音频设备中去除POP噪声的方法与电路技术

本发明专利技术涉及一种音频装置中的D类放大器，包括输入单元，用于接收和放大差分模拟信号；两个积分器，用于对放大的模拟信号积分；两个脉宽调制器，用于产生相应于积分后的模拟信号的脉冲信号；两个功率单元，用于提升脉冲信号的功率，每个功率单元的输出端均通过电阻反馈网络耦合至积分器的输入端；模拟输出单元，用于将脉冲信号转换为模拟信号。工作时，积分器由模式选择信号控制，实施静音与非静音之间的软切换，在静音模式下，积分器的输出被限制为固定的电压。在软切换中，PMW的输出将从50％的占空比缓慢地切换至最终的值，BTL输出将缓慢地从0转换至最终值，听者不会听到POP噪声。

【技术实现步骤摘要】
音频设备中去除POP噪声的方法与电路
本专利技术通常涉及集成电路，更特别地，涉及去除音频设备中的POP噪声的方法与电路。
技术介绍
由于AB类放大器有着良好的音频性能，它们被广泛地应用在音频设备中。但是AB类放大器的功耗很高，因此它们不能应用在利用电池供电的随身携带的设备中。D类放大器是另外一种放大器，其具有良好的音频特性，并消耗较少的功耗。在操作中，D类放大器将模拟信号转换为数字信号(譬如，脉冲)，然后D类放大器将数字信号转换为放大的模拟信号。在信号转换的过程中，很多种扰动可能影响D类放大器的输出，这将使听者感觉不舒服。D类放大器工作时，可听到的POP噪声往往由瞬态事件产生。如果很大的声音信号突然产生/结束或是含有D类放大器的音频设备突然停止/启动，这些事件中产生的POP噪声容易被听者听到。由于制造过程的步骤越来越多，D类放大器输入级的失调和反馈网络中电阻的失配可能有助于输出的失调。不使用任何的抑制方法，这种失调(特别是当失调大于20mV时)在输出级启动或关闭的瞬态事件中容易引起可听到的POP噪声。如果大的音频信号开始于安静的环境，或是大的音频信号突然停止，听者可能会感觉不舒服。这个结果也是一种POP噪声。
技术实现思路
因此，亟需一种D类放大器能够减少由失调或大的声音信号突然启动或停止而引起的POP噪声。根据本专利技术的第一方面，提出了一种D类放大器电路，包括：模拟信号输入单元，配置为接收并放大差分模拟信号，并以差分的形式输出所述经放大的模拟信号；至少两个积分单元，分别耦合至所述模拟信号输入单元的输出端，配置为对所述的放大的模拟信号进行积分；至少两个脉宽调制单元，分别耦合至一个相应的所述积分单元的输出端，配置为基于来自相应积分单元的积分模拟信号产生具有相应脉宽的脉冲信号；其中，每个所述积分单元包括第一放大器，具有正向输入端、负向输入端和输出端，其中，所述第一放大器的所述负向输入端通过电容耦合至所述第一放大器的所述输出端，并配置为接收所述放大的模拟信号，并且所述正向输入端配置为接收第一参考信号；稳压器，所述稳压器的输出端耦合至所述第一放大器的输出端，配置为限制所述积分单元的输出至所述第一参考信号；控制模块，分别耦合至所述第一放大器和所述稳压器，配置为基于模式选择信号控制所述第一放大器和所述稳压器的工作；其中，当所述模式选择信号从非静音状态切换至静音状态时，所述控制模块配置为逐步关闭所述第一放大器，并逐步启动所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一参考信号，当所述模式选择信号从静音状态切换至非静音状态时，所述控制模块配置为逐步启动所述第一放大器，并逐步关闭所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一放大器的输出。在依据本专利技术的一个实施例中，所述稳压器为第二放大器，其具有耦合至所述第一参考信号的正向输入端、耦合至所述第一放大器输出端的负向输入端和耦合至所述第一放大器输出端的输出端。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一放大器包括第一负载级和耦合至所述控制模块以为所述第一放大器提供第一工作电流的第一电流源；所述第二放大器包括第二负载级和耦合至所述控制模块以为所述第二放大器提供第二工作电流的第二电流源。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一电流源包含栅极耦合至所述控制模块的第一PMOS晶体管(M1)；所述第二电流源包含栅极耦合至所述控制模块的第二PMOS晶体管(M2)；其中，所述第一和第二电流源的电流值由所述控制模块决定。在依据本专利技术的一个实施例中，所述控制模块为第三放大器并且包含：模式选择信号输入级，包含差分对，配置为接收所述模式选择信号；第一输出级，包含第三PMOS晶体管(M3)，所述第三PMOS晶体管(M3)的栅极和漏极均耦合至所述第一PMOS晶体管(M1)的栅极；第二输出级，包含第四PMOS晶体管(M4)，所述第四PMOS晶体管(M4)的栅极和漏极均耦合至所述第二PMOS晶体管(M2)的栅极。在依据本专利技术的一个实施例中，所述控制模块进一步包括：第五PMOS晶体管(M5)，所述第五PMOS晶体管(M5)的栅极耦合至所述第三PMOS晶体管(M3)的栅极，并且所述第五PMOS晶体管(M5)的漏极耦合至所述第四PMOS晶体管(M4)；和第六PMOS晶体管(M6)，所述第六PMOS晶体管(M6)的栅极耦合至所述第四PMOS晶体管(M4)的栅极，并且所述第六PMOS晶体管(M6)的漏极耦合至所述第三PMOS晶体管(M3)。在依据本专利技术的一个实施例中，所述D类放大器进一步包括：至少一个模式选择信号发生器，耦合至所述积分单元，配置为将阶跃的使能信号转换为具有逐步变化率的所述模式选择信号。在依据本专利技术的一个实施例中，所述第一放大器的输出级包括第七PMOS晶体管(M7)和NMOS晶体管(M9)，所述第七PMOS晶体管(M7)的漏极耦合至第一NMOS晶体管(M9)的漏极；所述第二放大器的输出级包括第八PMOS晶体管(M8)和第一NMOS晶体管(M9)，所述第八PMOS晶体管(M8)的漏极耦合至所述第一NMOS晶体管(M9)的漏极和所述第二放大器的负向输入端。在依据本专利技术的一个实施例中，所述D类放大器进一步包括：至少两个功率单元，分别耦合至一个相应的脉宽调制单元的输出端，并配置为提升所述脉冲信号的功率，其中所述功率单元的输出端通过电阻反馈网络耦合至所述积分器的输入端，其中，所述电阻反馈网络包含至少一个电阻。在依据本专利技术的一个实施例中，D类放大器电路进一步包括：输出单元，分别耦合至所述功率单元的输出端，配置为将所述脉冲信号转换为模拟信号。在依据本专利技术的一个实施例中，每个所述脉宽调制单元包括：比较器包括：耦合至所述积分单元输出端的正向输入端，耦合至三角波信号的负向输入端，以及配置为输出脉冲信号的输出端；其中，所述三角波信号的中间电平等于所述第一参考电压。在依据本专利技术的一个实施例中，每个功率单元包括：逻辑单元，耦合至所述比较器的输出端；功率放大器，耦合至所述逻辑单元的输出端，配置为提升所述脉冲信号的功率；功率放大器，耦合至所述逻辑单元的输出端，配置为提升所述脉冲信号的功率。根据本专利技术的另一方面，还提出了一种积分器电路，包括：第一放大器，具有正向输入端、负向输入端和输出端，其中，所述第一放大器的所述负向输入端配置为接收模拟信号，并通过电容耦合至所述第一放大器的所述输出端，所述第一放大器的所述正向输入端配置为接收第一参考信号；稳压器，所述稳压器的输出端耦合至所述第一放大器的输出端，配置为限制所述积分单元的输出至所述第一参考信号；控制模块，分别耦合至所述第一放大器和所述稳压器，配置为基于模式选择信号控制所述第一放大器和稳压器的工作；其中，当所述模式选择信号从非静音状态切换至静音状态时，所述控制模块配置为逐步关闭所述第一放大器，并逐步启动所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一参考信号，当所述模式选择信号从静音状态切换至非静音状态时，所述控制模块配置为逐步启动所述第一放大器，并逐步关闭所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一放大器的输出。在依据本专利技术的一个实施例中，所述稳压器是第二放大器，其具有耦合至所述第一参考信号的正向输入端、耦合至所述第一放大器输出端的负向输入端和耦合至所述第一放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D类放大器电路，包括：模拟信号输入单元，配置为接收并放大差分模拟信号，并以差分的形式输出所述经放大的模拟信号；至少两个积分单元，分别耦合至所述模拟信号输入单元的输出端，配置为对所述放大的模拟信号进行积分；至少两个脉宽调制单元，分别耦合至相应的一个所述积分单元的输出端，配置为基于来自相应所述积分单元的积分模拟信号产生具有相应脉宽的脉冲信号；其中，每个所述积分单元包括第一放大器，具有正向输入端、负向输入端和输出端，其中，所述第一放大器的所述负向输入端通过电容耦合至所述第一放大器的所述输出端，并配置为接收所述放大的模拟信号，并且所述第一放大器的所述正向输入端配置为接收第一参考信号；稳压器，所述稳压器的输出端耦合至所述第一放大器的输出端，配置为限制所述积分单元的输出至所述第一参考信号；控制模块，分别耦合至所述第一放大器和所述稳压器，配置为基于模式选择信号控制所述第一放大器和所述稳压器的工作；其中，当所述模式选择信号从非静音状态切换至静音状态时，所述控制模块配置为逐步关闭所述第一放大器，并逐步启动所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一参考信号，当所述模式选择信号从静音状态切换至非静音状态时，所述控制模块配置为逐步启动所述第一放大器，并逐步关闭所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一放大器的输出。...

【技术特征摘要】
1.一种D类放大器电路，包括：模拟信号输入单元，配置为接收并放大差分模拟信号，并以差分的形式输出经放大的所述模拟信号；至少两个积分单元，分别耦合至所述模拟信号输入单元的输出端，配置为对经放大的所述模拟信号进行积分；至少两个脉宽调制单元，分别耦合至相应的一个所述积分单元的输出端，配置为基于来自相应所述积分单元的积分模拟信号产生具有相应脉宽的脉冲信号；其中，每个所述积分单元包括第一放大器，具有正向输入端、负向输入端和输出端，其中，所述第一放大器的所述负向输入端通过电容耦合至所述第一放大器的所述输出端，并配置为接收经放大的所述模拟信号，并且所述第一放大器的所述正向输入端配置为接收第一参考信号；稳压器，所述稳压器的输出端耦合至所述第一放大器的输出端，配置为限制所述积分单元的输出至所述第一参考信号；控制模块，分别耦合至所述第一放大器和所述稳压器，配置为基于模式选择信号控制所述第一放大器和所述稳压器的工作；其中，当所述模式选择信号从非静音状态切换至静音状态时，所述控制模块配置为逐步关闭所述第一放大器，并逐步启动所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一参考信号，当所述模式选择信号从静音状态切换至非静音状态时，所述控制模块配置为逐步启动所述第一放大器，并逐步关闭所述稳压器，以逐步地将所述积分单元的输出转换至所述第一放大器的输出。2.根据权利要求1所述的D类放大器电路，其中，所述稳压器为第二放大器，其具有耦合至所述第一参考信号的正向输入端、耦合至所述第一放大器输出端的负向输入端，以及耦合至所述第一放大器输出端的输出端。3.根据权利要求2所述的D类放大器电路，其中，所述第一放大器包括第一负载级，以及耦合至所述控制模块为所述第一放大器提供第一工作电流的第一电流源；所述第二放大器包括第二负载级，以及耦合至所述控制模块为所述第二放大器提供第二工作电流的第二电流源。4.根据权利要求3所述的D类放大器电路，其中，所述第一电流源包含栅极耦合至所述控制模块的第一PMOS晶体管(M1)；所述第二电流源包含栅极耦合至所述控制模块的第二PMOS晶体管(M2)；其中，所述第一和第二电流源的电流值由所述控制模块决定。5.根据权利要求4所述的D类放大器电路，其中，所述控制模块为第三放大器并且包含：模式选择信号输入级，包含差分对，配置为接收所述模式选择信号；第一输出级，包含第三PMOS晶体管(M3)，所述第三PMOS晶体管(M3)的栅极和漏极均耦合至所述第一PMOS晶体管(M1)的栅极；第二输出级，包含第四PMOS晶体管(M4)，所述第四PMOS晶体管(M4)的栅极和漏极均耦合至所述第二PMOS晶体管(M2)的栅极。6.根据权利要求5所述的D类放大器电路，其中，所述控制模块进一步包括：第五PMOS晶体管(M5)，所述第五PMOS晶体管(M5)的栅极耦合至所述第三PMOS晶体管(M3)的栅极，并且所述第五PMOS晶体管(M5)的漏极耦合至所述第四PMOS晶体管(M4)；和第六PMOS晶体管(M6)，所述第六PMOS晶体管(M6)的栅极耦合至所述第四PMOS晶体管(M4)的栅极，并且所述第六PMOS晶体管(M6)的漏极耦合至所述第三PMOS晶体管(M3)。7.根据权利要求1所述的D类放大器电路，其中，所述D类放大器进一步包括：至少一个模式选择信号发生器，耦合至所述积分单元，配置为将阶跃的使能信号转换为具有逐步变化率的所述模式选择信号。8.根据权利要求2所述的D类放大器电路，其中，所述第一放大器的输出级包括第七PMOS晶体管(M7)和第一NMOS晶体管(M9)，所述第七PMOS晶体管(M7)的漏极耦合至第一NMOS晶体管(M9)的漏极；所述第二放大器的输出级包括第八PMOS晶体管(M8)和第一NMOS晶体管(M9)，所述第八PMOS晶体管(M8)的漏极耦合至所述第一NMOS晶体管(M9)的漏极和所述第二放大器的负向输入端。9.根据权利要求1至8任一项所述的D类放大器电路，其中，所述D类放大器进一步包括至少两个功率单元，分别耦合至相应的一个所述脉宽调制单元的输出端，并配置为提升所述脉冲信号的功率，其中，所述功率单元的输出端通过电阻反馈网络耦合至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜如峰，刘启宇，
申请(专利权)人：意法半导体研发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44