具有开环脉冲宽度调制驱动器的播放路径中的可变输出电阻制造技术

系统可以包括：数字调制器，其被配置为调制在数字调制器的输入端处接收到的输入信号，以在数字调制器的输出端处生成经调制的输入信号；数字增益元件，其具有数字增益并且耦合至数字调制器；开环D类放大器，其耦合到数字调制器的输出端并被配置为放大经调制的输入信号，其中，开环D类放大器由具有响应于输入信号的一个或多个特性可变的可变电源电压的可变电源供电；以及控制电路，其被配置为响应于输入信号的一个或多个特性，控制数字增益以大致抵消由于可变电源电压的变化而导致的开环D类放大器的模拟增益的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有开环脉冲宽度调制驱动器的播放路径中的可变输出电阻
本公开总体上涉及用于音频和触觉设备的电路，包括但不限于诸如无线电话和媒体播放器的个人音频设备，或包括触觉模块的设备。
技术介绍
包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话、无绳电话)、mp3播放器和其他用户音频设备的个人音频设备被广泛使用。这种个人音频设备可以包括用于驱动一对耳机或一个或多个扬声器的电路。这种电路通常包括功率放大器，用于将音频输出信号驱动到耳机或扬声器。一般而言，功率放大器通过从电源获取能量并控制音频输出信号以匹配输入信号形状但具有较大幅度，从而放大音频信号。音频放大器的一个示例是D类放大器。D类放大器(也称为“开关放大器”)可以包括电子放大器，其中，放大设备(例如，晶体管，通常为金属氧化物半导体场效应晶体管)操作为电子开关。在D类放大器中，可以通过脉冲宽度调制、脉冲密度调制或其他调制方法将要放大的信号转换为一系列脉冲，使得将该信号转换为调制信号，其中调制信号的脉冲的特性(例如，脉冲宽度、脉冲密度等)是信号量值的函数。在用D类放大器放大之后，输出脉冲串可以通过无源低通滤波器转换为未调制的模拟信号，其中这种低通滤波器可以是D类放大器固有的或者是由D类放大器驱动的负载。D类放大器因其可以比线性模拟放大器具有更高的功率效率而经常使用，这是因为与线性模拟放大器相比，有源器件中D类放大器较少地将功率耗散为热量。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与利用放大器处理信号的现有方法相关联的一个或多个缺点和问题。根据本公开的实施例，一种装置可以包括信号路径和控制电路。信号路径可以包括：模拟信号路径部分，其具有用于接收模拟信号的输入端和用于提供输出信号的输出端，并且被配置为生成输出信号，其中，模拟信号路径部分被配置为在多个输出阻抗模式下操作，多个输出阻抗模式包括其中输出端处的模拟信号路径部分的输出阻抗具有第一阻抗的高阻抗模式以及其中输出阻抗具有显著小于第一阻抗的第二阻抗的低阻抗模式；以及数字路径部分，其具有可变数字增益，并且被配置为接收数字输入信号并根据可变数字增益将数字输入信号转换为模拟信号。控制电路可以被配置为响应于在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)切换的条件，连续地或以一系列步骤将输出阻抗在第一阻抗和第二阻抗之间(或相反)进行转换，在转换输出阻抗的同时，连续地或以一系列步骤转换可变数字增益，使得信号路径的总路径增益在转换输出阻抗期间基本保持恒定。根据本公开的这些和其他实施例，可以提供一种在信号路径中使用的方法，所述信号路径包括：模拟信号路径部分，其具有用于接收模拟信号的输入端和用于提供输出信号的输出端，并且被配置为生成输出信号，其中，模拟信号路径部分被配置为在多个输出阻抗模式下操作，多个输出阻抗模式包括其中输出端处的模拟信号路径部分的输出阻抗具有第一阻抗的高阻抗模式以及其中输出阻抗具有显著小于第一阻抗的第二阻抗的低阻抗模式；以及数字路径部分，其具有可变数字增益，并且被配置为接收数字输入信号并根据可变数字增益将数字输入信号转换为模拟信号。该方法可以包括：响应于在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)切换的条件，连续地或以一系列步骤将输出阻抗在第一阻抗和第二阻抗之间(或相反)进行转换，在转换输出阻抗的同时，连续地或以一系列步骤转换可变数字增益，使得信号路径的总路径增益在转换输出阻抗期间基本保持恒定。根据本文所包括的附图、说明书和权利要求书，本公开的技术优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过特别是在权利要求中指出的要素、特征和组合来实施和实现。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的，并且不限制本公开中给出的权利要求。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本专利技术实施例及其优点的更完整的理解，其中相同的附图标记表示相同的特征，并且其中：图1是根据本公开的实施例的示例个人音频设备的图示；图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频集成电路的所选组件的框图；图3是根据本公开的实施例的示例脉冲宽度调制放大器的所选组件的框图；图4A是根据本公开的实施例的示例驱动器级的所选组件的电路图；图4B是根据本公开的实施例的另一示例驱动器级的所选组件的电路图；图5A是根据本公开的实施例的示例可变输出阻抗的所选组件的电路图；并且图5B是根据本公开的实施例的另一示例可变输出阻抗的所选组件的电路图。具体实施方式图1是根据本公开的实施例的示例个人音频设备1的图示。图1描绘了耦合到呈一对耳塞扬声器8A和8B的形式的耳机3的个人音频设备1。图1中描绘的耳机3仅是示例，并且应当理解，个人音频设备1可以与包括但不限于耳机、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器的各种音频换能器结合使用。插头4可以提供耳机3到个人音频设备1的电气端子的连接。可替选地，在一些实施例中，耳机3可以(诸如例如通过蓝牙连接)无线地耦合到个人音频设备1。个人音频设备1可以使用触摸屏2为用户提供显示并接收用户输入，或者可替选地，标准液晶显示器(LCD)可以与设置在个人音频设备1的正面(face)和/或侧面的各种按钮、滑块和/或旋钮结合。同样如图1所示，个人音频设备1可以包括音频集成电路(IC)9，其用于生成模拟音频信号以传输到耳机3和/或另一音频换能器(例如，扬声器)。图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频IC9的所选组件的框图。在一些实施例中，示例音频IC9可以用于实现图1的音频IC9。如图2所示，微控制器核心18(例如，数字信号处理器或“DSP”)可以将数字音频输入信号DIG_IN提供给数模转换器(DAC)14，其可以将数字音频输入信号转换为模拟输入信号VIN。DAC14可以将模拟信号VIN提供给放大器16，该放大器可以放大或衰减模拟输入信号VIN以提供音频输出信号VOUT，该音频输出信号VOUT可以操作扬声器、耳机换能器、线路电平信号输出(linelevelsignaloutput)和/或其他合适的输出。图3是根据本公开的实施例的示例脉冲宽度调制(PWM)放大器22的所选组件的框图。在一些实施例中，示例脉冲宽度调制放大器22可以用于实现图2的放大器16的全部或一部分。如图3所示，示例脉冲宽度调制放大器22可以包括数字PWM子系统24、预驱动器级33、由低压差(LDO)稳压器32供电并被配置为驱动耦合到PWM放大器22的输出的负载50的驱动器级34、可变输出阻抗48和控制子系统30。如所示出的，PWM放大器22可以利用由数字PWM子系统24、预驱动器级33和驱动器级34形成的信号路径，操作为数字开环D类放大器。数字PWM子系统24可以包括用于将输入信号VIN转换为等效PWM信号的任何合适的系统、设备或装置。如图3所示，数字PWM子系统24可以包括前馈路径，该前馈路径包括数字增益元件46、数字预补偿滤波器38、回路滤波器40、量化器44以及从量化器44的输出到回路滤波器40的输入的反馈路径。数字增益元件46可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，所述装置包括：/n信号路径，其包括：/n模拟信号路径部分，其具有用于接收模拟信号的输入端和用于提供输出信号的输出端，并且被配置为生成所述输出信号，其中，所述模拟信号路径部分被配置为在多个输出阻抗模式下操作，所述多个输出阻抗模式包括其中所述输出端处的所述模拟信号路径部分的输出阻抗具有第一阻抗的高阻抗模式以及其中所述输出阻抗具有显著小于所述第一阻抗的第二阻抗的低阻抗模式；和/n数字路径部分，其具有可变数字增益，并且被配置为接收数字输入信号并根据所述可变数字增益将所述数字输入信号转换为所述模拟信号；以及/n控制电路，其被配置为响应于在所述高阻抗模式和所述低阻抗模式之间或相反切换的条件：/n连续地或以一系列步骤将所述输出阻抗在所述第一阻抗和所述第二阻抗之间或相反进行转换；并且/n在转换所述输出阻抗的同时，连续地或以一系列步骤转换所述可变数字增益，使得所述信号路径的总路径增益在转换所述输出阻抗期间基本保持恒定。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180806 US 62/714,809;20181114 US 16/190,4271.一种装置，所述装置包括：
信号路径，其包括：
模拟信号路径部分，其具有用于接收模拟信号的输入端和用于提供输出信号的输出端，并且被配置为生成所述输出信号，其中，所述模拟信号路径部分被配置为在多个输出阻抗模式下操作，所述多个输出阻抗模式包括其中所述输出端处的所述模拟信号路径部分的输出阻抗具有第一阻抗的高阻抗模式以及其中所述输出阻抗具有显著小于所述第一阻抗的第二阻抗的低阻抗模式；和
数字路径部分，其具有可变数字增益，并且被配置为接收数字输入信号并根据所述可变数字增益将所述数字输入信号转换为所述模拟信号；以及
控制电路，其被配置为响应于在所述高阻抗模式和所述低阻抗模式之间或相反切换的条件：
连续地或以一系列步骤将所述输出阻抗在所述第一阻抗和所述第二阻抗之间或相反进行转换；并且
在转换所述输出阻抗的同时，连续地或以一系列步骤转换所述可变数字增益，使得所述信号路径的总路径增益在转换所述输出阻抗期间基本保持恒定。


