音频扬声器保护的系统和方法_2

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pkr-1 spkr的时间卷积对应于频域中的阻抗Zspkr。例如,反馈信号RESIDUE由元件312从信号海频中减去。来自信号路径的阻抗Zspkr的减法导致路径的实时均等,由扬声器阻抗的频率响应自身加权。
[0036]功率限制元件312的输出被提供到音频放大器314,例如,其是D类放大器,虽然在替代实施例中,其他类型的放大器也可以使用,例如AB类放大器。放大器314提供的差分输出信号Sciut+、Sciut-到扬声器316,例如,其是微扬声器。
[0037]取自音频放大器314的输出线中的一个线的电流测量,并提供给电路318,其产生模拟电流信号S1,例如,通过扬声器基于电流的电平由电压信号表示。此外,跨音频放大器314的输出线路取得的电压测量并且被提供到电路320,其基于SQUT+和Squt-之间的电压差Vout提供了模拟信号Sv。
[0038]例如,电流测量是扬声器的DC(直流)电阻的独立,换言之,它被标准化为假设整体的电阻。例如,在一个实施例中,电流测量是基于在音频放大器314的输出线路中的一条跨越电阻的电压降。例如,这个电阻器具有等于扬声器的DC(直流)电阻的部分Gsense的电阻Rsense。因此DC(直流)的条件下,电流测量将等于Gsense*Vciut。此外,例如,电流和电压信号Si,Sv中的至少一个信号是由电路318或320标准化,以抵消应用到电流测量的增益Gsense,使得在DC(直流)条件下的电流和电压信号将基本上相等。
[0039]然后,例如,电流和电压信号之间的差S1,Sv是由电路322产生,例如通过从电压信号减去电流信号。结果形成了由元件312从输入信号Saudiq中待被减去的信号RESIDUE(余项
[0040]在一些实施例中,余项信号可以通过应用产生,电流和电压信号之间的差的增益通过电路322产生。此外,在一些实施例中,在电压信号Sv大于当前信号情况下,显示RESIDUE(余项)信号,并且在替代方案的情况下,RESIDUE(余项)信号为空。
[0041 ]在操作中,由电路318,320和322和元件312形成的模拟反馈回路提供信号的能量电平的邻近瞬时校正,如果扬声器316的阻抗增加被检测到,换言之,如果电压信号Sv变为比当前信号S1更高。
[0042]图4更详细地示意性地示例了根据实施实施例的图4的音频放大器方框308。
[0043]如图4所示,例如,图3的模拟音频信号指《是提供在相应的音频放大器314的输入节点40 3和404的差分信号海频+和S舊页—ο信号海频可通过DAC310(图4中未不出)的差分输出来提供,或经由输入线路形成图3的输入311(也未在图4中示出)。
[0044]在图4的实例中,音频放大器314是包括积分器405的D类音频放大器。积分器405的正极输出406被耦合到比较器408的一个输入,其另一个输入被耦合以接收双斜坡信号(D-RAMP)。类似地,积分器405的负极输出407被耦合到比较器409的一个输入,其另一个输入被耦合成接收双斜坡信号。每个比较408,409的输出被耦合到H桥410。
[0045]H桥410包括耦合到音频放大器方框308的输出413的导体412,和耦合到音频放大器方框308的输出415的导体414。导体412和414经由各自的开关被親合到电源电压VDD。导体412还经由另一开关被耦合到节点416,以及导体414也经由另一开关被耦合到节点418。节点416经由电阻420被耦合到地,以及节点418经由电阻422被耦合到地。每个电阻器420的,422具有电阻Rsense。比较器408,409的输出控制H桥中的开关,使得输出413被耦合到电源电压Vdd以及输出415经由电阻422被耦合到地,或使得输出413经由电阻器420被耦合到地以及输出415被親合到电源电压Vdd。
[0046]电路318具有耦合到节点416和418的输入端。在一个实施例中,电路318的放大器级的增Sgi等于:
[0047]Gl = Gtrim+GRDC
[0048]例如,其中Gtrim是选自查找表中的数值,用于补偿每个电阻420和422之间的任何差以及它们的额定值之间的任何差,以及,例如Grdc是选自另一个查找表中的数值,用于补偿扬声器316的实际DC(直流)电阻和其额定值之间的任何差。例如,电路318还包括用于滤波模拟电流信号的第一阶滤波器。例如,第一阶滤波器是足够的,因为电流还由负载过滤。
[0049]例如,用于产生模拟电压信号Sv的电路320包括诸如具有约0.125的增益GV的放大器级320A。例如,电路320A还包括用于滤波模拟电压信号的第二阶滤波器。
[0050]例如,电路320还包括由在差分放大器级320A和节点426之间耦合的可变电阻器424构成的可变RC滤波器320B,在差分放大器级320A其他输出和节点430之间耦合的可变电阻428,和在节点426和430之间耦合的电容器432。
[0051 ] 例如,选择可变电阻器424,428的电阻使得RC滤波器320B补偿跨输出端子413,415上的电压之间的相位差,并且电流通过扬声器316,其可作为扬声器316的电感的函数而变化。例如,调用每个电阻器424,428Rle的电阻,Rle的值例如是适于等于:
[0052]Rle = Le/(40xl0-12*Rdc),
[0053]其中Le是由图1中的电感器108表示的扬声器316的电感,以及Rdc是扬声器316的RDC电阻。举例Le等于60μΗ以及Rdc等于7.4欧姆,例如电阻Rle被选为202.7千欧。在一个实施例中,例如,每个电阻器424,428是约203千欧可变的值,以及电容器465例如是具有大约20pF的电容。
[0054]图5更详细地示意性地示例了根据图4的可替代实施例的图3中的音频放大器方框308。图5的电路的许多元件与图4的那些电路的元件是相同的,且已经被标为类似的参考数字并且将不再次对其进行详细说明。
[0055]图5示例了根据一个实例的积分器405,在积分器405中其包括具有经由电阻器502耦合到一个功率限制元件312输出的正极输入的差分放大器501以及经由电阻器504耦合到功率限制元件312的其他输出的积分器405的负极输入。差分放大器501通过电容器506还具有耦合到其负极输出的其正极输入,以及经由电阻器508耦合到音频放大器方框308的输出节点413。类似地,例如,差分放大器通过电容器510具有耦合到其正极输出的其负极输入,以及通过电阻器512耦合到音频放大器方框308的输出节点415。
[0056]此外,在图5的实施例中,电路322的输出线路经由压缩器514被耦合到功率限制元件312,例如由控制方框(CTRL)516控制。例如,控制方框516基于余数信号、在电路318的输出端提供的模拟电流信号S1、以及在电路3 2 O的输出端提供的模拟电压信号S V选择压缩器514的电阻值。
[0057]图6示更详细地意性地示例了根据实例实施例的压缩器514和控制方框516。
[0058]例如,压缩器514包括选择电路601,和耦合到节点603的由一系列602的电阻63构成的可变电阻器,和耦合到节点605的由一系列604的电阻63构成的另一可变电阻器。例如,节点603经由电阻器607被耦合到压缩器514的输出606,和例如节点605经由电阻器609被耦合到压缩器514的输出608。而在一些实施例中,每个系列602、604的电阻器彼此具有相同的电阻,在图6的实例中,例如,最靠近节点603,604的每个系列的电阻器具有相对低的电阻,而其他元件的电阻从他们的节点603,605逐步地进一步上升。在压缩器514的输入端的节点610(其被耦合到电路322的一个输出)可由一系列64开关中的一个开关选择性地耦合到电阻器系列602中的任意节点。这些开关由I位C0MP01到C0MP64的控制信号分别地控制。类似地,在压缩器514的输入端的节点611 (其被耦合到电路322的其他输出端)可被选择性地通过一系列64开关耦合到电阻器604系列的任意节点。这些开关也分别由COMPl到C0MP64的控制信号分别地控制。
[0059 ] 基于由控制电路516提供的选择信号S,选择方框601激活了 COMPI到C0MP64的控制信号中的一个信号,或者没有这些信号。
[0060]由每个控制信号的选择提供的反馈增益的实例在图7中被示出。
[0061]图7是基于应用到压缩器的控制信号(CONTROL)按分贝计算的表示反馈增益(FEEDBACK GAIN)的曲线图。在COMPOl到C0MP64的控制信号没被激活的情况下,例如,回路是开放的。例如,对应于信号C O M P OI的激活的最低可选增益约3 2分贝,而对应于控制信号C0MP64的激活的最高增益是例如约为+6dB。例如,增益相对于C0MP64到C0MP20的控制信号线性跌落,然后以指数的方式落到最小值。如何选择在电路中的压缩器和其他电阻器的电阻值以实现图7表示的反馈真增益,这将对于本领域的技术人员将是显而易见的。此外,这对于本领域的技术人员将是显而易见的,如何具有类似于图7的曲线的类似的压缩器法则如何用控制信号的更多或更少的数量可被实现。
[0062]再次参照图6,例如,控制电路516包括转换级612,其从输入节点610、611中接收余数信号,并提供差分到单端的转换。例如,级
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