公开了一种放大器装置，包括连接在正电源轨和负电源轨之间的放大器，且适于使得，在使用中，在放大器的输出的静态电压为正电源轨上的电压和负电源轨上的电压之间的值；且放大器与其它电路集成在公共基底上，该公共基底连接至接地轨，其中，放大器包括至少一个NMOS装置，该NMOS装置包括设置在p阱中的多个n+源极和漏极区域，一n阱将p阱与公共基底隔离开，且被隔离的p阱连接至该负电源轨。还公开了包含该放大器装置的集成电路、DVD播放机、移动电话、扬声器系统和耳机驱动器，以及一种相应的驱动接地负载的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及放大器，具体地，当然并非专有地涉及适用于与单个集成电路上的复杂的其他数字或模拟电路结合使用的音频放大器，用于驱动接地的扬声器或耳机。
技术介绍
许多集成音频放大器使用单电源(电源电压Vdd，典型地为5v)，并产生一静态电压大约为Vdd/2的输出信号。由此，需要交流耦合来提供一参考地的输出信号，如到其他接地设备或扬声器或耳机的连接所要求的那样。对于如扬声器或耳机那样的低阻抗负载， 这些交流耦合电容需要大到维持良好的低音响应(用于驱动16欧姆的负载，在20Hz对于_3dB点需要470微法的耦合电容)。对于手提系统来说，这些耦合电容的物理尺寸尤为重要，但对于低成本的系统来说，则其成本具有重大意义。而且，该耦合电容需要在加电时充电(至Vdd/2)，并需要在断电时或甚至在暂时的省电空闲运行模式下放电。如果不采用特殊的预防措施来制止，则会造成来自扬声器或耳机的恼人的卡哒声和砰砰声。这通常需要额外的芯片外的开关晶体管和阻抗(由于它们需连接至远离该芯片的电容器的端子)。即使输出负载具有较高的阻抗且耦合电容器较小，例如对于驱动IOk欧姆负载的线性输出， 也能观测到该这些效应，且需要额外的元件来消除这些影响。相应地，要求使用一放大器提供对零电位(OV)平衡的驱动输出信号，以避免对空间的要求和额外元件的费用。换句话说，将要求使用一放大器，其静态输出电压为零电位， 使得在驱动接地负载时不需要耦合电容器。一种尝试解决该问题的办法公开于US2003/0138112A1中。该文件公开了一种耳机驱动器系统，其包括DC电压至电压转换器，设置来从正电源电压产生负电源电压。该系统包括耳机驱动放大器，其被提供有正电源电压和所产生的负电源电压，并被设置用于产生偏移地电位(OV)的输出信号。因此尽管该系统在单电压源的作用下操作，但不需要在放大器和耳机输入之间设置大的耦合电容。在所述的实施例中，该电压-电压转换器包括一电荷泵，以及相对较小(即I-IOuF)的外部电容器。然而，尽管避免了使用大的耦合电容， 引用该电压-电压转换器明显地增加了所述放大器系统的复杂度，由此增加了成本。为降低系统成本，期望使用一低成本的负电源发生器，例如形式简单的不可调节的电容器电荷泵。对于某些应用，期望在同一芯片上引入至少部分负电源发生电路以及其他的放大元件。然而，低成本、简单的负电源发生器所具有的问题是它们往往会具有噪声 (良好的输出电压调节，例如使用线性后调节器，通常要求具有大的其自身的去耦罩，必然会提高复杂度和成本)。大多数调节器，尤其是低信息遗失的调节器，其所具有的带宽低于音频，因此，如果不在输入和输出上使用大的去耦合电容器，其难以抑制电源波动的音频成份，或难以在音频处提供好的负载调节。例如，工作于一干净的正电源和一带噪声的负电源的耳机放大器的操作可能导致在产生的输出信号上出现无法接受的高电平的噪声，除非采取特殊的预防措施在音频或以上频率处给予该放大器高的电源抑制。不管该负电源是否是从该正电源产生的，或者是否是由一独立源提供的，一放大器与一单个芯片上其他电路的集成带来了进一步的问题，其中所述放大器在双(即正和负)电源的作用下操作。人们意欲与放大器集成使用的(用于处理数字和模拟信号)的电路通常被设计为在一单个正电源和接地之间操作。显然，必须为兼容性，即为双电源操作修改已存在的电路结构并不是所期望的。逐渐地，且尤其是作为数字音频系统发展的结果，正变得期望将放大器与其他数字和音频信号处理电路嵌入在同一硅基底上。