專利名稱:音頻放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及音頻放大器,具體地,涉及用于移動(dòng)電話的音頻放大器。
背景技術(shù):
移動(dòng)電話具有兩個(gè)揚(yáng)聲器是普遍的。第一個(gè)(一般被稱作主揚(yáng)聲器)是較高功率的揚(yáng)聲器,用于播放高音量的聲音,使得即使當(dāng)用戶離電話一定距離時(shí),也能容易地聽(tīng)見(jiàn)聲音。主揚(yáng)聲器典型地用于手機(jī)鈴聲和免提功能。第二揚(yáng)聲器(一般被稱作接收機(jī)揚(yáng)聲器) 是相對(duì)低功率的揚(yáng)聲器,用作移動(dòng)電話中的聽(tīng)筒。當(dāng)前的放大器結(jié)構(gòu)使用兩個(gè)獨(dú)立通道(比如,立體聲放大器或兩個(gè)獨(dú)立放大器) 來(lái)驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)揚(yáng)聲器。但是,因?yàn)樵谌魏螘r(shí)間,在移動(dòng)電話中僅使用所述通道中的一個(gè)通道,所以所述使用兩個(gè)獨(dú)立通道來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)揚(yáng)聲器是浪費(fèi)的。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了用于移動(dòng)電話的音頻放大器,該音頻放大器包括第一和第二輸出級(jí)和切換電路,第一和第二輸出級(jí)中的每一個(gè)與第一和第二揚(yáng)聲器中相應(yīng)的一個(gè)耦合,切換電路適于響應(yīng)切換信號(hào),當(dāng)切換信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí),將來(lái)自公共輸入級(jí)的輸出信號(hào)切換到第一輸出級(jí),而當(dāng)切換信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí),將來(lái)自公共輸入級(jí)的輸出信號(hào)切換到第二輸出級(jí)。因此,本發(fā)明通過(guò)提供公共輸入級(jí)來(lái)克服上述問(wèn)題,在需要的時(shí)候,可以通過(guò)切換電路將所述公共輸入級(jí)切換到第一輸出級(jí)或第二輸出級(jí)。因此,每個(gè)輸出級(jí)可以適于滿足在使用中與其耦合的相關(guān)聯(lián)揚(yáng)聲器的需求,并將信號(hào)處理器電路保持最小化。這當(dāng)然減少了成本和音頻處理電路占用的電路板區(qū)域。事實(shí)上,當(dāng)與常規(guī)的單通道放大器相比時(shí),這種解決方案僅包括少量的附加弱信號(hào)切換電路和弱輸出級(jí)(接收機(jī)揚(yáng)聲器僅是低功率的,所以相關(guān)聯(lián)輸出級(jí)僅需要主揚(yáng)聲器輸出級(jí)約1/8面積的晶體管)。典型地,公共輸入級(jí)包括脈寬調(diào)制器,因此,輸出信號(hào)是用于驅(qū)動(dòng)第一或第二輸出級(jí)的脈寬調(diào)制輸出信號(hào)。典型地,當(dāng)公共輸入級(jí)包括脈寬調(diào)制器時(shí),這種情況使用D類輸出級(jí)。但是,本發(fā)明可以使用任何其它類型的輸出級(jí),比如AB類,G類或H類輸出級(jí)。優(yōu)選地,脈寬調(diào)制器包括轉(zhuǎn)換速率限制器,所述轉(zhuǎn)換速率限制器用于響應(yīng)于轉(zhuǎn)換速率限制器使能信號(hào)而限制脈寬調(diào)制輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率。雖然這會(huì)稍微降低效率,但是對(duì)于減少脈寬調(diào)制輸出信號(hào)產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)還是有用的。如果在輸出級(jí)和揚(yáng)聲器之間存在長(zhǎng)軌線(track),那么EMI可能變得明顯。典型地,公共輸入級(jí)還包括1 接收機(jī),所述1 接收機(jī)適于接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流,并將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流解碼以產(chǎn)生音頻輸入信號(hào)用于脈寬調(diào)制器調(diào)制。在其它實(shí)施例中,代替1 接收機(jī),公共輸入級(jí)可以包括用于脈沖密度調(diào)制(PDM)、Slimbus或時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)的接口。 事實(shí)上,本發(fā)明可以使用模擬輸入。在第一實(shí)施例中,音頻放大器還包括命令解碼器,所述命令解碼器適于監(jiān)控與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),并且響應(yīng)于在所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)上檢測(cè)到第一或第二預(yù)定模式之一,使得切換信號(hào)處于相應(yīng)的第一或第二狀態(tài)。在第二實(shí)施例中,音頻放大器還包括命令解碼器,所述命令解碼器適于監(jiān)控?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以及與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),并且響應(yīng)于在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流上檢測(cè)到第一或第二預(yù)定模式之一以及檢測(cè)到所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),使得切換信號(hào)處于相應(yīng)的第一或第二狀態(tài)。優(yōu)選地,命令解碼器進(jìn)一步適于當(dāng)切換信號(hào)處于預(yù)定的第一和第二狀態(tài)之一時(shí), 響應(yīng)于在所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘輸入上或在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流上檢測(cè)到第三預(yù)定模式以及檢測(cè)到所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘輸入,斷言轉(zhuǎn)換速率限制器使能信號(hào)。在典型應(yīng)用中,將高功率主揚(yáng)聲器安置在靠近相關(guān)聯(lián)輸出級(jí)的地方以減少電路板軌線中由其包括的較高電流造成的損失,但是將較低功率接收機(jī)揚(yáng)聲器安置在遠(yuǎn)離它的輸出級(jí)的地方。因此,通常僅關(guān)注接收機(jī)揚(yáng)聲器的EMI,并且優(yōu)選的是保持主揚(yáng)聲器放大器的效率。使用該優(yōu)選實(shí)施例,可能的是僅對(duì)接收機(jī)揚(yáng)聲器使用轉(zhuǎn)換速率限制,從而減少與該揚(yáng)聲器的脈寬調(diào)制信號(hào)相關(guān)聯(lián)的EMI,但對(duì)主揚(yáng)聲器的脈寬調(diào)制信號(hào)保持高效率。在另一實(shí)施例中,切換信號(hào)與輸入引腳耦合,用于與遠(yuǎn)離音頻放大器的電路耦合, 使得遠(yuǎn)程電路可以控制切換信號(hào)處于第一或第二狀態(tài)的哪一個(gè)狀態(tài)中。優(yōu)選地,切換電路適于當(dāng)切換信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí),將第一輸出級(jí)的輸出與脈寬調(diào)制器的反饋輸入耦合,當(dāng)切換信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí),將第二輸出級(jí)的輸出與脈寬調(diào)制器的反饋輸入耦合。在該方式中,必要的是為兩個(gè)輸出級(jí)提供僅一個(gè)反饋環(huán)。典型地,第一和第二輸出級(jí)包括被設(shè)置成H橋形式的晶體管。還可以使用其它類型的輸出級(jí),包括單端輸出級(jí),比如半H橋輸出級(jí)。通常,第一輸出級(jí)能夠產(chǎn)生比第二輸出級(jí)的功率輸出高的輸出。根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供了移動(dòng)電話,所述移動(dòng)電話包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的音頻放大器,其中,第一輸出級(jí)與主揚(yáng)聲器耦合,第二輸出級(jí)與聽(tīng)筒耦合。
參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例,其中圖1示出了合并了根據(jù)本發(fā)明放大器的移動(dòng)電話的一部分的框圖;以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的放大器的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了移動(dòng)電話1的框圖。在移動(dòng)電話1中,示出了基帶電路2。該基帶電路2包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的放大器3。音頻放大器3與主揚(yáng)聲器4和接收機(jī)揚(yáng)聲器(聽(tīng)筒)5相連?;鶐щ娐愤€與麥克風(fēng)6相連,所述麥克風(fēng)6與接收機(jī)揚(yáng)聲器5 —起用于電話對(duì)話。如上所述,主揚(yáng)聲器4是較高功率揚(yáng)聲器,用于播放鈴聲、音樂(lè)或免提。接收機(jī)揚(yáng)聲器5是較低功率揚(yáng)聲器,用作移動(dòng)電話的聽(tīng)筒。主揚(yáng)聲器4位于相對(duì)接近于音頻放大器 3的地方,而接收機(jī)揚(yáng)聲器5位于明顯遠(yuǎn)離音頻揚(yáng)聲器3的地方。
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圖2示出了音頻放大器3的框圖。音頻放大器3包括1 接收機(jī)7,所述1 接收機(jī)7與高通濾波器8耦合,所述高通濾波器8進(jìn)而與脈寬調(diào)制器9耦合。1 接收機(jī)7在標(biāo)記為DATA的線路上接收連續(xù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。在標(biāo)記為BCK的線路上將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以位時(shí)鐘速率按照時(shí)鐘輸入1 接收機(jī)7。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流能夠在流中承載表示兩個(gè)多路復(fù)用的音頻通道的數(shù)據(jù),使用兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)WSL和WSR將音頻通道解多路復(fù)用,這兩個(gè)時(shí)鐘信號(hào)一起指示在流上當(dāng)前承載兩個(gè)通道中的哪一個(gè)。I2S接收機(jī)7將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流解碼,并且將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),所述模擬信號(hào)被傳送到高通濾波器8。這從模擬信號(hào)中消除了任何DC分量。然后,將已濾波模擬信號(hào)傳送到脈寬調(diào)制器9。脈寬調(diào)制器9將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于驅(qū)動(dòng)D類音頻輸出級(jí)的脈寬調(diào)制信號(hào)。將脈寬調(diào)制信號(hào)提供給切換電路10。該切換電路10將脈寬調(diào)制信號(hào)與驅(qū)動(dòng)主揚(yáng)聲器4的輸出級(jí)11相連,或與驅(qū)動(dòng)接收機(jī)揚(yáng)聲器5的輸出級(jí)12相連。輸出級(jí)11和12中的每一個(gè)均是H橋類型的輸出級(jí),并且具有非反相輸出(OUT+) 和反相輸出(OUT-)。與輸出級(jí)11和12中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的非反相輸出反相輸出耦合回切換電路10。切換電路10將與輸出級(jí)11相關(guān)聯(lián)的一對(duì)輸出耦合(如圖2中13所示)或與輸出級(jí)12相關(guān)聯(lián)的一對(duì)輸出耦合(如圖2中14所示)耦合回脈寬調(diào)制器9中的反饋電路。在這種方式中,可以為每個(gè)輸出級(jí)11和12提供適宜的負(fù)反饋。音頻放大器3還包括命令解碼器15。命令解碼器15監(jiān)控時(shí)鐘和輸入到1 接收機(jī)7的數(shù)據(jù)流,并且當(dāng)在這些輸入中檢測(cè)到預(yù)定模式時(shí),以預(yù)定方式響應(yīng)。對(duì)于第一預(yù)定模式的響應(yīng)可以是使得切換電路將脈寬調(diào)制器的輸出與輸出級(jí)11耦合(并且將來(lái)自輸出級(jí) 11的輸出13耦合回切換電路10中的反饋電路)。備選地,對(duì)于第二預(yù)定模式的響應(yīng)可以是使得切換電路將脈寬調(diào)制器的輸出與輸出級(jí)12耦合(并且將來(lái)自輸出級(jí)12的輸出14 耦合回切換電路10中的反饋電路)。在另一備選中,對(duì)于預(yù)定模式的響應(yīng)可以是在輸出級(jí) 11和12之間切換脈寬調(diào)制器的輸出(并且還可以切換與切換電路10中的反饋電路耦合的相關(guān)聯(lián)輸出13和14之一)。命令解碼器15檢測(cè)到的預(yù)定模式可以是若干類別。在第一類別中,命令解碼器15 忽略在DATA輸入上呈現(xiàn)的數(shù)據(jù),但對(duì)時(shí)鐘輸入BCK、WSL和WSR中每個(gè)上的頻率進(jìn)行監(jiān)控。 當(dāng)時(shí)鐘輸入BCK、WSL和WSR上的頻率模式是每個(gè)均具有相應(yīng)的預(yù)定值或落在相應(yīng)的預(yù)定值范圍內(nèi)時(shí),由命令解碼器5將此解釋為與頻率模式相關(guān)聯(lián)的命令。例如,如果BCK輸入上的頻率在2. 048MHz到3. 072MHz的范圍內(nèi),而在WSL和WSR輸入中的每個(gè)輸入上的頻率是 0Hz,那么可以將此解釋為用于如上所述的切換切換電路10的命令。在第二類別中,命令解碼器15監(jiān)控BCK輸入上的頻率。當(dāng)BCK輸入上的頻率下降到OHz時(shí),音頻放大器3進(jìn)入掉電模式。當(dāng)BCK輸入上的時(shí)鐘頻率恢復(fù)時(shí),音頻放大器3再次進(jìn)入操作模式。在進(jìn)入操作模式之后BCK輸入上的預(yù)定數(shù)量周期期間,命令解碼器15監(jiān)控DATA輸入的特定預(yù)定模式。例如,一種該模式可以被解釋為用于如上所描述的切換切換電路10的命令。因此,在該第二類別中,所查找的模式是BCK輸入上時(shí)鐘周期的恢復(fù)以及 DATA輸入上的特定數(shù)據(jù)模式。典型地,特定數(shù)據(jù)模式將是預(yù)定數(shù)量的連續(xù)重復(fù)的預(yù)定字節(jié)。 預(yù)定字節(jié)可以包括四個(gè)二進(jìn)制1和四個(gè)二進(jìn)制0。 在第三類別中,命令解碼器15監(jiān)控DATA輸入的特定預(yù)定模式(典型地,預(yù)定數(shù)量的連續(xù)重復(fù)的預(yù)定字節(jié))。但是,在該類別中,當(dāng)BCK輸入正常地接收時(shí)鐘周期時(shí),在音頻放大器的正常操作期間(即,不在如第二類別中的上電序列期間),檢測(cè)該模式??梢杂擅罱獯a器15解碼的另一種命令用于控制脈寬調(diào)制器9的轉(zhuǎn)換速率。如上所述,有利的是因?yàn)檩敵黾?jí)12與接收機(jī)揚(yáng)聲器之間的電路板軌線較長(zhǎng),并且這些軌線上的高轉(zhuǎn)換速率會(huì)引起明顯的EMI,所以限制接收機(jī)揚(yáng)聲器通道的轉(zhuǎn)換速率。轉(zhuǎn)換速率的降低顯著地減少了 EMI。另一方面,因?yàn)橄拗戚^高功率主揚(yáng)聲器4的轉(zhuǎn)換速率會(huì)降低太多的效率,所以不期望這樣做。在任何情況下,主揚(yáng)聲器4位于接近于輸出級(jí)11的地方,產(chǎn)生EMI 的幾率已被明顯減少了。因此,當(dāng)命令解碼器15接收到用于限制脈寬調(diào)制器9的轉(zhuǎn)換速率的命令時(shí),該命令斷言脈寬調(diào)制器9上的輸入使其能限制調(diào)制脈寬輸出的轉(zhuǎn)換速率。但是,當(dāng)接收到使得切換電路10選擇或切換到輸出級(jí)12的命令時(shí),僅該輸入被斷言。當(dāng)接收到使得切換電路 10選擇或切換到輸出級(jí)11的命令時(shí),命令解碼器15使得限制轉(zhuǎn)換速率的脈寬調(diào)制器9上的輸入無(wú)效。在該方式中,僅當(dāng)選擇接收機(jī)揚(yáng)聲器5通道時(shí),脈寬調(diào)制器9限制它的轉(zhuǎn)換速率。另一個(gè)命令可以用于取消轉(zhuǎn)換速率限制動(dòng)作(或相同的命令可以用于切換轉(zhuǎn)換速率限制動(dòng)作)。通過(guò)學(xué)習(xí)附圖、說(shuō)明書(shū)和附加權(quán)利要求書(shū),本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所聲明的發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)施所公開(kāi)實(shí)施例的其它變體。在權(quán)利要求中,詞語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟,不定冠詞“一個(gè)”不排斥多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載特定特征的唯一事實(shí)并不表示不可以有利地使用這些特征的組合。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)該解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)電話(1)的音頻放大器(3),該音頻放大器C3)包括第一和第二輸出級(jí)(11,1 和切換電路(10),第一和第二輸出級(jí)(11,12)中的每一個(gè)與第一和第二揚(yáng)聲器 (4,5)中相應(yīng)的一個(gè)耦合,切換電路(10)適于響應(yīng)切換信號(hào),當(dāng)切換信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí), 將來(lái)自公共輸入級(jí)(7,8,9)的輸出信號(hào)切換到第一輸出級(jí)(11),而當(dāng)切換信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí),將來(lái)自公共輸入級(jí)(7,8,9)的輸出信號(hào)切換到第二輸出級(jí)(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻放大器(3),其中,公共輸入級(jí)(7,8,9)包括脈寬調(diào)制器 (9),從而輸出信號(hào)是用于驅(qū)動(dòng)第一輸出級(jí)(11)或第二輸出級(jí)(1 的脈寬調(diào)制輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻放大器(3),其中,脈寬調(diào)制器(9)包括轉(zhuǎn)換速率限制器,所述轉(zhuǎn)換速率限制器用于響應(yīng)于轉(zhuǎn)換速率限制器使能信號(hào)而限制脈寬調(diào)制輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的音頻放大器(3),其中,公共輸入級(jí)(7,8,9)還包括I2S 接收機(jī)(7),所述1 接收機(jī)(7)適于接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流,并將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流解碼以產(chǎn)生音頻輸入信號(hào)用于脈寬調(diào)制器(9)調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻放大器(3),還包括命令解碼器(15),所述命令解碼器 (15)適于監(jiān)控與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),并且響應(yīng)于在所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)上檢測(cè)到第一或第二預(yù)定模式之一,使得切換信號(hào)處于相應(yīng)的第一或第二狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻放大器( ,還包括命令解碼器(1 ,所述命令解碼器 (15)適于監(jiān)控?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流以及與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),并且響應(yīng)于在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流上檢測(cè)到第一或第二預(yù)定模式之一以及檢測(cè)到所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào),使得切換信號(hào)處于相應(yīng)的第一或第二狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的音頻放大器(3),其中,命令解碼器(15)進(jìn)一步適于當(dāng)切換信號(hào)處于預(yù)定的第一和第二狀態(tài)之一時(shí),響應(yīng)于在所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘輸入上或在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流上檢測(cè)到第三預(yù)定模式以及檢測(cè)到所述一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘輸入,斷言轉(zhuǎn)換速率限制器使能信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的音頻放大器(3),其中,切換信號(hào)與輸入引腳耦合,用于與遠(yuǎn)離音頻放大器(3)的遠(yuǎn)程電路耦合,使得遠(yuǎn)程電路能夠控制切換信號(hào)處于第一或第二狀態(tài)的哪一個(gè)狀態(tài)中。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的音頻放大器(3),其中,切換電路(10)適于當(dāng)切換信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí),將第一輸出級(jí)(11)的輸出與脈寬調(diào)制器(9)的反饋輸入耦合,當(dāng)切換信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí),將第二輸出級(jí)(12)的輸出與脈寬調(diào)制器(9)的反饋輸入耦合。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的音頻放大器(3),其中,第一和第二輸出級(jí)(11, 12)包括被設(shè)置成H橋形式的晶體管。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的音頻放大器(3),其中,第一輸出級(jí)(11)能夠產(chǎn)生比第二輸出級(jí)(12)的功率輸出高的功率輸出。
12.—種移動(dòng)電話(1),包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的音頻放大器(3),其中, 第一輸出級(jí)(11)與主揚(yáng)聲器(4)耦合,第二輸出級(jí)(1 與聽(tīng)筒( 耦合。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于移動(dòng)電話(1)的音頻放大器(3)。該音頻放大器(3)包括第一和第二輸出級(jí)(11,12)和切換電路(10),第一和第二輸出級(jí)(11,12)中的每一個(gè)與第一和第二揚(yáng)聲器(4,5)中相應(yīng)的一個(gè)耦合,切換電路(10)適于響應(yīng)切換信號(hào),當(dāng)切換信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí),將來(lái)自公共輸入級(jí)(7,8,9)的輸出信號(hào)切換到第一輸出級(jí)(11),而當(dāng)切換信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí),將來(lái)自公共輸入級(jí)(7,8,9)的輸出信號(hào)切換到第二輸出級(jí)(12)。
文檔編號(hào)H03F3/20GK102469195SQ20111032932
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者簡(jiǎn)·保盧斯·弗瑞爾克·胡伊塞爾 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司