D类放大器制造技术

本公开涉及D类放大器电路，其包括：输入端，其用于接收输入信号；以及第一和第二输出节点，其用于驱动连接在第一和第二输出节点之间的负载。提供第一驱动器级以用于将第一节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换，并且提供第二驱动器级以用于将第二节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换。D类放大器电路还包括：第一驱动器控制电路，其被配置为接收第一载波并部分地基于第一载波来控制第一驱动器级的切换；第二驱动器控制电路，其被配置为接收第二载波并部分地基于第二载波来控制第二驱动器级的切换；以及载波发生器，其被配置为提供第一载波和第二载波。在第一载波和第二载波之间的相移可响应于模式控制信号来调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】D类放大器
本公开涉及D类放大器的领域。具体地，本公开涉及用于动态调整D类放大器的操作模式的系统和方法。
技术介绍
D类放大器越来越多地用于功率效率重要的诸如移动电话、便携式媒体播放器、膝上型计算机和平板计算机以及无线头戴式耳机、耳机和耳塞式耳机等电子装置的输出级中。D类放大器接收模拟输入信号并输出脉冲序列，其中脉冲的宽度和间隔表示输入模拟信号的幅度。某些D类放大器可以被设计为以AD类模式操作，某些D类放大器可以被设计为以BD类模式操作。在AD类设计中，由D类放大器在某个时间点输出的信号可以采用两个幅度值(即，高值和低值)中的一者。因此，在AD类模式下，输出信号为双电平。这在图1的上部波形图110中示意性地示出，所述上部波形图示出了(在最下部的波形112中)由全桥D类放大器的输出级施加到桥式连接负载的差分信号，以及由放大器的输出级的第一和第二驱动器产生的对应的输出信号114、116。在该示例中，由第一和第二驱动器产生的输出信号114、116在正电源轨电压+Vdd和负电源轨电压–Vdd之间摆动，并且这些信号始终具有相反的极性，因此施加在负载上的差分信号仅可以是+2Vdd或-2Vdd(假设+Vdd的大小等于–Vdd)。在BD类模式下，由D类放大器在某个时间点输出的信号可以采用以下三个幅度值之一：高值；低值；和介于高值和低值之间的中间值。因此，在BD类模式下，输出信号为三电平。这在图1的下部波形图120中示意性地示出，所述下部波形图示出了(在最下部的波形122中)由全桥D类放大器的输出级施加到桥式连接负载的差分信号，以及由放大器的输出级的第一和第二驱动器产生的对应的输出信号124、126。在该示例中，由第一驱动器和第二驱动器产生的输出信号124、126在正电源轨电压+Vdd和负电源轨电压–Vdd之间摆动。这些输出有时具有相反的极性，但有时也具有相同的极性，因此施加在负载上的差分信号可以是+2Vdd或-2Vdd(假设+Vdd的大小等于–Vdd)或0V。将特定的D类放大器设计为以AD类模式还是以BD类模式操作的选择取决于要使用D类放大器的特定应用的要求。每种模式提供不同的优点和缺点。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术提供了D类放大器电路，其包括：输入端，所述输入端用于接收输入信号；第一和第二输出节点，所述第一和第二输出节点用于驱动连接在所述第一和第二输出节点之间的负载；第一驱动器级，所述第一驱动器级用于将所述第一节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换；第二驱动器级，所述第二驱动器级用于将所述第二节点在所述第一电源轨和所述第二电源轨之间切换；第一驱动器控制电路，所述第一驱动器控制电路被配置为接收第一载波并部分地基于所述第一载波来控制所述第一驱动器级的切换；第二驱动器控制电路，所述第二驱动器控制电路被配置为接收第二载波并部分地基于所述第二载波来控制所述第二驱动器级的切换；以及载波发生器，所述载波发生器被配置为提供所述第一载波和所述第二载波，其中在所述第一载波和所述第二载波之间的相移可响应于模式控制信号而调整。所述第一驱动器控制电路可以被配置为接收源自所述输入信号的第一信号，并且部分地基于源自所述输入信号的所述第一信号来控制所述第一驱动器级的所述切换；并且所述第二驱动器控制电路可以被配置为接收源自所述输入信号的第二信号，并且部分地基于源自所述输入信号的所述第二信号来控制所述第二驱动器级的所述切换。在一些实施方案中，源自所述输入信号的所述第一和第二信号是差分信号对的互补信号。在其他实施方案中，源自所述输入信号的所述第一和第二信号是相同的。所述第一驱动器控制电路可以操作以将源自所述输入信号的所述第一信号与所述第一载波进行比较，并基于所述比较来控制所述第一驱动器级的所述切换；并且所述第二驱动器控制电路可以操作以将源自所述输入信号的所述第二信号与所述第二载波进行比较，并基于所述比较来控制所述第二驱动器级的所述切换。