使用比过去典型的应用更小的几何工艺来最划算地实现此集成电路。期望的是使用所提供的特征尺寸通常为0. 35um,0. 25um或甚至更小的技术来实现这些电路。在这些技术中，电源电压典型地被限制为3. 3V或2. 5V。互补 MOS(CMOS)在一单个硅晶片上联合使用PMOS和NMOS技术，与例如BiCMOS或引入附加装置结构用于高电压输出的任何专门处理相比，其或许是当前技术中最划算的。期望提供一种放大器，其与其他电路在一 CMOS芯片上集成，或至少在具有少量附加制造步骤的CMOS工艺中制造。然而，CMOS芯片传统上被按排用于单电源操作。该P型基底被连接至地，因此，没有N型区域(例如，NMOS源极或漏极)可被偏置为大于低于接地的二极管的压降。此外，该CMOS装置的电源电压限制与用于模拟音频信号接口的现用标准冲突。例如，传统的，要求音频“线路电平”信号为2V rms (峰峰值大约5.6V，其大于均值3.3V)。由于要不断地提高性能的压力和为上述固定或增加的外部干扰提供净空的需要，这些要求看来不会降低。由此，需要音频输出级与现有的单电源单元库集成以使用0.25um左右的标准工艺CMOS实现音频SoCs (其代表“系统级芯片”，即具有约IM门的大芯片，例如在一个或少数芯片上实现DVD播放机或移动电话)，使得输出在芯片上呈负值摆动，如果不实现大芯片， 则主要为单电源芯片，且根据应用，输出电压高达2V rms o/ps。本专利技术的实施例旨在提供放大器，所述放大器至少部分克服了与现有技术相关的上述问题中的一个或多个。
技术实现思路
根据本专利技术的第一实施方式，提供一种放大器，其包括连接至输出级的输入级，该输入级连接在正电源轨和接地端之间，且具有一被设置为接收输入信号的输入端，所述输出级连接在正电源轨和负电源轨之间且具有一输出端，所述输出级适于在所述输出端根据所接收的输入信号产生一输出信号，且进一步适于使得，在使用中，在所述输出端的静态电压为处于正电源轨上的电压和负电源轨上的电压之间的一选择值。将会理解，术语“电源轨”用于广义的概念，简单地表示放大器在使用时，连接到电源电压的放大器电路的某些部件、组件、节点、区域或若干区域。类似地，“接地轨”是指在使用中处于零电位的电路的某些部件、组件、节点、区域或若干区域。在某些实施例中，输入级可以被直接连接至输出级。在另外一些实施例中，例如， 可借助于附加的电路级来间接地连接该输入和输出级。本专利技术的第一方面提供在负电源上的任何噪声都不会直接被连接到输入级的优势，所述输入级自单个正电源轨供电。即使负电源带有噪声，其通常被从输入级隔离，其相应地不需要被设置为是特别不敏感的。该放大器将典型地采用到输入级的负反馈，且其通过前向增益有效地削弱任何注入进输出级(例如从一有噪声的负电源)的噪声。对于某些应用，其可能要求将静态输出电压设定在某一非零电平。然而，对于某些应用，尤其对于驱动接地负载，如扬声器和耳机，输出级最好被排列为使得在静态条件下， 输出端处于(或接近于)零电位(即零伏)。在实际的电路中，可将输出端静态电压设在零电位至+/-几(<< 10V)毫伏以内。这通常受到晶体管偏置电压的限制。优选的，该放大器还被调整为使得在所述输入的静态电压基本上为零电位。便利地，该输入和输出级被连接至一公共正电源轨。在某些优选实施例中，该输入和输出极被集成在一公共基底上，该公共基底被连接至接地轨。在某些实施例中，该输出级优选包括至少一个NMOS装置，NMOS装置包括在ρ阱排列的多个η+源极和漏极区域(即，嵌入或扩散)，一 η阱将所述P阱与公共P基底隔离开， 且该隔离的P阱连接至该负电源轨。由此，NMOS输出被设置成三阱结构。通过以此种方式本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·艾蒂安·理查德，约翰·劳伦斯·彭诺克，
申请(专利权)人：沃福森微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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