集成电路和相关的音频放大器制造技术

本公开的实施例涉及集成电路和相关的音频放大器。一种集成电路包括裸片，该裸片包括：电路，其被配置成响应于第一时钟信号而生成PWM信号；以及第一组焊盘，其被配置成向外部滤波器提供经放大的PWM信号。放大器级被配置成提供经放大的PWM信号。裸片包括：两个焊盘，其被配置成被耦合到外部电感器；以及第二组焊盘，其被配置成提供经调节的电压。电子转换器电路被配置成生成经调节的电压以向放大器级供电。电子转换器电路包括控制电路，控制电路被配置成响应于第二时钟信号而驱动电子开关，以将经调节的电压调节到相应的目标值。裸片包括控制块，控制块被配置成使电子开关的开关动作与放大器级的开关动作同步。

Integrated Circuits and Related Audio Amplifiers

【技术实现步骤摘要】
集成电路和相关的音频放大器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年02月07日提交的意大利专利申请号102018000002466的优先权，该申请通过引用并入本文。
本专利技术一般涉及电子系统和方法，并且在特定实施例中，涉及集成电路和相关的音频放大器。
技术介绍
图1示出了典型的音频系统。在所考虑的示例中，系统包括音频信号生成器10(诸如无线电、CD或MP3播放器)，其生成要向至少一个扬声器SPK发送的模拟音频信号AS。在所考虑的示例中，音频放大器20在音频信号生成器10和扬声器SPK之间连接，音频放大器20被配置成通过放大由音频信号生成器10提供的模拟音频信号AS来生成经放大的音频信号AAS。例如，图2示出了所谓的D类音频放大器20的可能的实施方式。具体地，在所考虑的示例中，音频放大器20包括生成周期性三角波形信号TS(通常具有在250kHz和2.5MHz之间的频率)的波形生成器202。三角波形信号TS与音频信号AS一起被发送到比较器204，比较器204将音频信号AS与三角波形信号TS进行比较，从而生成方波信号DS，其占空比根据音频信号AS的振幅而变化。然后，方波信号DS由放大器级206放大，从而生成经放大的方波信号ADS。例如，图3示出了包括半桥的放大器级206的一个示例，半桥包括在两个端子210和212之间串联连接的两个电子开关SW1和SW2(诸如(n沟道)场效应晶体管(FET))，两个端子210和212适于接收DC电源电压Vbat，诸如由电池提供的电压。通常，(负极)端子212表示接地GND。在所考虑的示例中，根据数字信号DS来驱动开关SW1和SW2的控制端子(例如，相应的晶体管的栅极端子)。例如，在所考虑的示例中示出了两个驱动器电路2062和2064以及控制电路2060，两个驱动器电路2062和2064用于电子开关SW1和SW2，控制电路2060被配置成根据数字信号DS来生成用于驱动器电路2062和2064的控制信号。基本上，放大器206被配置成将数字信号DS的振幅转换为在端子210和212处接收的电压的值，其通常大于数字信号DS的电压。例如，信号DS的电平可以是3VDC，并且电压Vbat可以是12VDC。因此，在两个开关SW1和SW2之间的中间点处的方波信号ADS对应于信号DS的经放大的版本。最后，经放大的方波信号ADS被发送到低通或带通滤波器208，其从经放大的信号方波信号ADS中至少去除高频频谱，从而生成与原始音频信号AS成比例的经放大的音频信号AAS。例如，图4示出了LC滤波器208的一个示例。通常，滤波器级208包括两个输入端子，以用于接收由放大器级206提供的信号ADS，例如，输入端子被连接到在图3中所示的半桥和接地GND的中间点。另外，滤波器级208包括用于被连接到扬声器SPK的两个输出端子。具体地，在所考虑的示例中，第一输入端子经由电感器L被连接到第一输出端子，并且第二输入端子和第二输出端子被短路到接地GND。最后，电容C与输出并联连接，即在输出端子之间。大体相似(有源或无源)低通或带通滤波器208被设置在大多数音频放大器电路中以及/或者还可以在扬声器SPK内集成。因此，D类放大器基于放大器20的开关频率显著高于通常的音频频带(在20Hz和20kHz之间)的事实，并且因此可以利用滤波器级208对高开关频率进行滤波，从而重建原始音频信号AS的轮廓。在数字音频数据的环境中，信号生成器10可以包括用于生成信号AS的模数转换器(ADC)，或者信号生成器10可以直接提供数字信号DS。因此，块202和块204纯粹是可选的。通常，音频系统还可以使用多个扬声器SPK，诸如2个或4个，其中相应的音频放大器20使用不同的信号AS/DS。本领域技术人员将理解，音频系统通常还包括一个或多个电子转换器30，其被配置成生成用于音频系统的各个块的经调节的电源电压，诸如用于音频信号生成器10以及可能的块202和块204的电源电压，以便生成数字/二进制信号DS，用于控制电路2060和驱动器电路2062和2064等的电源信号。例如，通常，转换器30包括DC/DC转换器，诸如被配置成将电压Vbat转换为较低的电源电压(诸如在1.5VDC至3.3VDC之间的电压，例如，1.8VDC)的转换器，该较低的电源电压由音频系统的数字电路和/或低功率模拟处理电路使用。类似地，可以针对驱动器电路2062和2064生成附加的经调节的电压，诸如用于驱动器电路2064的4.5VDC。在汽车无线电的情况下，由于汽车电池的电压Vbat的大的变化，音频系统的各种部件的设计可能是具有挑战性的。例如，在曲柄转动(crank)和转储(dump)期间，14.4V的通常的电池电压可能会急剧(在小于2毫秒内)下降到4-5V或上升到40V。因此，为了正确操作，电子转换器30应当能够针对所有电池状况控制音频系统的电源电压。