替代地或附加地，所述第一驱动器控制电路可以操作以将第一差信号与所述第一载波进行比较，所述第一差信号指示由所述第一驱动器级输出的信号和源自所述输入信号的第一信号之间的差，并基于所述比较来控制所述第一驱动器级的所述切换；并且所述第二驱动器控制电路可以操作以将第二差信号与所述第二载波进行比较，所述第二差信号指示由所述第二驱动器级输出的信号和源自所述输入信号的第二信号之间的差，并基于所述比较来控制所述第二驱动器级的所述切换。所述第一差信号可以例如表示由所述第一驱动器级输出的所述信号的电压和源自所述输入信号的所述第一信号的电压之间的差的积分；并且所述第二差信号可以表示由所述第二驱动器级输出的所述信号的电压和源自所述输入信号的所述第二信号的电压之间的差的积分。可以在所述第一驱动器控制电路的第一环路滤波器的输出端处提供所述第一差信号，并且可以在所述第二驱动器控制电路的第二环路滤波器的输出端处提供所述第二差信号。所述第一驱动器控制电路可以包括第一积分器电路，所述第一积分器电路被配置为接收第一数字信号并基于所述接收到的第一数字信号来产生所述第一载波；并且所述第二驱动器控制电路可以包括第二积分器电路，所述第二积分器电路被配置为接收第二数字信号并基于所述接收到的第二数字信号来产生所述第二载波。所述第一数字信号和所述第二数字信号可以包括相应的第一和第二方波电流波形。在第一操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移可以基本上是180度。在第二操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移可以基本上是零。在第三操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移可以是除180度之外的非零值。所述载波发生器可以操作以在预定时间段内将所述第一载波和所述第二载波之间的相位差在非零值和零之间调整，以便从所述第一或第三操作模式转变到所述第二操作模式，并且在预定时间段内将所述第一载波和所述第二载波之间的所述相位差在零和非零值之间调整，以便从所述第二操作模式转变到所述第一或第三操作模式。所述载波发生器可以操作以基本上连续地扫描所述第一载波和所述第二载波之间的所述相位差。所述D类放大器电路还可以包括监测电路，所述监测电路被配置为基于所述输入信号的指示、参数、特性或特征来产生所述模式控制信号。在一个实施方案中，所述监测电路被配置为监测所述输入信号的参数，并且如果所述输入信号的所述监测到的参数达到或降到低于第一阈值，则产生模式控制信号以致使所述D类放大器电路从第一操作模式转变到第二操作模式，并且如果所述输入信号的所述监测到的参数达到或超过第二阈值，则产生模式控制信号以致使所述D类放大器从所述第二操作模式转变到所述第一操作模式。所述输入信号的所述监测到的参数可以包括以下各项中的至少一者：所述输入信号的瞬时信号电平；以及所述输入信号的包络。所述第二阈值可以不同于所述第一阈值。所述监测电路可以被配置为接收关于所述输入信号的信息并基于所述接收到的信息来产生所述模式控制信号。所述接收到的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种D类放大器电路，其包括：/n输入端，所述输入端用于接收输入信号；/n第一和第二输出节点，所述第一和第二输出节点用于驱动连接在所述第一和第二输出节点之间的负载；/n第一驱动器级，所述第一驱动器级用于将所述第一节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换；/n第二驱动器级，所述第二驱动器级用于将所述第二节点在所述第一电源轨和所述第二电源轨之间切换；/n第一驱动器控制电路，所述第一驱动器控制电路被配置为接收第一载波并部分地基于所述第一载波来控制所述第一驱动器级的所述切换；/n第二驱动器控制电路，所述第二驱动器控制电路被配置为接收第二载波并部分地基于所述第二载波来控制所述第二驱动器级的所述切换；以及/n载波发生器，所述载波发生器被配置为提供所述第一载波和所述第二载波，其中在所述第一载波和所述第二载波之间的相移能响应于模式控制信号而调整。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180517 US 15/982,2371.一种D类放大器电路，其包括：
输入端，所述输入端用于接收输入信号；
第一和第二输出节点，所述第一和第二输出节点用于驱动连接在所述第一和第二输出节点之间的负载；
第一驱动器级，所述第一驱动器级用于将所述第一节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换；
第二驱动器级，所述第二驱动器级用于将所述第二节点在所述第一电源轨和所述第二电源轨之间切换；
第一驱动器控制电路，所述第一驱动器控制电路被配置为接收第一载波并部分地基于所述第一载波来控制所述第一驱动器级的所述切换；
第二驱动器控制电路，所述第二驱动器控制电路被配置为接收第二载波并部分地基于所述第二载波来控制所述第二驱动器级的所述切换；以及
载波发生器，所述载波发生器被配置为提供所述第一载波和所述第二载波，其中在所述第一载波和所述第二载波之间的相移能响应于模式控制信号而调整。


