專利名稱：用于減少爆裂噪聲的聲音信號發(fā)生裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于減少D級放大器中的爆裂(pop)噪聲的聲音信號發(fā)生裝置及方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)放大器在功率放大階段的工作狀態(tài)，用于放大音頻信號的音頻信號放大器通常分為A級、AB級、B級、C級以及D級。
在各級音頻信號放大器中，D級放大器是比較流行的，這是因為D級放大器的效率比AB級放大器的效率高，并且由于低跨接(cross-over)，因此D級放大器的線性度也較高。
由于類似的開關(guān)模式穩(wěn)壓器，因此D級放大器也被稱為開關(guān)模式放大器。D級放大器對輸入模擬信號或者數(shù)字PCM信號使用脈寬調(diào)制(PWM)方法。這意味著通過較高的頻率調(diào)制或者載波信號對輸入模擬信號進行調(diào)制，通常把鋸齒形三角波或者輸入數(shù)字PCM信號轉(zhuǎn)換成相關(guān)的PWM信號。在脈寬調(diào)制時，模擬輸入信號或者數(shù)字PCM信號變?yōu)榫哂杏糜诒硎驹驾斎氲男盘枏姸鹊拿}沖寬度的離散或者數(shù)字信號。
提供給放大器的PWM信號是具有可變寬度的高頻數(shù)字信號。采用低帶通濾波器來濾波高頻分量，從而提取出輸入信號并且減少開關(guān)噪聲。
圖1示出了施加到常規(guī)的D級放大器的輸入信號PWMA和PWMB的波形，其中脈寬調(diào)制信號PWMA、PWMB具有基本相同的脈沖寬度，然而在相位上彼此相反。圖2示出了在施加PWMA、PWMB和電源DET1(在此，當接通電壓時，DET1從″低″變換到″高″)時揚聲器電壓VCl的波形。由圖2可見，在施加電源時或者臨近該時刻就會發(fā)生嚴重的過沖。所述過沖是由于脈寬調(diào)制信號PWMA、PWMB相同的脈沖寬度而引起的。揚聲器的過沖電壓VC1引起‘卡嗒(click)或者爆裂’噪聲。
因此，需要存在一種下述的裝置和方法，所述裝置和方法用于生成操作D級放大器但是不會在對放大器施加電源或者斷開電源的時候產(chǎn)生爆裂噪聲的PWM信號。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；和脈沖發(fā)生器，其具有工作循環(huán)發(fā)生器，用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；以及脈沖縮減發(fā)生器，用于在接收到電源接通信號時產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖以便輸出至放大器。
優(yōu)選地，上述脈沖發(fā)生器進一步包括一個控制器，用于在接收到電源接通信號時輸出縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖，并用于在此之后向放大器輸出所述第一脈沖信號和第二脈沖信號。
根據(jù)該實施例，上述電路進一步優(yōu)選包括一個選擇電路，用于產(chǎn)生選擇信號，該選擇信號在一個選擇模式期間從PWM第一和第二信號之間進行選擇，以及在另一選擇模式期間從脈沖發(fā)生器的信號中進行選擇；以及一個計數(shù)器，用于在接收到電源接通信號時計數(shù)時間，并且當?shù)竭_一個預(yù)定的計數(shù)時在另一個選擇模式中輸出選擇信號以便將PWM第一和第二信號輸出至放大器，其中縮減寬度的第一脈沖是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，上述電路進一步包括延遲元件，用于將第一脈沖信號延遲預(yù)定時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙，其中所述放大器包括串聯(lián)連接的一對晶體管，用于在它們的柵極接收第一脈沖信號和第二脈沖信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出選擇信號，從而在從放大器完全斷開電源之前使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。優(yōu)選地，上述電路進一步包括一個同步電路，用于使用系統(tǒng)時鐘來同步電源斷開信號，其中所述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收PWM第一信號和PWM第二信號。
所述電路進一步包括靜音電路，用于輸出所述選擇信號，從而在接收到靜音信號時使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號，其中所述靜音電路為一個與門，并且其中縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號是在完全斷開電源之前由放大器接收到的最后脈沖信號，并且縮減寬度大約是PWM第一信號或者PWM第二信號的寬度的一半。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并輸出電源接通信號，和用于檢測放大器的電源斷開并輸出電源斷開信號；脈沖發(fā)生器，其具有工作循環(huán)發(fā)生器，用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；以及脈沖縮減發(fā)生器，用于產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的至少一個；控制器，用于在接收到電源接通信號時選擇縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的一個以輸出到放大器，和用于在此之后選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號以輸出到所述放大器；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且選擇電路當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出斷開選擇信號，從而使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號中的一個。其中所述選擇電路進一步包括一個計數(shù)器，用于在接收到電源接通信號時計數(shù)時間，并且輸出接通選擇信號，用于向所述放大器首先輸出縮減寬度第一脈沖和縮減寬度第二脈沖中的一個脈沖，然后輸出第一脈沖信號和第二脈沖信號。