2.根据权利要求1所述的装置，还包括校准电路，其被配置为在以下情况之一期间校准所述模拟信号路径部分的模拟增益和所述可变数字增益：
在最终使用所述装置之前的所述装置的产品测试时；和
在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，其中所述校准电路包括校准回路，其位于包括所述信号路径的集成电路上。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，所述校准电路被配置为校准所述模拟增益和所述可变数字增益以补偿由于温度引起的所述输出阻抗的变化。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路还被配置为，当所述输出阻抗连续地或以一系列步骤转换时，补偿由于转换所述输出阻抗引起的相位变化。


5.根据权利要求4所述的装置，还包括校准电路，其被配置为在以下情况之一期间通过监视所述信号路径的频率响应来校准所述信号路径的频率响应：
在最终使用所述装置之前的所述装置的产品测试时；和
在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，其中所述校准电路包括校准回路，其位于包括所述信号路径的集成电路上。


6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述数字路径部分还包括数字预补偿滤波器，并且所述控制电路被配置为通过控制所述数字预补偿滤波器的频率响应来补偿由于转换所述输出阻抗引起的相位变化。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路被配置为通过改变与所述模拟信号路径部分集成的驱动器的驱动器开关的阻抗来转换所述输出阻抗。


8.根据权利要求7所述的装置，其中:
所述驱动器包括多个驱动器开关，每个驱动器开关包括多个开关元件；并且
所述控制电路被配置为通过针对每个驱动器开关选择性地启用和禁用多个有源开关元件来转换所述输出阻抗。


9.根据权利要求7所述的装置，其中:
所述驱动器包括多个驱动器开关；并且
所述控制电路被配置为通过改变每个驱动器开关的栅极驱动来转换所述输出阻抗。


10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输出阻抗包括与所述信号路径的输出负载串联的无源电阻器，其中所述无源电阻器包括多个可切换电阻元件，所述多个可切换电阻元件由所述控制电路选择性地启用和禁用以控制所述输出阻抗。


11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输出阻抗包括与所述信号路...

【专利技术属性】
技术研发人员：特贾斯维·达斯，埃里克·J·金，赵欣，费晓凡，约翰·G·加博里欧，朱磊，约翰·L·梅兰森，托马斯·霍夫，
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