電荷泵電路及包括其的音頻設(shè)備本申請是申請日為2007年12月21日、名稱為“電荷泵電路及其運(yùn)行方法”的第200780051653.0號發(fā)明專利申請的分案申請。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電荷泵電路，且具體而言，涉及提供雙軌(dualrail)輸出的電荷泵電路。

背景技術(shù)：
電荷泵電路在本領(lǐng)域?yàn)橐阎?。這些電路是一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其使用電容器作為儲能器件,且能夠以比從輸入源獲得的電壓更高或更低的電壓提供電源。電荷泵電路能夠具有高效率，有些時候高達(dá)90％-95％。電荷泵使用某種形式的開關(guān)設(shè)備以控制電容器到電壓源和電容器彼此的連接，通常以獲得不同于輸入電壓值的電壓。該電荷泵包括通常被稱為“飛跨電容(flyingcapacitor)”的電容器，其用于將電荷傳輸?shù)揭粋€或多個將被稱為“存儲電容(reservoircapacitor)”的輸出電容器。這樣的電荷泵可用來從單軌輸入電壓VDD生成雙軌也即雙極性的源電壓(supplyvoltage)。已知的雙軌電荷泵的一個缺點(diǎn)是，它們可能例如產(chǎn)生具有兩倍于輸入電壓(VDD)大小的輸出電壓，也即，相對于公共端子(commonterminal)，一軌處于電壓VDD，另一軌處于電壓-VDD。如果使用這樣的電荷泵例如為下述這樣的電路供電將會是非常低效率的：所述電路放大最大振幅遠(yuǎn)小于放大器電路的電源+/-VDD的信號。在這種情況下，大多數(shù)輸出功率(且因此，輸入功率)被浪費(fèi)在產(chǎn)生熱上，而不是用于驅(qū)動信號。然而，當(dāng)然，能夠在需要時選擇這個全輸出范圍有時是有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個目標(biāo)是解決上面提到的缺點(diǎn)。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種從跨越輸入端子和公共端子接收到的單個輸入源生成分軌(split-rail)電壓源(voltagesupply)的方法，所述分軌源在第一和第二輸出端子處被輸出，所述第一和第二輸出端子經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二負(fù)載并且還經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二存儲電容連接到所述公共端子，該方法包括以一個狀態(tài)序列在所述端子中的不同端子之間連接飛跨電容，以直接或經(jīng)由所述飛跨電容反復(fù) 地將電荷包從所述輸入源傳輸?shù)剿龃鎯﹄娙?，從而生成具有正輸出電壓和?fù)輸出電壓的所述分軌源，所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓或者一同跨過(span)一個近似等于所述輸入電壓的電壓并且以公共端子處的電壓為中心，或者所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓各基本達(dá)到所述輸入源，取決于所選擇的運(yùn)行模式。還公開了一種從跨越輸入端子和公共端子接收到的單個輸入源電壓生成分軌電壓源的方法，所述分軌源在第一和第二輸出端子處被輸出，所述第一和第二輸出端子經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二負(fù)載并且還經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二存儲電容連接到所述公共端子，該方法使用單個飛跨電容來生成具有正輸出電壓和負(fù)輸出電壓的所述分軌源，所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓或者一同跨過一個近似等于所述輸入電壓的電壓并且以公共端子處的電壓為中心，或者所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓各基本達(dá)到所述輸入源，取決于所選擇的運(yùn)行模式。所述方法可包括，當(dāng)以第一模式運(yùn)行時，交替重復(fù)至少第一和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)用于在相串聯(lián)的飛跨電容和第一存儲電容之間對所述輸入電壓進(jìn)行分壓，所述第二狀態(tài)用于將所述飛跨電容所分得的所述被分壓電壓的那部分跨越第二存儲電容而施加。所述第一狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述輸入端子和所述第一輸出端子之間來獲得，所述第二狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述公共端子和所述第二輸出端子之間來獲得。所述第一模式下的所述序列可包括第三狀態(tài)的重復(fù)，所述第三狀態(tài)用于將所述飛跨電容所分得的所述被分壓電壓的那部分跨越所述第一存儲電容而施加。所述第三狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述第一輸出端子和所述公共端子之間來獲得。所述方法可包括，當(dāng)以第一模式運(yùn)行時，交替重復(fù)至少第四和第五狀態(tài)，所述第四狀態(tài)用于將所述飛跨電容充電至所述輸入電壓，所述第五狀態(tài)用于在相串聯(lián)的第一存儲電容和第二存儲電容之間對所述飛跨電容上的電壓進(jìn)行分壓。所述第四狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述輸入端子和所述公共端子之間來獲得，所述第五狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述第一輸出端子和所述第二輸出端子之間來獲得。所述方法可包括，當(dāng)以第二模式運(yùn)行時，對至少第二和第六狀態(tài) 進(jìn)行交替重復(fù)，所述第六狀態(tài)用于將所述飛跨電容和所述第一存儲電容充電至基本為所述輸入電壓，所述第二狀態(tài)用于將所述電壓從所述飛跨電容傳輸?shù)剿龅诙鎯﹄娙?。所述第二狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述公共端子和所述第二輸出端子之間來獲得，所述第六狀態(tài)可通過將所述輸入端子連接到所述第一輸出端子并將所述飛跨電容跨接在此節(jié)點(diǎn)和所述公共端子之間來獲得。所述第二模式下的所述序列可包括對第七狀態(tài)的重復(fù)，所述第七狀態(tài)用于獨(dú)立于任一存儲電容而對所述飛跨電容進(jìn)行充電。所述第七狀態(tài)可通過將所述飛跨電容跨接在所述輸入端子和所述公共端子之間來獲得，所述輸入端子與所述第一輸出端子隔離。當(dāng)以第二模式的特定實(shí)現(xiàn)方式(implementation)運(yùn)行時，可獨(dú)立于所述飛跨電容而在所述輸入端子和所述第一輸出端子之間維持連接，從而確保了當(dāng)以此特定實(shí)現(xiàn)方式運(yùn)行時，所述第一存儲電容總是連接在所述輸入端子和所述公共端子之間?？