根據(jù)該實施例的電路進一步包括一個靜音電路，靜音電路，用于輸出接通選擇信號，以便在接收到靜音信號時向放大器輸出縮減寬度第一脈沖和縮減寬度第二脈沖中的一個脈沖，其中使用系統(tǒng)時鐘并且當靜音禁用時同步靜音電路，從而使得輸出縮減寬度PWM第一信號和縮減寬度PWM第二信號中的一個，并且其中縮減寬度第一脈沖信號的脈沖寬度是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半，預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)是PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間的大約一半。
根據(jù)該實施例的電路進一步包括延遲元件，用于將第一脈沖信號延遲預(yù)定時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙，其中所述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收延遲的第一脈沖信號和第二脈沖信號，所述述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收第一脈沖信號和第二脈沖信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的方法，PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述方法包括檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；和在接收到電源接通信號時產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖以便輸出到所述放大器。
優(yōu)選地，上述方法進一步包括在接收到電源接通信號時將所述縮減寬度第一脈沖或者縮減寬度第二脈沖輸出至放大器，以及在此之后將第一脈沖信號和第二脈沖信號輸出至放大器，并且產(chǎn)生一個選擇信號，用于在一個選擇模式期間從PWM第一和第二信號之間進行選擇，以及在另一選擇模式期間從第一脈沖信號和第二脈沖信號之間進行選擇，以輸出至所述放大器，所述縮減寬度第一脈沖是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半。
根據(jù)該實施例的另一方面，上述方法進一步包括將第一脈沖信號延遲預(yù)定的時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙，并且上述步驟為檢測放大器的電源斷開并且輸出電源斷開信號；在檢測到電源斷開信號時，計算PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間；和在到達預(yù)定縮減寬度時間計數(shù)時輸出選擇信號，從而使得在完全從放大器斷開電源之前輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號，其中縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號是在完全斷開電源之前由放大器接收的最后的脈沖信號，其中所述縮減寬度是PWM第一信號或者PWM第二信號的寬度的大約一半。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括用于檢測放大器的電源接通并輸出電源接通信號，并且用于檢測放大器的電源斷開并輸出電源斷開信號的器件；用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號的器件，以及用于生成縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的至少一個的縮減寬度發(fā)生器；用于在接收到電源接通信號時選擇縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的一個以輸出到放大器，和用于在此之后選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號以輸出到所述放大器的器件；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且選擇電路當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出斷開選擇信號，從而使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號中的一個。


參考附圖閱讀實施例的詳細說明，本發(fā)明的實施例將變得更加顯而易見，其中圖1A示出了PWM開關(guān)信號的波形而圖1B表示D級放大器；圖2示出了采用圖1的放大器時揚聲器電壓的過沖響應(yīng)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)信號發(fā)生裝置的方框圖；圖4示出了具有一個電源的半橋式D級放大器的電路；圖5A示出了具有兩個電源的半橋式D級放大器的電路；圖5B是具有一個電源的全橋式D級放大器的電路；圖6示出了圖3的脈沖信號發(fā)生電路的詳細方框圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的第一檢測信號DET1以及來自脈沖信號發(fā)生電路的第一和第二脈沖信號PUL1、PUL2的波形；圖8示出了開關(guān)信號發(fā)生裝置接通電源時的開關(guān)波形；圖9示出了開關(guān)信號發(fā)生裝置斷開電源時的開關(guān)波形；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的開關(guān)信號發(fā)生裝置的方框圖；圖11示出了開關(guān)信號發(fā)生裝置在靜音打開和靜音關(guān)閉時的開關(guān)波形；圖12是顯示在根據(jù)本發(fā)明一個實施例的音頻聲音再生裝置中的揚聲器電壓響應(yīng)的圖形；
圖13是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例生成開關(guān)信號的方法的流程圖。
具體實施例方式
下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。注意，為了示例和解釋的簡單性，相同的參考數(shù)字用于指示相同或等效的部件或部分。
圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的開關(guān)信號發(fā)生裝置600。
參見圖3，開關(guān)信號發(fā)生裝置600包括電源檢測電路610、脈沖信號發(fā)生電路620、第一選擇電路630、音頻信號處理器640、第二選擇電路650以及停滯時間(dead time)控制電路660。
在此描述開關(guān)信號裝置600的常規(guī)操作。電源檢測電路610檢測電源接通，并且向脈沖信號發(fā)生電路620輸出第一檢測信號DET1。電源檢測電路610還檢測電源斷開或電源的切斷，并且輸出第二檢測信號DET2，該檢測信號被輸出到音頻信號處理器640。電源檢測電路610接收定時信號PPS，用于使設(shè)備的定時信號與系統(tǒng)時鐘同步。定時信號PPS的周期與從音頻信號處理器640產(chǎn)生的PWM信號的周期相對應(yīng)。此外，電源檢測電路610產(chǎn)生控制信號SEL，并將其輸出到脈沖信號發(fā)生電路620、第一選擇電路630和第二選擇電路650。
脈沖信號發(fā)生電路620響應(yīng)于第一檢測信號DET1和控制信號SEL產(chǎn)生第一脈沖信號PUL1和第二脈沖信號PUL2。可以使用系統(tǒng)時鐘信號使脈沖信號PUL1和PUL2同步。根據(jù)本發(fā)明的至少一個優(yōu)選實施例，通過脈沖信號發(fā)生電路620對脈沖信號PUL1和PUL2進行整形，從而以相反相位輸出，并在施加第一檢測信號DET1時具有初始較小的脈沖寬度，以防止音頻聲音再生電路上的晶體管同時接通。
音頻信號處理器640接收音頻輸入信號AUDIO并且利用脈沖串調(diào)制所述音頻輸入信號AUDIO，以輸出一個脈寬調(diào)制的音頻信號APWM，其中脈沖的寬度代表輸入音頻信號的強度。音頻信號處理器640輸出脈寬調(diào)制周期PPS，并且當?shù)诙z測信號DET2被激活，告知電源斷開時，最好禁用音頻信號處理器640。
第一選擇電路630響應(yīng)于控制信號SEL選擇第一脈沖信號PUL1或者脈寬調(diào)制的音頻信號APWM，并且輸出第一選擇信號MUXA。第二選擇電路650響應(yīng)于控制信號SEL選擇第二脈沖信號PUL2或者脈寬調(diào)制的音頻信號APWM，并且輸出第二選擇信號MUXB。從而，來自第一和第二選擇電路630、650的每個輸出信號為脈沖信號PUL1、PUL2或者反相的脈寬調(diào)制的音頻信號APWM。第一和第二選擇電路630、650最好為多路復(fù)用器。
停滯時間控制電路660分別從第一和第二選擇電路630、650接收第一和第二選擇信號MUXA、MUXB。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，停滯時間控制電路660包括延遲元件(未顯示)，用于將開關(guān)信號延遲預(yù)定的停滯時間。
延遲元件用于將第一脈沖信號延遲預(yù)定的時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該延遲的第一脈沖信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供時間間隙。
優(yōu)選地，將所述延遲施加到MUXA和MUXB信號的上升(從低到高變換)沿。停滯時間延遲在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間產(chǎn)生一個時間間隙，從而防止在音頻聲音再生裝置中同時導(dǎo)通或者截止多個晶體管。停滯時間控制電路660向音頻聲音再生裝置輸出第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB。
圖4表示半橋式音頻聲音再生裝置680，該裝置包括兩個串聯(lián)連接的MOS晶體管101、103，兩個二極管M1、M2，具有電感L和電容器C的帶通濾波器，以及揚聲器105。二極管M1和M2每一個的一端被連接到晶體管的源極，并且每個二極管的另一端連接到所述晶體管的漏極。
將從開關(guān)信號發(fā)生電路600產(chǎn)生的第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB分別輸入到MOS晶體管101、103的柵極，并且通過對應(yīng)于第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB的MOS晶體管101、103來放大。由于第一和第二放大的開關(guān)信號PWMA和PWMB包括聲音分量和開關(guān)頻率分量，所以采用低頻帶通濾波器濾波所述開關(guān)頻率分量以恢復(fù)所述聲音信號。
圖5A表示一個可選的音頻聲音再生裝置，該裝置是半橋式的，包含兩個晶體管101、103，兩個電源1/2Vdc、1/2Vdc，具有電感L和電容器C的帶通濾波器，和揚聲器105。
圖5B表示另一個音頻聲音再生裝置，該裝置是全橋式的，包含一個電源Vdc，四個晶體管101、103、301、303，以及一個帶通濾波器L1，L2，C。本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員能夠容易地領(lǐng)會，適用于本發(fā)明的音頻聲音再生裝置680不局限于圖4、5A和5B所示的裝置，而是包括任何具有至少兩個晶體管以及一個低頻帶濾波器的音頻聲音再生裝置，其中所述至少兩個晶體管各自的柵極用于接收開關(guān)信號PWMA、PWMB。
圖6是圖3的脈沖信號發(fā)生電路620的示例性電路圖。該電路從電源檢測電路610接收電源接通檢測信號DET1和信號SEL作為輸入，從而產(chǎn)生脈沖信號PUL1和PUL2。當DET1信號從“低”變換到“高”時，半脈沖發(fā)生器622和623產(chǎn)生半寬度(四分之一周期)的初始脈沖，從而輸出脈沖寬度等于已調(diào)制音頻信號APWM的脈沖寬度的一半(1/2)的初始脈沖PUL1和PUL2。然后，選擇MUX 626和MUX 627用于傳輸從50∶50脈沖發(fā)生器624輸出的信號，其具有與系統(tǒng)時鐘CLK相同的工作循環(huán)以及與脈沖周期信號PPS相同的周期。根據(jù)可選實施例，根據(jù)晶體管101、301、103、303是NMOS還是PMOS類型，僅僅采用所述的兩個半脈沖發(fā)生器622和623中的一個，從而在PUL1或者PUL2中的一個上產(chǎn)生初始半脈沖。
當接收電源接通信號時，控制器(625)輸出縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖，并且此后用于向放大器輸出第一脈沖信號和第二脈沖信號。
圖7(a)表示在圖1和3的MOS晶體管101、303、103、301為NMOS晶體管的情形中，第一檢測信號DET1以及第一和第二脈沖信號PUL1、PUL2的波形。圖7(b)表示在圖1和3的MOS晶體管101、303為PMOS晶體管并且MOS晶體管103、301為NMOS晶體管的情形中，適用的第一和第二脈沖信號PUL1、PUL2的波形?？梢钥闯鲂盘朠UL1和PUL2在圖7(a)中是反相的，在圖7(b)中是同相的。
圖8表示在接通電源時開關(guān)信號發(fā)生裝置600以及開關(guān)信號PWMA、PWMB的開關(guān)波形。當選擇信號SEL最初為邏輯電平“低”時，通過第一選擇電路630和第二選擇電路650輸出信號PUL1和PUL2作為PWMA和PWMB。
參考圖3、6、7和8，進一步描述開關(guān)信號發(fā)生裝置600的操作。當電源PW被提供給開關(guān)信號發(fā)生裝置600時，電源檢測電路610將從邏輯電平“低”變換到邏輯電平“高”的第一檢測信號DET1輸出至脈沖信號發(fā)生電路620。電源檢測電路610還將最初具有邏輯電平“低”的信號SEL輸出至脈沖信號發(fā)生電路620、第一選擇電路630和第二選擇電路650。
如圖7(a)和7(b)所示，脈沖信號發(fā)生電路620響應(yīng)于第一檢測信號DET1產(chǎn)生第一脈沖信號PUL1和第二脈沖信號PUL2。音頻信號處理器640輸出脈寬調(diào)制的音頻信號APWM。
響應(yīng)于控制信號SEL的“低”電平，第一選擇電路630向停滯時間控制電路660輸出第一選擇信號MUXA，并且向停滯時間控制電路660輸出第二選擇信號MUXB。
停滯時間控制電路660向音頻聲音再生裝置680的MOS晶體管輸出第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB(圖4、5A和5B)。
由圖7(a)和8可見，第一脈沖信號PUL1的第一脈沖701的寬度Tonf大約為Ton/2，并且小于其他脈沖702、703、704、705中的每一個的寬度(Ton)。當提供電源PW時，第一脈沖701代表在脈沖信號發(fā)生電路620處的第一脈沖信號PUL1的第一產(chǎn)生的脈沖。脈沖703、705分別代表第一脈沖信號PUL1的第二和第三脈沖。脈沖702代表第二脈沖信號PUL2的第一脈沖，脈沖704代表第二脈沖信號PUL2的第二脈沖。優(yōu)選地，第一脈沖信號PUL1的第一脈沖701的脈沖寬度Tonf大約為其它脈沖702、703、704、705的寬度的一半。此外，所述第一脈沖信號PUL1的第一脈沖701的寬度Tonf大約為其它脈沖702、703、704的四分之一(1/4)周期。其它脈沖702、703、704、705中的每一個周期(Tsw)與脈寬調(diào)制的音頻信號APWM的周期相同。第n個脈沖的寬度基本上與第n+1個脈沖的寬度相同。在施加電源時，施加到D級放大器的晶體管(例如圖4中的101)的初始脈沖寬度701用來以縮減的能量導(dǎo)通晶體管，從而由于過量的響應(yīng)減到最小，爆裂噪聲最小化。雖然如上所述PUL1或者PUL2的初始脈沖寬度減少到脈沖寬度的一半，但也可以應(yīng)用其他的脈沖寬度減少方案，諸如四分之一到三分之一脈沖寬度，以減少爆裂噪聲。
在經(jīng)過預(yù)定時間之后，控制信號SEL從邏輯“低”變化到邏輯“高”，并且響應(yīng)于激活的(邏輯“高”)控制信號SEL，禁用所述脈沖信號發(fā)生電路620。然后，通過第一和第二選擇器電路630和650將音頻信號處理器640的輸出--脈寬調(diào)制的音頻信號APWM選擇到停滯時間控制電路660。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述預(yù)定時間由生產(chǎn)商設(shè)置為缺省值或者由用戶設(shè)置為任意值。根據(jù)如圖8所示的實施例，所述預(yù)定時間大約為2周期。
停滯時間控制電路660向D級放大器408的MOS晶體管輸出第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB(圖4和5)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述預(yù)定停滯時間(DT)是用于保護MOS晶體管101、103、301、303的同時導(dǎo)通或者截止的時間。所述停滯時間控制電路660使第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB中的至少一個信號的寬度變小預(yù)定的停滯時間(DT)，從而防止MOS晶體管101、103、301、303的同時導(dǎo)通或者截止。停滯時間控制電路660包括用于執(zhí)行延遲(停滯時間)的延遲元件，從而使得開關(guān)信號PWMA和PWMB中較小的一個或者兩個都在邏輯“高”時的脈沖寬度較短。根據(jù)一個實施例，將所述延遲施加到兩個開關(guān)信號PWMA和PWMB的上升沿。
再次參考圖8，在預(yù)定周期“Tp”(或者“起始模式”)期間，所述開關(guān)信號發(fā)生裝置600輸出第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB。在“Tp”周期內(nèi)，第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB與第一和第二脈沖信號PUL1、PUL2基本相同。在周期“Tp”之后，所述開關(guān)信號發(fā)生裝置600在“Ta”周期(或者″聲音PWM模式″)輸出第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB。在“Ta”周期內(nèi)，第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB與脈寬調(diào)制的音頻信號APWM基本相同。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，與開關(guān)信號PWMA、脈沖703和705相比較，第二開關(guān)信號PWMB的脈沖寬度702、704比信號PWMA的脈沖寬度小，優(yōu)選為2*DT的數(shù)值。
參考圖9描述了適用于從放大器斷電的保護措施，該附圖顯示了開關(guān)信號發(fā)生裝置600斷電時的開關(guān)波形。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，音頻信號處理器640估計信號APWM的接通時期Ton1、Ton2，并且向電源檢測電路610輸出估計值PPS。優(yōu)選地，第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB的每個周期的脈沖周期或持續(xù)時間基本上是恒定的，并且接通時期Ton1、Ton2是可以根據(jù)音頻信號AUDIO而變換的。通過使用一個計數(shù)器(未顯示)優(yōu)選地估計持續(xù)周期。
優(yōu)選地，計數(shù)器在接收到電源接通信號時計數(shù)時間，并且在到達預(yù)定計數(shù)時輸出另一種選擇模式中的選擇信號，用于向放大器輸出PWM第一和第二信號。
優(yōu)選地，計數(shù)器計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且當?shù)竭_一個預(yù)定縮減寬度時間計數(shù)時輸出選擇信號，從而在從放大器完全斷開電源之前使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。
這一計數(shù)器數(shù)值能夠被保存在一個緩沖單元(未顯示)中，并且每個周期用估計值PPS更新所述緩沖器。當電源PW被斷開時，即，電源PW從電平“高”變換到電平“低”時，將所述估計值PPS用于控制脈沖寬度903以減少爆裂噪聲。
在斷開電源期間，電源檢測電路610、脈沖信號發(fā)生電路620和音頻信號處理器640能夠被停用。電源檢測電路610檢測電源斷開并且向音頻信號處理器640輸出第二檢測信號DET2。音頻信號處理器640響應(yīng)于第二檢測信號DET2停止脈寬調(diào)制操作。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第二檢測信號DET2在縮減的脈沖寬度處變化為邏輯“低”(或者禁用)，所述縮減的脈沖寬度優(yōu)選地為接通時期Ton2的半周期或者四分之一周期。因此，脈沖寬度903小于脈沖902的寬度Ton2，脈沖903是電源斷開之前的最后脈沖。優(yōu)選地，脈沖903的寬度基本上是脈沖902的一半寬度或者是第一或第二開關(guān)信號PWMA或者PWMB的正常周期的四分之一周期。所述縮減的脈沖寬度是存儲在緩沖器中的計數(shù)器數(shù)值的函數(shù)。例如，通過在保存在緩沖器中的時間值的三分之一處將DET2從“高”變換到“低”，獲得脈沖903的三分之一的脈沖寬度。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的開關(guān)信號發(fā)生裝置的方框圖。開關(guān)信號發(fā)生裝置1000響應(yīng)于靜音信號/MUTE控制第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB的接通時期。
參見圖10，上述開關(guān)信號發(fā)生裝置1000包括電源檢測電路610、脈沖信號發(fā)生電路620、第一選擇電路630、音頻信號處理器641、第二選擇電路650、停滯時間控制電路660以及邏輯門1110。
電源檢測電路610檢測供應(yīng)的電源PW并且產(chǎn)生預(yù)先控制信號PSEL。預(yù)先控制信號PSEL被輸入到邏輯門1110的兩個輸入中的一個。邏輯門1110的輸出為控制信號SEL，該信號類似于圖3中的SEL信號進行工作，以便在PUL1和PUL2或者APWM之間進行選擇，分別從選擇器630和650輸出。
