在具有多个回放路径的音频系统中进行切换的制作方法

相关申请

本公开涉及2016年9月27日提交的题为“具有可配置最终输出级的放大器”的美国专利申请序列no.15/277,465，所述申请通过引用并入本文。

本公开总体上涉及用于音频设备的电路，包括但不限于个人音频设备(诸如无线电话和媒体播放器)，并且更具体地涉及与在具有多个回放路径的音频系统的配置之间进行切换有关的系统和方法。

背景技术：

包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话、无绳电话、mp3播放器)和其他消费类音频设备在内的个人音频设备得到了广泛使用。这样的个人音频设备可以包括用于驱动一对耳机或者一个或多个扬声器的电路。这样的电路通常包括功率放大器，用于将音频输出信号驱动到耳机或扬声器。一般而言，功率放大器通过从电源获取能量来放大音频信号并控制音频输出信号使音频输出信号和输入信号形状相匹配但是具有更大的幅度。

音频放大器的一个示例是d类放大器。d类放大器(也称为“开关放大器”)可以包括电子放大器，其中放大设备(例如，晶体管，其通常是金属氧化物半导体场效应晶体管)用作电子开关，而不用作如其他放大器中的线性增益设备(例如，a类、b类和ab类放大器)。在d类放大器中，可以通过脉冲宽度调制、脉冲密度调制或另一种调制方法将要放大的模拟信号转换为一系列脉冲，从而将模拟信号转换为调制信号，其中调制信号的脉冲特性(例如，脉冲宽度、脉冲密度等)是模拟信号幅度的函数。在用d类放大器放大之后，可以通过经过无源低通滤波器将输出脉冲串转换回未调制的模拟信号，其中这种低通滤波器可以是d类放大器或d类放大器驱动的负载中固有的。由于与线性模拟放大器相比，d类放大器耗散的功率更少例如在有源器件中为产生的热量更少，因此d类放大器可比线性模拟放大器的功率效率更高，所以经常使用d类放大器。但是，d类放大器在放大低幅度信号时可具有较高的静态功率，并且可能需要大量面积来满足音频设备中严格的动态范围要求。

因此，可能期望具有可配置最终输出级的放大器，其中最终输出级在ab类输出级和d类输出级之间是可配置的。然而，具有可配置输出级的放大器易于受到最终输出级的模式之间的切换引起的音频伪像的影响。

技术实现要素：

根据本公开的教示，可减少或消除与现有的信号放大方法相关的一个或多个缺点及问题。

根据本公开的实施例，系统可包括回放路径和控制电路。回放路径可具有回放输入，所述回放输入用于接收输入信号并被配置为在回放路径输出处基于所述输入信号生成输出信号，其中所述回放路径被配置为以多种操作模式进行操作。控制电路可被配置为从所述回放路径内接收指示所述输入信号的第一信号，在所述回放路径外部接收从所述输入信号生成的第二信号；以及基于所述第一信号和所述第二信号从所述多个操作模式选择所选操作模式。

根据本公开的这些和其他实施例，方法可包括从回放路径内接收指示输入信号的第一信号，其中所述回放路径包括回放输入，所述回放输入用于接收所述输入信号并被配置为在回放路径输出处基于所述输入信号生成输出信号，并且其中所述回放路径被配置为以多种操作模式进行操作。方法还可包括在所述回放路径外部接收从所述输入信号生成的第二信号，以及基于所述第一信号和所述第二信号从所述多个操作模式选择所选操作模式。

根据本文所包括的附图、说明书和权利要求书，本公开的技术优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中具体指出的要素、特征和组合来实践和实现。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并且不限制本公开中提出的权利要求。

附图说明

通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本发明实施例及其优点的更完整的理解，其中相同的附图标记表示相同的特征，并且其中：

图1是根据本公开的实施例的示例个人音频设备的图示；

图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频集成电路的所选组件的方框图；

图3是根据本公开的实施例的示例放大器的所选组件的方框图；

图4是根据本公开的实施例的示例ab类音频输出级的所选组件的方框图；

图5是根据本公开的实施例的另一个示例ab类音频输出级的所选组件的方框图；

图6是根据本公开的实施例的示例预调节电路的所选组件的方框图；

图7是根据本公开的实施例的示例快速充电电路的所选组件的电路图；

图8是根据本公开的实施例的另一个示例预调节电路的所选组件的方框图；

图9是根据本公开的实施例的用于在放大器的最终输出级的第一模式和放大器的最终输出级的第二模式之间进行切换的示例方法的流程图；

图10是根据本公开的实施例的用于在放大器的最终输出级的第二模式和放大器的最终输出级的第一模式之间进行切换的示例方法的流程图；以及

图11是根据本公开的实施例的在图3中描绘的放大器的示例控制电路的所选组件的方框图。

具体实施方式

图1是根据本公开的实施例的示例个人音频设备1的图示。图1描绘了以一对耳塞式扬声器8a和8b的形式耦合到耳机3的个人音频设备1。图1中描绘的耳机3仅是示例，并且应当理解，个人音频设备1可以与包括但不限于头戴式受话器、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器的各种音频换能器结合使用。插头4可用于将耳机3连接到个人音频设备1的电气终端。个人音频设备1可以向用户提供显示并使用触摸屏2接收用户输入，或者标准液晶显示器(lcd)可以与设置在个人音频设备1的正面和/或侧面上的各种按钮、滑块和/或刻度盘组合使用。如图1所示，个人音频设备1可以包括音频集成电路(ic)9，用于生成模拟音频信号以传输到耳机3和/或另一个音频换能器。

图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频ic9的所选组件的方框图。在一些实施例中，示例音频ic9可以用于实现图1的音频ic9。如图2所示，微控制器核18可以将数字音频输入信号dig_in提供到数模转换器(dac)14，所述数模转换器可以将数字音频输入信号转换为模拟输入信号vin。dac14可以将模拟信号vin提供到放大器16，所述放大器可以放大或衰减模拟输入信号vin以提供音频输出信号vout，所述音频输出信号可以操作扬声器、头戴式受话器换能器、线路电平信号输出和/或其他合适的输出。在一些实施例中，数字音频输入信号dig_in可以是具有明显的带外噪声的数字信号，诸如脉冲密度调制信号、脉冲宽度调制信号或脉冲码调制信号。

图3是根据本公开的实施例的示例放大器16的所选组件的方框图。如图3所示，放大器16可以包括第一级22(例如，模拟前端)，其被配置为在放大器16的放大器输入处接收模拟输入信号vin，并生成作为模拟输入信号vin的函数的中间信号vint；最终输出级24，其被配置为作为中间信号vint的函数在放大器16的放大器输出处生成音频输出信号vout；信号反馈网络26，其耦合在放大器输出和放大器输入之间；以及控制电路28，用于控制放大器16的某些组件的操作，如下文更详细地描述。

第一级22可以包括任何合适的模拟前端电路，用于调节模拟输入信号vin以供最终输出级24使用。例如，第一级22可以包括一个或多个串联级联的模拟积分器32，如图3所示。

最终输出级24可以包括任何合适的驱动电路，用于作为中间信号vint的函数驱动音频输出信号vout(因此，还使得音频输出信号vout作为模拟输入信号vin的函数)，其中最终输出级24可以在多个模式之间切换，多个模式至少包括第一模式和第二模式，在所述第一模式中，最终输出级24生成音频输出信号vout作为调制输出信号，所述调制输出信号是中间信号vint的函数，在所述第二模式中，最终输出级24生成音频输出信号vout作为未调制的输出信号，所述未调制的输出信号是中间信号vint的函数。为了执行该功能，最终输出级24可以包括d类音频输出级42，其可以在第一模式下启用(并且在第二模式下禁用)以生成音频输出信号vout作为调制输出信号，所述调制输出信号是中间信号vint的函数；以及ab类音频输出级44，其可以在第二模式下启用(并且在第一模式下禁用)以生成音频输出信号vout作为未调制的输出信号，所述未调制的输出信号是中间信号vint的函数。

d类音频输出级42可以包括任何合适的系统、设备或装置，其被配置为放大中间信号vint并通过脉冲宽度调制、脉冲密度调制或另一种调制方法将中间信号vint转换为一系列脉冲，从而将中间信号vint转换为调制信号，其中调制信号的脉冲特性(例如，脉冲宽度、脉冲密度等)是中间信号vint的幅度的函数。在通过d类音频输出级42放大之后，可以通过无源低通滤波器将其输出脉冲串转换回未调制的模拟信号，其中这种低通滤波器可以是d类音频输出级42的输出电路或最终输出级24驱动的负载中固有的。如图3所示，d类音频输出级42可以包括控制输入，用于接收来自控制电路28的控制输入，以便选择性地在第一模式期间启用d类音频输出级42，并在第二模式期间禁用d类音频输出级42(例如，通过禁用电源电压或从d类音频输出级42去耦电源电压，或者通过禁用或去耦放大器16的放大器输出的驱动设备来防止d类音频输出级42驱动放大器16的放大器输出)。

ab类音频输出级44可以包括任何合适的系统、设备或装置，其被配置为以线性增益放大中间信号vint并将中间信号vint转换为未调制的音频输出信号vout。例如，在一些实施例中，未调制的音频输出信号vout可以包括连续时间基带信号(例如，音频基带信号)。如图3所示，ab类音频输出级44可以包括控制输入，用于接收来自控制电路28的控制输入，以便选择性地在第二模式期间启用ab类音频输出级44，并在第一模式期间禁用ab类音频输出级44(例如，通过禁用电源电压或从ab类音频输出级44去耦电源电压，或者通过禁用或去耦放大器16的放大器输出的驱动设备来防止ab类音频输出级44驱动放大器16的放大器输出)。在图4和图5中描绘了并且在下面更详细地描述了ab类音频输出级44的示例实现。

如图3所示，最终输出级24可以包括信号反馈网络50，用于将指示音频输出信号vout的信号反馈回到最终输出级24的输入，从而在ab类音频输出级44周围形成反馈回路。例如，如图3所示，信号反馈网络50可以包括电阻器和/或其他合适的电路元件。

在一些实施例中，在第一模式下的最终输出级24的信号增益(例如，vout/vint)可以近似等于在第二模式下的最终输出级24的信号增益。在这些和其他实施例中，在第一模式下的最终输出级24的偏移(例如，直流偏移)可以近似等于在第二模式下的最终输出级24的偏移。

如图3所示，最终输出级24还可以包括预调节电路49，其耦合到放大器16的放大器输出的输出端子中的一个或两个，其中预调节电路49具有接收自控制电路28的控制输入，以用于控制预调节电路49的功能，如下面更详细地描述。在一些实施例中，预调节电路49可以被配置为在最终输出级24的模式之间进行切换之前预调节最终输出级24的电压(例如，电压vout)和输出的电流(例如，流到耦合在电压vout的端子之间的负载中的电流)中的至少一个，以便限制在模式之间切换最终输出级24而引起的音频伪像。例如，预调节电路49可以在最终输出级24的模式之间进行切换之前，通过将最终输出级24的输出的输出端子中的每个充电至与ab类音频输出级44成一体的ab类输出驱动器级的共模电压，来预调节最终输出级24的输出的电压和电流中的至少一个。在这些和其他实施例中，预调节电路49可被配置为执行切换序列以在最终输出级24的模式之间进行切换，从而使得在开关序列的所有点上，最终输出级24的输出的输出端子都具有已知的阻抗。

信号反馈网络26可以包括任何合适的反馈网络，用于将指示音频输出信号vout的信号反馈到放大器16的放大器输入。例如，如图3所示，信号反馈网络26可以包括可变反馈电阻器48，其中可变反馈电阻器48的电阻由接收自控制电路28的控制信号控制，如下文更详细地描述。

因此，最终输出级24可以在第一模式下用作开环开关模式驱动器，并且可以在第二模式下用作连续时间闭环放大器。另外，当最终输出级以第二模式操作时，放大器16可以包括具有信号反馈网络26的第一反馈回路，以及包括第二反馈回路，其耦合在由信号反馈网络50实现的放大器输出和中间输出之间。

控制电路28可以包括任何合适的系统、设备或装置，其被配置为接收指示数字音频输入信号dig_in、音频输出电压vout、中间信号vint和/或放大器16的其他工作特性的信息，并且至少基于此来控制放大器16的一个或多个组件的操作。例如，控制电路28可以被配置为基于数字音频输入信号dig_in和/或模拟输入信号vin的特性(例如，其可以根据接收和分析数字音频输入信号dig_in、模拟输入信号vin、中间信号vint和/或音频输出信号vout来确定)，使最终输出级24在第一模式和第二模式之间进行切换。这种特性可以包括模拟输入信号vin的频率、模拟输入信号vin的幅度、模拟输入信号vin的信噪比、模拟输入信号vin的本底噪声或模拟输入信号vin的其他噪声特性中的一个或多个。例如，在一些实施例中，控制电路28可以被配置为在模拟输入信号vin的幅度减小到阈值幅度以下时将最终输出级24从第一模式切换到第二模式，并且可以被配置为在模拟输入信号vin的幅度增加到相同的阈值幅度或另一个阈值幅度之上时将最终输出级24从第二模式切换到第一模式。在一些实施例中，为了减少与模式之间的切换关联的音频伪像，控制电路28还可被配置为仅在音频输出信号vout的幅度近似为零时(例如，当d类音频输出级42生成的调制信号在其生成的脉冲串中处于其最小电压时)进行模式之间的切换。

在这些和其他实施例中，控制电路28可以进一步被配置为使得最终输出级24在d类音频输出级42输出的调制输出信号的调制周期大约完成时在第一模式和第二模式之间切换，以及使得最终输出级24在d类音频输出级42输出的调制输出信号的另一个调制周期大约开始时在第二模式和第一模式之间切换，从而减少在两种模式之间进行切换而引起的音频伪像。

在这些和其他实施例中，控制电路28可以进一步被配置为控制预调节电路49及其组件，从而减少在两种模式之间进行切换引起的音频伪像，如本公开中其他地方所描述的。

另外，控制电路28还可以被配置为执行最终输出级24的校准。例如，控制电路28可以接收和分析中间信号vint和音频输出信号vout，以确定d类音频输出级42的增益(例如，最终输出级24在第一模式中的信号增益)和ab类音频输出级44的增益(例如，最终输出级24在第二模式中的信号增益)，并基于此修改d类音频输出级42的增益和/或ab类音频输出级44的增益，以便在第二模式下校准最终输出级24的信号增益，以匹配最终输出级24在第一模式中的信号增益。作为另一个示例，控制电路28可以接收和分析中间信号vint和/或音频输出信号vout，以确定d类音频输出级42的偏移(例如，直流偏移)(例如，最终输出级24在第一模式中的偏移)和ab类音频输出级44的偏移(例如，最终输出级24在第二模式中的偏移)，并基于此修改d类音频输出级42的偏移和/或ab类音频输出级44的偏移，以便在第二模式下校准最终输出级24的偏移，以匹配最终输出级24在第一模式下的偏移。

在这些和其他实施例中，控制电路28还可以被配置为控制第一级22(例如，积分器32)和/或信号反馈网络26的特性。当在最终输出级24的第一模式和第二模式之间进行切换时以及当在第二模式和第一模式之间进行切换时，控制电路28可以将第一级22和信号反馈网络26的这种特性和结构保持为静态。在模式之间进行切换时将第一级22和信号反馈网络26的特性和结构保持为静态允许模式共享相同模拟前端和反馈网络，从而降低或最小化模式之间信号增益失配合偏移的可能性，并从而降低或最小化在模式之间进行切换引起的音频伪像。然而，在控制电路28已经将最终输出级24切换到第二模式(例如，由ab类音频输出级44驱动的放大器输出)之后，控制电路28可以在修改第一级22和/或信号反馈网络26的特性，以便减少放大器16的本底噪声。例如，在一些实施例中，控制电路28可以修改积分器32的特性(例如，积分器32内部的滤波器的电阻和/或电容)和/或第一级22的其他组件的特性，以便在最终输出级24以第二模式工作时减少放大器16的本底噪声。作为另一个示例，在这些和其他实施例中，控制电路28可以修改信号反馈网络26的特性(例如，可变反馈电阻器48的电阻)，以便在最终输出级24以第二模式工作时减少放大器16的本底噪声。当进行这种修改时，控制电路28可以在将最终输出级24从第二模式切换到第一模式之前，将这些特性返回到它们的未修改状态。

图4是根据本公开的实施例的示例ab类音频输出级44a的所选组件的方框图。在一些实施例中，可以使用ab类音频输出级44a来实现放大器16的ab类音频输出级44。如图所示，ab类音频输出级44a可以包括ab类驱动器级90、开关92以及与信号反馈网络50一起布置的开关94，如图4所示。在操作时，当对最终输出级24进行从d类操作模式到ab类操作模式的模式切换时，这种切换可以首先涉及对处于断电或掉电状态的包括ab类驱动器级90的ab类音频输出级44a的组件加电。在为包括ab类驱动器级90的ab类音频输出级44a的组件加电之后，可以在从控制电路28传送的控制信号的控制下使开关92激活(例如，闭合、启用、接通)，并且使开关94去激活(例如，断开、禁用、关闭)，以在将ab类驱动器级90的输出耦合到最终输出级24的输出之前，允许ab类音频输出级44a的操作稳定到正常的稳态操作。在ab类输出级44a已经稳定(并且满足了在最终输出级24的模式之间进行切换的其他条件，如本公开中的其他地方所描述的)之后，可以在从控制电路28传送的控制信号的控制下激活开关94并且使开关92去激活，以便将ab类驱动器级90的输出耦合到最终输出级24的输出。

图5是根据本公开的实施例的另一个示例ab类音频输出级44b的所选组件的方框图。在一些实施例中，可以使用ab类音频输出级44b来实现放大器16的ab类音频输出级44。ab类音频输出级44b在许多方面都可以类似于图4的ab类音频输出级44a，并且因此可在下面描述了仅ab类音频输出级44b和ab类音频输出级44a之间的主要区别。如图5所示，ab类音频输出级44b可以包括p型金属氧化物半导体场效应晶体管(p-mosfet)96、n型金属氧化物半导体场效应晶体管(n-mosfet)98，以及除图4的ab类音频输出级44a中存在的开关之外的其他开关94。p-mosfet96和n-mosfet98的特性可以使得它们复制与ab类驱动器级90成一体的类似器件的特性。

因此，在操作中，当对最终输出级24进行从d类操作模式到ab类操作模式的模式切换时，可以在从控制电路28传送的控制信号的控制下激活开关92并且使开关94去激活，以便在将ab类驱动器级90的输出耦合到最终输出级24的输出之前，允许ab类音频输出级44b的操作稳定到正常的稳态操作。在ab类输出级44b稳定之后(并且满足了在最终输出级24的模式之间进行切换的其他条件，如本公开中的其他地方所描述的)，可以在从控制电路28传送的控制信号的控制下激活开关94并使开关92去激活，以将ab类驱动器级90的输出耦合到最终输出级24的输出。因此，在对最终输出级24进行从d类操作模式到ab类操作模式的模式切换期间，由p-mosfet96和n-mosfet98形成的ab类驱动器级90的副本可以通过使用ab类驱动器级90的副本将输出充电至ab类驱动器级90的共模电压从而提供共模电压，来预调节最终输出级28的输出的电压(例如，电压vout)和电流中的至少一个。

尽管图5描绘了由p-mosfet96和n-mosfet98形成的ab类驱动器级90的副本存在于ab类音频输出级44b内，但是在一些实施例中，这种副本以及图5中描绘的与ab类音频输出级44b成一体的一个或多个其他组件可以替代为与本文其他地方描述的预调节电路49成一体。

图6是根据本公开的实施例的示例预调节电路49a的所选组件的方框图。在一些实施例中，可以使用预调节电路49a来实现放大器16的预调节电路49。如图6所示，预调节电路49a可以包括钳位电路46和快速充电电路47。可以被实现为开关的钳位电路46可以耦合在放大器16的放大器输出的输出端子之间，其中钳位电路46具有从控制电路28接收的控制输入，用于选择性地启用钳位电路46(使输出端子短接在一起)和禁用钳位电路46，如下文更详细地描述。快速充电电路47可以包括任何合适的电路，用于将最终输出级24的输出的电压(例如，电压vout)和电流中的至少一个预调节到特定的电压和/或电流(例如，调节到ab类音频输出级44的共模电压)。

图7是根据本公开的实施例的示例快速充电电路47的所选组件的电路图。如图7所示，快速充电电路47可以包括触发器100、逻辑或非门102、n-mosfet104、n-mosfet106、p-mosfet108、n-mosfet110、p-mosfet112和如图7所示布置的n-mosfet114。在操作时，当根据从控制电路28传送的一个或多个控制信号启用快速充电电路47时，快速充电电路47可以将最终输出级24的输出端子(其可以经由钳位46电路耦合在一起)充电至共模电压vcm，所述共模电压可以是ab类音频输出级44的共模电压。在操作时，n-mosfet104和n-mosfet106可以对最终输出级24的输出端子充电，所述最终输出级24具有电流模式反馈，所述电流模式反馈控制输出端子被充电到的电压。因此，快速充电电路47还可以基于在最终输出级24的输出的端子之间存在的负载来预调节最终输出级24的输出上的电流。

图8是根据本公开的实施例的另一个示例预调节电路49b的所选组件的方框图。在一些实施例中，可以使用预调节电路49b来实现放大器16的预调节电路49。如图8所示，预调节电路49b可包括钳位电路46、电容器39以及如图所示布置的开关41和43。预调节电路49b的钳位电路46可以类似于预调节电路49a的钳位电路46。当在从控制电路28传送的控制信号的控制下启用预调节电路49b时，可以启用钳位电路46以将最终输出级24的输出端子短接在一起，可以激活开关43并去激活开关41以允许电容器39中存在的电荷将最终输出级24的输出端子中的每个充电至共模电压vcm。当在从控制电路28传送的控制信号的控制下禁用预调节电路49b时，可以禁用钳位电路46，可以激活开关41并去激活开关43，以允许电容器39充电至共模电压vcm。本领域技术人员可以认识到，可以用双等效电源和电感器代替电压vcm和电容器39，从而当启用预调节电路49b时，电感器可以预调节最终输出级24的输出端子的电流。

图9是根据本公开的实施例的用于在放大器16的最终输出级24的第一模式与放大器16的最终输出级24的第二模式之间进行切换的示例方法51的流程图。根据一些实施例，方法51开始于步骤52。如上所述，本公开的教导在个人音频设备1的各种配置中实现。这样，方法51的优选初始化点和步骤的顺序(包括方法51)可以取决于所选择的实现。

在步骤52，控制电路28可以监视中间信号vint、音频输出信号vout或模拟输入信号vin的其他指示信号，以确定模拟输入信号vin是否已经从阈值幅度以上减小到阈值幅度以下。如果模拟输入信号vin已经从阈值幅度以上减小到阈值幅度以下，则方法51可以前进到步骤53。否则，方法51可以保持在步骤52，直到发生这种阈值幅度交叉。

在步骤53，控制电路28可以监视音频输出信号vout以确定音频输出信号vout的幅度何时近似为零(例如，d类音频输出级42生成的调制信号何时处于其生成的脉冲串中的最小电压)。如果音频输出信号vout已经达到大约零，则方法51可以前进到步骤54。否则，方法51可以保持在步骤53，直到音频输出信号vout达到大约零。

在步骤54，控制电路28可以使ab类放大器44从断电或掉电状态通电，当最终输出级24在d类模式中工作时，所述ab类放大器44可以以断电或掉电状态工作以节省功率。

在步骤55，控制电路28可以监视音频输出信号vout，以确定ab类放大器44何时从通电开始稳定到稳态操作。一旦ab类放大器44稳定下来，则方法51可进行到步骤56。

在步骤56，控制电路28可以启用钳位电路46，从而使放大器16的放大器输出处的输出端子短接在一起，从而迫使音频输出信号vout为零。在步骤57，控制电路28可以禁用d类放大器42。例如，可以通过去激活与d类放大器42成一体的开关来禁用d类放大器42，使得d类放大器42的输出端子处于高阻抗状态。

在步骤58，ab类音频输出级44和/或预调节电路49可以将音频输出信号vout的共模电压斜升到预定值(例如，共模电压等于ab类音频输出级44的电源电压的一半)。在步骤60，控制电路28可以完全启用ab类音频输出级44，使得音频输出信号vout是未调制信号，其是中间信号vint的函数。例如，可以通过激活与ab类放大器44成一体的开关(例如，图4和图5中描绘的开关94)来启用ab类放大器44，使得与ab类放大器44成一体的ab类驱动器级的输出端子(例如，ab类驱动器级90)耦合到最终输出级24的输出端子。在一些实施例中，当d类音频输出级42输出的调制输出信号在调制周期内近似完成时，可以进行步骤56至步骤60。

在步骤62，控制电路28可以禁用钳位电路46，从而允许音频输出信号vout采取由ab类音频输出级44驱动的非零值。在步骤62完成之后，方法51可以结束。

尽管图9公开了相对于方法51将采取的特定数量的步骤，但是方法51可以比图9中描绘的步骤执行更多或更少的步骤。另外，尽管图9公开了相对于方法51将要采取的某些步骤顺序，包括方法51的步骤可以以任何合适的顺序完成。

可以使用个人音频设备1或可操作用于实现方法51的任何其他系统来实现方法51。在某些实施例中，方法51可以部分或全部地以包含在计算机可读介质中且可由控制器执行的软件和/或固件来实现。

图10是根据本公开的实施例的用于在放大器16的最终输出级24的第二模式与放大器16的最终输出级24的第一模式之间进行切换的示例方法70的流程图。根据一些实施例，方法70开始于步骤72。如上所述，本公开的教导在个人音频设备1的各种配置中实现。这样，方法70的优选初始化点和步骤的顺序(包括方法70)可以取决于所选择的实现。

在步骤72，控制电路28可以监视中间信号vint、音频输出信号vout或模拟输入信号vin的其他指示信号，以确定模拟输入信号vin是否已经从阈值幅度以下增大到阈值幅度以上(其可以是与步骤52的阈值相同的阈值或不同的阈值)。如果模拟输入信号vin已经从阈值幅度以下增大到阈值幅度以上，则方法70可以前进到步骤73。否则，方法70可以保持在步骤72，直到发生这种阈值幅度交叉。

在步骤73，控制电路28可以监视音频输出信号vout以确定音频输出信号vout的幅度何时近似为零(例如，音频输出信号vout何时经历零交叉)。如果音频输出信号vout已经达到大约零，则方法70可以前进到步骤74。否则，方法70可以保持在步骤73，直到音频输出信号vout达到大约零。

在步骤74，控制电路28可以使ab类放大器42从断电或掉电状态通电，当最终输出级24在ab类模式中工作时，所述d类放大器42可以以断电或掉电状态工作以节省功率。

在步骤75，控制电路28可以监视音频输出信号vout，以确定d类放大器42何时从通电开始稳定到稳态操作。一旦d类放大器42稳定下来，则方法70可进行到步骤76。

在步骤76，控制电路28可以启用钳位电路46，从而使放大器16的放大器输出处的输出端子短接在一起，从而迫使音频输出信号vout为零。在步骤77，控制电路28可以禁用ab类放大器44。例如，可以通过激活与ab类放大器44成一体的开关来禁用ab类放大器44(例如，图4和图5中描绘的开关94)，使得与ab类放大器44成一体的ab类驱动器级(例如，ab类驱动器级90)的输出端子与最终输出级24的输出端子去耦合。

在步骤78，预调节电路49(或另一个辅助放大器，图3中未示出)可以将音频输出信号vout的共模电压斜降到零。在步骤80，控制电路28可以完全启用d类音频输出级42，使得音频输出信号vout是调制信号，其是中间信号vint的函数。例如，可以通过激活与d类放大器42成一体的开关来启用d类放大器42，使得d类放大器42的输出端子耦合到最终输出级24的输出端子。在一些实施例中，当d类音频输出级42输出的调制输出信号在调制周期内近似开始时，可以进行步骤76至步骤80。

在步骤82，控制电路28可以禁用钳位电路46，从而允许音频输出信号vout采取由d类音频输出级42驱动的非零值。在步骤82完成之后，方法70可以结束。

尽管图10公开了相对于方法70将采取的特定数量的步骤，但是方法70可以比图10中描绘的步骤执行更多或更少的步骤。另外，尽管图10公开了相对于方法70将要采取的某些步骤顺序，包括方法70的步骤可以以任何合适的顺序完成。

可以使用个人音频设备1或可操作用于实现方法70的任何其他系统来实现方法70。在某些实施例中，方法70可以部分或全部地以包含在计算机可读介质中且可由控制器执行的软件和/或固件来实现。

确定是否在最终输出级24的模式之间进行切换的一个特殊挑战在于，对于这种切换的带内信号电平的检测需要低通滤波。但是，这种低通滤波器在确定是否切换节点时增加了等待时间。因此，对于输入信号的上升幅度，在这种确定是否切换模式时的等待时间(例如，从其中启用了ab类输出级44的第二模式切换到启用了d类输出级42的第一模式)可能导致切换太慢发生，从而导致输出信号的信号削波。

图11是根据本公开的实施例的图3中描绘的放大器16的示例控制电路28的所选组件的方框图。控制电路28的这种组件可以减少或消除上述关于在控制模式之间进行切换时由低通滤波器引起的等待时间的挑战。

如图11所示，控制电路28可以包括对象密度检测器122、联机滤波器124、离线滤波器126、比较器128、130和132以及逻辑或门134。

对象密度检测器122可以包括任何系统、设备或装置，其被配置为确定(特别是在其中数字音频输入信号dig_in是脉冲密度调制信号的实施例中)数字音频输入信号dig_in的逻辑对象的密度，并生成指示这种密度的输出信号。这样的输出信号可以由比较器128接收并且由比较器128与阈值密度thra进行比较，以产生中间切换信号swa。

联机滤波器124可以包括任何合适的滤波器，其被配置为接收数字音频输入信号dig_in和对数字音频输入信号dig_in进行低通滤波以生成数字音频输入信号dig_in的低通滤波版本。这样滤波后的信号可以由比较器130接收并且由比较器130与阈值密度thrb进行比较，以产生中间切换信号swb。顾名思义，联机滤波器124可以与数字音频输入信号dig_in和音频输出信号vout之间的信号路径成一体，并且因此可以生成输出信号filt，所述信号可以表示包括数字音频输入信号dig_in和音频输出信号vout之间的信号路径上的dac14、第一级22或放大器16的任何其他合适的部分的内部的中间电压。

离线滤波器126可以包括任何合适的滤波器，其被配置为接收数字音频输入信号dig_in和对数字音频输入信号dig_in进行低通滤波以生成数字音频输入信号dig_in的低通滤波版本。这样滤波后的信号可以由比较器132接收并且可以由比较器132与阈值密度thrc进行比较，以便产生中间切换信号swc。顾名思义，离线滤波器126可以位于数字音频输入信号dig_in和音频输出信号vout之间的信号路径之外。因为离线滤波器126在信号路径的外部，所以其可比联机滤波器124的等待时间更长(并且因此准确性更高)。

逻辑或门134可以对中间切换信号swa、swb和swc执行逻辑或运算，并生成切换信号switch，所述切换信号响应于数字音频输入信号dig_in的幅度增加来指示放大器16的最终输出级24应从第二模式(例如，启用了ab类输出级44)切换到第一模式(例如，启用了d类输出级42)。因此，切换信号swa、swb和swc中的任一个的断言都可以触发最终输出级24的第二模式到第一模式之间的切换。由于它们各自的特性，对象密度检测器122和比较器128的组合可最适于检测数字音频输入信号dig_in的快速上升的信号幅度的阈值交叉，联机滤波器124和比较器130的组合可最适于检测数字音频输入信号dig_in的中等速度上升的信号幅度的阈值交叉，以及离线滤波器126和比较器132的组合可最适于检测数字音频输入信号dig_in的缓慢上升的信号幅度的阈值交叉。因此，控制电路28可以有效地从最终输出级24的第二模式(例如，启用了ab类输出级44)切换到第一模式(例如，启用了d类输出级42)，同时减少或消除切换的音频伪像。

各种阈值thra、thrb和thrc可以相等/等效，或者可以不同。例如，在一些实施例中，阈值thrb可以大于阈值thrc，以解决联机滤波器124中存在的噪声和/或数字音频输入信号dig_in与音频输出信号vout之间的全部或部分信号路径中存在的噪声。因此，当数字音频输入信号dig_in为零时，控制电路28可以通过测量联机滤波器124输出的滤波信号与离线滤波器126输出的滤波信号之间的差来相对于阈值thrc设置阈值thrb，使得所述差指示联机滤波器124中存在的噪声，并从而基于所述差设置阈值thrb。

尽管前述内容考虑了使用图11中所示的控制电路28的组件来在最终输出级24的第二模式和第一模式之间进行切换，但是本文中使用的系统和方法可以应用于任何音频系统，其采用阈值以用于在音频系统的操作模式和/或音频系统的活动信号路径之间进行切换。例如，在一些实施例中，可以采用与上述相同或相似的系统和方法以用于噪声门，从而对于音频输入信号的低幅度，音频系统的输出信号被迫为零，从而避免信号路径中存在的噪声的音频输出。因此，参考图11，当数字音频输入信号dig_in为零时，控制电路28可以通过测量联机滤波器124输出的滤波信号与离线滤波器126输出的滤波信号之间的差来设置阈值thrb，以退出音频系统的噪声门操作模式，使得所述差指示音频信号路径中存在的噪声，并从而根据所述差设置阈值thrb。

如本文中所使用的，当两个或更多个元件被称为“耦合”到彼此时，所述术语指示所述两个或更多个元件为电子通信或机械通信(如适用)，而无论是间接连接还是直接连接、存在或不存在中间元件。

本公开包括本领域普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变型、更改和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变型、更改和修改。此外，所附权利要求中对适于、布置为、能够、配置为、启用用于、能够操作用于或可操作用于执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的组件的引用包含所述装置、系统或组件，无论是否激活、接通或解锁所述特定功能，只要所述装置、系统或组件是如此修改、布置、有能力、配置、能够操作或可操作的。

本文叙述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明和发明人为进一步发展本领域所做出的构思，并且被解释为不限于这种具体叙述的示例和条件。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。