技术实现思路
各种实施例涉及用于实现音频放大器(诸如D类音频放大器)的集成电路。在各种实施例中，集成电路的裸片包括被配置成生成至少一个PWM信号的电路、放大器级、电子转换器电路和控制块。具体地，在各种实施例中，电路被配置成响应于至少一个第一时钟信号而生成至少一个PWM信号。例如，针对至少一个PWM信号中的每个PWM信号，电路可以包括用于接收模拟音频信号的相应的端子、被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号的三角波形生成器，以及被配置成通过将模拟音频信号与三角波形信号进行比较来生成相应的PWM信号的比较器。通常，电路还可以包括被配置成生成模拟音频信号或直接生成至少一个PWM信号的信号生成器。类似地，裸片可以包括被配置成接收数字音频数据的焊盘和通信接口，以及被配置成将数字音频数据转换为模拟音频信号或直接转换为至少一个PWM信号的处理电路。在各种实施例中，放大器级具有裸片的相关联的第一组焊盘，其中第一组焊盘中的每个焊盘被配置成向外部低通或带通滤波器提供相应的经放大的PWM信号。因此，放大器级被配置成在输入处接收至少一个PWM信号并且在输出处提供经放大的PWM信号。例如，在各种实施例中，针对第一组焊盘中的每个焊盘，放大器级包括半桥、相应的驱动电路和控制电路。具体地，每个半桥包括高侧开关和低侧开关，其中高侧开关和低侧开关之间的中间点被连接到第一组焊盘中的相应的焊盘。高侧驱动器电路和低侧驱动器电路分别用于驱动高侧开关和低侧开关。控制电路被配置成根据至少一个PWM信号来生成用于高侧驱动器电路和低侧驱动器电路的控制信号。在各种实施例中，电子转换器电路具有相关联的两个电源焊盘、两个电感器焊盘以及第二组焊盘，两个电源焊盘被配置成被连接到电源电压，两个电感器焊盘被配置成被连接到外部电感器，其中第二组焊盘中的每个焊盘被配置成提供相应的经调节的电压，其中第二组焊盘中的每个焊盘被布置成被连接到相应的外部电容器。因此，电子转换器电路被配置成生成经调节的电压，以便向放大器级的控制电路和驱动器电路供电。例如，在各种实施例中，电子转换器电路包括用于经调节的电压中的每个经调节的电压的相应的输出端子，其中电子转换器电路的输出端子中的每个输出端子被连接到第二组焊盘中的相应的焊盘。第一组电子开关被配置成将两个电感器焊盘选择性地耦合到两个电源焊盘，以用于控制流过外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括裸片的集成电路，所述裸片包括：第一电路，其被配置成响应于第一时钟信号而生成脉冲宽度调制(PWM)信号；第一焊盘，其被配置成基于所述PWM信号而提供经放大的PWM信号，其中所述第一焊盘被配置成被耦合到外部低通或带通滤波器；放大器级，其具有被配置成接收所述PWM信号的输入和被配置成提供所述经放大的PWM信号的输出，其中所述放大器级包括：包括高侧开关和低侧开关的半桥，其中所述高侧开关和所述低侧开关之间的中间节点被耦合到所述第一焊盘，高侧驱动器电路，其被配置成驱动所述高侧开关，低侧驱动器电路，其被配置成驱动所述低侧开关，以及第一控制电路，被配置成根据所述PWM信号而生成用于所述高侧驱动器电路和所述低侧驱动器电路的控制信号；两个电源焊盘，其被配置成接收电源电压，所述电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘；两个焊盘，其被配置成被耦合到外部电感器；第二组焊盘，其中所述第二组焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压，其中所述第二组焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到多个外部电容器中的相应的外部电容器；电子转换器电路，其被配置成生成所述经调节的电压，以便向所述高侧驱动器电路、所述低侧驱动器电路和所述第一控制电路供电，其中所述电子转换器电路包括：多个输出端子中的相应的输出端子，所述相应的输出端子被耦合到所述第二组焊盘中的相应的焊盘，用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压，第一组电子开关，其被配置成将所述两个焊盘选择性地耦合到所述两个电源焊盘，以用于控制流过所述外部电感器的电流，第二组电子开关，其被配置成将所述两个焊盘顺序地耦合到所述多个输出端子，以利用流过所述外部电感器的所述电流对所述多个外部电容器充电，以及第二控制电路，其被配置成响应于第二时钟信号而驱动所述第一组电子开关和所述第二组电子开关，以便将所述经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值；以及控制块，包括振荡器电路，所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号，以将所述第一组电子开关和所述第二组电子开关的开关动作与所述放大器级的所述半桥的开关动作同步。...