音頻信號處理器641響應(yīng)于靜音信號/MUTE向邏輯門1110輸出一個靜音控制信號CMUTE。音頻信號處理器641控制CMUTE激活或者禁用的時間。除能夠經(jīng)由CMUTE信號通過音頻信號處理器641來禁用控制信號(SEL)以外，本實施例的音頻信號處理器641的操作和功能基本上與圖3中的音頻信號處理器640的相同。根據(jù)本實施例，邏輯門1110優(yōu)選地為與門或者和與門等效的門。邏輯門1110接收靜音控制信號CMUTE和預(yù)先控制信號PSEL，并且產(chǎn)生一個控制信號SEL。
圖11表示靜音接通和靜音斷開時圖10中的開關(guān)信號發(fā)生裝置1000的開關(guān)波形。參見圖10和11，當開關(guān)信號發(fā)生裝置1000作為“聲音脈寬調(diào)制(PWM)模式”進行工作時，所述PSEL信號為邏輯“高”，并且靜音信號/MUTE在邏輯“高”(或者“靜音斷開方式”)為禁用。在靜音斷開模式，開關(guān)信號發(fā)生裝置1000輸出與從音頻信號處理器641輸出的脈寬調(diào)制的音頻信號APWM基本上相同的第一和第二開關(guān)信號PWMA、PWMB。
當靜音信號/MUTE變換到邏輯“低”(或者“靜音接通模式”)時，音頻信號處理器641轉(zhuǎn)而向邏輯門1110輸出靜音控制信號CMUTE。當靜音控制信號CMUTE變換到邏輯“低”時，控制信號SEL變換為邏輯“低”。在聲音PWM模式，預(yù)先控制信號為“高”電平，控制信號SEL變換為與靜音控制信號CMUTE的邏輯電平相同的邏輯電平。如上面參考圖9描述的電源斷開的實施例中一樣，音頻信號處理器641估計一個“接通時期”(Ton1)的脈沖寬度。音頻信號處理器641能夠進一步產(chǎn)生靜音控制信號CMUTE，以控制在靜音控制器之前的縮減脈沖寬度的最后脈沖1103的“接通時期”。
響應(yīng)于控制信號SEL切換第一選擇電路630和第二選擇電路650。優(yōu)選地，當脈沖1103的脈沖寬度Ton1f(或者接通時期)小于脈沖1101的脈沖寬度Ton1(或者接通時期)時，切換第一選擇電路630和第二選擇電路650，優(yōu)選地，Ton1f為Ton1的一半。音頻信號處理器641輸出脈寬調(diào)制的音頻信號APWM。如此，響應(yīng)于所述脈沖1103減少由D級放大器產(chǎn)生的爆裂噪聲。
此外，當靜音接通模式變換為靜音斷開模式時，靜音信號/MUTE變換為邏輯“高”。音頻信號處理器641向與門1110輸出靜音控制信號CMUTE，用于響應(yīng)于靜音信號/MUTE將控制信號變換為邏輯“高”。音頻信號處理器641能夠這樣產(chǎn)生靜音控制信號CMUTE，以控制脈沖1105的“接通時期”。
與門1110響應(yīng)于具有邏輯“高”的靜音控制信號CMUTE和具有邏輯“高”的預(yù)先控制信號PSEL而輸出具有邏輯“高”的控制信號SEL。
響應(yīng)于具有邏輯“高”的控制信號SEL來切換第一選擇電路630和第二選擇電路650。當脈沖1105的脈沖寬度Ton3f(或者接通時期)小于脈沖1107的脈沖寬度Ton3(或者接通時期)時，切換第一選擇電路630和第二選擇電路650。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，脈沖1105的接通時期大約為脈沖1107的接通時期的一半。因而，與由脈沖1107產(chǎn)生的爆裂噪聲相比，由脈沖1105產(chǎn)生的任何爆裂噪聲將會較少。
圖12是表示在根據(jù)本發(fā)明實施例的音頻聲音再生裝置中的揚聲器電壓響應(yīng)的圖形。圖12中的電壓Vc1小于圖2中的電壓Vc1，并且與圖2中的傳統(tǒng)過沖響應(yīng)相比，其過沖響應(yīng)顯著地減少了。因此，通過使用開關(guān)信號發(fā)生裝置600或者1000減少了音頻信號發(fā)生裝置(D級放大器)的爆裂噪聲。
圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的實施例產(chǎn)生開關(guān)信號的方法的流程圖。參見圖3、10和13，首先，接通電源(步驟1400)。電源檢測電路610檢測電源是否接通(步驟1401)。當電源接通時，電源檢測電路610輸出第一檢測信號DET1(步驟1403)。脈沖信號發(fā)生電路620產(chǎn)生脈沖信號PUL1、PUL2(步驟1405)。初始的第一脈沖701與脈沖702、703、704相比具有一半的寬度。
在經(jīng)過預(yù)定周期之后，電源檢測電路610產(chǎn)生的控制信號SEL從邏輯“低”變換到邏輯“高”。預(yù)定周期是一個用于穩(wěn)定從音頻信號處理器640或者641產(chǎn)生的脈寬調(diào)制的音頻信號APWM的周期。在初始的縮減寬度信號以后，輸出規(guī)則脈沖信號PUL1和PUL2(步驟1407)。
當脈寬調(diào)制的音頻信號APWM穩(wěn)定時，選擇第一選擇電路630和第二選擇電路650，以便響應(yīng)于處于邏輯“高”的控制信號SEL而在聲音PWM模式中輸出PWM信號(步驟1409)。
當電源PW被斷開或者被燒壞的時候，電源檢測電路610檢測電源斷開并且向音頻信號處理器640輸出第二檢測信號DET2(步驟1410)。如圖9所示，當最后脈沖寬度903為脈沖寬度902的大約一半的寬度時，第二檢測信號DET2變換到無效電平。然后，當電源完全斷開時，停止聲音PWM模式(步驟1411)。
音頻信號處理器640檢測靜音信號/MUTE的狀態(tài)，并且確定靜音信號/MUTE是否處于靜音接通狀態(tài)。如果靜音信號/MUTE沒有處于靜音接通狀態(tài)，那么開關(guān)信號發(fā)生裝置1000執(zhí)行聲音PWM模式。當開關(guān)信號發(fā)生裝置1000處于靜音接通狀態(tài)時，音頻信號處理器641向與門1110輸出靜音控制信號CMUTE。響應(yīng)于控制信號SEL來切換第一選擇電路630和第二選擇電路650。
雖然已經(jīng)參考附圖對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)當理解本發(fā)明并不局限于那些精確的實施例，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以作出各種其他的變化和修改。規(guī)定所有這些改變和修改都包括在如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；和脈沖發(fā)生器，其具有工作循環(huán)發(fā)生器，用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；以及脈沖縮減發(fā)生器，用于在接收到電源接通信號時產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖以便輸出至放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述脈沖發(fā)生器進一步包括一個控制器，用于在接收到電源接通信號時輸出縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖，并用于在此之后向放大器輸出所述第一脈沖信號和第二脈沖信號。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括選擇電路，用于產(chǎn)生選擇信號，該選擇信號在一個選擇模式期間從PWM第一和第二信號之間進行選擇，以及在另一選擇模式期間從脈沖發(fā)生器的信號中進行選擇。
4.如權(quán)利要求3所述的電路，還包括計數(shù)器，用于在接收到電源接通信號時計數(shù)時間，并且當?shù)竭_一個預(yù)定的計數(shù)時在另一個選擇模式中輸出選擇信號以便將PWM第一和第二信號輸出至放大器。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中縮減寬度的第一脈沖是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括延遲元件，用于將第一脈沖信號延遲預(yù)定時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述放大器包括串聯(lián)連接的一對晶體管，用于在它們的柵極接收第一脈沖信號和第二脈沖信號。
8.一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出選擇信號，從而在從放大器完全斷開電源之前使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。
9.如權(quán)利要求8所述的電路，進一步包括一個同步電路，用于使用系統(tǒng)時鐘來同步電源斷開信號。
10.如權(quán)利要求8所述的電路，其中所述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收PWM第一信號和PWM第二信號。
11.如權(quán)利要求8所述的電路，還包括靜音電路，用于輸出所述選擇信號，從而在接收到靜音信號時使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。
12.如權(quán)利要求11所述的電路，其中所述靜音電路為一個與門。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，其中縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號是在完全斷開電源之前由放大器接收到的最后脈沖信號。
14.如權(quán)利要求10所述的電路，其中所述縮減寬度大約是PWM第一信號或者PWM第二信號的寬度的一半。
15.一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括電源檢測器，用于檢測放大器的電源接通并輸出電源接通信號，和用于檢測放大器的電源斷開并輸出電源斷開信號；脈沖發(fā)生器，其具有工作循環(huán)發(fā)生器，用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；以及脈沖縮減發(fā)生器，用于產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的至少一個；控制器，用于在接收到電源接通信號時選擇縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的一個以輸出到放大器，和用于在此之后選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號以輸出到所述放大器；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且選擇電路當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出斷開選擇信號，從而使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號中的一個。
16.如權(quán)利要求15所述的電路，其中所述選擇電路進一步包括一個計數(shù)器，用于在接收到電源接通信號時計數(shù)時間，并且輸出接通選擇信號，用于向所述放大器首先輸出縮減寬度第一脈沖和縮減寬度第二脈沖中的一個脈沖，然后輸出第一脈沖信號和第二脈沖信號。
17.如權(quán)利要求15所述的電路，還包括靜音電路，用于輸出接通選擇信號，以便在接收到靜音信號時向放大器輸出縮減寬度第一脈沖和縮減寬度第二脈沖中的一個脈沖。
18.根據(jù)要求17所述的電路，其中使用系統(tǒng)時鐘并且當靜音禁用時同步靜音電路，從而使得輸出縮減寬度PWM第一信號和縮減寬度PWM第二信號中的一個。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路，其中縮減寬度第一脈沖信號的脈沖寬度是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路，其中預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)是PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間的大約一半。
21.如權(quán)利要求15所述的電路，還包括延遲元件，用于將第一脈沖信號延遲預(yù)定時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙。
22.如權(quán)利要求21所述的電路，其中所述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收延遲的第一脈沖信號和第二脈沖信號。
23.如權(quán)利要求15所述的電路，其中所述放大器包括一對晶體管，用于在它們的柵極接收第一脈沖信號和第二脈沖信號。
24.一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的方法，PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述方法包括檢測放大器的電源接通并且輸出電源接通信號；產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號；和在接收到電源接通信號時產(chǎn)生縮減寬度的第一脈沖或者縮減寬度的第二脈沖以便輸出到所述放大器。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括在接收到電源接通信號時將所述縮減寬度第一脈沖或者縮減寬度第二脈沖輸出至放大器，以及在此之后將第一脈沖信號和第二脈沖信號輸出至放大器。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括產(chǎn)生選擇信號，用于在一個選擇模式期間從PWM第一和第二信號之間進行選擇，以及在另一選擇模式期間從第一脈沖信號和第二脈沖信號之間進行選擇，以輸出至所述放大器。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述縮減寬度第一脈沖是第一脈沖信號的脈沖寬度的大約一半。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括將第一脈沖信號延遲預(yù)定的時間以輸出延遲的第一脈沖信號，該信號延遲預(yù)定時間地進行變換，從而在延遲的第一脈沖信號的變換和第二脈沖信號的變換之間提供一個時間間隙。
29.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括步驟檢測放大器的電源斷開并且輸出電源斷開信號；在檢測到電源斷開信號時，計算PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間；和在到達預(yù)定縮減寬度時間計數(shù)時輸出選擇信號，從而使得在完全從放大器斷開電源之前輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。
30.如權(quán)利要求24所述的方法，其中縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號是在完全斷開電源之前由放大器接收的最后的脈沖信號。
31.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述縮減寬度是PWM第一信號或者PWM第二信號的寬度的大約一半。
32.如權(quán)利要求24所述的方法，進一步包括輸出所述選擇信號，從而使得在接收到靜音信號時輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號。
33.一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，所述PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種相位關(guān)系，所述電路包括用于檢測放大器的電源接通并輸出電源接通信號，并且用于檢測放大器的電源斷開并輸出電源斷開信號的器件；用于產(chǎn)生相應(yīng)于PWM第一信號的第一脈沖信號和相應(yīng)于PWM第二信號的第二脈沖信號的器件，以及用于生成縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的至少一個的縮減寬度發(fā)生器；用于在接收到電源接通信號時選擇縮減寬度的第一脈沖和縮減寬度的第二脈沖中的一個以輸出到放大器，和用于在此之后選擇第一脈沖信號和第二脈沖信號以輸出到所述放大器的器件；和計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，所述計數(shù)器在檢測到電源斷開信號時被激活，并且選擇電路當?shù)竭_預(yù)定的縮減寬度時間計數(shù)時輸出斷開選擇信號，從而使得輸出縮減脈沖寬度PWM第一信號或者縮減脈沖寬度PWM第二信號中的一個。
全文摘要
一種用于處理脈寬調(diào)制(PWM)第一信號和PWM第二信號以輸出至放大器的電路，PWM第一信號與PWM第二信號具有同相和反相關(guān)系中的一種關(guān)系，該電路包括電源檢測器，檢測放大器的電源接通和電源斷開并輸出電源接通和電源斷開信號；脈沖發(fā)生器，其具有工作循環(huán)發(fā)生器，用于產(chǎn)生第一和第二脈沖信號；和脈沖縮減發(fā)生器，用于產(chǎn)生縮減寬度的第一和第二脈沖中的至少一個；控制器，用于在接收到電源接通信號時選擇縮減寬度的第一和第二脈沖中的一個以輸出到放大器，和在此之后選擇第一和第二脈沖信號輸出到所述放大器；以及計數(shù)器，用于計數(shù)PWM第一信號的脈沖寬度的持續(xù)時間，從而輸出縮減脈沖寬度的PWM第一或者第二信號中的一個。
文檔編號H03F3/217GK1607721SQ20041007663
公開日2005年4月20日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月2日
發(fā)明者金一中, 曹國春 申請人:三星電子株式會社, 株式會社數(shù)字及模擬