專利名稱：耳機(jī)放大器電路的制作方法
耳機(jī)放大器電路背景信息本發(fā)明總體上涉及放大器電路，并且更具體地涉及便攜式電子設(shè)備中的耳機(jī)放大器電路。在諸如便攜式CD播放器和MP3播放器的便攜式電子設(shè)備中，通過耳機(jī)放大器放大音頻信號(hào)。通常由兩個(gè)電源外部地偏置耳機(jī)放大器以精確地呈現(xiàn)輸入信號(hào)。然而，便攜式電子設(shè)備通常使用單個(gè)電源(例如，電池)作為唯一的電源。在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)放大器電路中，耳機(jī)放大器101和102的正電源端耦接至正電源VDD并且，它們的負(fù)電源端耦接至地，并且因此被偏置在半軌(VDD/2)處。由于放大器101和102的輸出處于相對(duì)于地更高的DC電壓，因此需要相對(duì)大的電容器103和104來防止高電流流經(jīng)耳機(jī)。這類大的電容器使得便攜式電子設(shè)備的小型化困難。在圖2所示的另一種現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)放大器電路中，放大器201和202的正電源端耦接至VDD，它們的負(fù)電源端耦接至-VDD，并且被偏置在地(0伏)電勢(shì)上。盡管避免了大的DC阻隔電容器，但圖2所示的放大器電路為AB類放大器，并且具有低功率效率。另一種現(xiàn)有技術(shù)方案是使用D類放大器，其具有比AB類放大器更好的功率效率， 但具有高EMI (電磁干擾)，這可能是個(gè)問題。因此，可能期望提供可以有助于節(jié)電并且避免音頻削波的耳機(jī)放大器電路。


為了能夠理解本發(fā)明的特征，下面描述了多個(gè)附圖。然而，注意到附圖僅僅例示了本發(fā)明的具體實(shí)施例并且因此不被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以包含其它等效實(shí)施例。圖1例示了現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)放大器電路。圖2例示了另一種現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)放大器電路。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路。圖4A例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器的兩幅值階躍電源的波形。圖4B例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器的三幅值階躍電源的波形。圖5例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路。圖6例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路中使用電荷泵的架構(gòu)。圖7例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路中使用的電荷泵的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)。圖8A-圖8C例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處于各種運(yùn)行狀態(tài)的電荷泵的電路圖。圖9例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路中使用的電荷泵的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)。圖IOA-圖IOC例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處于各種運(yùn)行狀態(tài)的電荷泵的電路圖。
圖11例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器。圖12例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)電平檢測(cè)器的響應(yīng)速度控制器。圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)耳機(jī)放大器供電的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供具有提高的功率效率以及低EMI的G類耳機(jī)放大器電路。實(shí)施例可以使用自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器來檢測(cè)輸入信號(hào)的信號(hào)電平以及動(dòng)態(tài)地調(diào)整耳機(jī)放大器的正和負(fù)電源。電壓發(fā)生器可以生成可變幅值的多對(duì)差分輸出電壓，并且向耳機(jī)放大器提供由自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器所確定的幅值。作為結(jié)果，耳機(jī)放大器接收處于與輸入信號(hào)電平對(duì)應(yīng)的電壓電平的電源，這可以提高功率效率并且避免信號(hào)削波。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器電路。電路300包括自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302、電壓發(fā)生器303和一對(duì)放大器304、305。電平檢測(cè)器302可以比較將要被放大的輸入信號(hào)和一個(gè)或更多個(gè)電壓閾值并且可以導(dǎo)致電壓發(fā)生器303響應(yīng)于該比較而動(dòng)態(tài)地調(diào)整輸出電壓VPOS和VNEG。輸出電壓VPOS和VNEG可以作為電源被輸入至放大器 304、305。以這種方式，電路300將放大器304、305的電源調(diào)整至與輸入信號(hào)的幅值匹配并且節(jié)省能量的電平。具體地，耳機(jī)放大器電路可以在節(jié)點(diǎn)1耦接電源VDD，并且可以經(jīng)由電容器Cl接收左輸入信號(hào)以及經(jīng)由電容器C2接收右輸入信號(hào)。自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以比較輸入信號(hào)和閾值VTH，并且針對(duì)輸入信號(hào)，選擇目標(biāo)(或者基準(zhǔn))正電源VREFP和目標(biāo)負(fù)電源 VREFN (VREFP = -VREFN)。在一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以將左輸入信號(hào)和右輸入信號(hào)中較高的一個(gè)與閾值VTHl進(jìn)行比較，并且確定正和負(fù)目標(biāo)電源的幅值。在一個(gè)實(shí)施例中，自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以比較(多個(gè))輸入信號(hào)和多個(gè)閾值；可以在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)與閾值和它們對(duì)應(yīng)的正和負(fù)電源有關(guān)的數(shù)據(jù)，并且自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以針對(duì)閾值和目標(biāo)值而訪問存儲(chǔ)器。電壓發(fā)生器303可以具有生成至少兩幅值階躍的正電壓輸出VPOS和負(fù)電壓輸出 VNEG的能力，并且可以用自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302所確定的幅值階躍的電壓來偏置耳機(jī)放大器304和305。耳機(jī)放大器304可以接收左輸入信號(hào)并且耳機(jī)放大器305可以接收右輸入信號(hào)。 它們的第二輸入可以耦接至公共地并且它們的輸出可以分別耦接至左耳機(jī)揚(yáng)聲器和右耳機(jī)揚(yáng)聲器(共同地由負(fù)載301表示)。耳機(jī)可以是能在耳朵內(nèi)容納或者圍繞耳朵的任何聽
音裝置。圖4A例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器的兩幅值階躍電源的示例波形。自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以比較輸入信號(hào)和閾值VTH1。當(dāng)輸入信號(hào)的幅值不超過閾值VTHl時(shí)，電壓發(fā)生器303可以工作于第一模式或電壓幅值階躍，從而VPOS = Vl并且 VNEG = -VI，其中0 < Vl < VDD0當(dāng)輸入信號(hào)的幅值超過閾值VTHl時(shí)，電壓發(fā)生器303可以工作于第二模式或電壓幅值階躍，從而VPOS = V2并且VNEG = -V2，其中V2 > VI。在一個(gè)實(shí)施例中，Vl = VTH1，并且V2 = VDD。圖4B例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器的三幅值階躍電源的波形。自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302可以比較輸入信號(hào)和第二閾值VTH2及第三VTH3，其中0 < VTH2<VTH3。當(dāng)輸入信號(hào)的幅值不超過閾值VTH2時(shí)，電壓發(fā)生器303可以工作于第三模式或電壓幅值階躍，從而VPOS = V3并且VNEG = -V3，其中0 < V3 < VDD0當(dāng)輸入信號(hào)的幅值位于VTH2和VTH3之間時(shí)，電壓發(fā)生器303可以工作于第四模式或電壓幅值階躍，從而VPOS =V4并且VNEG = -V4，其中0 < V3 < V4 < VDD。當(dāng)輸入信號(hào)的幅值超過閾值VTH3時(shí)，電壓發(fā)生器303可以工作于第五模式或電壓幅值階躍，從而VPOS = V5并且VNEG = -V5，其中 0 < V3 < V4 < V5 < VDD。在一個(gè)實(shí)施例中，V3 = VTH2,V4 = VTH3,并且 V5 = VDD。耳機(jī)放大器電路可以具有必要多的電壓幅值階躍。在圖5所示的實(shí)施例中，電壓發(fā)生器可以是電荷泵503。振蕩器5031可以向控制邏輯5032提供振蕩信號(hào)，控制邏輯可以直接地或者從自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302間接地接收目標(biāo)正電源VREFP和目標(biāo)負(fù)電源VREFN。驅(qū)動(dòng)塊5033可以配置開關(guān)塊5034中開關(guān)的狀態(tài)， 從而電荷泵503可以保證其輸出VPOS接近VREFP，并且其輸出VNEG接近VREFN。圖6更加詳細(xì)地例示了圖5中電荷泵的架構(gòu)。電荷泵可以在端子CPVDD處接收輸入電壓VDD并且分別在輸出端子603和604處輸出正電壓VPOS和負(fù)電壓VNEG。根據(jù)自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302所作出的確定，電壓VPOS和VNEG處于兩幅值階躍，例如，如果輸入信號(hào)的幅值不超過閾值VTHl JUVPOS = Vl并且VNEG = -VI，或者如果輸入信號(hào)的幅值超過閾值 VTHl，貝丨J VPOS = V2 并且 VNEG = -V2。 根據(jù)開關(guān)P1-P6的狀態(tài)，快速電容器CF可以由電壓VDD充電并且經(jīng)由負(fù)載電容器 CP或CN放電。比較器601可以比較正電壓輸出VPOS和目標(biāo)正電源VREFP，并且將反饋控制信號(hào) PVH輸出至控制邏輯5032。在一個(gè)示例中，當(dāng)VPOS < VREFP時(shí)PVH = 0，否則PVH = 1。類似地，比較器602可以比較負(fù)電壓輸出VNEG和目標(biāo)負(fù)電源VREFN，并且將反饋控制信號(hào)NVL 輸出至控制邏輯5032。在一個(gè)示例中，當(dāng)VNEG高于VREFN (或者其幅值小于VREFN的幅值) 時(shí)NVL = 0，否則NVL = 1?？梢杂勺詣?dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302來提供VREFP和VREFN的值， 或者由存儲(chǔ)器設(shè)備根據(jù)來自于自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器302的控制信號(hào)來提供VREFP和VREFN 的值。響應(yīng)于來自比較器601和602的反饋控制信號(hào)PVH和NVL，控制邏輯5032可以改變開關(guān)P1-P6的狀態(tài)并且因此改變電荷泵的運(yùn)行狀態(tài)來保證其正電壓輸出VPOS接近VREFP 以及其負(fù)電壓輸出VNEG接近VREFN。圖7例示了圖6中處于第一工作模式、提供圖4中所示的第一幅值階躍上的電壓士Vl的電荷泵的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)。圖8A-8C例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖6中處于各種運(yùn)行狀態(tài)的電荷泵的電路圖。圖6中的VREFP可以被設(shè)置為VI，并且圖6中的VREFN 可以被設(shè)置為-VL·根據(jù)開關(guān)P1-P6的狀態(tài)，電荷泵可以在四種運(yùn)行狀態(tài)之間改變初始狀態(tài)(INI)、正電壓充電狀態(tài)(PVC)、負(fù)電壓充電狀態(tài)(NVC)和電荷平均狀態(tài)(CA)。在初始狀態(tài)(INI)，可以關(guān)斷所有開關(guān)，如圖6中所示。VPOS接近Vl并且VNEG接近-VI。在正電壓充電狀態(tài)(PVC)，可以接通開關(guān)Pl和P5，如圖8A所示，從而輸入電壓VDD 可以對(duì)負(fù)載電容器CP進(jìn)行充電以將VPOS的值增加至接近VI。在負(fù)電壓充電狀態(tài)(NVC)，可以接通開關(guān)P4和P6，如圖8B所示，從而可以對(duì)負(fù)載電容器CN進(jìn)行負(fù)充電并且可以將VNEG降低至接近-VI。
在電荷平均狀態(tài)(CA)，可以接通開關(guān)P2和P3，如圖8C所示，從而可以在快速電容器CF和負(fù)載電容器CP之間平均電荷。當(dāng)電荷泵處于INI運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換701，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持Pl和P5接通)并且因此將電荷泵改變至PVC 狀態(tài)以將VPOS增加至接近VI。當(dāng)電荷泵處于PVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為1而NVL為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換702，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P4和P6接通)并且因此將電荷泵改變至NVC 狀態(tài)以將VNEG降低至接近-VI。當(dāng)電荷泵處于NVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為1而NVL為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換703，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P2和P3接通)并且因此將電荷泵改變至CA 狀態(tài)。當(dāng)電荷泵處于CA運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換704，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持VPOS接近Vl并且保持VNEG接近-Vl。當(dāng)電荷泵處于INI運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為1而NVL為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換705，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P2和P3接通)并且因此將電荷泵改變至CA 狀態(tài)。當(dāng)電荷泵處于CA運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為1而NVL為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換706，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P4和P6接通)并且因此將電荷泵改變至NVC 狀態(tài)以將VNEG降低至接近-VI。當(dāng)電荷泵處于NVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換707，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持Pl和P5接通)并且因此將電荷泵改變至PVC 狀態(tài)以將VPOS增加至接近Vl。當(dāng)電荷泵處于PVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換708，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持VPOS接近Vl并且保持VNEG接近-Vl。當(dāng)電荷泵處于CA運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為0并且NVL為1，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換709，改變開關(guān)的狀態(tài)(S卩，僅僅保持Pl和P5接通)并且因此將電荷泵改變至PVC 狀態(tài)以將VPOS增加至接近VI。當(dāng)電荷泵處于NVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均為1，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換710，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持 VPOS接近Vl并且保持VNEG接近-Vl。圖9例示了圖6中處于第二工作模式、提供圖4A中所示的第二幅值階躍上的電壓士V2的電荷泵的有限狀態(tài)機(jī)(FSM)。圖10A-10C例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖6中處于各種運(yùn)行狀態(tài)的電荷泵的電路圖。當(dāng)信號(hào)電平檢測(cè)器302確定輸入信號(hào)的幅值超過閾值VTHl時(shí)，電荷泵可以從第一工作模式變?yōu)榈诙Ｊ健Ｒ虼?，VREFP可以被設(shè)置為V2，并且 VREFN可以被設(shè)置為-V2。根據(jù)開關(guān)P1-P6的狀態(tài)，電荷泵可以在四種運(yùn)行狀態(tài)之間改變初始狀態(tài)(INI)、 正電壓充電狀態(tài)(PVC)、負(fù)電壓充電狀態(tài)(NVC)和快速電容器充電狀態(tài)(FCC)。
在初始運(yùn)行狀態(tài)(INI)，可以關(guān)斷所有開關(guān)，如圖6中所示，VPOS接近V2，并且 VNEG 接近-V2。在快速電容器充電狀態(tài)(FCC)，可以接通開關(guān)Pl和P3，如圖IOA中所示，從而輸入電壓VDD可以對(duì)快速電容器CF進(jìn)行充電。在正電壓充電狀態(tài)(PVC)，可以接通開關(guān)P2和P3，如圖IOB所示，從而快速電容器 CF可以對(duì)負(fù)載電容器CP進(jìn)行充電以將VPOS的值增加至接近V2。在負(fù)電壓充電狀態(tài)(NVC)，可以接通開關(guān)P4和P6，如圖IOC所示，從而可以對(duì)負(fù)載電容器CN進(jìn)行負(fù)充電并且可以將VNEG降低至接近-V2。當(dāng)電荷泵處于INI運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果或者PVH或者NVL變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換901，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持Pl和P3接通)并且因此將電荷泵改變至 FCC狀態(tài)以對(duì)快速電容器CF進(jìn)行充電。當(dāng)電荷泵處于INI運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換902，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P2和P3接通)并且因此將電荷泵改變至PVC狀態(tài)以將VPOS的值增加至接近V2。當(dāng)電荷泵處于FCC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均為1，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換903，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持 VPOS接近V2以及VNEG接近-V2。當(dāng)電荷泵處于FCC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH為0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換904， 改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P2和P3接通)并且因此將電荷泵改變至PVC狀態(tài)以將VPOS 的值增加至接近V2。當(dāng)電荷泵處于FCC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH = 1并且NVL = 0，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換905，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持P4和P6接通)并且因此將電荷泵改變至 NVC狀態(tài)以將VNEG減少至接近-V2。當(dāng)電荷泵處于NVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果或者PVH或者NVL變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換906，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持Pl和P3接通)并且因此將電荷泵改變至 FCC狀態(tài)以對(duì)快速電容器CF進(jìn)行充電。當(dāng)電荷泵處于NVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均為1，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換907，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持 VPOS接近V2以及VNEG接近-V2。當(dāng)電荷泵處于PVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果PVH和NVL均為1，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換908，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，關(guān)斷所有開關(guān))并且因此將電荷泵改變至INI狀態(tài)以保持 VPOS接近V2以及VNEG接近-V2。當(dāng)電荷泵處于PVC運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果或者PVH或者NVL變?yōu)?，則控制邏輯5032可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換909，改變開關(guān)的狀態(tài)(即，僅僅保持Pl和P3接通)并且因此將電荷泵改變至 FCC狀態(tài)以對(duì)快速電容器進(jìn)行充電。圖7和9僅僅是本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例，并且不意在限制轉(zhuǎn)換的順序。電荷泵可以開始于任何工作模式或運(yùn)行狀態(tài)，并且只要滿足轉(zhuǎn)換的條件可以執(zhí)行任何轉(zhuǎn)換。為了清楚的目的，結(jié)合兩個(gè)幅值階躍耳機(jī)放大器電路來描述圖6-10中的電荷泵， 盡管電荷泵可以結(jié)合具有更多幅值階躍的耳機(jī)放大器電路來使用。當(dāng)VREFP和VREFN改變時(shí)，電荷泵可以改變至不同的工作模式或電壓幅值階躍。例如，對(duì)于圖4B中所示的耳機(jī)放大器的三幅值階躍電源，在第三工作模式，VREFP可以被設(shè)置為V3并且VREFN可以被設(shè)置為-V3。在第四工作模式，VREFP可以被設(shè)置為V4并且VREFN可以被設(shè)置為-V4。在第五工作模式，VREFP可以被設(shè)置為V5并且VREFN可以被設(shè)置為-V5。在每個(gè)工作模式，控制邏輯5032可以根據(jù)該模式的FSM接通和關(guān)斷開關(guān)P1-P6，以便改變電荷泵的運(yùn)行狀態(tài)以保持 VPOS 接近 VREFP 以及 VNEG 接近 VREFN。圖11例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的耳機(jī)放大器。如圖所示，耳機(jī)放大器304或 305可以具有第一級(jí)和第二級(jí)?？梢杂蒝DD和VNEG對(duì)第一級(jí)Al供電，并且可以由VPOS和 VNEG對(duì)第二級(jí)A2供電。更多的實(shí)施例也是可能的。例如，除電荷泵之外，能夠生成多個(gè)幅值階躍上的正和負(fù)電壓的其它設(shè)備也可以用作電壓發(fā)生器303。圖12例示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)電平檢測(cè)器的響應(yīng)速度控制器。響應(yīng)速度控制器可以設(shè)置信號(hào)電平檢測(cè)器在輸入信號(hào)高于預(yù)定值時(shí)工作于快速響應(yīng)速度以防止削波，并且在輸入信號(hào)低于預(yù)定值時(shí)工作于較低響應(yīng)速度以節(jié)省電池電量。在一個(gè)實(shí)施例中，快速響應(yīng)速度可以被設(shè)置為默認(rèn)值，并且當(dāng)輸入信號(hào)在預(yù)定的時(shí)間期間內(nèi)低于預(yù)定值時(shí)可以變?yōu)檩^低速度。如圖所示，輸入信號(hào)可以在比較器COMPl與閾值VTHl進(jìn)行比較，用來確定電壓VPOS和VNEG ；并且在比較器C0MP2與閾值VTHl-v進(jìn)行比較，用來確定信號(hào)電平檢測(cè)器的響應(yīng)速度，其中VTHl > VTHl-v。對(duì)于輸入信號(hào)VIN > VTHl > VTHl-v,比較器COMPl的輸出為高，并且觸發(fā)器FFl 的輸出端Q保持為高。同時(shí)，觸發(fā)器FF2的輸出端也保持為高。因此，或非(NOR)門的輸出為低并且不能觸發(fā)與其輸出耦接的計(jì)數(shù)器，并且多路復(fù)用器MUX可以保持信號(hào)電平檢測(cè)器的響應(yīng)速度處于快速速度。當(dāng)輸入信號(hào)在VTHl和VTHl-v之間時(shí)，比較器COMPl的輸出為低。由于比較器 C0MP2的輸出為高，所以或非門的輸出仍然為低并且不能觸發(fā)計(jì)數(shù)器來改變響應(yīng)速度。對(duì)于輸入信號(hào)VIN < VTHl-v < VTHl，或非門的輸出為高并且可以觸發(fā)計(jì)數(shù)器。如果或非門的輸出在預(yù)定時(shí)間期間(例如，30ms)內(nèi)為高，計(jì)數(shù)器的輸出可以變?yōu)楦卟⑶矣|發(fā)多路復(fù)用器MUX來將響應(yīng)速度改變?yōu)檩^低的一個(gè)速度。圖13是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)耳機(jī)放大器供電的方法的流程圖?？梢栽趫D3 的耳機(jī)放大器電路中使用該方法來生成圖4A所示的電壓VPOS和VNEG。如圖所示，在1301， 信號(hào)電平檢測(cè)器302可以檢測(cè)輸入信號(hào)是否超過閾值VHl。在1302，如果輸入信號(hào)超過VH1，則電壓發(fā)生器303可以生成較大幅值上的電壓 VPOS 和 VNEG,例如，VPOS = V2 并且 VNEG = -V2。在1303，如果輸入信號(hào)不超過VH1，電壓發(fā)生器303可以生成較小幅值上的電壓 VPOS 和 VNEG，例如，VPOS = Vl 并且 VNEG = -VI。在1304，電壓VPOS和VNEG可以用來對(duì)放大器304和305供電。因而，避免了圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)電路中所需的大DC阻隔電容器。此外，由于根據(jù)輸入信號(hào)電平選擇耳機(jī)放大器304和305的電源(而不是如圖2中的現(xiàn)有技術(shù)耳機(jī)放大器電路那樣一直使用全部VDD)，本發(fā)明的耳機(jī)放大器電路更有功率效率。僅僅作為示例而非限制，已經(jīng)關(guān)于特定實(shí)施例描述和例示了本發(fā)明的多個(gè)特征和方面。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，對(duì)于所公開實(shí)施例的替代實(shí)現(xiàn)方式和各種修改落入在本公開的范圍和預(yù)期之內(nèi)。因此，本發(fā)明旨在僅僅由所附權(quán)利要求的范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種放大器電路，包含信號(hào)電平檢測(cè)器，比較輸入信號(hào)和第一閾值，在所述輸入信號(hào)超過所述第一閾值時(shí)提供第一控制信號(hào)，并且在所述輸入信號(hào)不超過所述第一閾值時(shí)提供第二控制信號(hào)；電壓發(fā)生器，耦接至所述信號(hào)電平檢測(cè)器，在接收所述第一控制信號(hào)時(shí)生成處于第一幅值的正輸出電壓，并且在接收所述第二控制信號(hào)時(shí)生成處于第二幅值的正輸出電壓；以及放大器，在正電源端從所述電壓發(fā)生器接收所述正輸出電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中所述電壓發(fā)生器進(jìn)一步在接收所述第一控制信號(hào)時(shí)生成處于所述第一幅值的負(fù)輸出電壓，并且在接收所述第二控制信號(hào)時(shí)生成處于所述第二幅值的負(fù)輸出電壓；并且其中所述放大器在負(fù)電源端從所述電壓發(fā)生器接收所述負(fù)輸出電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的放大器電路，其中所述電壓發(fā)生器是電荷泵。
4.如權(quán)利要求3所述的放大器電路，其中所述電荷泵包含快速電容器、獲取正電壓輸出的第一負(fù)載電容器、獲取負(fù)電壓輸出的第二負(fù)載電容器以及在至少第一運(yùn)行狀態(tài)和第二運(yùn)行狀態(tài)之間改變所述電荷泵的多個(gè)開關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中所述電荷泵進(jìn)一步包含第一比較器，用于比較所述正電壓輸出和第一正電壓基準(zhǔn)信號(hào)，并且生成第一反饋控制信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的放大器電路，其中所述電荷泵進(jìn)一步包含第二比較器，用于比較所述負(fù)電壓輸出和第一負(fù)電壓基準(zhǔn)信號(hào)，并且生成第二反饋控制信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的放大器電路，其中所述電荷泵進(jìn)一步包含控制邏輯，用于接收所述第一和第二反饋控制信號(hào)并且以狀態(tài)機(jī)在所述第一運(yùn)行狀態(tài)和所述第二運(yùn)行狀態(tài)之間改變所述電荷泵。
8.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中從由下列狀態(tài)所構(gòu)成的組中選擇所述第一和第二運(yùn)行狀態(tài)其中所述正電壓輸出保持接近第一正基準(zhǔn)電壓并且所述負(fù)電壓輸出保持接近第一負(fù)基準(zhǔn)電壓的初始狀態(tài)、其中對(duì)所述第一負(fù)載電容器進(jìn)行充電以將所述正電壓輸出提升至所述第一正基準(zhǔn)電壓的正電壓充電狀態(tài)、其中對(duì)所述第二負(fù)載電容器進(jìn)行負(fù)充電以將所述負(fù)電壓輸出降低至所述第一負(fù)基準(zhǔn)電壓的負(fù)電壓充電狀態(tài)以及電荷平均狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求4所述的放大器電路，其中從由下列狀態(tài)所構(gòu)成的組中選擇所述第一和第二運(yùn)行狀態(tài)其中所述正電壓輸出保持接近第一正基準(zhǔn)電壓并且所述負(fù)電壓輸出保持接近第一負(fù)基準(zhǔn)電壓的初始狀態(tài)、其中對(duì)所述第一負(fù)載電容器進(jìn)行充電以將所述正電壓輸出提升至所述第一正基準(zhǔn)電壓的正電壓充電狀態(tài)、其中對(duì)所述第二負(fù)載電容器進(jìn)行負(fù)充電以將所述負(fù)電壓輸出降低至所述第一負(fù)基準(zhǔn)電壓的負(fù)電壓充電狀態(tài)以及其中對(duì)所述快速電容器進(jìn)行充電的快速電容器充電狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中所述放大器包含第一級(jí)和第二級(jí)并且所述第二級(jí)接收所述正電壓輸出。
11.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，其中當(dāng)所述輸入信號(hào)具有兩個(gè)或更多分量時(shí)，比較具有最大幅值的分量和所述第一閾值。
12.如權(quán)利要求1所述的放大器電路，進(jìn)一步包含用于所述信號(hào)電平檢測(cè)器的響應(yīng)速度控制器，其比較所述輸入信號(hào)和預(yù)定值，并且在所述輸入信號(hào)超過所述預(yù)定值時(shí)選擇快速響應(yīng)速度。
13.如權(quán)利要求12所述的放大器電路，其中當(dāng)所述輸入信號(hào)在預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)低于所述預(yù)定值時(shí)所述響應(yīng)速度控制器選擇較低響應(yīng)速度。
14.一種包含如權(quán)利要求1所述的放大器電路的耳機(jī)放大器電路。
15.一種包含如權(quán)利要求1所述的放大器電路的便攜式電子設(shè)備。
16.一種對(duì)耳機(jī)放大器供電的方法，包含比較輸入信號(hào)和第一閾值，在所述輸入信號(hào)超過所述第一閾值時(shí)提供第一控制信號(hào)， 并且在所述輸入信號(hào)不超過所述第一閾值時(shí)提供第二控制信號(hào)；響應(yīng)于所述第一控制信號(hào)生成處于第一幅值的正輸出電壓以及響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)生成處于第二幅值的正輸出電壓；以及以所述正輸出電壓對(duì)放大器供電。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包含響應(yīng)于所述第一控制信號(hào)生成處于所述第一幅值的負(fù)輸出電壓，并且響應(yīng)于所述第二控制信號(hào)生成處于所述第二幅值的負(fù)輸出電壓；以及以所述負(fù)輸出電壓對(duì)所述放大器供電。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包含比較正電壓輸出和第一正電壓基準(zhǔn)信號(hào)， 并且生成第一反饋控制信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包含比較負(fù)電壓輸出和第一負(fù)電壓基準(zhǔn)信號(hào)， 并且生成第二反饋控制信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包含響應(yīng)于所述第一和第二反饋控制信號(hào)保持所述正電壓輸出接近所述第一正電壓基準(zhǔn)信號(hào)，并且保持所述負(fù)電壓輸出接近所述第一負(fù)電壓基準(zhǔn)信號(hào)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包含將所述第一正電壓基準(zhǔn)信號(hào)設(shè)置為具有所述第一幅值的正值，并且將所述第一負(fù)電壓基準(zhǔn)信號(hào)設(shè)置為具有所述第一幅值的負(fù)值。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包含比較所述輸入信號(hào)和第二閾值，在所述輸入信號(hào)超過所述第二閾值時(shí)提供第三控制信號(hào)，并且在所述輸入信號(hào)不超過所述第二閾值時(shí)提供第四控制信號(hào)；以及響應(yīng)于所述第三控制信號(hào)生成處于第三幅值的正輸出電壓，并且響應(yīng)于所述第四控制信號(hào)生成處于第四幅值的正輸出電壓。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其中當(dāng)所述輸入信號(hào)具有兩個(gè)或更多分量時(shí)，比較具有最大幅值的分量和所述第一閾值。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包含比較所述輸入信號(hào)和預(yù)定值，并且在所述輸入信號(hào)超過所述預(yù)定值時(shí)設(shè)置所述信號(hào)電平檢測(cè)器工作于快速響應(yīng)速度。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，進(jìn)一步包含當(dāng)所述輸入信號(hào)在預(yù)定時(shí)間期間內(nèi)低于所述預(yù)定值時(shí)設(shè)置所述信號(hào)電平檢測(cè)器工作于較低的響應(yīng)速度。
26.一種放大器系統(tǒng)，包含信號(hào)電平檢測(cè)器，比較信息信號(hào)和預(yù)定閾值并且作為響應(yīng)而生成控制信號(hào)，多模式電荷泵，具有一對(duì)差分輸出端，生成處于多個(gè)電壓電平的差分輸出電壓對(duì)，所述電荷泵的模式由所述控制信號(hào)控制，以及放大器，具有耦接至所述電荷泵輸出端的電源端并且具有用于所述信息信號(hào)的輸入。
全文摘要
一種具有提高的功率效率以及低EMI的G類耳機(jī)放大器電路。其可以使用自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器來檢測(cè)輸入信號(hào)的信號(hào)電平以及因此確定耳機(jī)放大器的正和負(fù)電源。電壓發(fā)生器可以生成處于多個(gè)幅值階躍的差分輸出電壓對(duì)，并且向耳機(jī)放大器提供具有由自動(dòng)信號(hào)電平檢測(cè)器所確定的幅值的一對(duì)。作為結(jié)果，根據(jù)輸入信號(hào)電平偏置耳機(jī)放大器，并且多個(gè)電壓軌可以提高功率效率并且避免削波。
文檔編號(hào)H03F1/02GK102204086SQ200980141679
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者葉菁華, 李丹, 沈慧 申請(qǐng)人:美國亞德諾半導(dǎo)體公司