【技术特征摘要】
2018.02.07 IT 1020180000024661.一种包括裸片的集成电路，所述裸片包括：第一电路，其被配置成响应于第一时钟信号而生成脉冲宽度调制(PWM)信号；第一焊盘，其被配置成基于所述PWM信号而提供经放大的PWM信号，其中所述第一焊盘被配置成被耦合到外部低通或带通滤波器；放大器级，其具有被配置成接收所述PWM信号的输入和被配置成提供所述经放大的PWM信号的输出，其中所述放大器级包括：包括高侧开关和低侧开关的半桥，其中所述高侧开关和所述低侧开关之间的中间节点被耦合到所述第一焊盘，高侧驱动器电路，其被配置成驱动所述高侧开关，低侧驱动器电路，其被配置成驱动所述低侧开关，以及第一控制电路，被配置成根据所述PWM信号而生成用于所述高侧驱动器电路和所述低侧驱动器电路的控制信号；两个电源焊盘，其被配置成接收电源电压，所述电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘；两个焊盘，其被配置成被耦合到外部电感器；第二组焊盘，其中所述第二组焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压，其中所述第二组焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到多个外部电容器中的相应的外部电容器；电子转换器电路，其被配置成生成所述经调节的电压，以便向所述高侧驱动器电路、所述低侧驱动器电路和所述第一控制电路供电，其中所述电子转换器电路包括：多个输出端子中的相应的输出端子，所述相应的输出端子被耦合到所述第二组焊盘中的相应的焊盘，用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压，第一组电子开关，其被配置成将所述两个焊盘选择性地耦合到所述两个电源焊盘，以用于控制流过所述外部电感器的电流，第二组电子开关，其被配置成将所述两个焊盘顺序地耦合到所述多个输出端子，以利用流过所述外部电感器的所述电流对所述多个外部电容器充电，以及第二控制电路，其被配置成响应于第二时钟信号而驱动所述第一组电子开关和所述第二组电子开关，以便将所述经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值；以及控制块，包括振荡器电路，所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号，以将所述第一组电子开关和所述第二组电子开关的开关动作与所述放大器级的所述半桥的开关动作同步。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号，使得：所述第二时钟信号的频率对应于所述第一时钟信号的频率；所述第二时钟信号的所述频率对应于所述第一时钟信号的所述频率的倍数；或者所述第一时钟信号的所述频率对应于所述第二时钟信号的所述频率的倍数。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述振荡器电路包括集成振荡器或锁相环(PLL)。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一电路包括：用于接收模拟音频信号的端子；三角波形生成器，其被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号；以及比较器，其被配置成通过将所述模拟音频信号与所述三角波形信号进行比较来生成所述PWM信号；信号生成器，其被配置成生成所述模拟音频信号或所述PWM信号；或者第二焊盘和通信接口，其被配置成接收数字音频数据；以及处理电路，其被配置成将所述数字音频数据转换为所述模拟音频信号或所述PWM信号。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中：所述经调节的电压中的第一电压以所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘为基准，其中所述第二组焊盘中的第三焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘，所述第三焊盘被配置成承载所述第一电压；并且所述裸片还包括另外的焊盘，其中所述电子转换器电路被配置成在所述另外的焊盘处生成另外的电压，其中所述经调节的电压中的第二电压以所述另外的电压为基准，其中所述第二组焊盘中的第四焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述另外的焊盘，所述第四焊盘被配置成承载所述第二电压。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述第二电压用于向所述放大器级的所述第一控制电路供电。7.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述半桥的所述高侧开关和所述低侧开关被耦合在所述两个电源焊盘之间，并且其中所述电子转换器电路被配置成将所述另外的电压调节为根据所述电源电压的值而确定的值。8.根据权利要求5所述的集成电路，其中：所述第一组电子开关包括第一电子开关和第二电子开关，所述第一电子开关被耦合在所述正极焊盘和所述两个焊盘中的第一焊盘之间，所述第二电子开关被耦合在所述两个焊盘中的第二焊盘和所述负极焊盘之间；所述第二组电子开关包括第三电子开关和第四电子开关，所述第三电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第二焊盘和所述第四焊盘之间，所述第四电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第一焊盘和所述另外的焊盘之间；并且所述第二控制电路被配置成：监控所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的电压，在充电阶段期间，闭合所述第一电子开关和所述第二电子开关，以增加流过所述外部电感器的电流，在放电阶段期间，闭合所述第三电子开关和所述第四电子开关，以利用所述电流对被耦合在所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述相应的外部电容器充电，以增加所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述经调节的电压中的第一经调节的电压，以及调节所述充电阶段或所述放电阶段的持续时间，使得所述第一经调节的电压对应于所述相应的目标值。9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述裸片还包括第一通信焊盘，并且其中所述控制块包括被耦合到所述第一通信焊盘的第一通信接口，以用于：接收用于控制所述电子转换器电路或所述放大器级的操作的控制命令；或者传送关于所述电子转换器电路或所述放大器级的状态的信息。10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路包括封装件，所述封装件包括多个引脚，其中所述多个引脚中的每个引脚被耦合到所述第二组焊盘中的相应的焊盘，其中所述多个引脚中的每个引脚明确地与所述经调节的电压中的相应的经调节的电压相关联；其中所述放大器级包括用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压的多个输入端子中的相应的输入端子，其中所述多个输入端子中的第一输入端子在所述裸片内未被连接到所述电子转换器电路的所述相应的输出端子，并且其中所述放大器级的所述第一输入端子被耦合到所述裸片的另外的焊盘；并且其中所述另外的焊盘经由引线键合被耦合到所述多个引脚中的第一引脚，所述第一引脚与所述相应的经调节的电压相关联，或者所述另外的焊盘经由引线键合被耦合到另外的引脚，所述另外的引脚被配置成在外部被耦合到所述多个引脚中的第二引脚，所述第二引脚与所述相应的经调节的电压相关联。11.一种包括裸片的集成电路，所述裸片包括：第一电路，其被配置成响应于第一时钟信号而生成多个脉冲宽度调制(PWM)信号；第一多个焊盘，其被配置成基于所述多个PWM信号而提供多个经放大的PWM信号，其中所述第一多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部低通或带通滤波器；放大器级，其具有被配置成接收所述多个PWM信号的输入和被配置成提供所述多个经放大的PWM信号的输出，其中所述放大器级包括：多个半桥，所述多个半桥中的每个半桥包括：相应的高侧开关，相应的低侧开关，以及相应的输出节点，其被耦合到所述第一多个焊盘中的相应的焊盘，多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路，其被配置成驱动所述多个半桥，以及多个第一控制电路，其被配置成根据所述多个PWM信号而生成用于所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·博蒂，T·布拉姆比拉，D·L·布兰比拉，C·默罗尼，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT