阻抗检测装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测装置与方法，尤其涉及阻抗检测装置与方法。
【背景技术】
[0002]许多现有的消费性电子装置都会提供一或多个音频输出孔，以外接一或多个声音输出装置，例如各类型的耳机与扬声器等。然而，不同规格的声音输出装置对于相同的声音信号会产生不同的输出效果，也即同样的声音信号经由扬声器输出可能音量适中，但经由耳机输出则震耳欲聋；或者同样的声音信号由某一类型的耳机输出时悦耳适听，但由另一类型的耳机输出时却压抑失真。上述问题主要是因为输出声音信号的音频编解码器(Aud1Codec)所预期的输出阻抗(或说声音输出装置的输入阻抗)与实际状况不符，因而输出了振幅过大或过小的声音信号。而为了适应输入阻抗较大的声音输出装置(例如有源式扬声器等，此时音频编解码器会面对较大的输出阻抗)以提供音量较大的信号，以及适应输入阻抗小的声音输出装置(例如无源式扬声器或耳机等，此时音频编解码器会面对较小的输出阻抗)以提供音量较小的信号，目前技术是在音频编解码器的输出缓冲器(Output Buffer)110与外接的声音输出装置120间串联一电阻130(如图1所示)，以通过该电阻130的分压效果来调节输出至声音输出装置120的信号能量，然而，此种解决方案包含至少下列缺点:其一，倘若声音输出装置120具有电容或电感效应，即便输出缓冲器110不随频率调整输出信号的振幅，基于电容或电感效应会随频率变化而呈现不同的阻抗效果，声音输出装置120的音效仍会出现高低频音量不一的情形，更甚者，由于不同规格的声音输出装置可能具有不同的电容或电感效应，因此设计者也难以全面地进行适应性调整；其二，通常电路板上音频编解码器至音频输出孔的路径很长，容易受噪声干扰，在未设置电阻130时，输出缓冲器110尚可通过非常低的输出阻抗来降低噪声耦合效应，但在设置电阻130的情形下，输出缓冲器110的抗噪能力反而会因此减损；其三，通常电阻130是电路板上具有固定阻值的无源元件，但声音输出装置120的规格甚多，设计者难以使用固定阻值的电阻130来匹配所有的声音输出装置，因此会产生顾此失彼的问题。
[0003]其它现有技术可参考专利公开号20130158921的美国专利申请案。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供阻抗检测装置与方法，以解决现有技术的问题。
[0005]本发明公开了一种阻抗检测装置，能够检测一负载的阻抗值。依据本发明的一实施例，该装置包含:一交流信号产生电路，用来提供一交流信号；一输出缓冲器，耦接该交流信号产生电路，用来电性连接一负载，并用来依据该交流信号以及该负载的阻抗值产生一输出电压与一输出电流；一电流镜，I禹接该输出缓冲器，用来依据该输出电流产生一镜像电流；一检测阻抗，耦接该电流镜，用来依据该镜像电流产生一检测电压；一时钟脉冲产生电路，用来提供一时钟脉冲；一比较电路，耦接该输出缓冲器与该检测阻抗，用来依据该时钟脉冲比较该输出电压与该检测电压以产生一比较结果；以及一控制电路，耦接该比较电路以及该电流镜与该检测阻抗的至少其中之一，用来依据该比较结果调整该镜像电流与该输出电流的比例与该检测阻抗的阻抗值的至少其中之一，直到该比较结果满足一预设条件。本实施例中，该交流信号的频率小于一第一频率或大于一第二频率，且该交流信号与该时钟脉冲间存在一预设相位差。
[0006]本发明也公开了一种阻抗检测方法，能够检测一负载的阻抗值。依据本发明的一实施例，该方法能够执行至少下列步骤:提供一交流信号；依据该交流信号以及一负载的阻抗值产生一输出电压与一输出电流；依据该输出电流产生一镜像电流；依据一检测阻抗的阻抗值及该镜像电流产生一检测电压；提供一时钟脉冲；依据该时钟脉冲比较该输出电压与该检测电压以产生一比较结果；以及依据该比较结果调整该镜像电流与该输出电流的比例与该检测阻抗的阻抗值的至少其中之一，直到该比较结果满足一预设条件。本实施例中，该交流信号的频率小于一第一频率或大于一第二频率，且该交流信号与该时钟脉冲间存在一预设相位差。
[0007]本发明的有益效果在于，综上所述，本发明的阻抗检测装置与方法包含至少下列优点:其一，可通过检测一负载的阻抗来做适应性的调整，从而避免现有技术的问题；其二，通过交流信号来进行阻抗检测，能够应用于具有耦合电容的电路设计；其三，通过限制交流信号的频率及/或波形，能够避免异音；其四，可通过调整电流与阻抗来加速阻抗的检测及/或扩大阻抗检测的范围。
[0008]有关本发明的特征、实务与功效，兹配合附图作较佳实施例详细说明如下。
【附图说明】
[0009]图1为现有技术的音频输出架构的示意图；
[0010]图2为本发明的阻抗检测装置的一实施例的示意图；
[0011]图3为图2的信号关系的示意图；
[0012]图4为图2的输出缓冲器的一实施例的示意图；
[0013]图5为本发明的阻抗检测方法的一实施例的流程图；以及
[0014]图6为本发明的阻抗检测方法的另一实施例的流程图。
[0015]其中，附图标记说明如下:
[0016]110输出缓冲器
[0017]120声音输出装置
[0018]130 电阻
[0019]200阻抗检测装置
[0020]210交流信号产生电路
[0021]220输出缓冲器
[0022]222缓冲放大器
[0023]224 P型晶体管
[0024]226 N型晶体管
[0025]228耦合电容
[0026]230 负载
[0027]240 电流镜
[0028]250检测阻抗
[0029]260时钟脉冲产生电路
[0030]270 比较电路
[0031]280控制电路
[0032]S510提供一交流信号
[0033]S520依据该交流信号以及一负载的阻抗值产生一输出电压与一输出电流
[0034]S530依据该输出电流产生一镜像电流
[0035]S540依据一检测阻抗的阻抗值与该镜像电流的电流值产生一检测电压
[0036]S550提供一时钟脉冲
[0037]S560依据该时钟脉冲比较该输出电压与该检测电压以产生一比较结果
[0038]S570 依据该比较结果调整该镜像电流与该输出电流的比例与该检测阻抗的阻抗值的至少其中之一，直到该比较结果满足一预设条件
[0039]S580 于该比较结果满足该预设条件后，依据该输出电压、该镜像电流与该输出电流的比例以及该阻抗的阻抗值得到该负载的阻抗值
[0040]S590依据该负载的阻抗值调整一第一增益值与一第二增益值的至少其中之一
【具体实施方式】
[0041]以下说明内容的技术用语是参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。
[0042]本发明的揭示内容包含阻抗检测装置与方法，用来检测一负载的阻抗。该装置及方法可应用于一集成电路(例如音频编解码器(Aud1 Codec))或一系统装置(例如计算机、手机、音乐播放器等音频输出装置)，在实施为可能的前提下，本技术领域的技术人员能够依本说明书的公开内容选择等效的元件或步骤来实现本发明，也即本发明的实施并不限于后叙的实施例。由于本发明的阻抗检测装置所包含的部分元件单独而言可能为已知元件，因此在不影响该装置发明的充分公开及可实施性的前提下，以下说明对于已知元件的细节将予以省略。此外，本发明的阻抗检测方法可通过本发明的阻抗检测装置或其等效装置来执行，在不影响该方法发明的充分公开及可实施性的前提下，以下方法发明的说明将着重于步骤内容而非硬件。
[0043]请参阅图2，其为本发明的阻抗检测装置的一实施例的示意图，该实施例能够检测一负载的阻抗值以供输出增益校正之用或其它利用。如图2所示，本实施例的阻抗检测装置200包含:一交流信号产生电路210，用来提供一交流信号，该交流信号例如是一正弦波，然而其它类型的交流信号(例如平均振幅值为零(也即直流成分为零)的弦波信号、三角波信号、方波信号等)在实施为可能的前提下也得为本发明所采用；一输出缓冲器(OutputBuffer) 220，耦接该交流信号产生电路210，用来电性连接一负载230，并用来依据该交流信号以及该负载230的阻抗值产生一输出电压与一输出电流；一电流镜240, f禹接该输出缓冲器220，用来依据该输出电流产生一镜像电流，所述镜像电流为该输出电流的K倍，其中K为正值(例如分数或整数)，本实施例中，K值可调整，并可随着检测过程做多次的变动，变动