墒褂眠x擇信號以以在此處公開的任何變體實(shí)現(xiàn)第二運(yùn)行模式。根據(jù)狀態(tài)，所述飛跨電容之一可被獨(dú)立地連接到所述輸入端子、所述第一輸出端子或所述公共端子之一。根據(jù)狀態(tài)，另一飛跨電容端子可被獨(dú)立地連接到所述第一輸出端子、所述公共端子或所述第二輸出端子之一。任何狀態(tài)序列均可根據(jù)負(fù)載條件而改變。狀態(tài)序列的所述改變可包括：當(dāng)負(fù)載不對稱時，降低所述第二狀態(tài)被包括的頻率。所述第一存儲電容可僅當(dāng)所述第一輸出端子處的電壓落到第一門限值以下時才充電，所述第二存儲電容可僅當(dāng)所述第二輸出端子處的電壓落到第二門限值以下時才充電。所述方法還可以包括選擇運(yùn)行模式的初始步驟。所述方法還可包括：使用所生成的所述分軌電壓源來為放大器電路供電，該放大器電路具有用于連接到負(fù)載的信號輸出，其中，響應(yīng)于輸出電平要求信號(outputleveldemandsignal)，在信號輸出處生成的信號的范圍可以通過以第一運(yùn)行模式或第二運(yùn)行模式運(yùn)行而改變。當(dāng)所述放大器電路驅(qū)動耳機(jī)時，可使用所述第一模式，且當(dāng)所述 放大器電路可能正驅(qū)動線路輸入(lineinput)時，可使用所述第二模式。所述方法還可包括：當(dāng)以所述第二模式運(yùn)行時，限制所述信號輸出處的電流。所述輸出電平要求信號可以參考所述放大器的音量設(shè)置輸入得到，當(dāng)所述音量可以處于最大時，選擇所述第一模式。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于提供多個輸出電壓的電荷泵電路，所述電路包括：-輸入端子和公共端子，用于連接到輸入電壓，-第一和第二輸出端子，用于輸出所述多個輸出電壓，所述第一和第二輸出端子在使用中經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二負(fù)載并且還經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二存儲電容連接到所述公共端子，-第一和第二飛跨電容端子，用于連接到一個飛跨電容，-開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其可以多個不同狀態(tài)運(yùn)行，以互連所述端子，以及-控制器，用于以所述不同狀態(tài)的一序列操作所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中所述控制器可以第一模式和第二模式運(yùn)行，且其中，在所述第一模式下，所述序列適于根據(jù)狀態(tài)經(jīng)由所述飛跨電容反復(fù)地將電荷包從所述輸入端子傳輸?shù)剿龃鎯﹄娙?，從而生成正輸出電壓和?fù)輸出電壓，所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓一同跨過一個近似等于所述輸入電壓的電壓，并且以公共端子處的電壓為中心。應(yīng)注意，術(shù)語“一同跨過一個近似等于所述輸入電壓的電壓，并且基本以公共端子處的電壓為中心”，應(yīng)被理解為例如涵蓋了電路有輕負(fù)載的情況，其中輸出電壓電平實(shí)際上將是：+/-(輸入電壓的一半減去Iload·Rload)，其中Iload等于負(fù)載電流，Rload等于負(fù)載電阻。在本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于提供多個輸出電壓的電荷泵電路，所述電路包括：-輸入端子和公共端子，用于連接到輸入電壓，-第一和第二輸出端子，用于輸出所述多個輸出電壓，所述第一和第二輸出端子在使用中經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二負(fù)載并且還經(jīng)由相應(yīng)的第一和第二存儲電容連接到所述公共端子，-多個第一和第二飛跨電容端子，用于連接到多個飛跨電容，-開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其可以多個不同狀態(tài)運(yùn)行，以互連所述端子，以及-控制器，用于以所述不同狀態(tài)的一序列操作所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中所述控制器可以第一模式和第二模式運(yùn)行，且其中，在所述模式中的第一模式下，所述序列適于根據(jù)狀態(tài)經(jīng)由所述飛跨電容反復(fù)地將電荷包從所述輸入端子傳輸?shù)剿龃鎯﹄娙荩瑥亩烧敵鲭妷汉拓?fù)輸出電壓，所述正輸出電壓和負(fù)輸出電壓中每個的大小基本達(dá)到所述輸入電壓的一個分?jǐn)?shù)(fraction)，所述輸入電壓的所述分?jǐn)?shù)基本等于1/(n+1)，其中n是表示飛跨電容數(shù)量的整數(shù)。在此方面，所述電路可以能夠生成大小處于所述輸入電壓的不同分?jǐn)?shù)的輸出電壓，所述不同分?jǐn)?shù)可包括2和(n+1)之間各整數(shù)中一些或全部的倒數(shù)。此處描述或要求保護(hù)的任何音頻設(shè)備均可為便攜形式的，或包括通信設(shè)備、車內(nèi)音頻設(shè)備或(可能是立體聲的)耳機(jī)設(shè)備的一部分。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于從一個輸入電壓提供多個源電壓的電荷泵電路，所述電荷泵電路具有：第一和第二輸出端子以及公共端子，其用于連接到第一和第二存儲電容；一對飛跨電容端子，其用于連接到飛跨電容，所述電路可以兩個模式運(yùn)行，其中，在所述第一模式下，所述電路可運(yùn)行以使用所述飛跨電容生成正輸出電壓和負(fù)輸出電壓，所述正輸出電壓和所述負(fù)輸出電壓一同跨過一個近似等于所述輸入電壓的電壓，并且以公共端子處的電壓為中心。在所述模式中的第二模式下，所述電路可被布置為生成各基本達(dá)到所述輸入電壓的正輸出電壓和負(fù)輸出電壓。還公開了一種音頻設(shè)備，該音頻設(shè)備包括如此處公開的任何電荷泵電路，所述電荷泵具有飛跨電容，該飛跨電容連接到所述第一和第二飛跨電容端子，所述電荷泵還具有第一和第二存儲電容，該第一和第二存儲電容分別連接在所述第一輸出端子和所述公共端子之間以及所述第二輸出端子和所述公共端子之間，所述音頻設(shè)備還包括音頻輸出電路，該音頻輸出電路被連接以由所述轉(zhuǎn)換器的所述第一和第二輸出電壓供電。所述音頻設(shè)備可以是便攜的。所述音頻設(shè)備可被包含在通信設(shè)備中。所述音頻設(shè)備可以是車內(nèi)音頻設(shè)備。所述音頻設(shè)備可被包含在耳機(jī)設(shè)備或立體聲耳機(jī)設(shè)備中。所述音頻設(shè)備可包括音頻輸出換能器(transducer)，該音頻輸出換能器被連接作為連接到所述音頻輸出電路的輸出端子的負(fù)載。本發(fā)明的更多可選特征如在所附權(quán)利要求中公開的。附圖說明現(xiàn)在將參考附圖僅以舉例方式描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中：圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的反相電荷泵電路；圖2a示出了和圖1相同的電路，其中示出了開關(guān)陣列的細(xì)節(jié)；圖2b和2c示出了圖2a電路在運(yùn)行中所使用的兩個狀態(tài)下的等效電路；圖3示出了圖1的電路的變體，其在閉環(huán)結(jié)構(gòu)下運(yùn)行；圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的雙模式電荷泵電路；圖4b示出了與圖4a相同的電路，其具有電荷泵開關(guān)陣列和控制模塊的內(nèi)部細(xì)節(jié)；圖5a和5b分別示出了具有處于第一狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖6a和6b分別示出了具有處于第二狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖7a和7b分別示出了具有處于第三狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖8是示出了用于以第一主要模式(模式1)運(yùn)行的圖1和2電路的三個開關(guān)控制信號的時序圖；圖9a和9b分別示出了具有處于第六狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖10a和10b分別示出了具有再次處于第二狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖11是示出了在第二主要運(yùn)行模式的第一變體(模式2(a))下的控制信號的時序圖；圖12a和12b分別示出了具有處于第七狀態(tài)的開關(guān)陣列的電路以及此狀態(tài)的等效電路；圖13、14和15是示出了在第二主要運(yùn)行模式的第二、第三和第四變體(分別為模式2(b)、2(c)、2(d))下的開關(guān)控制信號的時序圖；圖16示出了圖4電路的變體，其可在閉環(huán)結(jié)構(gòu)下運(yùn)行；圖17示出了本發(fā)明的又一實(shí)施方案，其中多個不同的輸入電壓值之一可被選作此處公開的任何雙模式電荷泵的輸入電壓；圖18a和18b以方框示意圖形式示出了兩個放大器電路，其中可使用任何體現(xiàn)本發(fā)明的雙模式電荷泵；以及圖19a至19c示出了不同運(yùn)行模式下的便攜音頻設(shè)備。具體實(shí)施方式圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的反相電荷泵(ICP)電路100，其從正輸入電壓(+VDD)生成負(fù)輸出電壓(Vout-)。在理想條件下，Vout-將基本等于-VDD，從而導(dǎo)致跨越節(jié)點(diǎn)N1-N2的總電壓等于2×VDD。電路100包括三個電容器——一個飛跨電容Cf和兩個存儲電容CR1和CR2——以及一個開關(guān)陣列110。電路100由控制器120控制，控制器120控制開關(guān)陣列110，從而導(dǎo)致電路100在兩個主狀態(tài)之間切換，如下所述。圖2a示出了與ICP電路100相關(guān)聯(lián)的開關(guān)陣列110。圖2b和2c示出了兩個主要的充電/放電運(yùn)行狀態(tài)的等效電路。開關(guān)SA1和SA2以及開關(guān)SB1和SB2被如所示地布置，且分別由公共控制信號(CSA和CSB)操作。為了產(chǎn)生電壓Vout-，控制器操作所述開關(guān)陣列110以重復(fù)下列四個步驟：1.起初，所有開關(guān)均打開；然后2.開關(guān)SA1和SA2被閉合(SB1和SB2保持打開)，導(dǎo)致ICP電路100以第一狀態(tài)運(yùn)行。飛跨電容Cf被連接在輸入電壓節(jié)點(diǎn)N1和公共參考電壓節(jié)點(diǎn)N3之間(如圖2b所示)。所以，飛跨電容Cf充電至電壓+VDD；然后3.開關(guān)SA1和SA2被打開(SB1和SB2保持打開)；然后4.開關(guān)SB1和SB2被閉合(SA1和SA2保持打開)，導(dǎo)致ICP電路100以第二狀態(tài)運(yùn)行。現(xiàn)在飛跨電容Cf和負(fù)存儲電容CR2并聯(lián)，也即，飛跨電容Cf被跨接在公共參考電壓節(jié)點(diǎn)N3和輸出電壓節(jié)點(diǎn)N2之間(如圖2c所示)。假設(shè)電容CR2在這第一個循環(huán)中起初被充電至0伏，那么電容CR2將和電容Cf分享電荷，以在每個電容的兩端提供相等的電壓。由于電容Cf和CR2的正極板(positiveplate)被連接到 公共參考電壓節(jié)點(diǎn)N3(地)，故相對于節(jié)點(diǎn)N3，節(jié)點(diǎn)N2處的電壓比-VDD多少更正一些，取決于Cf與CR2各自的尺寸。該過程重復(fù)其自身，始自步驟1當(dāng)所有開關(guān)均打開時。在每個四步循環(huán)中，電容CR2將被進(jìn)一步充電，在多個四步循環(huán)之后最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)。這時，電容CR2已經(jīng)基本被充電至-VDD(因此Vout-基本等于-VDD)，從而Cf所攜電荷不再有任何進(jìn)一步顯著增加。所述開關(guān)陣列110可以如上所述在開環(huán)結(jié)構(gòu)下運(yùn)行，其中這些開關(guān)的開關(guān)頻率是基本固定的?？梢允箤?shí)際的開關(guān)頻率依賴于正使用該電路的應(yīng)用，且該實(shí)際的開關(guān)頻率可具有例如KHz到MHz的大小。如果有負(fù)載被施加到Vout-，那么該負(fù)載將使電容CR2持續(xù)放電。然后該電荷在狀態(tài)2期間被來自電容Cf的電荷取代，導(dǎo)致Vout-比-VDD多少更正一些。平均差值(averagedifference)和電壓脈動(voltageripple)將取決于Cf的值、CR2的值、開關(guān)頻率和負(fù)載特性。圖3示出了替代性的現(xiàn)有技術(shù)ICP電路300，其中開關(guān)陣列110在閉環(huán)結(jié)構(gòu)下運(yùn)行。替代性的現(xiàn)有技術(shù)ICP電路300不同于圖1所示的電路之處在于，它的開關(guān)陣列控制邏輯310依賴于輸出電壓Vout-。所述ICP電路300包括分壓器R1、R2和比較器320，以及如前所述的開關(guān)陣列110和電容器Cf、CR1、CR2。對節(jié)點(diǎn)N2上的輸出電壓Vout-的調(diào)節(jié)是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過內(nèi)部電阻分壓器R1、R2來檢測輸出電壓Vout-，并當(dāng)跨越電容CR2的電壓Vout-比比較器320的參考輸入Vref更正時，使能開關(guān)陣列110。當(dāng)開關(guān)陣列110被使能時，2-相非重疊(non-overlapping)時鐘信號K1、K2控制所述開關(guān)(未示出)。一個時鐘信號(K1)控制開關(guān)SA1和SA2——它們使得飛跨電容Cf能被充電至輸入電壓+VDD(見圖2b)，而另一個時鐘信號(K2)控制開關(guān)SB1和SB2——它們使得輸出存儲電容CR2能被充電至電壓Vout-(見圖2c)。應(yīng)注意到，輸出電壓Vout-可被調(diào)節(jié)，以使其等于近似地電勢和-VDD之間的任一電壓，然而當(dāng)輸出電壓Vout-等于-VDD時電荷泵自身是最有效率的。在實(shí)踐中，目標(biāo)電壓將可能被設(shè)置為略高于-VDD，以減少脈動。與這些現(xiàn)有技術(shù)ICP電路(100，300)相關(guān)聯(lián)的問題是，它們只能生成軌到軌大小大于輸入電壓的輸出電壓。在某些應(yīng)用中這會是不利的,因?yàn)檫@可能不允許被供電電路有效率地運(yùn)行,例如當(dāng)這樣的ICP電路(100,300)被用于為這樣的電路供電時：所述電路放大最大振幅遠(yuǎn)小于放大器電路的電源+/-VDD的信號。圖4a示出了新穎的雙模式電荷泵(DMCP)電路400，其包括三個電容器——一個飛跨電容Cf和兩個存儲電容CR1、CR2——以及一個開關(guān)陣列410。電路400由控制器420控制，控制器420控制開關(guān)陣列410，從而使電路400在不同狀態(tài)之間切換，以實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行模式，如下所述。向控制器提供時鐘信號(未示出)，該時鐘信號可在DMCP400內(nèi)生成，或是被與集成電路片上的其他電路共享。在運(yùn)行中電路400使用飛跨電容Cf以高頻將電荷包從輸入源傳輸?shù)酱鎯﹄娙?，以以這樣的方式從正輸入電壓(+VDD)生成正和負(fù)輸出電壓(Vout+&Vout-)。這些輸出電壓的值取決于所選擇的模式。為幫助解釋，對各電路節(jié)點(diǎn)加標(biāo)記，包括：節(jié)點(diǎn)N10，其被連接以接收輸入源電壓VDD；節(jié)點(diǎn)11，其是公共(地)節(jié)點(diǎn)；以及節(jié)點(diǎn)N12和N13，它們分別構(gòu)成了Vout+和Vout-的輸出端子。負(fù)載450連接到輸出Vout+、Vout-以及N11(0V)。實(shí)際上，該負(fù)載450可以完全地或部分地與電源位于同一集成電路片上，或者替代地其可以位于片外(off-chip)。正如其名稱所暗示的，DMCP400可以兩個主要模式運(yùn)行。所有這些模式都將在下文中更詳細(xì)說明。自然地，該雙模式電路的原理可被擴(kuò)展到多模式。在第一主要模式——以下稱為模式1——下，DMCP400運(yùn)行以使得，對于輸入電壓+VDD，DMCP400生成這樣的輸出，每個所述輸出的大小均為輸入電壓VDD的一半。換句話說，在此第一模式下生成的輸出電壓的標(biāo)稱大小為+VDD/2和-VDD/2。當(dāng)有輕負(fù)載時，這些電平實(shí)際上將等于+/-(VDD/2-Iload·Rload)，其中Iload等于負(fù)載電流，Rload等于負(fù)載電阻。應(yīng)注意到，在此情況下，節(jié)點(diǎn)N12和N13之間的輸出電壓的大小(VDD)與節(jié)點(diǎn)N10和N11之間的輸入電壓(VDD)的大小是相同的， 或是基本相同的，但有所移動。因此，此模式可被稱為“電平移動(levelshifting)”模式。在第二主要模式(模式2)下，DMCP400產(chǎn)生雙軌輸出+/-VDD。這種特定形式的電荷泵與已知電路相比具有顯著的優(yōu)勢，具體而言是因?yàn)槟軌騼H僅使用單個飛跨電容生成降低的雙極性的源。用于生成降低的輸出電壓的現(xiàn)有技術(shù)電路需要另外的飛跨電容。飛跨電容和存儲電容通常具有使它們需要被置于片外的尺寸，因此消除一個電容和兩個IC管腳是非常有益的。然而，本發(fā)明不應(yīng)被理解為其應(yīng)用限于此處示出的特定形式的DMCP，且是潛在地可應(yīng)用于其它多模式電荷泵電路——無論它們是已知的還是至今尚未知的。圖4b示出了DMCP100的更多內(nèi)部細(xì)節(jié)。此處可見，開關(guān)陣列410包括6個主要開關(guān)S1-S6，每個開關(guān)由來自開關(guān)控制模塊420的相應(yīng)控制信號CS1-CS6控制。所述開關(guān)被布置，以使得第一開關(guān)S1被連接在飛跨電容Cf的正極板和輸入電壓源之間，第二開關(guān)S2在飛跨電容的正極板和第一輸出節(jié)點(diǎn)N12之間，第三開關(guān)S3在飛跨電容的正極板和公共端子N11之間，第四開關(guān)S4在飛跨電容的負(fù)極板和第一輸出節(jié)點(diǎn)N12之間，第五開關(guān)S5在飛跨電容的負(fù)極板和公共端子N11之間，第六開關(guān)S6在飛跨電容的負(fù)極板和第二輸出節(jié)點(diǎn)N13之間?？蛇x地，可以提供第七開關(guān)S7(以點(diǎn)線示出)，其被連接在輸入電壓源(節(jié)點(diǎn)N10)和第一輸出節(jié)點(diǎn)N12之間。這些開關(guān)是適合于待描述的模式的開關(guān)。當(dāng)然，并不排除提供另外的使得能實(shí)現(xiàn)其他運(yùn)行模式的開關(guān)。應(yīng)注意到，開關(guān)可以以多種不同方式實(shí)現(xiàn)(例如，MOS晶體管開關(guān)或MOS傳輸門開關(guān))，取決于，例如，集成電路加工技術(shù)或輸入和輸出電壓要求。選擇合適的實(shí)現(xiàn)方式完全在有技術(shù)的讀者的能力之內(nèi)。還更詳細(xì)地示出了控制模塊420，其至少概念上(notionally)包括模式選擇電路430，用于決定使用兩個控制功能420a、420b中的哪個，從而確定DMCP以哪個模式運(yùn)行。模式選擇電路430和控制器420a等是概念(notional)塊，因?yàn)樗鼈冊贒MCP400的不同運(yùn)行模式的實(shí)現(xiàn)中表示控制模塊的不同行為。它們可以通過單獨(dú)的電路來實(shí)現(xiàn)，如剛剛所述。實(shí)際上，它們同樣很可能通過具有硬線邏輯和/或序列器(sequencer)碼——其確定在給定時間實(shí)現(xiàn)什么行為——的單個 電路塊或序列器來實(shí)現(xiàn)。也如下所述，在給定模式可以以一系列變體實(shí)現(xiàn)的情況下，設(shè)計(jì)者可選擇這樣的變體：當(dāng)所有不同模式一起被考慮時，所述變體簡化控制信號的生成。DMCP運(yùn)行——模式1在模式1的主要運(yùn)行實(shí)施方案中，有三個基本運(yùn)行狀態(tài)，它們以具有三個階段(phase)的高頻循環(huán)重復(fù)，這三個階段可被稱為P1、P2和P3。當(dāng)DMCP400以模式1運(yùn)行時，開關(guān)S7若存在則總是打開的，因此當(dāng)描述此模式時不將其示出。圖5a和5b示出了以第一狀態(tài)——“狀態(tài)1”——運(yùn)行的開關(guān)陣列410。參見圖5a，開關(guān)S1和S4被閉合，以使得電容Cf和CR1彼此串聯(lián)，且與輸入電壓+VDD并聯(lián)。因此，電容Cf和CR1分享跨越它們而施加的輸入電壓+VDD。圖5b示出了狀態(tài)1運(yùn)行的等效電路，其中電壓+VDD被有效地施加在節(jié)點(diǎn)N10和N11之間。對于需要對稱但相反的極性的輸出電壓的應(yīng)用，優(yōu)選的是，Cf和CR1的值相等，以使得電容Cf、CR1當(dāng)跨越電壓源而串聯(lián)時以相等的增量改變電壓。如果兩個電容起初被放電，或者確實(shí)預(yù)先被充電至任何相等的電壓，則它們每一個的電壓終將等于所施加的電壓源的一半，在此情況下是輸入電壓VDD的一半。圖6a和圖6b示出了以第二狀態(tài)——“狀態(tài)2”——運(yùn)行的開關(guān)陣列410。參見圖6a，開關(guān)S3和S6被閉合，以使得電容Cf和CR2彼此并聯(lián)，且被連接在節(jié)點(diǎn)N11和N13之間。因此，跨越電容Cf的電壓和跨越電容CR2的電壓均衡。圖6b示出了狀態(tài)2情形的等效電路。應(yīng)注意到，存儲電容CR2的值不必與飛跨電容Cf的值相同。如果電容CR2遠(yuǎn)大于電容Cf，則電容CR2將需要更多的狀態(tài)序列以充電至或接近于VDD/2。應(yīng)該根據(jù)預(yù)計(jì)的負(fù)載條件和所需的工作頻率以及輸出脈動容限來選擇存儲電容CR2的值。經(jīng)過僅在狀態(tài)1和狀態(tài)2之間交替的多個循環(huán)，在理想狀態(tài)下，跨越電容Cf和CR2的電壓將收斂于電壓+/-VDD/2。然而，電荷泵的輸出端子上存在的顯著負(fù)載將導(dǎo)致Vout+、Vout-從+/-VDD有相應(yīng)的電壓下降。如果負(fù)載是對稱的，在Vout+和Vout-上有相等的電流大小，則 系統(tǒng)的對稱將導(dǎo)致這兩個輸出下降相同的量。然而，如果例如在Vout+上存在顯著的負(fù)載，但是在Vout-上沒有負(fù)載或有輕負(fù)載，則跨越電容CR1的電壓將降低。這將導(dǎo)致在狀態(tài)1的末尾，跨越電容Cf的電壓較大，該電壓將隨后在狀態(tài)2被施加到電容CR2。如果僅使用狀態(tài)1和狀態(tài)2，則飛跨電容Cf將隨后在狀態(tài)1與電容CR1串聯(lián)，但跨越它的電壓仍較大，即使在起初。因此，電壓Vout+和Vout-均將傾向于無益地(negatively)下降，也就是說共模未被控制。為了避免此效應(yīng)，引入了第三狀態(tài)——狀態(tài)3，且狀態(tài)1至3在相繼循環(huán)中按階段1至3重復(fù)。圖7a和7b示出了以此狀態(tài)3運(yùn)行方式運(yùn)行的開關(guān)陣列410。參見圖7a，在狀態(tài)3，開關(guān)S2和S5被閉合以使得電容Cf和CR1彼此并聯(lián)，且被連接在節(jié)點(diǎn)N11和N12之間。因此，不管電容Cf和CR1的先前電壓有什么差異，電容Cf和CR1都將被充電至相同電壓。在穩(wěn)態(tài)下(在許多循環(huán)之后)，電容Cf和CR1的電壓均變得近似于VDD/2。圖7b示出了狀態(tài)3情形的等效電路。從而，該電路以均衡的電壓結(jié)束狀態(tài)3，在此后其回到狀態(tài)1。從而理論上，所述電路將在狀態(tài)1以Vout+＝+VDD/2進(jìn)入下一個循環(huán)的階段1，取決于負(fù)載條件和開關(guān)序列。在狀態(tài)2和3，在實(shí)踐中跨越并聯(lián)連接的各電容器的電壓實(shí)際上可能不會在單個序列中完全均衡，尤其是當(dāng)開關(guān)頻率相對于DMCP的R-C時間常數(shù)為高時。更確切地說，在每個狀態(tài)序列中，電荷的貢獻(xiàn)將從電容傳遞到電容。在零負(fù)載或低負(fù)載條件下，這種貢獻(xiàn)將把每個輸出電壓帶到期望的電平。在較高負(fù)載條件下，輸出存儲電容CR1、CR2通常將達(dá)到較低的電壓(具有一些脈動)。每個電容器的大小僅需要被設(shè)計(jì)為使得共模漂移的減小對于所有預(yù)計(jì)負(fù)載條件均處于可接受的范圍內(nèi)，替代地或附加地，可以采用具有較小導(dǎo)通電阻的較大的開關(guān)。圖8示出了在模式1的主要運(yùn)行實(shí)施方案的三個狀態(tài)(1、2和3)期間用于控制開關(guān)(S1-S6)的非重疊控制信號(CS1-CS6)。如上所述，這只代表用于控制序列的許多可能情形中的一個實(shí)例。應(yīng)該理解，不一定需要觀察上述三個狀態(tài)的開環(huán)順序排列 (sequencing)。例如，狀態(tài)序列可以是：1,2,3,1,2,3…(如上所述)；或1,3,2,1,3,2…；或1,2,1,3,1,2,1,3。還明顯的是，第三狀態(tài)的使用不必像其它兩個狀態(tài)那樣頻繁，例如可以設(shè)想序列1,2,1,2,1,2,3,1。甚至可以設(shè)想完全省去第三狀態(tài)——盡管僅在負(fù)載很平衡的情況下，或省去用于共模穩(wěn)定化的替代性方案。也存在其他開關(guān)和順序排列情形。例如，在一個替代性運(yùn)行模式1實(shí)施方案中，狀態(tài)1可被第四狀態(tài)——“狀態(tài)4”——替代，藉此開關(guān)S1和S5被閉合(所有其他開關(guān)均打開)。在此狀態(tài)，電容Cf充電至輸入電壓+VDD。第五狀態(tài)——“狀態(tài)5”——隨后將以開關(guān)S2和S6閉合(所有其他開關(guān)打開)的方式運(yùn)行，以使得飛跨電容Cf與相串聯(lián)的存儲電容CR1和CR2(在此情形下，電容CR1和CR2的電容可以相等)并聯(lián)。這個替代性的開關(guān)和順序排列情形的特定實(shí)施例具有沒有共?？刂频娜秉c(diǎn)，因此將經(jīng)受共模漂移。然而，通過在“正?！遍_關(guān)和順序排列循環(huán)期間以適當(dāng)?shù)拈g隔來改變開關(guān)序列，可以“重置”此共模漂移。這些改變可被預(yù)先確定，或響應(yīng)于所觀察的情況而被啟動。應(yīng)注意到，電容Cf、CR1和CR2的大小可被選擇以滿足所要求的脈動容限(與尺寸/成本相對)，因此，每個狀態(tài)的時鐘階段持續(xù)時間不必是1：1：1的比例。雖然上文描述了模式1生成+/-VDD/2的輸出的實(shí)施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述教導(dǎo)可被用于通過增加飛跨電容Cf的數(shù)量并相應(yīng)地改變開關(guān)網(wǎng)絡(luò)來獲得為VDD的任何分?jǐn)?shù)的輸出。在此情形下，輸出和輸入之間的關(guān)系是Vout+/-＝+/-VDD/(n+1)，其中n等于飛跨電容Cf的數(shù)量。也應(yīng)理解，所述的具有多于一個飛跨電容的電路，根據(jù)其控制，將仍能夠生成+/-VDD/2的輸出以及介于+/-VDD/2和+/-VDD/(n+1)之間的對應(yīng)每個中間整數(shù)分母的輸出。