音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法。所述音頻放大器包括前置放大電路、輸出級電路以及延遲開關(guān)電路。前置放大電路響應(yīng)于前級控制信號而致能或禁能，其中前置放大電路于致能時(shí)放大音頻輸入信號以產(chǎn)生音頻放大信號。輸出級電路響應(yīng)于后級控制信號而致能或禁能，其中輸出級電路于致能時(shí)將所接收的信號轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號。延遲開關(guān)電路依據(jù)電源啟動(dòng)信號提供前級控制信號與后級控制信號，從而令前置放大電路與輸出級電路間隔一段延遲時(shí)間而依序致能或禁能，并且基于后級控制信號而決定是否將音頻放大信號提供至輸出級電路。
【專利說明】音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種音訊放大技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一般電子裝置在開關(guān)機(jī)過程中，其揚(yáng)聲器常常會(huì)因?yàn)橐纛l放大器的噪聲影響而發(fā)出尖銳的噪音，從而令使用者視聽感受不佳。究其原因，一般是因?yàn)橛靡则?qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的音頻放大器的輸出端電壓突然發(fā)生激烈變化，而造成揚(yáng)聲器將所述電壓變化轉(zhuǎn)換為尖銳刺耳的聲音輸出。除了造成使用者在使用上的不舒適外，有時(shí)過大的突波電流更會(huì)破壞揚(yáng)聲器中高敏感度的元件，所以很多音頻放大裝置都將如何消除爆音噪聲作為主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0003]更具體地說，一般音頻放大器的噪聲產(chǎn)生因素主要有二: 一是因音頻放大器的輸出端電壓發(fā)生快速的準(zhǔn)位變動(dòng)所造成；二是因音頻放大器電路本身的瞬時(shí)噪聲(transit1n noise)效應(yīng)所造成。
[0004]其中，上述因第一項(xiàng)因素所造成的噪聲，在現(xiàn)行的應(yīng)用中，通常會(huì)采用具有預(yù)充電機(jī)制的音頻放大器架構(gòu)來解決。其通過在音頻放大器致能之前，預(yù)先對音頻放大器的輸出端進(jìn)行緩慢的充電，以令音頻放大器的輸出端不會(huì)有大幅地準(zhǔn)位變動(dòng)。
[0005]然而，對于上述因第二項(xiàng)因素所造成的噪聲而言，由于其肇因于音頻放大器的內(nèi)部電路的既有電路特性，因此在現(xiàn)有技術(shù)下，僅能透過降低電路帶寬的方式來加以抑制。否則即必須大幅改動(dòng)音頻放大器的電路設(shè)計(jì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法，其可在不須降低電路帶寬的前提下，有效地抑制瞬時(shí)噪聲的效應(yīng)。
[0007]本發(fā)明的音頻放大器包括前置放大電路、輸出級電路以及延遲開關(guān)電路。前置放大電路接收音頻輸入信號，并且響應(yīng)于前級控制信號而致能或禁能，其中前置放大電路于致能時(shí)放大音頻輸入信號以產(chǎn)生音頻放大信號。輸出級電路響應(yīng)于后級控制信號而致能或禁能，其中輸出級電路于致能時(shí)將所接收的信號轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號。延遲開關(guān)電路耦接于前置放大電路與輸出級電路之間，用以依據(jù)電源啟動(dòng)信號提供前級控制信號與后級控制信號，從而令前置放大電路與輸出級電路間隔延遲時(shí)間依序致能或禁能，并且基于后級控制信號而決定是否將音頻放大信號提供至輸出級電路。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，延遲開關(guān)電路包括隔離開關(guān)以及延遲單元。隔離開關(guān)耦接于前置放大電路與輸出級電路之間，其中隔離開關(guān)受控于后級控制信號而導(dǎo)通或截止，從而決定是否將音頻放大信號提供至輸出級電路。延遲單元耦接前置放大電路、隔離開關(guān)以及輸出級電路，用以產(chǎn)生與電源啟動(dòng)信號同步的第一信號，并且根據(jù)延遲時(shí)間延遲第一信號以產(chǎn)生第二信號。其中，延遲單元依據(jù)電源啟動(dòng)信號的準(zhǔn)位切換而以第一信號與第二信號其中之一為前級控制信號，并且以地依信號與第二信號其中之另一為后級控制信號。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)電源啟動(dòng)信號從禁能準(zhǔn)位切換至致能準(zhǔn)位時(shí)，延遲單元以第一信號為前級控制信號并且以第二信號為后級控制信號，從而令前置放大電路先響應(yīng)于前級控制信號而致能，再于延遲時(shí)間后令輸出級電路響應(yīng)于后級控制信號而致能并同時(shí)導(dǎo)通隔離開關(guān)。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)電源啟動(dòng)信號從致能準(zhǔn)位切換至禁能準(zhǔn)位時(shí)，延遲單元以第二信號為前級控制信號并且以第一信號為后級控制信號，從而令輸出級電路先響應(yīng)于后級控制信號而禁能并同時(shí)截止隔離開關(guān)，再于延遲時(shí)間后令前置放大電路響應(yīng)于后級控制信號而禁能。
[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，前置放大電路包括前置放大器、輸出控制級以及偏壓單元。前置放大器具有負(fù)輸入端、正輸入端以及輸出端。前置放大器的負(fù)輸入端接收音頻輸入信號，且前置放大器的正輸入端接收參考電壓。輸出控制級耦接前置放大器的輸出端，并依據(jù)前置放大器的輸出而產(chǎn)生音頻放大信號。偏壓單元用以提供前置放大器與輸出控制級運(yùn)作所需的工作電壓。
[0012]在本發(fā)明一實(shí)施例中，輸出控制級系以浮接電流源組態(tài)(floating currentsource configurat1n)所構(gòu)成。
[0013]在本發(fā)明一實(shí)施例中，輸出級系以推挽式組態(tài)(push-pull configurat1n)所構(gòu)成。
[0014]本發(fā)明的電子裝置，包括如前所述的音頻放大器、反饋電路、隔離電容以及揚(yáng)聲器。反饋電路耦接于音頻放大器的輸入端與輸出端之間，用以將音頻輸出信號反饋至前置放大電路。揚(yáng)聲器經(jīng)由隔離電容耦接音頻放大器，用以將音頻輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出。
[0015]本發(fā)明的音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法包括以下步驟:依據(jù)電源啟動(dòng)信號而提供用以控制前置放大電路的前級控制信號與用以控制輸出級電路的后級控制信號，從而令前置放大電路與輸出級電路間隔延遲時(shí)間依序致能或禁能；以及基于后級控制信號而決定是否將前置放大電路所產(chǎn)生的音頻放大信號提供至輸出級電路。
[0016]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述瞬時(shí)噪聲抑制方法還包括:當(dāng)電源啟動(dòng)信號從禁能準(zhǔn)位切換至致能準(zhǔn)位時(shí)，提供與電源啟動(dòng)信號同步的前級控制信號，以先致能前置放大電路；以及提供基于延遲前級控制信號所產(chǎn)生的后級控制信號，以于延遲時(shí)間后再致能輸出級電路并同時(shí)將音頻放大信號提供至輸出級電路。
[0017]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述瞬時(shí)噪聲抑制方法還包括:當(dāng)電源啟動(dòng)信號從致能準(zhǔn)位切換至禁能準(zhǔn)位時(shí)，提供與電源啟動(dòng)信號同步的后級控制信號，以先禁能輸出級電路并同時(shí)停止將音頻放大信號提供至輸出級電路；以及提供基于延遲后級控制信號所產(chǎn)生的前級控制信號，以于延遲時(shí)間后再禁能前置放大電路。
[0018]基于上述，本發(fā)明實(shí)施例提出一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法。所述音頻放大器可通過具順序性且有間隔地致/禁能方式來控制前級的前置放大電路與后級的輸出級電路，并且同步地配合輸出級電路的致能時(shí)序而將前置放大電路所輸出的音頻放大信號提供至輸出級電路?；?，無論在電源啟動(dòng)或電源關(guān)閉時(shí)，前置放大電路的切換皆不會(huì)對輸出級電路所輸出的音頻輸出信號造成影響，故音頻放大器的瞬時(shí)噪聲可在無須降低電路帶寬的前提下而有效地降低/抑制，進(jìn)而提高用戶收聽的質(zhì)量與舒適度。
[0019]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1A與IB為一種電子裝置的示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。
[0022]圖3為依照圖2實(shí)施例的音頻放大器的信號時(shí)序示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的音頻放大器的電路架構(gòu)示意圖。
[0024]圖5A與5B為依照圖4實(shí)施例的音頻放大器與傳統(tǒng)音頻放大器的特性比較示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法的步驟流程圖。
[0026]符號說明
[0027]20:電子裝置
[0028]200:音頻放大器
[0029]210:前置放大電路
[0030]212:前置放大器
[0031]214:輸出控制級
[0032]216:偏壓單元
[0033]220:輸出級電路
[0034]230:延遲開關(guān)電路
[0035]232:隔離開關(guān)
[0036]234:延遲單元
[0037]Ce:隔離電容
[0038]FB:反饋電路
[0039]LD:揚(yáng)聲器
[0040]PU:電源啟動(dòng)信號
[0041]PUF:前級控制信號
[0042]PUO:后級控制信號
[0043]Rf:電阻
[0044]S1:第一信號
[0045]S2:第二信號
[0046]S_A1:音頻輸入信號
[0047]S_AMP、S_AMP’:音頻放大信號
[0048]S_A0:音頻輸出信號
[0049]VCM:參考電壓

【具體實(shí)施方式】
[0050]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0051]圖1A與IB為一種電子裝置的示意圖。請先參照圖1A，電子裝置10包括音頻放大器(aud1 amplifier) 100以及揚(yáng)聲器LD,其中音頻放大器100經(jīng)由隔離電容Ce f禹接至揚(yáng)聲器LD。