2.根据权利要求1所述的D类放大器电路，其中：
所述第一驱动器控制电路被配置为接收源自所述输入信号的第一信号，并且部分地基于源自所述输入信号的所述第一信号来控制所述第一驱动器级的所述切换；并且
所述第二驱动器控制电路被配置为接收源自所述输入信号的第二信号，并且部分地基于源自所述输入信号的所述第二信号来控制所述第二驱动器级的所述切换。


3.根据权利要求3所述的D类放大器电路，其中源自所述输入信号的所述第一和第二信号是差分信号对的互补信号。


4.根据权利要求3所述的D类放大器电路，其中源自所述输入信号的所述第一和第二信号是相同的。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的D类放大器电路，其中：
所述第一驱动器控制电路操作来将源自所述输入信号的所述第一信号与所述第一载波进行比较并基于所述比较控制所述第一驱动器级的所述切换；并且
所述第二驱动器控制电路操作来将源自所述输入信号的所述第二信号与所述第二载波进行比较并基于所述比较控制所述第二驱动器级的所述切换。


6.根据权利要求1所述的D类放大器电路，其中：
所述第一驱动器控制电路操作来：将第一差信号与所述第一载波进行比较，所述第一差信号指示在由所述第一驱动器级输出的信号和源自所述输入信号的第一信号之间的差；并且基于所述比较控制所述第一驱动器级的所述切换；并且
所述第二驱动器控制电路操作来：将第二差信号与所述第二载波进行比较，所述第二差信号指示在由所述第二驱动器级输出的信号和源自所述输入信号的第二信号之间的差；并且基于所述比较控制所述第二驱动器级的所述切换。


7.根据权利要求6所述的D类放大器电路，其中：
所述第一差信号表示由所述第一驱动器级输出的所述信号的电压和源自所述输入信号的所述第一信号的电压之间的差的积分；并且
所述第二差信号表示由所述第二驱动器级输出的所述信号的电压和源自所述输入信号的所述第二信号的电压之间的差的积分。


8.根据权利要求7所述的D类放大器电路，其中在所述第一驱动器控制电路的第一环路滤波器的输出端处提供所述第一差信号，并且其中在所述第二驱动器控制电路的第二环路滤波器的输出端处提供所述第二差信号。


9.根据权利要求1-4中任一项所述的D类放大器电路，其中：
所述第一驱动器控制电路包括第一积分器电路，所述第一积分器电路被配置为接收第一数字信号并基于所接收的第一数字信号来产生所述第一载波；并且
所述第二驱动器控制电路包括第二积分器电路，所述第二积分器电路被配置为接收第二数字信号并基于所接收的第二数字信号来产生所述第二载波。


10.根据权利要求9所述的D类放大器电路，其中所述第一数字信号和所述第二数字信号包括相应的第一和第二方波电流波形。


11.根据前述权利要求中任一项所述的D类放大器电路，其中在第一操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移基本上是180度。


12.根据权利要求11所述的D类放大器电路，其中在第二操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移基本上是零。


