本发明专利技术涉及一种装置，其包括检测选定的输出音量的选定音量检测器(223)；模拟输出信号放大器(255)；数字音量放大器(225)；耦合到选定音量检测器、模拟输出信号放大器和数字音量放大器的升压增益控制元件(235)。升压增益控制元件经配置保持数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益基本恒定。增益控制元件可以调整数字音量控制的增益和模拟输出信号放大器的增益；保持数字音量放大器和模拟输出信号的路径的增益基本恒定并等于选定的输出音量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于具有低IC功耗和高动态范围的电路的方法和装置
本专利技术总体涉及具有以任何数字压缩(例如MP3)或不压缩(例如PCM)格式编码的回放音频信号的音频通道的集成电路(IC)，具体地涉及同时希望具有低IC功耗和高动态范围(DR)的音频通道。
技术介绍
通常，如本专利技术人所理解的，用于音频回放的现有的音频IC的状态会具有若干限制，即在工程上用户需要在功耗和信噪比(SNR)以及动态范围(DR)之间取舍。在一个实例中，已经报告最佳的便携式音频编解码器(即，能够编码或解码数字数据流或信号)在MPEG-1或MPEG-2音频层III(MP3)的静态功耗在4毫瓦，并且最好的SNR是l0ldB(幅值)。不过，这些参数不能同时实现。例如，转向图1，其示出现有技术中数字-模拟(DAC)耳机回放通道的电路100。在电路100中，脉冲编码调制(PCM)编解码器110耦合到数字信号处理器(DSP)120。接着，DSP120在解调器(DMOD)130处过采样，解调器130的输出端耦合到数模转换器(DAC)140的输入端。接着，DAC140的模拟信号被输送到驱动器150，驱动器150由“G”类电荷泵160供电。电荷泵160进而用于向一对耳机170供电。不过，如本专利技术人所认识到的，这种现有技术电路100存在问题。通常，用于耳机(HP)的音频回放的便携式IC的现有技术电路100以及其他电路在DMOD130、DAC140和HP170内会遇到噪声问题，该噪声是白噪声或其他噪声，该噪声迫使在电路100的功耗、芯片大小等相对于动态范围之间进行取舍。一些专利通常不解决用于耳机(HP)的音频回放的便携式IC的现有技术电路100的省电问题。例如，请参照Woodford等人的美国专利7,808,324，“Operatingenvironmentandprocesspositionselectedcharge-pumpoperatingmodeinanaudiopoweramplifierintegratedcircuit”主要涉及G类效率，但不涉及SNR或DAC、HP放大器的功率。Tucker等人的美国专利申请11/610496，“Energy-EfficientConsumerDeviceAudioPowerOutputStage”主要涉及专注于CP模式控制的低功率音频回放路径，但是没有描述同时发生的动态范围改善或功耗降低。Lesso等人的美国专利7,622,984，“Chargepumpcircuitandmethodsofoperationthereof”描述利用单个CFLY生成多个正和负输出的电荷泵电路，但是没有解决同时的DR改善和功耗降低。Lesso等人题为“Amplifiercircuitandmethodsofoperationthereof”的美国专利7714660主要涉及电荷泵和耳机放大器电路，该专利涉及改善“效率”，但是不解决动态范围，相反660用于控制操作的CP模式，以跟踪信号的幅值。其他可以参考Wang等人的美国专利申请No.2011/0123048“ClassGAudioAmplifiersandAssociatedMethodsofOperation”以及Guo等人的美国专利申请2011.0084760Al，但是这两个专利申请不解决同时发生的动态范围改善或功耗降低。因此，现有技术需要解决与同时发生的动态范围改善或功耗降低关联的至少某些问题。
技术实现思路
本专利技术第一方面提供装置，该装置包括：检测选定的输出音量的选定音量检测器；模拟输出信号放大器；数字音量放大器；耦合到该选定的音量检测器的数字增益控制元件；模拟输出信号放大器；以及数字音量放大器；其中该增益控制元件经配置：保持数字音量放大器和模拟输出信号放大器的路径的通道增益基本恒定，其中该数字增益控制元件可以调整以下两个：a)数字音量放大器的增益；以及b)模拟输出信号放大器的增益；从而保持数字音量放大器和模拟输出信号放大器的路径的增益基本恒定并等于针对合适收听电平所指定的选定的输出音量。本专利技术第二方面提供装置，该装置包括：检测选定的输出音量的选定的音量检测器；模拟输出信号放大器；数字音量放大器；增益控制元件，其耦合到a)选定音量检测器；b)模拟输出信号放大器；以及数字音量放大器；其中该增益控制元件经配置：保持数字音量放大器和模拟输出信号放大器的路径的增益基本恒定，其中该升压增益控制元件可以调整以下两者：a)数字音量控制的增益；以及b)模拟输出信号放大器的增益；从而保持数字音量放大器和模拟输出信号的路径的增益基本恒定并等于选定的输出音量，其中该升压增益控制元件经进一步配置：比较选定的输出音量和阈值。如果选定的输入音量低于阈值，那么该增益控制元件可以：a)向上调整数字音量放大器的数字音量；以及b)向下调整放大器的音量，从而保持数字音量放大器和模拟输出信号的路径的增益基本恒定并等于选定的输出音量。根据本专利技术第三方面，在所描述的装置中的数字增益控制元件适合以可编程幅值的离散步骤将a)和b)调整的更高或更低，使得总数保持基本恒定。这意味着a)和b)的调整在方向或极性上是互补的，以实现基本恒定增益的要求。步骤的数量在该装置中也是可编程的。可以在工厂设计可编程性或制成现场可调整的可编程性。该装置对增益的分辨率或范围没有明确的限制。本专利技术第四方面提供一种方法，该方法确定选定的输出音量是否大于音量阈值；如果该选定输出音量不大于阈值，增加数字放大器的增益；如果该选定输出音量不大于阈值，减少放大器的增益；并且其中该数字音量放大器和模拟输出信号的路径的增益基本恒定并尽量等于选定的输出音量。附图说明图1示出现有技术的DAC-耳机回放通道；图2A示出DAC通道的数字/模拟增益划分的动态分配的第一分析；图2B示出DAC通道的数字/模拟增益划分的动态分配的第二分析；图3示出具有多个输出的图2A和2B的动态分配电路的使用说明；图4示出使用图2A和2B的动态分配电路的方法示例；图5A示出当进入升压模式时，DAC通道电路的动态数字/模拟增益划分的曲线图；图5B示出当退出升压模式时，DAC通道电路的动态数字/模拟增益划分的曲线图；图6A和6B示出DAC通道电路的动态数字/模拟增益划分的示例硅实施例的结果；图7A和图7B示出当应用快速傅里叶变换(FFT)时，DAC通道电路的动态数字/模拟增益划分的示例硅实施例的结果；图8示出使用和没有使用所描述装置的动态范围测量的曲线图。在-60dBFS(读作低于满刻度60分贝)的输出幅值处执行动态范围的行业标准测量；以及图9示出大于和低于-18dBFS(读作低于满刻度18分贝)的选定音量电平如何变换的曲线图，该变换产生电源电平的变化，从而促进较低的IC功耗。具体实施方式转向图2A，其示出根据本申请的原理构造的示例动态范围升压电路200的一种结构。在电路200中，其示出具有动态范围增强的DAC耳机回放通道的框图。通常，电路200针对动态升压的方案，其用于具有较低功耗同时在单个IC上发生DAC耳机回放的高动态范围。该耳机可以由任何其他负载例如扬声器，没有改变所述装置的行为的外置音频放大装置替换。电路200使用音频信号的数字/模拟增益划分的动态分配，并且在某些优选实施例中使用音频信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，其包括：检测选定的输出音量的选定音量检测器；模拟输出信号放大器；数字音量放大器；以及耦合到所述选定音量检测器、所述模拟输出信号放大器和所述数字音量放大器的升压增益控制元件；其中所述升压增益控制元件经配置：保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益基本恒定，其中所述升压增益控制元件能够调整下面两个：a)所述数字音量控制的增益；以及b)所述模拟输出信号放大器的增益；从而保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号的路径的增益基本恒定并等于所述选定的输出音量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.25 US 61/590,607;2012.02.14 US 61/598,500;1.一种用于具有低集成电路功耗和高动态范围的电路的装置，其包括：检测选定的输出音频信号音量的选定音量检测器；模拟输出信号放大器；数字音量放大器；以及耦合到以下器件的升压增益控制元件：所述选定音量检测器；所述模拟输出信号放大器；以及所述数字音量放大器；其中所述升压增益控制元件经配置：保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益恒定，其中所述升压增益控制元件能够调整下面两个：a)所述数字音量放大器的增益；以及b)所述模拟输出信号放大器的增益；从而保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益恒定并且等于所述选定的输出音频信号音量，其中所述升压增益控制元件经进一步配置：比较所述选定的输出音频信号音量和阈值；如果所述选定的输出音频信号音量低于所述阈值，那么所述升压增益控制元件能够：a)向上调整所述数字音量放大器的数字音量；以及b)向下调整模拟输出信号放大器的音量，从而保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益恒定并等于所述选定的输出音频信号音量。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述升压增益控制元件经进一步配置：比较所述选定的输出音频信号音量和阈值；如果所述选定的输出音频信号音量大于所述阈值，那么所述升压增益控制元件能够：a)向下调整所述数字音量放大器的数字音量；以及b)向上调整所述模拟输出信号放大器的音量，从而保持所述数字音量放大器和所述模拟输出信号放大器的路径的增益恒定并等于所述选定的输出音频信号音量。3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括数字信号处理器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·W·佩雷拉，P·A·方丹，M·韦赛尔，C·特瑞翰，S·赛维，B·N·查拉帕，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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