例如，具有兩個飛跨電容的電路可生成輸出VDD/3和VDD/2，具有三個飛跨電容的電路可生成輸出VDD/4、VDD/3和VDD/2等等。DMCP運(yùn)行——模式2如上所述，DMCP也可以第二主要模式——模式2——運(yùn)行，在模式2下，DMCP產(chǎn)生雙軌輸出+/-VDD(+VDD再次為節(jié)點(diǎn)N10處的輸入源 電壓電平)。在模式2下，開關(guān)S4總是打開的。模式2的多種變體是可能的，這些變體將在下文中描述，且被稱為模式2(a)、2(b)、2(c)和2(d)?？蛇x的開關(guān)S7對于模式2(c)和2(d)是必需的。在模式2(a)下，所述DMCP具有兩個基本運(yùn)行狀態(tài)。圖9a示出了以這些狀態(tài)中的第一狀態(tài)——“狀態(tài)6”——運(yùn)行的電路。在此狀態(tài)下，開關(guān)S1、S2和S5被閉合(S3、S4和S6打開)。這導(dǎo)致電容Cf和CR1在節(jié)點(diǎn)N10和N11之間跨越輸入電壓+VDD而并聯(lián)。因此，電容Cf和CR1各存儲輸入電壓+VDD。圖9b示出了狀態(tài)6的等效電路。圖10a示出了以這些狀態(tài)中的第二狀態(tài)運(yùn)行的電路，該第二狀態(tài)事實(shí)上與模式1中的狀態(tài)2相同，藉此開關(guān)S3和S6被閉合(S1、S2、S4和S5被打開)。因此，電容Cf和CR2在公共節(jié)點(diǎn)N11和第二輸出節(jié)點(diǎn)N13之間并聯(lián)。因此，電容Cf和CR2共享它們的電荷，且在多個循環(huán)之后，節(jié)點(diǎn)N13展現(xiàn)出為-VDD的電壓。圖10b示出了該狀態(tài)2的等效電路。圖12a示出了另一個狀態(tài)，“狀態(tài)7”，其可被引入此模式2(a)序列，以創(chuàng)建略微不同的實(shí)現(xiàn)方式——該實(shí)現(xiàn)方式現(xiàn)在被稱為模式2(b)。在狀態(tài)7下，開關(guān)S1和S5被閉合(S2、S3、S4和S6被打開)。該狀態(tài)7將飛跨電容Cf與輸入電壓+VDD并聯(lián)。此狀態(tài)之后可以是狀態(tài)6，然后是狀態(tài)2，然后回到狀態(tài)7，等等。圖12b示出了該狀態(tài)7的等效電路。圖13示出了非重疊控制信號(CS1-CS3&CS5-CS7)，其用于控制開關(guān)(S1-S3和S5-S7)以生成上述三個狀態(tài)的重復(fù)序列——7,6,2,7,6,2等…，該序列定義了模式2(b)。再一次，這僅僅表示控制序列的許多可能情形中的一個實(shí)例。將狀態(tài)7包括在狀態(tài)6之前是意在使CR1不受CR2影響，從而防止交叉調(diào)整(cross-regulation)。另一方面，包括狀態(tài)7減少了在主要狀態(tài)2和6下可用于電荷傳輸?shù)臅r間，從而，如果狀態(tài)7被直接略去(模式2(a))，則調(diào)整總體上可被改善。這些是設(shè)計(jì)選擇。無論選擇哪種方式，所述狀態(tài)之一被使用的頻繁程度可以不如其它狀態(tài)(如上文關(guān)于模式1所述)。例如，若兩個輸出節(jié)點(diǎn)N12、N13 上的負(fù)載是不平衡的(永久地或根據(jù)信號條件)，則狀態(tài)6和狀態(tài)2中的一個可比另一較不頻繁地被包括，因?yàn)殡娙軨R1可能需要比電容CR2較不頻繁地被充電，或反之。模式2(c)和(d)是生成+/-VDD的進(jìn)一步替代性運(yùn)行模式，其在所述DMCP設(shè)有開關(guān)S7時為可能的。此開關(guān)可用于替代開關(guān)S1和S2的組合功能性，用于在高側(cè)負(fù)載——也即連接在節(jié)點(diǎn)N12和N11之間的負(fù)載——不要求大量電流的應(yīng)用中在節(jié)點(diǎn)N12處生成正輸出電壓。這可以是在負(fù)載具有高輸入電阻的情況下，例如對于混頻器而言具有“線路輸出(LineOutput)”。在這樣的情況下，開關(guān)S7的尺寸和驅(qū)動要求，與開關(guān)S1和S2的尺寸和驅(qū)動要求相比，可被減小和修改。事實(shí)上，在模式2(c)下的運(yùn)行期間開關(guān)S7可以持續(xù)打開，這樣的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動開關(guān)所需的功率較小，并且在MOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式的情況下，開關(guān)S7由于其寄生柵-漏和柵-源電容，不會將任何電荷注入節(jié)點(diǎn)N10或N12。也應(yīng)注意到，開關(guān)S1仍需運(yùn)行，以生成負(fù)輸出電壓-VDD。更進(jìn)一步，應(yīng)注意，開關(guān)S2可不頻繁地被操作，以也將飛跨電容Cf和高側(cè)存儲電容CR1并聯(lián)連接。圖14示出了非重疊控制信號(CS1-CS3&CS5-CS7)，其用于在模式2(c)的兩個交替狀態(tài)期間控制開關(guān)(S1-S3和S5-S7)。因此，總結(jié)模式2(c)，開關(guān)S7被永久地(或接近永久地)閉合。修改后的狀態(tài)6被用來為并聯(lián)的飛跨電容Cf和電容CR1充電，現(xiàn)在這通過僅閉合開關(guān)S1、S5和S7來實(shí)現(xiàn)。然后，修改后的狀態(tài)2像以前一樣被用來將此電荷經(jīng)由開關(guān)S3、S6傳輸?shù)诫娙軨R2，但這一次，因?yàn)镾7閉合，電容CR1仍然具有跨越其兩端的電壓VDD。圖15示出了非重疊控制信號(CS1-CS3&CS5-CS7)，其用于在模式2(c)的變體——其被稱為模式2(d)——下的三種狀態(tài)期間控制開關(guān)(S1-S3和S5-S7)。模式2(d)與模式2(c)之間的差異類似于模式2(a)與2(b)之間的差異，在于，在狀態(tài)7用開關(guān)插入了一個額外階段，其中開關(guān)S1和S5被閉合(S2、S3、S4和S6打開；S7可始終保持閉合)。注意模式2(d)遵循序列7,2,6,7,2,6...，而不是7,6,2。這些模式的效果未必有任何大差異，但改變序列的自由可以使得控制邏輯簡化，如將在下文的討論中看到的。*如果存在+模式2c和2d++模式2d表1表1示出了用于上述七個狀態(tài)的開關(guān)(S1-S7)狀態(tài)，“0”表示打開的開關(guān)，而“1”表示閉合的開關(guān)。注意，如果在特定實(shí)現(xiàn)方式中僅使用所描述的模式的一個子集，則開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和控制器不需要實(shí)現(xiàn)全部狀態(tài)1到7。再次，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的這四個示例序列以及七個或八個不同狀態(tài)，并不是控制序列僅有的可能性。再次，根據(jù)負(fù)載，多種不同序列實(shí)現(xiàn)方式是可能的，且這些狀態(tài)中的一些被使用的頻繁程度可以不如另一些狀態(tài)。圖16示出了和圖4所示電路相似的DMCP900電路，只是DMCP900還包括兩個比較器910a、910b，用于調(diào)節(jié)上述兩個輸出電壓。應(yīng)注意到，DMCP900代表了閉環(huán)DMCP。比較器910a、910b中的每一個將其各自的電荷泵輸出電壓(Vout+、Vout-)和相應(yīng)的門限電壓(Vmin+、Vmin-)相比較,并且輸出相應(yīng)的電荷信號(chargesignal)CHCR1和CHCR2。這些電荷信號CHCR1、CHCR2被饋入開關(guān)控制模塊1420，以對開關(guān)陣列1410進(jìn)行控制，從而導(dǎo)致DMCP運(yùn)行，以對隨便哪個相關(guān)的存儲電容充電。如果隨便哪個輸出電壓下降超過其相應(yīng)門限，則啟動該電荷泵；否則使電荷泵暫時地停止運(yùn)行。這降低了在開 關(guān)開關(guān)的過程中消耗的功率，尤其是在輕負(fù)載的情況下。此方案允許輸出電壓最高達(dá)+/-VDD/2。還應(yīng)該注意到，在此結(jié)構(gòu)中，DMCP900可被用于生成較高的電壓，但伴隨著效率的降低。在此情況下，參考電壓(Vmin+/min-)可被調(diào)節(jié)，以相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸出電壓。飛跨電容Cf被充電至+VDD(經(jīng)由開關(guān)S1和S5)，然后跨越存儲電容CR1(通過開關(guān)S2、S5)或CR2(通過開關(guān)S3、S6)并聯(lián)連接，以將它們的電壓提升到由參考電壓設(shè)定的電平。這樣的操作增加了存儲電容CR1、CR2上的脈動電壓，但也降低了開關(guān)損耗。然而，通過相對于充電電容Cf調(diào)節(jié)存儲電容CR1、CR2，可以降低脈動電壓。圖17示出了上述新穎的雙模式電荷泵400、900之任一的又一個實(shí)施方案，其中多個不同輸入電壓值中的一個可被選作DMCP400、900的輸入電壓。圖17示出了具有多個不同電壓輸入(+Vin1到+VinN)的輸入選擇器1000，所選擇的實(shí)際輸入由控制輸入Ic確定。然后所選取的電壓電平用作雙模式電荷泵400、900的輸入電壓VDD。圖18a表示了一個典型應(yīng)用，其中雙軌源電壓Vout+和Vout-由如此處所述的這樣的電荷泵400、900所生成，電荷泵400、900由例如單軌源電壓VDD供電。替代地，電荷泵400、900可由多個源電壓供電，如圖17所示。在與圖18a、18b相關(guān)聯(lián)的描述中，標(biāo)記VDD、Vout+等應(yīng)被解釋為指代相應(yīng)的端子或該端子處的電壓，根據(jù)上下文而定。參見圖18a，源電壓VDD被示為給處理電路20供電。輸入信號S1可以是模擬信號或數(shù)字信號。在S1是模擬信號的情況下，處理電路20將是純模擬型電路，諸如運(yùn)算放大器、多路復(fù)用器、增益模塊等等。在S1是數(shù)字信號而輸出級是模擬的情況下，則處理電路20可以是數(shù)字和模擬電路的混合，其中信號S1被直接地或通過某些數(shù)字信號處理饋入DAC(未示出)，而該DAC的輸出隨后被饋入上述模擬電路。處理電路20輸出一個已處理的信號S2——其在此特定實(shí)施方案中是一個被傳入電平移動器30的模擬信號。電平移動器30可由例如直流阻隔電容來實(shí)現(xiàn)。輸出放大器40由雙軌源電壓Vout+和Vout-供電，所述雙軌源電壓由電荷泵400、900生成,且在特定實(shí)施方案中可以處于電平+/-VDD/2或+/-VDD，取決于電荷泵400、900的運(yùn)行模式。電荷泵400、900的運(yùn)行模式由控制信號Cnl確定。模式1可用于驅(qū)動 低阻抗負(fù)載諸如耳機(jī)，而模式2可用于驅(qū)動高阻抗負(fù)載諸如線路輸出。模式選擇可以手動地執(zhí)行——例如通過音量設(shè)定水平(volumesettinglevel)或代碼來執(zhí)行，或替代地，通過自動地檢測輸出阻抗或輸出電流供應(yīng)來執(zhí)行，甚或在便攜音頻設(shè)備的情況下，通過自動地檢測插孔(jacksocket)對擴(kuò)展塢(dockingstation)操作來執(zhí)行。在使用音量控制進(jìn)行“模式選擇”的情況下，若音量被設(shè)置為高則將電荷泵設(shè)置到模式2，在通常情況下將導(dǎo)致輸出源電壓崩潰，因?yàn)樨?fù)載的功率需求大于設(shè)計(jì)電荷泵400、900所針對的功率需求。然而，額外電路(未示出)形式的安全裝置(例如，為了保護(hù)耳朵免受因危險的高音量而導(dǎo)致的損傷)可被放在適當(dāng)?shù)奈恢靡员O(jiān)控這樣的情況，以停用電荷泵400、900或該電路的其他部分。輸入信號S1——如果是模擬的——以及處理電路20中的模擬信號，通常將以地電勢和VDD之間的某個電壓為參考，而電平移動后的信號S2'以大約地為參考，如由分軌源Vout+、Vout-運(yùn)行的輸出放大器所要求的。電平移動后的信號S2'被饋入輸出放大器40，放大器40輸出一個放大的輸出信號S3，信號S3被饋入信號換能器50形式的以地為參考的(groundreferenced)負(fù)載。在輸出放大器40是開關(guān)(D類或PWM)放大器或1位數(shù)字(sigma-delta)型輸出級的情況下，信號S1、S2可以從輸入到輸出一直是數(shù)字形式的，或者可以開始是模擬形式，然后在處理電路20中被轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。圖18b示出了圖18a的布置的更具體應(yīng)用：為清楚起見電荷泵400、900和供電連接已被略去。此實(shí)施例中的應(yīng)用是立體聲放大器，其中負(fù)載是立體聲耳機(jī)51。該放大器的信號處理元件是成雙的，以處理左信道信號和右信道信號，如它們的參考符號中的后綴'L'和'R'所示。源電壓Vout+和Vout-可被這兩個信道共享，盡管如果該應(yīng)用需要，用于不同信道的獨(dú)立供電也是可能的。一個應(yīng)用領(lǐng)域是便攜音頻設(shè)備諸如MP3播放器，例如其中分軌源允許有DC-耦合輸出——其是所希望的以維持低音響應(yīng)而不必使用大的去耦電容。圖19a和19b示出了在兩種布置中使用的便攜電子設(shè)備，藉此，對于每種布置，上述DMCP實(shí)施方案中任一均可被有利地用來以適當(dāng)?shù)? 水平向輸出級提供功率。圖19a示出了第一布置中的便攜電子音頻設(shè)備1，其被連接以驅(qū)動一對耳機(jī)2。圖示中的設(shè)備1是MP3播放器，但相同的功能可被集成到電話、多媒體播放器、膝上電腦、PDA以及諸如此類中。耳機(jī)2經(jīng)由被插入輸出插孔(jack)4的引線3連接到該設(shè)備。該設(shè)備的主體還可包括一個或多個微型揚(yáng)聲器(未示出)，所述微型揚(yáng)聲器可以被驅(qū)動作為替代性音頻輸出換能器，但是原理上等同于用于說明目的的耳機(jī)。眾所周知，小尺寸和重量以及最長電池壽命，是市場上優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的關(guān)鍵品質(zhì)。