13.根据权利要求11或权利要求12所述的D类放大器电路，其中在第三操作模式下，在所述第一载波和所述第二载波之间的所述相移是除180度之外的非零值。


14.根据权利要求11至13中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器操作来在预定时间段内将所述第一载波和所述第二载波之间的相位差在非零值和零之间调整，以便从所述第一或第三操作模式转变到所述第二操作模式，并且在预定时间段内将所述第一载波和所述第二载波之间的所述相位差在零和非零值之间调整，以便从所述第二操作模式转变到所述第一或第三操作模式。


15.根据前述权利要求中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器操作来基本上连续地扫描所述第一载波和所述第二载波之间的所述相位差。


16.根据前述权利要求中任一项所述的D类放大器电路，其还包括监测电路，所述监测电路被配置为基于所述输入信号的指示、参数、特性或特征来产生所述模式控制信号。


17.根据权利要求16所述的D类放大器电路，其中所述监测电路被配置为监测所述输入信号的参数，并且如果所述输入信号的所监测到的参数达到或降到低于第一阈值，则产生模式控制信号以致使所述D类放大器电路从第一操作模式转变到第二操作模式，并且如果所述输入信号的所述监测到的参数达到或超过第二阈值，则产生模式控制信号以致使所述D类放大器从所述第二操作模式转变到所述第一操作模式。


18.根据权利要求17所述的D类放大器电路，其中所述输入信号的所述监测到的参数包括以下各项中的至少一者：
所述输入信号的瞬时信号电平；以及
所述输入信号的包络。


19.根据权利要求17或权利要求18所述的D类放大器电路，其中所述第二阈值不同于所述第一阈值。


20.根据权利要求16所述的D类放大器电路，其中所述监测电路被配置为接收关于所述输入信号的信息并基于所接收的信息产生所述模式控制信号，其中所述接收的信息包括以下各项中的至少一者：
所述输入信号的信号电平的所接收的指示；
所述输入信号的所述信号电平的即将到来的变化的所接收的指示；
附接到所述D类放大器电路的负载的所接收的指示；
所述输入信号的信号类型的所接收的指示；以及
在输入音频信号中已检测到静默时段的所接收的指示。


21.根据权利要求16所述的D类放大器电路，其中所述监测电路被配置为基于以下各项中的至少一者产生所述模式控制信号：
所述D类放大器电路的输出信号的信号电平；
所述D类放大器电路的输出信号的包络；
所述第一或第二输出节点处的信号的占空比；以及
所述第一或第二驱动器控制电路的输出信号的占空比。


22.根据前述权利要求中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括：
源载波输入端，所述源载波输入端用于接收源载波；
第一载波输出端，所述第一载波输出端用于输出第一载波；
第二载波输出端，所述第二载波输出端用于输出第二载波；以及
多路复用器，
其中：
所述源载波输入端耦合到所述第一载波输出端和所述多路复用器的第一输入端；
所述多路复用器的第二输入端被配置为接收所述源载波的反相版本；
所述多路复用器的输出端耦合到所述第二载波输出端；并且
所述多路复用器被配置为根据所述模式控制信号选择性地将其第一输入端或其第二输入端耦合到其输出端，使得所述载波发生器在所述第二载波输出端处输出所述源载波或所述源载波的所述反相版本并在所述第一载波输出端处输出所述源载波。


23.根据权利要求22所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括耦合在所述源载波输入端和所述多路复用器的所述第二输入端之间的反相级。


24.根据前述权利要求中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括：
源载波输入端，所述源载波输入端用于接收源载波；
第一载波输出端，所述第一载波输出端用于输出第一载波；
第二载波输出端，所述第二载波输出端用于输出第二载波；以及
可变相移元件，
其中：
所述源载波输入端耦合到所述第一载波输出端和所述可变相移元件的输入端；
所述可变相移元件的输出端耦合到所述第二载波输出端；并且
所述可变相移元件被配置为根据所述模式控制信号对所述源载波施加相移，并输出所述源载波的相移版本作为所述第二载波。


25.根据权利要求24所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器还包括耦合在所述源载波输入端和所述第一载波输出端之间的另一可变相移元件，其中所述另一可变相移元件被配置为根据所述模式控制信号对所述载波施加相移，并输出所述源载波的相移版本作为所述第一载波。


26.根据权利要求24或权利要求25所述的D类放大器电路，其中所述可变相移元件或所述另一可变相移元件包括以下各项中的至少一者：
延迟线电路；以及
全通滤波器电路。


