180Dと180Eのそれぞれのスイッチング方式は、バー180A、180B、180Cおよび180Jのそれらと同様で、負荷とは逆接続となる。
【００７４】
バー180Fは正の出力信号を表しており、それはVDDより高い。バー180Fの出力信号を発生するためのスイッチング方式は、例えば、 電源またはある意味で 他のコンデンサと直列に接続されたコンデンサを含む。それは同時にそれらの電圧を加算する。この種のスイッチング方式は、図3Dに示されているものによって選ぶことができる。そこでは、コンデンサは反対に接続されている。
バー180G、180Hおよび180Iは出力信号を表す。それは電源の電圧レベルのひとつに等しい。バー180Gは、−VDDと同等の出力信号を表す。図3Bにおいて提供されたところのスイッチング方式のそれぞれ。バー180Iは、+VDDに等しい出力信号を表す。図3Aにおいて提供されたもののようなスイッチング方式。バー180Hは、ゼロに等しい出力信号を表す。負荷の両方の端が短絡するスイッチング方式。
【００７５】
図4Bに関して、VSSと関連するVDDは電源ユニットを表す。それは電源アレー110から選択することができる。バー182A、182B、182C、182Dおよび182Hは出力信号を表す。そして、それはVDDより低くてVSSより高い。バー182A、182B、182C、182Dおよび182Hのそれぞれのスイッチング方式において、コンデンサは充電されるか放電される。コンデンサが充電されるとき、それは、例えば、上記の図3Dのように負荷と、さらに電源と直列に接続することができる。コンデンサが放電するとき、それは、例えば、上記の図3Cのように、負荷と並列に接続することができる。図4Bに記載される実施様態において、バー182Bおよび182Cは、バー182Bのスイッチング方式がバー182Cにたいし不変のままである状態を表す。それによって連続信号を形成する。この状況は制御部104が、バー182Bおよび182C間の時点で、スイッチングイベントが必要でないと決定するときに起こる。
【００７６】
バー182Fは正の出力信号を表す。そして、それはVDDより高い。バー182Fの出力信号を発生するためのスイッチング方式は、例えば、 電源またはある意味で 他のコンデンサと直列に接続されたコンデンサを含む。それらの電圧は加算される。この種のスイッチング方式は図3Dに示されたもので選択することができる。そこでは、コンデンサは反対の接続となる。
【００７７】
バー182Eおよび182Gは出力信号を表す。それらは電源の電圧レベルのうちの1つに等しい。バー182Eは、図3Aにおいて提供されたもののようなスイッチング方式に関し、VDDに等しい出力信号を表す。バー182Gは、負荷の両方の端が短絡しているスイッチング方式に関し、ゼロに等しい出力信号を表す。
図4Cに関して、バー184D、184Eおよび184Fは、スイッチング方式に基づく出力信号を表し、その際コンデンサは充電または放電をする。バー184Dおよび184Eは、バー184Dのスイッチング方式がバー184Eにたいして不変である状況を表す。それによって連続信号を形成している。この状況は、制御部104が、バー184Dおよび184Eの間で、スイッチングイベントが必要でないと決定するときに起こる。バー184A、184B、184Cおよび184Gは、非定値の電源を含むスイッチング方式から生じている出力信号を表す。バー184Aによって表される出力信号を発生するために、例えば、制御部104は正下降している位相におけるサイン形の電源を選ぶ。バー184Bによって表される出力信号を発生するために、例えば、制御部104は正上昇位相で三角形の電源を選ぶ。バー184Cによって表される出力信号を発生するために、例えば、制御部104は非安定DC電源を選ぶ。バー184Gによって表される出力信号を発生するために、例えば、制御部104は負上昇位相におけるサイン形の電源を選ぶ。
【００７８】
開示された技術の別の見地から述べると、制御部104は、スイッチング方式決定に影響を及ぼしそれを最適化するVTRGTに加えて、他の信号を受け取ることができる。実際の入力信号やスイッチからの帰還信号等々である。
【００７９】
ここで図５を参照する。これは、一般に200の参照符が付いている電力増幅器の概略図である。示された技術の他の実施様態により構築され、動作する。電力増幅器200は、整形部202、制御部204、スイッチ206、電源貯蔵部アレー208、電源アレー210、電力貯蔵部モニター214、電源モニター212およびアクティブ負荷216を含む。電力増幅器200は一般に電力増幅器100と類似しているが、ただしアクティブ負荷216の追加により、ノイズを減少し、全体的な電力効率を上げている。
【００８０】
整形部202は、制御部204、アクティブ負荷216、電力増幅器200の出力端子に接続している。制御部204は、さらにスイッチ206とアクティブ負荷216に接続する。電力貯蔵部モニター214は、制御部204と電力貯蔵アレー208に接続する。電源モニター212は、制御部204と電源アレー210に接続する。電力貯蔵アレー208および電源アレー210は、さらにスイッチ206に接続する。アクティブ負荷216は、さらにスイッチ206の出力端子に接続する。アクティブ負荷216の出力端子は、電力増幅器200の出力端子を定義する。さらに負荷要素230に接続する。
【００８１】
整形部202は、入力源（図示せず）から入力信号を受け取り、電力増幅器200の出力端子からおよび帰還信号を受取る。整形部202は、入力信号に関し、帰還信号を分析して、後続の最良の出力信号VTRGTを発生する。理論的には、後続の最良の出力信号VTRGTが、負荷要素230に印加されるものとする。整形部202は、に後続の最良の出力信号VTRGTを制御部204とアクティブ負荷216へ供給する。
【００８２】
電源モニター212は、利用できる電力レベルをモニターする。それは現在電源アレー210によって利用できるもので、制御部204にたいしこの情報を提供する。電力貯蔵部モニター214は、利用できる電力レベルをモニターする。それは電力貯蔵アレー208によって現在利用できるもので、制御部204たいしこの情報を提供する。
【００８３】
制御部204は、電源および電力貯蔵部の最も適切な組合せを選択する。後続の最良の出力信号VTRGTにより、それぞれのスイッチング方式を決定する。スイッチング方式は、選択された電源およびその間の電力貯蔵部の接続方法を決定し、さらに以下に記述するように直列でアクティブ負荷216と接続する。制御部204は、スイッチ206にスイッチング方式を提供する。スイッチ206は、スイッチング方式を電力貯蔵アレー208の選択された電力貯蔵部、電源アレー210の選択された電源、そしてさらにアクティブ負荷216に印加する。
【００８４】
各々のスイッチングイベントにたいして、制御部204は、負荷要素230に直列で印加されるべきアクティブ・インピーダンスを推定する。制御部204は、推定されるアクティブ・インピーダンスをアクティブ負荷216に提供し、新らたに決定されたスイッチング方式の下で、出力信号および後続の最良の出力信号VTRGTの違いを減らすようにする。
【００８５】
スイッチング方式をアクティブ負荷216上の選択された電源および電力貯蔵部に印加する結果、相当に不連続な電力レベル
【数２２】
2004522349.tif 000043
を生ずる。電力レベルV’OUTは、本質的に後続の最良の出力信号VTRGTの近似値である。ある制約および限界の下で、選択された電源および電力貯蔵部を使用したうえで。アクティブ負荷216は、推定アクティブ・インピーダンス（制御部204から受け取られた）で設定されているが、さらに近似値を精密化する。それによって、多くの場合V’OUT.よりも、後続の最良の出力信号VTRGTに近似の出力電力レベル
【数６】
2004522349.tif 000044
を発生する。
【００８６】
そのスイッチング方式が用いられる限り、アクティブ負荷216は、V’OUTとVTRGTの変化を追跡して、それに従ってアクティブ・インピーダンスを調整し、その出力では、後続の最良の出力信号VTRGTの最良の近似値が得られるようにする。上記のように整形部202は、アクティブ負荷216の出力における電力レベルを検出する。そして、後続の最良の出力信号VTRGTを決定するためにそれを利用する。
【００８７】
制御部204は、複数の方法で操作することができる。各々の方法は、電源アレー210の電源、電力貯蔵アレー208の電力貯蔵部の性質、スイッチ206のアーキテクチャ、アクティブ負荷216のアーキテクチャおよび負荷230の性質に関して、環境条件と関連している。
【００８８】
以下は、制御部204を操作するための方法の実施様態である。（VDD,VSS）で表示される単一の電源および複数（N）の浮動コンデンサ
【数１５】
2004522349.tif 000045
を使用している。浮動の表現は、コンデンサのどちらも電源に制限されるハードワイヤでないことを意味する。説明を単純化するために、VSSはゼロとして定義する。しかし、VSSはどんな値にでも定義することができることに注意を要する。
1.    コンデンサCnの各々は、浮動または接続のどちらでも可能で、コンデンサの１本の脚は負荷の1本の脚と接続し、コンデンサの他の脚は負荷の他の脚と接続するか、あるいは電源（VDDまたはVSS）と接続するかの何れかである。
2.    負荷の1本の脚は、コンデンサの脚の１本または電源（VDDまたはVSS）と接続する。負荷の他の脚は、コンデンサの脚の１本または１つの電源（VDDまたはVSS）と、あるいはまたコンデンサの脚の１本と１つの電源（VDDまたはVSS）の両方と接続する。
3.
【数１６】
2004522349.tif 000046
とし、
2004522349.tif 000047
とすると
【数１７】
2004522349.tif 000048
である限り、コンデンサCnは充電することができる。ここで、V(Cn)はコンデンサCnの現在の電圧を表示する。
4.
【数１６】
2004522349.tif 000049
とし、
2004522349.tif 000050
とすると
【数１８】
2004522349.tif 000051
である限り、コンデンサCnは放電することができる。ここで、V(Cn)はコンデンサCnの現在電圧を表示する。
5.
【数２２】
2004522349.tif 000052
およびVTRGTを、後続の最良の出力信号VTRGTの電圧レベルとして定義する。
2004522349.tif 000053
をアクティブ負荷216に対しセットすべきアクティブ・インピーダンスを正確に推定するため、制御部204の能力を定義する加重要素とする。この方法により、制御部はスイッチング方式を選択し、それにより上記の制約1、2、3および4の下で以下の項を最小化する。
【数２３】
2004522349.tif 000054
【００８９】
上記のアルゴリズムで定義された加重係数Wは、主に2つの係数を表すことに注意を要する。最初の係数は、制御部204からアクティブ負荷216へ渡される推定の予想される正確度である。この推定が良ければ良いほど、Wの値は大きい。第２の係数は、システムにおける熱散逸に対する許容範囲である（アクティブ負荷216全体にたいする）。この許容範囲が大きければ大きい程、Wの値は大きい。
【００９０】
アクティブ負荷216の目的は、V ‘OUTによって提供されたVTRGTの近似値を改善するように、VOUTをできるだけVTRGTに近く設定することである（すなわち
【数２４】
2004522349.tif 000055
）。アクティブ負荷216の内部構造は、与えられた構造で、一切の電子、電気-光学、電気-機械的要素も含むことができる。例えば、アクティブ負荷216は、誘導子、コンデンサ、レジスタ、非線形転送電子回路、電力プッシュ要素等々を含むことができる。一般に、HALはV’OUTからVOUTまでの伝達関数を意味する。HALをある値に設定すると、負荷要素230全体の出力信号電圧VOUTを、V’OUTよりより大きいか、同等かまたは小さくなるように影響を及ぼすことができる。
【００９１】
ここで、図6A、6Bおよび6Cを参照する。これは、アクティブ負荷216の組み合わせにおける、スイッチ206にたいするスイッチング方式の開示された技術の他の実施様態による概略図である。図6A、6Bおよび6Cの実施様態は、アクティブ負荷216の簡略な実施様態の提示である。それは制御可変抵抗226を含み、負荷要素230と直列に接続されている。制御された可変抵抗226は制御信号を受け取り、様々な値に設定できる。
【００９２】
図6Aおよび6Cで示す電源は、図5の電源アレー210において利用できる電源から選択したもので、222の参照符が付いている。図6Bおよび6Cに示すコンデンサは、図5の電力貯蔵アレー208において利用できる電力貯蔵部から選択したもので、224の参照符が付いている。
図6Aでは、スイッチング方式は、単一の電源222、制御可変抵抗226および負荷要素230を含む。すべての記述された構成要素は、直列に接続され、閉ループを形成する。
【００９３】
制御された可変抵抗226は制御信号を受け取る。それで選択された抵抗値に設定する。それによって負荷要素230全体に印加される電圧の絶対値を減らしている。このアレーは、例えば選択されたスイッチング方式がスイッチ206に出力信号V’OUTを提供するときに使われる例であるが、その出力は、後続の最良の出力信号VTRGTよりは大きい。
【数２５】
2004522349.tif 000056
の場合において、制御された可変抵抗226の抵抗は、ゼロに設定される。
【００９４】
図6Bにおいて、スイッチング方式は単一のコンデンサ224、制御された可変抵抗226および負荷要素230を含む。すべての記述された構成要素は直列に接続され、閉ループを形成する．コンデンサ224は、このスイッチング方式により接続される間に、放電する。それにより、
2004522349.tif 000057
を時間の経過と共に減少させ、その制御によって、制御された可変抵抗226に影響を及ぼす。
【００９５】
図6Cにおいて、スイッチング方式は単一電源222、一つのコンデンサ224、制御可変抵抗226および負荷要素230を含む。すべての記述された構成要素は直列に接続され、閉ループを形成する。このスイッチング方式により接続される間に、コンデンサ224は充電または放電することができる。このことにより時間が経過するにつれて減少させる。その制御により、制御された可変抵抗226に影響を及ぼす。
【００９６】
スイッチングイベントでの図6A、6Bおよび6Cにおいて提示された実施様態に関して、制御された可変抵抗226は、最初の制御信号を受け取る。それで、選択した抵抗値に設定する。この瞬間から続いて起こるスイッチングイベントまでの間、制御された可変抵抗226は、追加的な制御信号を受け取る。それで、V’OUTの変化により、他の抵抗値に設定する。VTRGTがスイッチングイベント間で更新されると、同様に追加的な制御信号として影響を及ぼす。これらの追加的な制御信号のすべてにより、V’OUTによって提供されたVTRGTの近似値が改善する。
