用于驱动负载的电路系统的制作方法

本公开涉及用于驱动负载的电路系统。具体地，本公开涉及包括电流检测电路系统的电路系统，所述电流检测电路系统用于检测通过负载的电流。

背景技术：

1、用于驱动诸如音频换能器(例如扬声器)或触觉换能器(例如，诸如线性谐振致动器的致动器)的换能器的驱动器电路系统通常包括电压检测(vmon)和电流检测(imon)电路块，分别用于在换能器由诸如音频信号或触觉波形的回放信号驱动时检测换能器两端的电压和通过换能器的电流。在这种背景下，回放信号是驱动换能器生成期望输出(诸如音频或触觉输出)的驱动信号。

2、检测到的电压和电流可用于计算、估计或以其他方式确定换能器的阻抗，所述阻抗可以是具有电阻、电感和/或电容分量的复阻抗。在回放信号被提供给换能器时，可在诸如扬声器保护的应用中使用所确定阻抗。

3、图1是示出包括电压和电流检测电路块的驱动器电路系统的示例的示意图。在这个示例中，总体上以100示出的驱动器电路系统包括驱动相应d类输出级130、140的第一d类驱动器110和第二d类驱动器120。负载150耦合在d类输出级130、140的相应输出节点132、142之间，并且电流感测电阻器160与负载150串联耦合在d类输出级130、140的输出节点132、142之间。

4、驱动器电路系统100还包括电流检测电路块170，所述电流检测电路块与电流感测电阻器160并联耦合并且被配置来在负载由在d类输出级130、140之间提供的回放信号驱动时生成指示通过负载150的电流的电流感测信号(例如电压)。

5、驱动器电路系统100还包括电压检测电路块180，所述电压检测电路块与负载150并联耦合并且被配置来在负载150由回放信号驱动时生成指示负载150两端的电压的电压感测信号(例如电压)。

6、在阻抗和/或电感测量块190的相应输入端处接收电流感测信号和电压感测信号，所述阻抗和/或电感测量块被配置来基于电流感测信号和电压感测信号计算、估计或以其他方式确定负载150的阻抗和/或电感。

7、电流感测电阻器160被配置成具有尽可能小的电阻(通常为大约0.1ω)，以便最小化不利影响，诸如负载的输出中的效率降低和/或失真，例如音频换能器(诸如扬声器)的音频输出中的失真。通常，回放信号具有相对高的功率，使得小的电流感测电阻生成足够幅度的信号以允许以所需的准确度程度测量、估计或以其他方式确定负载电流。

8、在图1所示的示例中，驱动器电路系统包括第一单端d类输出级130和第二单端d类输出级140，并且驱动信号作为差分信号在d类输出级130、140的输出节点处提供，但是应当理解，图1中所示种类的电流和电压检测电路块也可以在替代的驱动器电路系统拓扑(例如，使用单端输出级的拓扑，或者采用除d类输出级以外的差分或单端输出级的拓扑)中提供。

9、在一些应用中，可能希望在未向换能器供应回放信号时测量负载阻抗或电感。例如，在由驱动器电路系统驱动线性谐振致动器(lra)的应用中，可能希望能够测量、估计或以其他方式确定lra的电感，以便感测lra的可移动质量的位置。在此类应用中，lra的电感变化可用于检测lra的质量的位置变化。

10、对于此类辅助测量(即，在负载未由回放信号驱动时进行的测量)，希望最小化进行测量时消耗的功率。另外，当负载是lra时，希望避免使用大的信号幅度进行此类辅助测量，以便防止在进行辅助测量时lra的质量发生移动。

11、通常，用于驱动换能器进行辅助换能器电流和/或换能器电压测量的导频信号(它是具有预定义频率或频率内容和预定义量值的信号，例如具有预定义频率和峰-峰幅度的正弦曲线)的量值显著低于回放信号的量值。例如，用于在正常操作期间驱动换能器生成期望换能器输出的回放信号可具有大约10伏的峰值幅度，而导频信号可具有大约1伏的峰值幅度。因此，在进行辅助测量时驱动器电路系统的功耗与它在正常操作中的功耗相比有所降低。然而，由电流检测电路块170感测到的电流感测电阻器160两端的电流感测信号(例如电压)的电平也有所降低，从而导致电流感测信号的信噪比降低并且测量灵敏度降低。

12、在进行辅助测量时增加电流感测信号的信噪比和测量灵敏度的一种方法是增加电流感测电阻器160的电阻。然而，电流感测电阻器160的电阻越高，电路系统100在正常操作中的功耗越高，并且在换能器输出中引入的失真越大。因此，不希望增加电流感测电阻器160的电阻。

13、替代方法是将具有比电流感测电阻器160更高的电阻的可切换辅助电流感测电阻器添加到电路系统100。然后可通过致动选择器开关来选择辅助电流感测电阻器用于进行辅助测量。然而，为了使这样的布置正确地起作用，选择器开关必须具有比电流感测电阻器160显著更低的阻抗(例如<<0.1欧姆)，因此将需要非常大的开关。这样的开关会增加寄生电容，这会降低电路系统100的效率并且还会引起换能器输出的失真增加。另外，这样的开关将占据集成电路管芯上相对大的硅面积，从而增加实现电路系统的集成电路的物理尺寸和成本。

技术实现思路

1、本公开涉及用于驱动负载的电路系统，其中主驱动器电路系统耦合到第一信号路径并且用于在第一(正常)操作模式期间利用回放信号来驱动负载(例如，诸如音频换能器或触觉换能器的换能器)以生成期望输出，并且辅助驱动器电路系统耦合到辅助信号路径并且可用于在第二(辅助测量)操作模式期间利用导频信号来驱动负载，在第二(辅助测量)操作模式下测量、估计或以其他方式确定通过负载的电流。辅助信号路径包括辅助电流感测电阻器，并且电路系统包括耦合到辅助电流感测电阻器的电流检测电路系统。在第一正常操作模式下，主驱动器电路系统操作以向负载提供回放信号以生成期望输出，并且辅助驱动器电路系统不操作。在第二测量操作模式下，辅助驱动器电路系统或主驱动器电路系统操作以向负载供应导频音以允许检测通过负载的电流。辅助驱动器电路系统或主驱动器中的另一者可在第二操作模式下不操作，或者替代地可在第二模式下的操作期间输出恒定dc电压以避免任何dc电流流过负载。

2、根据第一方面，本发明提供了用于驱动负载的电路系统，所述电路系统包括：

3、主驱动器电路系统，所述主驱动器电路系统耦合到主信号路径并且能在所述电路系统的第一操作模式下操作以利用回放信号来驱动所述负载，其中回放信号包括驱动所述负载生成期望输出的信号；

4、耦合到辅助信号路径的辅助驱动器电路系统；

5、所述辅助信号路径中的辅助电流感测电阻器；以及

6、电流检测电路系统，所述电流检测电路系统耦合到所述辅助电流感测电阻器并且被配置来生成指示通过所述负载的电流的信号，

7、其中所述主驱动器电路系统和所述辅助驱动器电路系统中的一者能在所述电路系统的第二操作模式下操作以利用导频信号来驱动所述负载，其中导频信号包括具有预定义频率或频率内容和预定义量值的信号。