27.根据权利要求1-21中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括：
源载波输入端，所述源载波输入端用于接收源载波；
第一载波输出端，所述第一载波输出端用于输出第一载波；
第二载波输出端，所述第二载波输出端用于输出第二载波；
延迟线，所述延迟线包括多个延迟元件；以及
多路复用器，
其中：
所述源载波输入端耦合到所述第一载波输出端和所述延迟线的输入端；
所述多个延迟元件中的每一者的输出端耦合到所述多路复用器的输入端；
所述多路复用器的输出端耦合到所述第二载波输出端，并且所述多路复用器被配置为根据所述模式控制信号选择性地将其输出端耦合到其输入端之一。


28.根据权利要求27所述的D类放大器电路，其中所述多个延迟元件形成包括环路控制电路的锁相环的一部分，其中所述环路控制电路被配置为向所述多个延迟元件中的每一者输出控制信号，以调整所述多个延迟元件中的每一者的延迟，从而调整所述延迟线的总延迟，以便将所述延迟线的输出锁相到所述源载波。


29.根据权利要求1-21中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括：
第一载波输出端，所述第一载波输出端用于输出第一载波；
第二载波输出端，所述第二载波输出端用于输出第二载波；
第一斜坡信号发生器，所述第一斜坡信号发生器被配置为输出斜坡信号；
第一比较器，所述第一比较器被配置为将由所述第一斜坡信号发生器输出的信号与第一阈值进行比较，并在所述第一斜坡信号发生器的所述输出信号达到所述第一阈值时输出信号；
第二比较器，所述第二比较器被配置为将由所述第一斜坡信号发生器输出的所述信号与第二阈值进行比较，并在所述第一斜坡信号发生器的所述输出信号达到所述第二阈值时输出信号；
第三比较器，所述第三比较器被配置为将由所述第一斜坡信号发生器输出的所述信号与第三阈值进行比较，并在所述第一斜坡信号发生器的所述输出信号达到所述第三阈值时输出信号；
第四比较器，所述第四比较器被配置为将由所述第一斜坡信号发生器输出的所述信号与第四阈值进行比较，并在所述第一斜坡信号发生器的所述输出信号达到所述第四阈值时输出信号；
第一双稳态元件，所述第一双稳态元件具有耦合到所述第一比较器的输出端的第一输入端和耦合到所述第二比较器的输出端的第二输入端；以及
第二双稳态元件，所述第二双稳态元件具有耦合到所述第三比较器的输出端的第一输入端和耦合到所述第四比较器的输出端的第二输入端，
其中所述第一双稳态元件的输出端耦合到所述第一载波输出端并且所述第二双稳态元件的输出端耦合到所述第二载波输出端。


30.根据权利要求29所述的D类放大器电路，其中所述第一斜坡信号发生器包括计数器，所述计数器被配置为接收时钟信号并输出指示由所述计数器计数的所述时钟信号的时钟脉冲的数量的信号。


31.根据权利要求29所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器还包括：第二斜坡信号发生器，所述第二斜坡信号发生器耦合在所述第一双稳态元件的所述输出端和所述第一载波输出端之间；和第三斜坡信号发生器，所述第三斜坡信号发生器耦合在所述第二双稳态元件的所述输出端和所述第二载波输出端之间。


32.根据权利要求1-21中任一项所述的D类放大器电路，其中所述载波发生器包括：
计数器，所述计数器被配置为接收时钟信号并输出指示由所述计数器计数的所述时钟信号的时钟脉冲的数量的信号；以及
状态机，所述状态机具有耦合到所述计数器的输出端的输入端和耦合到所述第一和第二载波输出端的第一和第二输出端，
其中所述状态机被配置为在所述计数器的输出达到多个阈值时在所述状态机的第一和第二输出端处输出信号。


33.一种D类放大器电路，其包括：
输入端，所述输入端用于接收输入信号；
第一和第二输出节点，所述第一和第二输出节点用于驱动耦合在所述第一和第二输出节点之间的负载；
第一驱动器级，所述第一驱动器级用于将所述第一节点在第一电源轨和第二电源轨之间切换；
第二驱动器级，所述第二驱动器级用于将所述第二节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·莱索，T·井户，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB