音频开关放大器制造技术

技术编号:15196229 阅读:99 留言:0更新日期:2017-04-21 02:54
开关放大器包括补偿电路,用来补偿放大器中的DC偏移,以增强开关放大器的操作。补偿电路可以包括SAR ADC,其中DAC元件可以用于提供补偿电压。开关放大器还可以包括PWM调制器,其被配置为避免串扰以进一步增强开关放大器的操作。

Audio switching amplifier

The switching amplifier includes a compensation circuit for compensating the DC offset in the amplifier to enhance the operation of the switching amplifier. The compensation circuit can include SAR ADC, the DAC element can be used to provide voltage compensation. The switching amplifier may also include a PWM modulator configured to avoid crosstalk to further enhance the operation of the switching amplifier.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2014年6月30日提交的美国非临时申请No.14/320,118的优先权,其全部内容用于所有目的通过引用并入本文。
技术介绍
除非另有说明,前述内容不被认为是本文所述的权利要求的现有技术,并且不应如此解释。诸如D类音频放大器的开关放大器由于使用开关输出级而提供高效率操作。因此,D类放大器通常用于诸如MP3播放器、智能电话、计算机平板电脑和其他电池操作设备的便携式设备应用中的音频呈现,其中功率效率是重要的考虑因素。然而,包括D类放大器设计的放大器电路中固有的DC偏移影响其在便携式设备中的有效性。DC偏移可听见地表现为音频输出中的点击和弹出,其可能负面地影响用户体验;并且DC偏移倾向于增加静态功率消耗,这可以负面地影响功率性能。典型的D类放大器设计使用三状态脉宽调制(PWM)调制器。三态PWM调制器允许无滤波器设计,从而避免了在芯片上的硅面积方面的重构滤波器的成本。然而,三状态PWM调制器可能遭受正和负PWM通道之间的串扰。串扰可以源自与PWM调制器设计中的比较器或者在比较器与PWM调制器的输出级之间的耦合。串扰可能劣化由于串扰造成的PWM失调引起的D类放大器的总谐波失真(THD)特性。附图说明关于下面的讨论并且特别是附图,要强调的是,所示出的细节代表用于说明性讨论目的的示例,并且在提供对本专利技术的原理和概念方面的描述的原因中给出披露。在这方面,不试图显示超出基本理解本公开所需的实施细节。结合附图,以下的讨论使得本领域技术人员清楚可以如何实施根据本公开的实施例。在附图中:图1示出了根据本公开的开关放大器的实施例。图1A示出了可以结合在电子设备中的根据本公开的开关放大器。图1B示出了根据本公开的开关放大器中的积分器电路。图2A示出了根据本公开的开关放大器在第一配置中的操作。图2B示出了根据本公开的开关放大器在第二配置中的操作。图2C示出了根据本公开的实施例的DAC的示例。图3示出了根据本公开的开关放大器的第一配置与第二配置之间的处理。图4示出了根据本公开的开关放大器中的PWM调制器的细节。图5示出了根据本公开的开关放大器的另一实施例。具体实施方式在下面的描述中,为了解释的目的,阐述了许多示例和具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而,对于本领域技术人员显而易见的是,如权利要求中表达的本公开可以单独地或与下面描述的其他特征组合地包括这些示例中的一些或所有特征,并且还可以包括本文描述的特征和概念的修改和等同物。图1示出了根据本公开的开关放大器100的说明性实施例。开关放大器100可以连接到外部信号源12。例如,在一些实施例中,信号源12可以是在Vinp和Vinn信号线上输出音频输入信号的音频处理电路。开关放大器100放大Vinp和Vinn输入信号以在Voutp和Voutn信号线上产生输出信号(Voutp和Voutn)。Voutp和Voutn信号线上的输出可以连接到负载14,负载14例如可以是扬声器或耳机。开关放大器100可以包括连接器112,其可以选择性地将信号线Vinp和Vinn连接到输入积分器电路102的输入In1和In2。在一些实施例中,连接器112可以包括一对连接器开关,以将信号线Vinp和Vinn连接到输入In1和In2并且从输入In1和In2断开信号线Vinp和Vinn。连接器开关可以是物理开关或诸如FET器件等的半导体开关。下面将讨论根据本公开的连接器112的操作。根据本公开,积分器电路102可以选择性地配置为具有差分输出Va1和Va2的差分积分器,或者作为单端积分器。下面将讨论根据本公开的积分器电路102的操作。开关放大器100可以包括连接器114,以将积分器电路102的Va1和Va2输出连接到PWM调制器104或补偿电路116。根据本公开,连接器114可以选择性地连接Va1和Va2输出到PWM调制器104或补偿电路116,但不输出到PWM调制器104和补偿电路116两者。在一些实施例中,连接器114可以包括一对连接器开关142,其可以被操作以将Va1和Va2输出连接到PWM调制器104的In3和In4输入。连接器114还可以包括一对连接器开关144,其可以被操作以将Va1和Va2输出连接到补偿电路116的In5和In6输入。连接器开关142、144可以是物理开关或诸如FET器件等的半导体开关。开关放大器100可以包括连接到PWM调制器的输出的驱动器电路106。驱动器电路106可以包括用于连接到负载14的输出;例如,经由Voutp和Voutn信号线。在一些实施例中,补偿电路116可以包括连接到In5和In6输入的比较器162。比较器116的输出可以连接到控制逻辑164。数模转换器(DAC)166可以连接到积分器电路102的输入In1和In2。开关161a可以将控制逻辑164连接到DAC166的输入。偏移寄存器168可以存储控制逻辑164的输出。开关161b可以向DAC166提供寄存器168的内容。开关161a、161b可以是物理开关或诸如FET器件等的半导体开关。在一些实施例中,控制逻辑164可以包括用于被称为逐次逼近寄存器(SAR)ADC的模数转换器(ADC)的逻辑。如下面将更详细地解释的,根据本公开,补偿电路116可以与积分器电路102一起操作作为SARADC。如上所述,大多数实际的放大器具有DC偏移,这是其设计所固有的。开关放大器100中的DC偏移很大程度上由输入积分器电路102的DC偏移表征。该DC偏移可以如图1所示由叠加在积分器电路102的输入In1和In2上的由虚线所示的电压源Voff表示。开关放大器100可以包括控制逻辑118。控制逻辑118可以断言或以其他方式生成各种控制信号182a、182b、184、186以控制开关放大器100中的各种部件。控制信号可以是模拟信号或数字信号。例如,在一些实施例中,控制信号182-186可以经由信号线提供。控制信号182a、182b可分别控制连接器112、114的操作。根据本公开,控制信号184可以控制积分器电路102的配置。如上所述及下面讨论的,积分器电路102可以被配置为差分积分器或单端积分器。此外,根据本公开,控制信号186可以控制补偿电路116的操作。在一些实施例中,上电信号可以发起或以其他方式激活控制逻辑118以将开关放大器100配置为第一配置,尽管触发事件可以不同于当施加功率时。根据本公开,第一配置中的开关放大器100的操作用于感测积分器电路102中的DC偏移电压并且确定补偿电压。此外,根据本公开,控制逻辑118可以将开关放大器100配置为第二配置,使用在第一配置中感测的补偿电压来补偿积分器电路中的DC偏移102从而作为D类放大器操作。在一些实施例中,控制逻辑118可以在完成在第一配置期间进行的DC偏移感测时将开关放大器100配置为第二配置。在其他实施例中,从第一配置到第二配置的转变可以由除了DC偏移感测的完成之外的事件触发。参考图1A,开关放大器100可以结合在电子设备22中作为音频开关放大器100'。例如,电子设备22可以是MP3播放器或一些其他音频回放设备,诸如数字记录器等。电子设备22可以是智能电话、诸如计算机平板之类的便携式计算设备等。电子设备22可以包括诸如CPU、显示部件、显示驱动器、存本文档来自技高网...
音频开关放大器

【技术保护点】
一种放大器电路,包括:输入积分器电路,具有输入部分和输出部分;脉宽调制(PWM)调制器;驱动器电路,连接到所述PWM调制器,所述驱动器电路具有用于连接到负载的第一输出和第二输出;以及补偿电路,具有输入和输出,所述输入积分器电路的所述输入部分连接到所述补偿电路的所述输出并且能够选择性地连接到信号源,所述输入积分器电路的所述输出部分能够选择性地连接到所述补偿电路的所述输入或者所述PWM调制器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 14/320,1181.一种放大器电路,包括:输入积分器电路,具有输入部分和输出部分;脉宽调制(PWM)调制器;驱动器电路,连接到所述PWM调制器,所述驱动器电路具有用于连接到负载的第一输出和第二输出;以及补偿电路,具有输入和输出,所述输入积分器电路的所述输入部分连接到所述补偿电路的所述输出并且能够选择性地连接到信号源,所述输入积分器电路的所述输出部分能够选择性地连接到所述补偿电路的所述输入或者所述PWM调制器。2.根据权利要求1所述的放大器电路,具有第一配置,其中所述输入积分器从所述信号源和所述PWM调制器两者断开并连接到所述补偿电路以确定补偿电压,并且具有第二配置,其中所述输入积分器电路连接到所述信号源和所述PWM调制器,并且所述输入积分器电路从所述补偿电路接收所述补偿电压。3.根据权利要求1所述的放大器电路,具有第一配置,其中所述输入积分器电路与所述补偿电路一起操作以响应于所述输入积分器电路的所述输入部分处的电压来确定补偿电压。4.根据权利要求3所述的放大器电路,具有第二配置,其中所述输入积分器电路连接到信号源以向所述PWM调制器提供输入信号,其中所述补偿电路可操作以在所述输入积分器电路的所述输入部分处提供所述补偿电压。5.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述补偿电路包括能够选择性地连接到所述输入积分器电路的所述输出部分的比较器,连接到所述输入积分器电路的所述输入部分的数模转换器(DAC),以及存储器,其中在第一配置中,所述补偿电路与所述输入积分器电路一起作为模数转换器(ADC)操作,其中所述存储器可操作以存储所述ADC的输出。6.根据权利要求5所述的放大器电路,其中所述补偿电路在第二配置中可操作以向所述DAC提供所述存储器的存储器内容,其中所述DAC的输出补偿所述输入积分器电路的偏移电压。7.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述输入积分器电路在第一配置中可操作为单端积分器并且在第二配置中可操作为差分积分器。8.根据权利要求1所述的放大器电路,其中所述PWM调制器包括:第一差分积分器,具有第一输入和连接到参考电压的第二输入;第二差分积分器,具有第一输入和连接到参考电压的第二输入;第一比较器和第二比较器,具有分别连接到所述第一差分积分器和所述第二差分积分器的输入,所述第一比较器和所述第二比较器具有连接到所述驱动器电路的输出;第一反馈路径,连接在所述驱动器电路的所述第一输出与所述第一差分积分器的所述第一输入之间;以及第二反馈路径,连接在所述驱动器电路的所述第二输出与所述第二差分积分器的所述第一输入之间。9.根据权利要求8所述的放大器电路,其中所述第一反馈路径是所述驱动器电路与所述第一差分积分器之间的唯一反馈路径,其中所述第二反馈路径是所述驱动器电路与所述第二差分积分器之间的唯一反馈路径。10.根据权利要求8所述的放大器电路,其中所述第一差分积分器和所述第二差分积分器的所述第一输入能够选择性地连接到所述输入积分器电路。11.一种放大器电路,包括:积分器电路,具有能够选择性地连接到信号源的输入部分并且具有输出部分;脉宽调制(PWM)调制器,能够选择性地连接到所述积分器电路的所述输出部分;驱动器电路,连接到...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·斯里瓦斯塔瓦M·D·赛恩科M·米什拉张胜其他发明人请求不公开姓名
申请(专利权)人:高通股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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