【００９７】
開示された技術（図示せず）の他の実施様態によれば、制御部204（図5）はアクティブ負荷216と直接には接続しない。それゆえに、それに対する最初のインピーダンス値は提供しない。したがって、各々のスイッチングイベントで、アクティブ負荷216はあるインピーダンス値（例えば、ゼロ、前のものの関数およびV’OUTの現在値、ランダムな値等々）に設定され、そこでVTRGTおよびV’OUTによりインピーダンスが更新される。開示された技術（図示せず）の他の実施様態によれば、整形部202（図5）は直接アクティブ負荷216と接続しない。それゆえに、アクティブ負荷には、次のスイッチングイベントまで残る各々のスイッチングイベントで、一定のインピーダンスを設定される。
図5において提示される実施様態において、制御部204はスイッチ206にデジタル制御信号を提供する。この制御信号は複数の制御コマンドを含み、それらは何れも接続コマンドか切断コマンドの何れかである。次に、スイッチ206はスイッチング方式（すなわち、スイッチ206の範囲内の各々の接続は、短絡か切断かである）の要素を接続するかまたは切断する。
【００９８】
開示された技術の他の実施様態によれば、制御部はスイッチにアナログ制御信号を提供する。この制御信号は複数の制御コマンドを含む。それは接続コマンド、切断コマンドまたは電気抵抗的な接続コマンドである。電気抵抗的な接続コマンドは、ゼロから無限のいかなる抵抗値をも含むとことができる。実際上、この実施様態は、アクティブ負荷機能性をスイッチに組み込む。
【００９９】
ここで図７を参照するが、開示された技術のさらなる実施様態として、構成され動作し、一般に250の参照符が付いている電力増幅器の概略図である。電力増幅器250は、整形部アレー252、制御部254、スイッチ256、電力貯蔵アレー258、電源アレー260、電力貯蔵部モニター264、電源モニター262、そして、アクティブ負荷アレー266を含む。電力増幅器250は、一般に電力増幅器200と類似しているが、複数の負荷要素に対処するように設計されている。
整形部アレー252は、制御部254及び電力増幅器250の出力端子で接続する。制御部254は、さらにスイッチ256で連結する。電力貯蔵部モニター264は、制御部254及び電力貯蔵アレー258で接続する。電源モニター262は、制御部254によって、そして、電源アレー260によって接続される。電力貯蔵アレー258および電源アレー260は、さらにスイッチ256に接続される。アクティブ負荷アレー266は、スイッチ256、制御部254、整形部アレー252、そして、電力増幅器250の出力端子に接続する。スイッチ256の出力（端末）は、さらに負荷アレー280に連結する電力増幅器250の出力端子を定義する。負荷アレー280の各負荷要素は、整形部アレー252から選択された特定の整形部へ割り当てられる。負荷要素の各々は、出力端子（図示せず）のそれぞれの一組を経てスイッチ256に接続される。そして、それはさらにそれぞれの整形部に接続される。
【０１００】
増幅器250は、複数のN入力信号
2004522349.tif 000058
を受け取る。これらの入力信号の各々は、増幅された電力で、負荷アレー280のそれぞれの負荷要素に与えられる。入力信号のすべては、複数の負荷要素提供されることがあることに注意を要する。この場合、開示された技術のアーキテクチャは、これらの負荷要素の各々に異なる整形部を割り当てる。入力信号
2004522349.tif 000059
はそれぞれの整形部に供給される。そして、それはさらに帰還信号
2004522349.tif 000060
を電力増幅器250の出力端子のそれぞれの組から受け取る。各々の整形部は、それぞれの帰還信号
2004522349.tif 000061
をそれぞれの入力信号
2004522349.tif 000062
に対し分析して、それぞれの後続の最良の出力信号
2004522349.tif 000063
を発生する。整形部アレー252は、その後続の最良の出力信号
2004522349.tif 000064
を制御部254に提供する。整形部アレー252は、後続の最良の出力信号
2004522349.tif 000065
をアクティブ負荷アレー266に提供する。整形部アレー252は、後続の最良の出力信号
2004522349.tif 000066
に近いものをアクティブ負荷アレー266に提供することができる点に注意する必要がある。
【０１０１】
電源モニター262は利用できる電力レベルをモニターする。それは電源アレー260によって現在利用できるもので、制御部254にたいしこの情報を提供する。電力貯蔵部264は、利用できる電力レベルをモニターする。それは電力貯蔵アレー258によって現在利用できるもので、この情報を制御部254に対し提供する。
【０１０２】
制御部254は、後続の最良の出力信号
2004522349.tif 000067
によって、電源、電力貯蔵部、アクティブ負荷要素の最も適切な組合せを選択する。そして各々のスイッチング方式を決定する。スイッチング方式は、選択された電源、電力貯蔵部およびその間にあるアクティブ負荷要素を接続する方法を決定する。さらに負荷アレー280の負荷要素の接続についても、さらに下記で記述されるような方法にて、制御部254は、スイッチ256にスイッチング方式を提供する。スイッチ256は、スイッチング方式を、電力貯蔵アレー258の選択された電力貯蔵部に、電源アレー260の選択された電源に、アクティブ負荷アレー266の選択されたアクティブ負荷要素に、そしてさらに負荷アレー280のすべての負荷要素に印加する。
各々のスイッチングイベントにたいし、制御部254はアクティブ負荷アレー266のアクティブ負荷要素に印加すべきアクティブ・インピーダンスの値を推定する。これらのアクティブ・インピーダンス値によって、加重関数は最小化の方向に進む。
【数２６】
2004522349.tif 000068
新しく決定されたスイッチング方式の下で、制御部254は、推定されたアクティブ・インピーダンス値をアクティブ負荷アレー266に提供する。
そのスイッチング方式が適用される限り、アクティブ負荷アレー266は
2004522349.tif 000069
と
2004522349.tif 000070
の変化を追跡し、さらに
【数２６】
2004522349.tif 000071
【０１０３】
加重関数を最小化するようにアクティブ・インピーダンス値を調整する。
ここで、図8A、8Bおよび8Cを参照する。多重負荷状態に対処するスイッチ256（図7）のスイッチング方式の概略図である。電源272A（図8A、8Bおよび8C）および272B（図8C）は、図7の電源アレー260において利用できる電源から選択される。コンデンサ274A（図8Bおよび8C）および274B（図8C）は、図7の電力貯蔵アレー258において利用できる電力貯蔵部から選択される。制御された可変抵抗276A（8A図および8C）および276B（図8C）は、図7のアクティブ負荷アレー266において利用できるアクティブ負荷要素から選択される。負荷要素282A、282B（図8A、8Bおよび8C）および282C（図8B）は、図7の負荷アレー280において利用できるすべての負荷要素である。
図8Aにおいて、スイッチング方式は、単一電源272Aおよび制御された可変抵抗276Aを含む。電源272Aは、負荷要素282Aと直列に接続される。負荷要素282Bおよび制御された可変抵抗276Aはその間で並列に接続され、さらに直列で負荷要素282Aと電源272Aに接続される。
【０１０４】
図8Bにおいて、スイッチング方式は単一電源272Aおよび単一コンデンサ274Aを含む。負荷282Bおよび282Cはその間で並列に接続し、さらに負荷要素282A、電源272Aそしてコンデンサ274Aと直列に接続し、それによって閉ループを形成する。
【０１０５】
図8Cにおいて、スイッチング方式は2つの電源272Aと272B、2つのコンデンサ274Aと274Bそして 2つの制御可変抵抗276Aおよび276Bを含む。電源272Bは、制御可変抵抗276Bと直列に接続し、さらに接合部290Aおよび290Dの間で接続する。負荷要素282Aは、コンデンサ274Aと直列に接続しさらに、接合部290Cと290Dの間で接続する。負荷要素282Bは、接合部290Bおよび290Dの間で接続する。制御可変抵抗276Aは、接合部290Bおよび290Cの間で接続する。コンデンサ274Bは、接合部290Aおよび290Bの間で接続する。電源272Aは、接合部290Aおよび290Cの間で接続する。
開示された技術（図示せず）の他の実施様態によれば、増幅器は外部メモリ装置を含む。
【０１０６】
メモリ装置は、入力信号の性質変さらによる使用法のために、整形部パラメータの代替セット保存用として使うことができる。メモリ装置は、また、例えばスイッチング方式、初期アクティブ負荷値などの制御部パラメータを保存するためにも使うことができる。
【０１０７】
ここで、図9を参照する。図7のシステムを操作するための方法の説明で、開示された技術の他の実施様態によって動作している。この方法は、図2Aおよび5のシステムを操作するために適応するように削減することができる点に注意を要する。
【０１０８】
ステップ300において、複数の入力信号を受け取る。これら入力信号の各々には、増幅された電力であり、複数のそれぞれの負荷要素に与えられる。この方法は、単一入力信号および単一負荷要素に限定することができる点に注意する。図7に関して、整形部252は、複数の入力信号を、負荷アレー280の負荷要素の各々で受け取る。
【０１０９】
ステップ302において、入力信号はそれぞれの帰還信号と共に分析される。それによって、それぞれの負荷要素に印加するために、それぞれの後続の最良の出力信号を決定する。図7に関して、整形部アレー252は、整形部ユニットを各々の受け取られた入力信号に割り当てる。整形部ユニットの各々は、さらにそれぞれの負荷要素からの帰還信号を受け取って、その入力信号を帰還信号に従って分析する。それによってそれぞれの後続の最良の出力信号を決定する。
【０１１０】
ステップ304において、スイッチング方式は決定される。スイッチング方式は、それぞれの入力信号の負荷要素のすべてを含む。スイッチング方式は、選択された電源、選択された電力貯蔵部そして選択されたアクティブ負荷要素をさらに含む。図7に関して、制御部254は、整形部アレー252から受け取った後続の最良の出力信号のすべてに従うスイッチング方式を決定する。スイッチング方式は、選択された構成要素、例えば電源アレー260からの電源、電力貯蔵アレー258からの電力貯蔵部要素およびアクティブ負荷アレー266からのアクティブ負荷要素と同様に負荷アレー280の負荷要素を含む。ある電力方式が負荷要素のみで、他のいかなる構成要素（例えば負荷要素のすべてが短絡する時）も含まない点に注意する。
【０１１１】
ステップ306において、スイッチング方式は適用される。図7に関して、スイッチ256はスイッチング方式を負荷アレー280の負荷要素に、そして制御部254によって選択された他の構成要素のすべてに印加する。
【０１１２】
ステップ308において、電力貯蔵部と電源の電圧レベルはモニターされる。図7に関して、電源モニター262は電源の電圧レベルをモニターし、電力貯蔵部モニター264は、スイッチング方式に含まれる電力貯蔵部の電圧レベルをモニターする。この情報は、後で次のスイッチング方式を決定するための制御部254によって使われる。
【０１１３】
ステップ310において、アクティブ負荷値はアクティブ負荷要素に対し設定される。それはスイッチング方式に含まれる。図7に関し、制御部254はアクティブ負荷値（初期値およびリアルタイム更新値）をアクティブ負荷アレー266のアクティブ負荷要素に設定する。
【０１１４】
ステップ312において、解析過程は入力信号の性質によって調整される。図7に関して、整形部アレー252は入力信号をモニターして、選択された整形部ユニットの解析過程を調整する。それは、それぞれの入力信号の性質がこの種の調整を必要とする方法で変化する場合である。入力信号のモニターリングや解析過程の調整は、整形部アレー252それ自身によるよりはむしろ、外部モジュールによって実行できることに注目を要する。開示された技術の別の見地から述べると、スイッチング方式を選択するための制御部254によって使われる手段はまた、内部か外部のユニット、入力信号の性質等々のさまざまなパラメータによって更新される。
【０１１５】
開示した技術は、アナログ／デジタル、または混合アーキテクチャで実行することができる。次に、開示した技術を実行するための２つの混合アプローチを示す図１０Ａおよび１０Ｂを参照する。制御部、波形整形器、電源モニター、および電力貯蔵器モニターはそれぞれ、アナログまたはデジタル・ユニットの何れかとして、実行できることに注意されたい。加えて、波形整形器はさらに、スイッチド・キャパシタ・アーキテクチャを用いて実行することができる。スイッチを、デジタル（すなわち接続もしくは切断）またはアナログ（すなわち接続、切断、もしくは抵抗接続）コマンド信号の何れかを受け取るように規定できることに注意されたい。
【０１１６】
図１０Ａは、開示した技術のさらなる実施形態に基づいて構成され作用する電力増幅器（広く３４０と参照する）の概略図である。電力増幅器３４０は以下のものを備えている。スイッチド・キャパシタ・アーキテクチャード波形整形器３４２、アナログ制御部３４４、デジタル・コントロールド・スイッチ３４６、電力貯蔵器アレー３４８、電源アレー３５０、デジタル電力貯蔵器モニター３５４、デジタル電源モニター３５２、３台のアナログ／デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）３５６Ａ、３５６Ｂ、および３５６Ｃ、２台のデジタル／アナログ・コンバータ（Ｄ／Ａ）３５８Ａおよび３５８Ｂ、ならびにアンチ・エイリアシング・フィルタ（ＡＡＦ）３６０。
【０１１７】
波形整形器３４２は、制御部３４４およびＡＡＦ３６０と結合している。ＡＡＦ３６０はさらに、スイッチ３４６の出力端子と結合している。制御部３４４はさらに、Ａ／Ｄコンバータ３５６Ｃを介してスイッチ３４６と結合している。電力貯蔵器モニター３５４は、Ｄ／Ａコンバータ３５８Ｂを介して制御部３４４と結合し、Ａ／Ｄコンバータ３５６Ｂを介して電力貯蔵アレー３４８と結合している。電源モニター３５２は、Ｄ／Ａコンバータ３５８Ａを介して制御部３４４と結合し、Ａ／Ｄコンバータ３５６Ａを介して電源アレー３５０と結合している。電力貯蔵アレー３４８および電源アレー３５０はさらに、スイッチ３４６と結合している。スイッチ３４６の出力端子によって、電力増幅器３４０の出力端子は、さらに負荷要素３６８と結合するように規定される。
【０１１８】
Ａ／Ｄコンバータ３５６Ａは、電源アレー３５０から受け取ったアナログ測定値をデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル信号を電源モニター３５２へ供給する。Ａ／Ｄコンバータ３５６Ｂは、電力貯蔵アレー３４８から受け取ったアナログ測定値をデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル信号を電力貯蔵モニター３５４へ供給する。Ｄ／Ａコンバータ３５８Ａは、電源モニター３５２から受け取ったデジタル情報をアナログ・フォーマットに変換して、それぞれのアナログ信号を制御部３４４に供給する。Ｄ／Ａコンバータ３５８Ｂは、電力貯蔵モニター３５４から受け取ったデジタル情報をアナログ・フォーマットに変換して、それぞれのアナログ信号を制御部３４４に供給する。Ａ／Ｄコンバータ３５６Ｃは、制御部３４４から受け取ったアナログ・スイッチング・コマンドをデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル・コマンドをスイッチ３４６に供給する。ＡＡＦ３６０は、電力増幅器３４０の出力端子における出力信号を受け取って、そうでなければ対象とする周波数帯域幅にエイリアス（aliased）される周波数を、フィルタ除去する。ＡＡＦ３６０は、フィルタされた信号を波形整形器３４２へ供給する。
【０１１９】
図１０Ｂは、開示した技術の他の実施形態に基づいて構成され作用する電源装置（一般的に３７０の参照符が付いている）の概略図である。電源装置３７０は以下のものを備えている。デジタル波形整形器３７２、デジタル制御部３７４、デジタル・コントロールド・スイッチ３７６、電力貯蔵アレー３７８、電源アレー３８０、デジタル・電力貯蔵モニター３８４、デジタル電源モニター３８２、デジタルシグナル・ジェネレータ３９２、３台のアナログ／デジタル・コンバータ（Ａ／Ｄ）３８６Ａ、３８６Ｂ、および３８６Ｃ、ならびにアンチ・エイリアシング・フィルタ（ＡＡＦ）３９０。
【０１２０】
波形整形器３７２は、シグナル・ジェネレータ３９２、制御部３７４と結合し、またＡ／Ｄコンバータ３８６Ｃと結合している。ＡＡＦ３９０は、スイッチ３７６の出力端子と結合し、またＡ／Ｄコンバータ３８６Ｃと結合している。制御部３７４はさらに、スイッチ３７６、電力貯蔵モニター３８４と結合し、また電源モニター３８２と結合している。電力貯蔵モニター３８４はさらに、Ａ／Ｄコンバータ３８６Ｂを介して電力貯蔵アレー３７８と結合している。電源モニター３８２はさらに、Ａ／Ｄコンバータ３８６Ａを介して電源アレー３８０と結合している。電力貯蔵アレー３７８および電源アレー３８０はさらに、スイッチ３７６と結合している。スイッチ３７６の出力によって、電源装置３７０の出力端子は、さらに負荷要素３９８と結合するように規定される。
【０１２１】
互いに直接結合されているすべてのデジタル・ユニット（すなわち、制御部３７４、波形整形器３７２、電源モニター３８２、および電力貯蔵器モニター３８４）は、データをデジタル方式で交換し、まったく変換を伴わない。Ａ／Ｄコンバータ３８６Ａは、電源アレー３８０から受け取ったアナログ測定値をデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル信号を電源モニター３８２へ供給する。Ａ／Ｄコンバータ３８６Ｂは、電力貯蔵アレー３７８から受け取ったアナログ測定値をデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル信号を電力貯蔵モニター３８４へ供給する。
【０１２２】
ＡＡＦ３９０は、電源装置３７０の出力端子における出力信号を受け取って、そうでなければ対象とする周波数帯域幅にエイリアスされる周波数を、フィルタ除去する。ＡＡＦ３９０は、フィルタされた信号をＡ／Ｄコンバータ３８６Ｃへ供給する。そしてＡ／Ｄコンバータ３８６Ｃは、フィルタされた信号をデジタル・フォーマットに変換して、それぞれのデジタル信号を波形整形器３７２へ供給する。
【０１２３】
図１０Ｂで述べた実施例では、シグナル・ジェネレータ３９２からデジタル入力信号が波形整形器３７２へ供給される。したがってシグナル・ジェネレータ３９２と１つになった電源装置３７０は、パワー・アップした信号を生成するように動作する。シグナル・ジェネレータ３９２がサイン形状の信号を５０〜６０Ｈｚで生成して、電源装置３７０の出力におけるＲＭＳ電圧レベルが１１０ボルトに設定されれば、この出力はＡＣ電源として機能することができる。
【０１２４】
開示した技術は、以下のような複数の分野で実行することができる。たとえば、オーディオ、有線または無線のＲＦ送信、電気機械モジュール用の制御可能パワー・ユニット、医療機器、電源などである。
【０１２５】
オーディオ増幅器の分野では、開示した技術を、電力または電圧が制限された環境で動作する効率的な電力増幅器として（たとえば、ブルー・トゥース無線オーディオ・ユニット、携帯電話、無線電話、電池駆動の玩具、コンピュータ・サウンド・カード、コンピュータ・スピーカ、ＵＳＢスピーカなど）、ハイ・エンド環境で動作する高ＳＮＲ電力増幅器として（たとえばハイ・ファイ・サウンド・システム、マルチ・メディア・サウンド・システムなど）、および両方として（たとえばウォークマン、ディスクマン、ＭＰマン、無線ハイ・ファイ・イヤ・ホーン、テレビ受像機、極高出力ハイ・ファイ増幅器など）、実行することができる。
【０１２６】
有線または無線のＲＦ送信の分野では、開示した技術を、電力、電圧、または電流が制限された環境で動作する効率的な増幅器として（たとえばロック送信機など）、およびウルトラ・リニア電力増幅器（たとえばＡＤＳＬ電力増幅器など）として、実行することができる。
【０１２７】
電気機械モジュール用の制御可能パワー・ユニットの分野では、開示した技術は、電力、電圧、または電流が制限された環境で動作する効率的な電力増幅器として（たとえばハード・ディスク・モータ、コンパクト・ディスク・モータ、フロッピィ・ディスク・モータ、カメラのズーム・モータ、電気自動車、人工衛星の望遠鏡など）、実行することができる。
【０１２８】
医療機器の分野では、開示した技術は、電力、電圧、または電流が制限された環境で動作する効率的な電力増幅器（たとえば補聴器、心臓のペース・メーカ、心臓のマイクロ・ポンプ、生体内注射ユニットなど）として、実行することができる。
【０１２９】
電源の分野では、開示した技術は、電力が制限された環境で動作する効率的なＤＣ／ＡＣコンバータ（たとえば車の２２０Ｖプラグ、ＵＰＳ、ソーラー・システムなど）として、また電力が制限された環境で動作するＡＣ／ＡＣコンバータ（たとえばガソリン発電機など）として、実行することができる。
【０１３０】
当業者であれば、開示した技術が、以上に詳細に述べた事柄に限定されないことを理解するであろう。むしろ、開示した技術の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって規定される。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
本開示技術が、図面に関連した下記の詳細な記述からさらに十分に理解され正当に評価されよう。
【図１Ａ】従来技術のクラスＡ電力増幅器の概略図。
【図１Ｂ】従来技術のクラスＡＢ電力増幅器の概略図。
【図１Ｃ】従来技術のクラスＤ電力増幅器の概略図。
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】２個の異なる定入力信号のための４レベル電力量子化器を用いたクラスＤ電力増幅器の典型的出力信号を例示図。
【図１Ｆ】従来技術の多数電源を有する電力増幅器の概要図。
【図１Ｇ】従来技術の電圧を追跡する電力増幅器の概略図。
【図１Ｈ】従来技術のフィルタした周波数ドメイン電力増幅器の概略図。
【図２Ａ】本願に開示した技術の一実施例により構成され動作する増幅器の概略図。
【図２Ｂ】本願に開示した技術の別の実施例による図２Ａのシステムの線形モデル概略図。
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】本願に開示した技術の他の実施例による、図２Ａのスイッチ用スイッチング方式の概略図。
【図４Ａ】
【図４Ｃ】負荷に印加される双極出力信号の図。
【図４Ｂ】負荷に印加される単極出力信号の図。
【図５】本願に開示した技術のさらなる実施例によって構成され動作する、増幅器の概略図。
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】本願に開示した技術の他の実施例による図５のスイッチ用スイッチング方式と図５のアクティブ負荷とを組合せた概略図。
【図７】本願に開示した技術のさらなる実施例により構成され動作する増幅器の概略図。
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】多数負荷状況を指定する図７のスイッチ用スイッチング方式の概略図。
【図９】本願に開示した技術の別の実施例によって動作する図７のシステム動作方法の概略図。
【図１０Ａ】本願に開示した技術のさらなる実施例によって構成され動作する、増幅器の概略図。
【図１０Ｂ】本願に開示した技術の他の実施例によって構成され動作する、シグナルジェネレータ（信号発生器）の概略図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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