生產(chǎn)成本是整個市場上的重要因素。圖19b示出了第二布置中的相同設(shè)備1，其中沒有連接耳機(jī)。該設(shè)備改為經(jīng)由單獨(dú)的連接器連接到擴(kuò)展塢5，擴(kuò)展塢5又驅(qū)動更大的揚(yáng)聲器6L、6R。擴(kuò)展塢5包括比便攜裝置自身具有更高功率的放大器，以及單獨(dú)的電源——其通常是電網(wǎng)供電的。圖19c示出了第二布置的變體中的相同設(shè)備，其中代替耳機(jī)，外部放大器7和揚(yáng)聲器8L、8R經(jīng)由被插入耳機(jī)插孔4的線路引線(linelead)9被連接。在這些不同布置中設(shè)備1被要求驅(qū)動極不相同的負(fù)載。耳機(jī)或揚(yáng)聲器通常具有32歐姆或更小的阻抗。深入此負(fù)載，例如100mVRMS的輸出振幅將提供對于對應(yīng)于30mW功率的滿標(biāo)度而言中等的音量(例如-12dB)。當(dāng)驅(qū)動第二布置中較大放大器的線路輸入時，所述負(fù)載阻抗通常是10千歐或更大，從而2VRMS的滿標(biāo)度信號振幅(0dB)對于最佳品質(zhì)是適當(dāng)?shù)?。如果在第一布置中?qū)動插座(socket)的輸出級能夠提供2VRMS的信號，則其源電壓必須大于2V。當(dāng)從相同輸出級驅(qū)動布置1中的耳機(jī)負(fù)載時，所述輸出級功耗的大部分都以熱的形式耗散，因?yàn)樵谳敵黾壍木w管中源電壓會降到100mV的水平。如果，為了增加電池壽命，設(shè)計(jì)者選擇對于線路輸出情況不提供全2VRMS，那么結(jié)果是更差的信號。由于這些相互矛盾的需要，市場上的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品常規(guī)上采用提供相分開的輸出級的做法，一個輸出級用于驅(qū)動耳機(jī)/揚(yáng)聲器負(fù)載2，另一個輸出級經(jīng)由基座連接器(dockingconnector)4用于線路輸出情況。每個輸出級均可由適于所述電壓范圍的電源來驅(qū)動，從而在每個應(yīng)用中保持電源效率和質(zhì)量。無庸贅述，對相分開的輸出級以及用于它們 的相分開的電源的需求，不合人意地增加了設(shè)備的尺寸和成本。所述DMCP可被納入這樣的設(shè)備1，從而免除了對相分開的輸出級的需求?？筛臑樘峁﹩蝹€輸出級，DMCP用作其電源。在這個實(shí)施方案中，當(dāng)該設(shè)備正在驅(qū)動耳機(jī)負(fù)載時，DMCP可被布置為以模式1運(yùn)行；而當(dāng)該設(shè)備正在通過線路輸出驅(qū)動另一個放大器時，DMCP可被布置為以模式2運(yùn)行。理想地，可以使所述DMCP根據(jù)設(shè)備布置自動地以適當(dāng)?shù)哪Ｊ竭\(yùn)行。在與耳機(jī)插孔4分離的基座連接器被用于第二布置(圖19b)的情況下，所述DMCP的控制電路可以根據(jù)總體信號——其指示插接狀態(tài)(dockedstatus)——直接決定應(yīng)該使用哪種模式。當(dāng)相同的插孔4像被用在第一布置中一樣被用在第二布置中時，可以以幾種方式確定模式選擇。作為第一選項(xiàng)，可有用戶可用的開關(guān)或菜單選項(xiàng)，以在聲音和線路輸出模式之間作出明確的選擇。替代地，在將音量控制調(diào)至滿標(biāo)度的動作中，用戶設(shè)定可以是暗含的，以在實(shí)踐中耳機(jī)不會被用在最大音量下的假設(shè)為根據(jù)。替代地，有可能通過自動地檢測輸出阻抗或輸出電流供應(yīng)，甚或在便攜音頻裝置的情況下，檢測插孔對擴(kuò)展塢操作，來進(jìn)行。需要生成分軌源的能力的其它可能的應(yīng)用領(lǐng)域包括：(1)用于處理模擬復(fù)合視頻信號的電路的電壓源，其中以地為參考的DC-耦合輸出信號可以避免黑電平下降(black-leveldroop)；以及(2)用于數(shù)據(jù)鏈路或調(diào)制解調(diào)器的線路驅(qū)動器諸如ADSL，其中以地為參考的DC-耦合輸出信號可以減弱基線漂移效應(yīng)(baselinewandereffect)。出于成本和尺寸的原因，能夠?qū)P3播放器、移動電話或任意其他應(yīng)用的功能集成到少量集成電路中是很重要的。因此將用于源電壓生成的電路——在此情況下是電荷泵400、900——與功能電路20、30、40等集成到一起是有利的。一般而言，電荷泵400、900包括不能夠?qū)嶋H地被集成而必須位于片外的電容器，因此對集成電路片管腳數(shù)和整體電路尺寸帶來了影響。由于許多電路要求具有雙極性的源(分軌源)，這促進(jìn)了對能夠使用單個電容器——而不是對于每個所需的輸出電壓使用一個電容器——生成兩個(或更多)輸出電壓源的電壓生成電路的發(fā)展?？刂品桨?、控制器形式以及甚至開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)方面的許多其他修改是可改變的。有技術(shù)的讀者將理解，對這些電路的上述及其他修改和增加是可能的，而不脫離如所附權(quán)利要求所限定的、本發(fā)明的精神和范圍。因此，提出上述實(shí)施方案是為了說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。為了解釋此說明書和權(quán)利要求，讀者應(yīng)注意詞語“包括”不排除除在權(quán)利要求中列出的元件或步驟以外的元件或步驟的存在，單數(shù)冠詞“一”或“一個”不排除復(fù)數(shù)(除非上下文另有要求)，并且單個元件也可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中所述的多個元件的功能。權(quán)利要求中任何參考標(biāo)記均不應(yīng)被理解為對權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限制。在權(quán)利要求陳述元件“被連接”或“用于連接”的情況下，這不應(yīng)被解釋為要求排除任何其他元件的直接連接，而應(yīng)被解釋為足以使那些元件能夠如所述地起作用的連接。有技術(shù)的讀者將理解，良好的、實(shí)用的設(shè)計(jì)可能包括許多此處未提及的執(zhí)行例如啟動和關(guān)閉功能、檢測功能、故障保護(hù)或諸如此類的輔助部件，這些輔助部件中的一些已被提及，且這些輔助部件中沒有一個有損于上述本發(fā)明的各實(shí)施方案中和權(quán)利要求中的本發(fā)明的基本功能特性。在上述整個描述中，標(biāo)記Vout+、Vout-和VDD等應(yīng)被解釋為指代相應(yīng)的端子或該端子處的電壓，根據(jù)上下文而定。除了電荷泵電路自身內(nèi)的變化和修改，本發(fā)明還包括所有形式的納入了所述電荷泵的設(shè)備和系統(tǒng)，還有圖15中所示的耳機(jī)放大器應(yīng)用。此電路可被用于為所有形式的設(shè)備——包括通信設(shè)備——的輸出級供電，其中輸出級可驅(qū)動天線或傳輸線路，電-光換能器(發(fā)光器件)或機(jī)電換能器。