[0052]具體而言，音頻放大器100可用以將所接收的音頻輸入信號S_AI轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號S_A0。隔離電容Ce可用以隔絕音頻輸出信號S_A0的直流成分，并且將隔絕直流成分后的音頻輸出信號S_A0’提供給揚(yáng)聲器LD,從而令揚(yáng)聲器LD響應(yīng)于音頻輸出信號S_A0’而轉(zhuǎn)換出相應(yīng)的聲音輸出。于此架構(gòu)下，在電子裝置10啟動(dòng)/關(guān)閉的瞬間，由于音頻輸出信號S_A0會(huì)發(fā)生快速的準(zhǔn)位切換(例如啟動(dòng)時(shí)從接地準(zhǔn)位GND快速提升至參考電壓準(zhǔn)位Vcm)，使得音頻輸出信號S_A0’會(huì)因隔離電容Ce的突波電流(spike current)而發(fā)生瞬間的準(zhǔn)位變動(dòng)，從而令揚(yáng)聲器LD發(fā)出尖銳的噪音。其中，所述因電壓準(zhǔn)位快速切換而造成的噪聲，一般稱之為爆音噪聲(pop-noise)。
[0053]在現(xiàn)行的應(yīng)用中，通常會(huì)采用軟啟動(dòng)(soft-start)或無電容(Capless)的架構(gòu)來消除所述爆音噪聲的現(xiàn)象。以圖1B的具軟啟動(dòng)機(jī)制的電子裝置10’為例，電子裝置10’除了包括音頻放大器100以及揚(yáng)聲器LD外，還包括偏壓電路110以及開關(guān)120。于圖1B所繪示的架構(gòu)下，當(dāng)電子裝置10’啟動(dòng)時(shí)，偏壓電路110會(huì)先被致能并且開關(guān)120會(huì)先被導(dǎo)通，以使偏壓電路110經(jīng)由開關(guān)120而將音頻放大器100的輸出端逐漸的充電至參考電壓準(zhǔn)位Vcm,而后音頻放大器100才會(huì)被致能以輸出音頻輸出信號S_A0。如此一來，由于在音頻放大器100致能時(shí)，其輸出端的電壓已經(jīng)被穩(wěn)定地維持在參考電壓準(zhǔn)位Vcm，因此可消除所述的爆音噪聲的現(xiàn)象。
[0054]然而，于圖1B的架構(gòu)下雖可解決因電壓準(zhǔn)位快速變動(dòng)而產(chǎn)生的爆音噪聲問題，但是卻無助于改善音頻放大器100本身的瞬時(shí)噪聲(transit1n noise)。更具體地說,雖然在音頻放大器100致能時(shí)，其輸出端已經(jīng)維持在參考電壓準(zhǔn)位Vcm，但是在音頻放大器100致能的瞬間，音頻輸出信號3_八0還是會(huì)因?yàn)閮?nèi)部電路的反饋效應(yīng)而在參考電壓準(zhǔn)位Vcm上發(fā)生瞬間的準(zhǔn)位變動(dòng)(即所謂的瞬時(shí)噪聲)。而此現(xiàn)象同樣會(huì)造成揚(yáng)聲器LD發(fā)出尖銳的噪曰?
[0055]換言之，所述可解決爆音噪聲現(xiàn)象的音頻放大器架構(gòu)，并無法抑制音頻放大器100本身的瞬時(shí)噪聲。在現(xiàn)有技術(shù)下，所述音頻放大器100的瞬時(shí)噪聲現(xiàn)象通常僅能通過設(shè)計(jì)者在瞬時(shí)噪聲與帶寬特性之間做出設(shè)計(jì)取舍(trade-off)來進(jìn)一步抑制。
[0056]有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法。所述音頻放大器可在無須犧牲電路帶寬特性的前提下，通過特定的電路組態(tài)與控制時(shí)序來降低/抑制音頻放大器的瞬時(shí)噪聲，進(jìn)而提高用戶收聽的質(zhì)量與舒適度。為了使本發(fā)明的內(nèi)容可以被更容易明了，以下特舉實(shí)施例做為本發(fā)明確實(shí)能夠據(jù)以實(shí)施的范例。另外，凡可能之處，在圖式及實(shí)施方式中使用相同標(biāo)號的元件/構(gòu)件/步驟，代表相同或類似部件。
[0057]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的電子裝置的示意圖。請參照圖2，電子裝置20包括音頻放大器200、反饋電路FB、隔離電容Ce以及揚(yáng)聲器LD。其中，音頻放大器200包括前置放大電路210、輸出級電路220、延遲開關(guān)電路230。前置放大電路210的輸入端接收音頻輸入信號S_AI。延遲開關(guān)電路230耦接于前置放大電路210的輸出端與輸出級電路220的輸入端之間。輸出級電路220的輸出端經(jīng)由隔離電容Ce耦接至揚(yáng)聲器LD，其中揚(yáng)聲器LD會(huì)將輸出級電路220所輸出的音頻輸出信號S_A0轉(zhuǎn)換為聲音輸出。反饋電路FB耦接于前置放大電路210的輸入端與輸出級電路220的輸出端之間(即，音頻放大器200的輸入端與輸出端之間)，其用以將輸出級電路220所輸出的音頻輸出信號S_AO反饋給前置放大電路210。于本實(shí)施例中，反饋電路FB以電阻Rf為例來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明不僅限于此。
[0058]具體而言，前置放大電路210會(huì)響應(yīng)于延遲開關(guān)電路230所提供的前級控制信號PUF而致能(enable)或禁能(disable)。其中，當(dāng)前置放大電路210響應(yīng)于前級控制信號PUF而致能時(shí)，其會(huì)對所接收的音頻輸入信號S_AI進(jìn)行信號放大的動(dòng)作，并據(jù)以產(chǎn)生音頻放大信號S_AMP ;反之，當(dāng)前置放大電路210響應(yīng)于前級控制信號PUF而禁能時(shí)，則其會(huì)停止信號放大的動(dòng)作。
[0059]輸出級電路220會(huì)響應(yīng)于延遲開關(guān)電路230所提供的后級控制信號PUO而致能或禁能。其中，當(dāng)輸出級電路220響應(yīng)于后級控制信號PUO而致能時(shí)，其會(huì)將從延遲開關(guān)電路230所接收的信號S_AMP’轉(zhuǎn)換為音頻輸出信號S_A0 ;反之，當(dāng)輸出級電路220響應(yīng)于后級控制信號PUO而禁能時(shí)，則其會(huì)停止輸出音頻輸出信號S_A0。
[0060]延遲開關(guān)電路230會(huì)依據(jù)所接收的電源啟動(dòng)信號而提供相應(yīng)的前級控制信號PUF與后級控制信號PUO以控制前置放大電路210與輸出級電路220的運(yùn)作，從而令前置放大電路210與輸出級電路220間隔一特定的延遲時(shí)間(例如I微秒(μ s)，但不以此為限，可由設(shè)計(jì)者自行設(shè)計(jì))而依序致能或禁能。此外，延遲開關(guān)電路230還會(huì)基于后級控制信號PUO而決定是否將音頻放大信號S_AMP提供至輸出級電路220。
[0061]換言之，延遲開關(guān)電路230以同一控制信號來控制是否致能輸出級電路220以及是否將音頻放大信號S_AMP提供給輸出級電路220。亦即，音頻放大信號S_AMP會(huì)在輸出級電路220致能的同時(shí)經(jīng)由延遲開關(guān)電路230而被提供至輸出級電路220 ;反之，當(dāng)輸出級電路220從致能狀態(tài)被切換至禁能狀態(tài)時(shí)，延遲開關(guān)電路230會(huì)同時(shí)將前置放大電路210與輸出級電路220之間的信號傳輸路徑斷開，使得音頻放大信號S_AMP不會(huì)被提供至輸出級電路220的輸入端。
[0062]在本實(shí)施例中，延遲開關(guān)電路230可利用包括隔離開關(guān)232以及延遲單元234的電路架構(gòu)來實(shí)現(xiàn):1)提供前級控制信號PUF與后級控制信號TOO以及2)決定是否將音頻放大信號S_AMP提供給輸出級電路220的功能。
[0063]詳細(xì)而言，隔離開關(guān)232耦接于前置放大電路210的輸出端與輸出級電路220的輸入端之間，其中隔離開關(guān)232受控于后級控制信號PUO而導(dǎo)通或截止，從而決定是否將音頻放大信號S_AMP提供至輸出級電路220。延遲單元234耦接前置放大電路210、隔離開關(guān)232以及輸出級電路220，其用以產(chǎn)生與電源啟動(dòng)信號PU同步的第一信號SI，并且根據(jù)設(shè)計(jì)者所設(shè)定的延遲時(shí)間來延遲第一信號SI以及第二信號S2。其中，延遲單元234會(huì)依據(jù)電源啟動(dòng)信號PU的準(zhǔn)位切換(也就是電子裝置20是從開啟狀態(tài)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)還是從關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)入開啟狀態(tài))而選擇性地以第一信號SI與第二信號S2其中之一做為前級控制信號PUF,并且以第一信號SI與第二信號S其中之另一做為后級控制信號TOO。
[0064]底下搭配圖3實(shí)施例的信號時(shí)序來進(jìn)一步說明本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器200的具體運(yùn)作。在圖3中，左側(cè)部分的時(shí)序表示電子裝置20從關(guān)閉狀態(tài)被啟動(dòng)的信號時(shí)序(于此標(biāo)示為“電源啟動(dòng)”)；而右側(cè)部分的時(shí)序則表示電子裝置20從啟動(dòng)狀態(tài)被關(guān)閉的信號時(shí)序(于此標(biāo)示為“電源關(guān)閉”)。此外，圖3所繪示的信號時(shí)序?yàn)橐纛l輸入信號S_AI尚未輸入時(shí)的信號時(shí)序。
[0065]請先同時(shí)參照圖2以及圖3有關(guān)于電源啟動(dòng)部分的時(shí)序，當(dāng)電子裝置20從關(guān)閉狀態(tài)被啟動(dòng)時(shí)，電源啟動(dòng)信號I3U會(huì)從禁能準(zhǔn)位L切換至致能準(zhǔn)位H。此時(shí)，延遲單元234會(huì)響應(yīng)于電源啟動(dòng)信號PU的準(zhǔn)位切換而產(chǎn)生與電源啟動(dòng)信號PU同步的第一信號SI并且基于第一信號SI產(chǎn)生與第一信號SI間隔一段延遲時(shí)間TD的第二信號S2,于此,延遲單兀234會(huì)以第一信號SI做為前級控制信號PUF以控制前置放大電路210，并且以第二信號S2做為后級控制信號PUO以控制輸出級電路220。
[0066]基于前級控制信號PUF與后級控制信號PUO的信號時(shí)序,前置放大電路210會(huì)先響應(yīng)于前級控制信號PUF而致能，并據(jù)以令音頻放大信號S_AMP于延遲時(shí)間TD內(nèi)從偏壓準(zhǔn)位Vdd降至工作電壓準(zhǔn)位Vn。于延遲時(shí)間TD內(nèi)，前置放大電路210會(huì)因?yàn)榍凹壙刂菩盘朠UF的切換而產(chǎn)生噪聲突波(如音頻放大信號S_AMP的突波部分)，但由于后級控制信號PUO尚未切換為致能準(zhǔn)位H，因此輸出級電路220尚未被致能且隔離開關(guān)232亦處于截止的狀態(tài)，故音頻放大信號S_AMP的噪聲突波并不會(huì)反應(yīng)在音頻輸出信號S_A0上。
[0067]接著，在經(jīng)過延遲時(shí)間TD后，后級控制信號PUO從禁能準(zhǔn)位L切換為致能準(zhǔn)位H，使得輸出級電路220被致能并且同時(shí)使隔離開關(guān)232被導(dǎo)通。此時(shí)，由于在前置放大電路210的輸出端的音頻放大信號S_AMP已經(jīng)趨于穩(wěn)定，因此通過隔離開關(guān)232而提供至輸出級電路220的輸入端的音頻放大信號S_AMP’已經(jīng)幾乎沒有瞬時(shí)噪聲的成分。因此，輸出級電路220所輸出的音頻輸出信號S_A0可穩(wěn)定地維持在參考電壓準(zhǔn)位Vcm上，而幾乎不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)噪聲。其中，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的音頻輸出信號S_A0的瞬時(shí)噪聲的脈波強(qiáng)度僅約3mV。
[0068]請同時(shí)參照圖2以及圖3有關(guān)于電源關(guān)閉部分的時(shí)序，當(dāng)電子裝置20從啟動(dòng)狀態(tài)被關(guān)閉時(shí)，電源啟動(dòng)信號I3U會(huì)從致能準(zhǔn)位H切換為禁能準(zhǔn)位L。此時(shí)，延遲單元234會(huì)響應(yīng)于電源啟動(dòng)信號PU的準(zhǔn)位切換而產(chǎn)生與電源啟動(dòng)信號PU同步的第一信號SI并且基于第一信號SI產(chǎn)生與第一信號SI間隔一段延遲時(shí)間TF的第二信號S2,于此,延遲單兀234會(huì)以第一信號SI做為后級控制信號PUO以控制輸出級電路220，并且以第二信號S2做為前級控制信號PUF以控制前置放大電路210。
[0069]基于前級控制信號PUF與后級控制信號PUO的信號時(shí)序，輸出級電路220會(huì)先響應(yīng)于后級控制信號PUO而禁能并且隔離開關(guān)232會(huì)同時(shí)被截止，使得輸出級電路220先行停止進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換的運(yùn)作。在后級控制信號PUO切換的瞬間，由于前級的前置放大電路210仍保持在穩(wěn)定運(yùn)作的狀態(tài)，因此音頻輸出信號S_A0僅會(huì)因?yàn)殡娙葚?fù)載效應(yīng)而發(fā)生微幅的變動(dòng)(約ImV)。
[0070]接著，在經(jīng)過延遲時(shí)間TF后，前級控制信號PUF從致能準(zhǔn)位H切換為禁能準(zhǔn)位L，使得前置放大電路210被禁能。此時(shí)，由于后級的輸出級電路220已經(jīng)被禁能，且隔離開關(guān)232亦已被截止，因此前置放大電路210切換時(shí)所造成的瞬時(shí)噪聲不會(huì)反應(yīng)在音頻輸出信號S_A0上。
[0071]根據(jù)上述的信號時(shí)序，由于前級的前置放大電路210與后級的輸出級電路220以具順序性且有間隔地致/禁能，并且前置放大電路210所輸出的音頻放大信號S_AMP會(huì)同步地配合輸出級電路220的致能時(shí)序而被提供至輸出級電路220(透過控制隔離開關(guān)232的導(dǎo)通狀態(tài)來實(shí)現(xiàn))，因此無論在電源啟動(dòng)或電源關(guān)閉時(shí)，前置放大電路210的切換皆不會(huì)對音頻輸出信號S_A0造成影響。換言之，音頻放大器200并不會(huì)因?yàn)榉答佒凛斎攵说囊纛l輸出信號S_AO而發(fā)生前后級電路相互拉扯的反饋效應(yīng),從而令音頻輸出信號S_AO的瞬時(shí)噪聲可被有效地抑制。
[0072]于此值得一提的是，所述禁能準(zhǔn)位L與致能準(zhǔn)位H可分別為接地準(zhǔn)位GND與偏壓準(zhǔn)位Vdd，其可由設(shè)計(jì)者依據(jù)電路設(shè)計(jì)需求而自行設(shè)計(jì)，本發(fā)明對此不加以限制。
[0073]下面以圖4來進(jìn)一步說明所述音頻放大器的具體實(shí)施范例，其中，圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的音頻放大器的電路架構(gòu)示意圖。在本實(shí)施例中，音頻放大器400同樣會(huì)透過電阻Rf而將音頻輸出信號S_A0反饋至輸入端，用于保持音頻輸出信號S_A0的穩(wěn)定。此外，音頻放大器400會(huì)接收音頻輸入信號S_AI(經(jīng)由輸入電阻Ri)、參考電壓VCM以及電源啟動(dòng)信號PU,并且基于上述信號進(jìn)行音頻放大的動(dòng)作。
[0074]請參照圖4，本實(shí)施例的音頻放大器400包括前置放大電路410、輸出級電路420以及延遲開關(guān)電路430。其中，前置放大電路410包括前置放大器412、輸出控制級414以及偏壓單元416。延遲開關(guān)電路430包括隔離開關(guān)432_1、432_2以及延遲單元434。在本實(shí)施例中，前置放大電路410以及輸出級電路420以差動(dòng)電路的架構(gòu)做為范例(前置放大電路410會(huì)輸出差動(dòng)的音頻放大信號S_AMP與S_AMPb (即，S_AMP與S_AMPb互為反相)，而輸出級電路420會(huì)基于差動(dòng)的音頻放大信號S_AMP與S_AMPb轉(zhuǎn)換出音頻輸出信號S_A0)，因此延遲開關(guān)電路430中設(shè)置有兩個(gè)分別對應(yīng)于前置放大電路410的差動(dòng)輸出的隔離開關(guān)432_1與432_2，以對應(yīng)地接收差動(dòng)的音頻放大信號S_AMP、S_AMPb，但本發(fā)明不僅限于此。在單端輸出的實(shí)施例中，延遲開關(guān)電路430僅需設(shè)置單一隔離開關(guān)即可(如前述圖2實(shí)施例)。
[0075]詳細(xì)而言，在前置放大電路410中，前置放大器412從其負(fù)輸入端接收音頻輸入信號S_AI以及經(jīng)由電阻Rf反饋的音頻輸出信號S_A0并從其正輸入端接收參考電壓VCM，并據(jù)以于其輸出端產(chǎn)生差動(dòng)放大信號S_A與S_Ab(信號S_A與S_Ab互為反相)。輸出控制級414耦接前置放大器412的輸出端，用以依據(jù)前置放大器412所輸出的差動(dòng)放大信號S_A與S_Ab而產(chǎn)生差動(dòng)的音頻放大信號S_AMP與S_AMPb。偏壓單元416則用以提供前置放大器412與輸出控制級414運(yùn)作所需的工作電壓VBl與VB2。
[0076]另一方面，延遲單元434會(huì)以如圖3實(shí)施例的信號時(shí)序來提供前級控制信號PUF與后級控制信號PUO以控制前置放大器412、輸出控制級414、輸出級電路420以及隔離開關(guān)432_1、432_2的運(yùn)作，用以依序且有間隔地致/禁能前置放大電路410與輸出級電路420，并且同步地導(dǎo)通/截止隔離開關(guān)432_1、432_2，從而令輸出級電路420所產(chǎn)生的音頻輸出信號S_A0的瞬時(shí)噪聲可被有效地抑制。
[0077]更詳細(xì)地說，在本實(shí)施例中，輸出控制級414是以浮接電流源組態(tài)(floatingcurrent source configurat1n)所構(gòu)成的電路架構(gòu)為例,而輸出級電路420則是以推挽式組態(tài)(push-pull configurat1n)所構(gòu)成的電路架構(gòu)為例。以下就輸出控制級414以及輸出級電路420的具體電路架構(gòu)做進(jìn)一步的描述。
[0078]以浮接電流源組態(tài)所構(gòu)成的輸出控制器414包括晶體管Ml?M4、Mpl、Mnl以及電流源CS1、CS2。其中，晶體管Mpl (以P型晶體管為例)的源極I禹接晶體管Mnl (以η型晶體管為例)的漏極，晶體管Mpl的漏極耦接晶體管Mnl的源極，且晶體管Mpl與Mnl的柵極分別接收偏壓單元416所提供的工作電壓VBl與VB2。
[0079]電流源CSl耦接于偏壓VDD與晶體管Mpl的源極和晶體管Mnl的漏極之間，并且受控于前置放大器412所輸出的信號S_A。電流源CS2耦接于晶體管Mpl的漏極和晶體管Mnl的源極與接地準(zhǔn)位GND之間，并且受控于前置放大器412所輸出的信號S_Ab。
[0080]晶體管Ml?M4以η型晶體管為例，其中晶體管Ml的漏極耦接偏壓VDD，晶體管Ml的源極耦接電流源CSl的控制端，并且晶體管Ml的柵極接收前級控制信號PUF。晶體管M2的漏極耦接偏壓VDD，晶體管M2的源極耦接晶體管Mpl的柵極，并且晶體管M2的柵極接收前級控制信號PUF。晶體管M3的漏極耦接晶體管Mnl的柵極，晶體管M3的源極耦接接地準(zhǔn)位GND，并且晶體管M3的柵極接收與前級控制信號PUF互為反相的信號PUFb (于此稱之為反相前級控制信號PUFb)。晶體管Μ4的漏極耦接電流源CS2的控制端，晶體管Μ4的源極耦接接地準(zhǔn)位GND，并且晶體管Μ4的柵極接收反相前級控制信號PUFb。于此值得一提的是，本實(shí)施例的晶體管Ml?M4的架構(gòu)可用以防止斷電漏電流(power-down leakage current)的發(fā)生。
[0081]以推挽式組態(tài)所構(gòu)成的輸出級電路420包括晶體管M5、M6、Mp2、Mn2以及電容Cl、C2。其中，晶體管Mp2(以P型晶體管為例)的源極耦接偏壓VDD，并且晶體管Mp2的漏極耦接晶體管Mnl (以η型晶體管為例)的漏極。晶體管Μη2的源極耦接接地準(zhǔn)位GND，并且晶體管Μρ2與Μη2的柵極分別經(jīng)由隔離開關(guān)432_1與432_2接收音頻放大信號S_AMP以及與音頻放大信號S_AMP互為反相的信號S_AMPb (于此稱之為反相音頻放大信號S_AMPb)
[0082]晶體管M5 (以P型晶體管為例)的源極耦接偏壓VDD，晶體管M5的源極耦接偏壓VDD,并且晶體管M5的漏極耦接晶體管Mp2的柵極。晶體管M6 (以η型晶體管為例)的漏極耦接晶體管Μη2的柵極，晶體管Μ6的源極耦接接地準(zhǔn)位GND，并且晶體管Μ5與Μ6的柵極分別接收后級控制信號PUO以及與后級控制信號PUO互為反相的信號TOOb (于此稱之為反相后級控制信號PUOb)。
[0083]電容Cl與C2分別耦接于晶體管Μρ2與Μη2的柵極與漏極之間，以補(bǔ)償輸出級電路420的電容效應(yīng)。應(yīng)注意的是，利用電容Cl與C2來補(bǔ)償輸出級電路420的電容效應(yīng)僅為本發(fā)明的一實(shí)施范例。于其他實(shí)施例中，輸出級電路420亦可采用迭接電路補(bǔ)償(cascode)、遲滯電流補(bǔ)償(HCC)或其他補(bǔ)償機(jī)制來補(bǔ)償輸出級電路420的電容效應(yīng)，本發(fā)明不僅限于此。
[0084]基于圖4的電路架構(gòu)下，音頻放大器400的輸出特性可如圖5A與5B所示。其中，圖5A所示為本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器400與傳統(tǒng)音頻放大器(不包含延遲開關(guān)模塊430)的帶寬與噪聲強(qiáng)度的相對關(guān)系，而圖5B所示為本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器400與傳統(tǒng)音頻放大器的帶寬與總諧波加噪聲特性(THD+N)的相對關(guān)系。請先參照圖5A，特性曲線CLl表示本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器400所輸出的音頻輸出信號S_A0的帶寬與噪聲強(qiáng)度的相對關(guān)系，而特性曲線CL2則表示傳統(tǒng)音頻放大器的帶寬與噪聲強(qiáng)度的相對關(guān)系。
[0085]詳細(xì)而言，在傳統(tǒng)音頻放大器中，其僅能通過降低電路帶寬的方式來抑制音頻輸出信號的瞬時(shí)噪聲。由特性曲線CL2可知，當(dāng)傳統(tǒng)音頻放大器維持在高帶寬時(shí)(例如72.17MHz)，其音頻輸出信號的噪聲強(qiáng)度會(huì)高達(dá)88.5mV。而通過降低約64%的帶寬可使音頻輸出信號的噪聲強(qiáng)度降低約75% (從88.5mV降至22.48mV)，但此時(shí)傳統(tǒng)音頻放大器的帶寬僅剩20.49MHz ο
[0086]相較之下，由特性曲線CLl可知，在音頻放大器400的架構(gòu)下，其于高帶寬時(shí)(例如77.2IMHz)時(shí)的噪聲強(qiáng)度僅約43.23mV，較之傳統(tǒng)音頻放大器在相近帶寬時(shí)低約45.27mV。換言之,相較于傳統(tǒng)音頻放大器而言,本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器400可在無須降低帶寬的情況下減少約50%的噪聲強(qiáng)度。此外，當(dāng)音頻放大器400降低約64%的帶寬時(shí)，可使音頻輸出信號S_AO的噪聲強(qiáng)度降低約82% (從43.23mV降至7.794mV)。
[0087]另一方面，以總諧波加噪聲特性(于此以THD+N特性稱之)來看，如圖5B所示，其中特性曲線CL3表示本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器400所輸出的音頻輸出信號S_A0的帶寬與THD+N特性的相對關(guān)系，而特性曲線CL4則表示傳統(tǒng)音頻放大器的帶寬與THD+N的相對關(guān)系。
[0088]在圖5B中，可發(fā)現(xiàn)特性曲線CL3與CL4兩者大致重合，意即，音頻放大器400與傳統(tǒng)音頻放大器的THD+N特性相近。換言之，即使增加了延遲開關(guān)電路430也不會(huì)造成整體音頻放大器400的線性度(linearity)發(fā)生顯著的劣化。
[0089]于此應(yīng)注的是，雖然本實(shí)施例以浮接電流源組態(tài)所構(gòu)成的輸出控制級414以及以推挽式組態(tài)所構(gòu)成的輸出級電路420做為實(shí)施范例，但本發(fā)明不僅限于此。更具體地說，只要是任何兩級式的音頻放大器架構(gòu)(例如A類放大器、B類放大器或AB類放大器)皆可通過圖2實(shí)施例的配置與圖3實(shí)施例的控制時(shí)序而獲得類似于圖5A與圖5B的特性曲線。
[0090]圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法的步驟流程圖。本實(shí)施例的瞬時(shí)噪聲抑制方法適用于如圖2或圖4所示的包括前置放大電路(如210、410)以及輸出級電路(如220、420)的音頻放大器(如200、400)。所述瞬時(shí)噪聲抑制方法包括以下步驟:依據(jù)電源啟動(dòng)信號而提供用以控制前置放大電路的前級控制信號與用以控制輸出級電路的后級控制信號，從而令前置放大電路與輸出級電路間隔延遲時(shí)間依序致能或禁能(步驟S610);以及基于后級控制信號而決定是否將前置放大電路所產(chǎn)生的音頻放大信號提供至輸出級電路(步驟S620)。
[0091]更具體地說，當(dāng)電源啟動(dòng)信號從禁能準(zhǔn)位切換至致能準(zhǔn)位時(shí)(S卩，電子裝置從關(guān)閉狀態(tài)啟動(dòng))，在上述步驟S610與S620中，會(huì)提供與電源啟動(dòng)信號同步的前級控制信號，以先致能前置放大電路，并且提供基于延遲前級控制信號所產(chǎn)生的后級控制信號，以于延遲時(shí)間后再致能輸出級電路并同時(shí)將音頻放大信號提供至輸出級電路(如圖2實(shí)施例，可利用導(dǎo)通隔離開關(guān)232的方式來實(shí)現(xiàn))。
[0092]另一方面，當(dāng)電源啟動(dòng)信號從一致能準(zhǔn)位切換至一禁能準(zhǔn)位時(shí)，在上述步驟S610與S620中，會(huì)提供與電源啟動(dòng)信號同步的后級控制信號，以先禁能輸出級電路并同時(shí)停止將音頻放大信號提供至輸出級電路(如圖2實(shí)施例，可利用截止隔離開關(guān)232的方式來實(shí)現(xiàn))，并且提供基于延遲后級控制信號所產(chǎn)生的前級控制信號，以于延遲時(shí)間后再禁能前置放大電路。
[0093]其中，圖6實(shí)施例所述的瞬時(shí)噪聲抑制方法可根據(jù)前述圖2至圖5的說明而獲得充足的支持與教示，故相似或重復(fù)之處于此不再贅述。
[0094]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提出一種音頻放大器及應(yīng)用其的電子裝置與瞬時(shí)噪聲抑制方法。所述音頻放大器可通過具順序性且有間隔地致/禁能方式來控制前級的前置放大電路與后級的輸出級電路，并且同步地配合輸出級電路的致能時(shí)序而將前置放大電路所輸出的音頻放大信號提供至輸出級電路。因此，無論在電源啟動(dòng)或電源關(guān)閉時(shí)，前置放大電路的切換皆不會(huì)對輸出級電路所輸出的音頻輸出信號造成影響，故音頻放大器的瞬時(shí)噪聲可在無須降低電路帶寬的前提下而有效地降低/抑制，進(jìn)而提高用戶收聽的質(zhì)量與舒適度。
[0095]雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書的限定為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種音頻放大器，包括: 一前置放大電路，接收一音頻輸入信號，并且響應(yīng)于一前級控制信號而致能或禁能，其中該前置放大電路于致能時(shí)放大該音頻輸入信號以產(chǎn)生一音頻放大信號； 一輸出級電路，響應(yīng)于一后級控制信號而致能或禁能，其中該輸出級電路于致能時(shí)將所接收的信號轉(zhuǎn)換為一音頻輸出信號；以及 一延遲開關(guān)電路，耦接于該前置放大電路與該輸出級電路之間，用以依據(jù)一電源啟動(dòng)信號提供該前級控制信號與該后級控制信號，從而令該前置放大電路與該輸出級電路間隔一延遲時(shí)間依序致能或禁能，并且基于該后級控制信號而決定是否將該音頻放大信號提供至該輸出級電路。
2.如權(quán)利要求1所述的音頻放大器，其中該延遲開關(guān)電路包括: 一隔離開關(guān)，耦接于該前置放大電路與該輸出級電路之間，其中該隔離開關(guān)受控于該后級控制信號而導(dǎo)通或截止，從而決定是否將該音頻放大信號提供至該輸出級電路；以及 一延遲單元，耦接該前置放大電路、該隔離開關(guān)以及該輸出級電路，用以產(chǎn)生與該電源啟動(dòng)信號同步的一第一信號，并且根據(jù)該延遲時(shí)間延遲該第一信號以產(chǎn)生一第二信號， 其中，該延遲單元依據(jù)該電源啟動(dòng)信號的準(zhǔn)位切換而以該第一信號與該第二信號其中之一為該前級控制信號，并且以該第一信號與該第二信號其中之另一為該后級控制信號。
3.如權(quán)利要求2所述的音頻放大器，其中當(dāng)該電源啟動(dòng)信號從一禁能準(zhǔn)位切換至一致能準(zhǔn)位時(shí)，該延遲單元以該第一信號為該前級控制信號并且以該第二信號為該后級控制信號，從而令該前置放大電路先響應(yīng)于該前級控制信號而致能，再于該延遲時(shí)間后令該輸出級電路響應(yīng)于該后級控制信號而致能并同時(shí)導(dǎo)通該隔離開關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的音頻放大器，其中當(dāng)該電源啟動(dòng)信號從一致能準(zhǔn)位切換至一禁能準(zhǔn)位時(shí)，該延遲單元以該第二信號為該前級控制信號并且以該第一信號為該后級控制信號，從而令該輸出級電路先響應(yīng)于該后級控制信號而禁能并同時(shí)截止該隔離開關(guān)，再于該延遲時(shí)間后令該前置放大電路響應(yīng)于該后級控制信號而禁能。
5.如權(quán)利要求1所述的音頻放大器，其中該前置放大電路包括: 一前置放大器，具有一負(fù)輸入端、一正輸入端以及一輸出端，該負(fù)輸入端接收該音頻輸入信號，該正輸入端接收一參考電壓； 一輸出控制級，耦接該前置放大器的輸出端，依據(jù)該前置放大器的輸出而產(chǎn)生該音頻放大信號；以及 一偏壓單元，用以提供該前置放大器與該輸出控制級運(yùn)行所需的工作電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的音頻放大器，其中該輸出控制級以浮接電流源組態(tài)所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求5所述的音頻放大器，其中該輸出級以推挽式組態(tài)所構(gòu)成。
8.一種電子裝置，包括: 一如權(quán)利要求1所述的音頻放大器； 一反饋電路，耦接于該音頻放大器的輸入端與輸出端之間，用以將該音頻輸出信號反饋至該前置放大電路； 一隔離電容；以及 一揚(yáng)聲器，經(jīng)由該隔離電容耦接該音頻放大器，用以將該音頻輸出信號轉(zhuǎn)換為聲音輸出。
9.一種音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法，其中該音頻放大器包括一前置放大電路以及一輸出級電路，該瞬時(shí)噪聲抑制方法包括: 依據(jù)一電源啟動(dòng)信號而提供用以控制該前置放大電路的一前級控制信號與用以控制該輸出級電路的一后級控制信號，從而令該前置放大電路與該輸出級電路間隔一延遲時(shí)間依序致能或禁能；以及 基于該后級控制信號而決定是否將該前置放大電路所產(chǎn)生的一音頻放大信號提供至該輸出級電路。
10.如權(quán)利要求9所述的音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法，還包括: 當(dāng)該電源啟動(dòng)信號從一禁能準(zhǔn)位切換至一致能準(zhǔn)位時(shí)，提供與該電源啟動(dòng)信號同步的前級控制信號，以先致能該前置放大電路；以及 提供基于延遲該前級控制信號所產(chǎn)生的后級控制信號，以于該延遲時(shí)間后再致能該輸出級電路并同時(shí)將該音頻放大信號提供至該輸出級電路。
11.如權(quán)利要求9所述的音頻放大器的瞬時(shí)噪聲抑制方法，還包括: 當(dāng)該電源啟動(dòng)信號從一致能準(zhǔn)位切換至一禁能準(zhǔn)位時(shí)，提供與該電源啟動(dòng)信號同步的后級控制信號，以先禁能該輸出級電路并同時(shí)停止將該音頻放大信號提供至該輸出級電路；以及 提供基于延遲該后級控制信號所產(chǎn)生的前級控制信號，以于該延遲時(shí)間后再禁能該前置放大電路。
【文檔編號】H03F1/26GK104467704SQ201410687142
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】陳宣帆, 游凱迪, 方信文 申請人:松翰科技股份有限公司