8、所述主驱动器电路系统和所述辅助驱动器电路系统中的另一者能在所述电路系统的所述第二操作模式下操作以输出恒定dc信号。

9、导频信号的量值可低于回放信号的量值。

10、所述电路系统还可包括所述主信号路径中的主电流感测电阻器。

11、所述辅助电流感测电阻器可具有比所述主电流感测电阻器高的电阻。

12、所述辅助电流感测电阻器的电阻可以是所述主电流感测电阻器的电阻的大约100倍。

13、在所述第一操作模式下，所述辅助信号路径可被设置为高阻抗状态。在所述第二操作模式下，所述主信号路径可被设置为高阻抗状态。

14、所述主驱动器电路系统可包括d类输出级电路系统。

15、所述辅助信号路径可包括用于将所述辅助信号路径与所述主信号路径隔离的开关。

16、所述d类输出级电路系统的nmos装置的体节点可在所述第一操作模式下被反向偏压。

17、所述电路系统可包括多个电阻器，每个电阻器具有不同的电阻，以便用作所述辅助电流感测电阻器。

18、所述多个电阻器能选择性地耦合到所述辅助信号路径。

19、所述电路系统可包括辅助驱动器电路系统的多个实例，辅助驱动器电路系统的每个实例耦合到相应辅助信号路径，并且每个辅助信号路径可包括所述多个电阻器中的相应一个。

20、所述电路系统还可包括附加高阻抗驱动器电路系统，所述附加高阻抗驱动器电路系统被配置来在所述电路系统在所述第二模式下操作时向所述负载供应dc电流。

21、所述附加驱动器电路系统可包括闭环驱动器电路系统或开环驱动器电路系统。

22、所述附加驱动器电路系统可包括电压驱动器电路系统或电流驱动器电路系统。

23、所述附加驱动器电路系统可包括开环电流数模转换器(dac)电路系统。

24、所述附加驱动器电路系统可包括闭环电压驱动器电路系统。

25、所述电路系统还可包括附加高阻抗驱动器电路系统的多个实例，每个实例被配置来在所述电路系统在所述第二模式下操作时向所述负载供应dc电流。

26、所述主信号路径的输出节点可在使用中耦合到所述负载的第一端子。所述辅助驱动器电路系统的输出节点可在使用中耦合到所述负载的第二端子。

27、所述电路系统还可包括在使用中耦合在所述负载的第二端子与参考电压电源之间的开关。在所述第一操作模式下，所述开关可闭合以将所述负载的所述第二端子耦合到所述参考电压电源。在所述第二操作模式下，所述开关可断开。

28、所述辅助驱动器电路系统可包括电压驱动器电路系统。

29、所述电压驱动器电路系统可包括：

30、具有输入级和输出级的放大器电路系统，所述输出级包括多个可选择输出级段和一个电阻器串，所述电阻器串包括多个串联连接的电阻器。

31、所述输出级可包括一个或多个输出装置。所述或每个输出装置可被配置来基于在所述输出装置的控制端子处接收的输入信号来控制所述输出装置的输出端子处的电压。

32、所述多个可选择输出级段中的每一个可包括相应输出装置。

33、所述电阻器串中的电阻器可耦合到所述输出级段中的每一个的输出节点。

34、所述或每个输出装置可包括mosfet装置。

35、所述输出级还可包括一个或多个电流吸收器。

36、所述输出级可包括能选择性地耦合到单个电流吸收器的多个输出装置。

37、所述电路系统可包括多个可选择辅助信号路径，每个可选择辅助信号路径被配置来将所述放大器电路系统的输出端耦合到所述输出装置中的相应一个的控制端子。

38、所述电路系统还可包括多个可选择反馈路径，每个可选择反馈路径被配置来将所述输出装置中的相应一个的输出端子耦合到所述放大器电路系统的输入端。

39、所述输出级可包括单个输出装置和单个电流吸收器。

40、所述电路系统还可包括：将所述电阻器串的输入节点耦合到所述放大器电路系统的输入端的反馈路径。

41、所述电路系统还可包括：将所述电阻器串的输出节点耦合到所述放大器电路系统的输入端的反馈路径。

42、所述电路系统还可包括：将所述电阻器串的中间节点耦合到所述放大器电路系统的输入端的反馈路径。

43、所述电路系统还可包括：电压检测电路系统，所述电压检测电路系统被配置来生成指示所述负载两端的电压的信号。

44、所述电路系统还可包括：

45、阻抗测量电路系统，所述阻抗测量电路系统被配置来基于指示所述负载两端的所述电压的所述信号和指示通过所述负载的所述电流的所述信号来计算、估计或以其他方式确定所述负载的阻抗；和/或

46、电感测量电路系统，所述电感测量电路系统被配置来基于指示所述负载两端的所述电压的所述信号和指示通过所述负载的所述电流的所述信号来计算、估计或以其他方式确定所述负载的电感。

47、根据第二方面，本发明提供了用于驱动负载的电路系统，所述电路系统包括：

48、主驱动器电路系统，所述主驱动器电路系统耦合到主信号路径并且能在所述电路系统的第一操作模式下操作以向所述负载的第一端子供应回放信号；

49、辅助驱动器电路系统，所述辅助驱动器电路系统耦合到辅助信号路径并且能在所述电路系统的第二操作模式下操作以向所述负载的第二端子供应导频信号；以及

50、电流检测电路系统，所述电流检测电路系统被配置来生成指示在所述第二模式下通过所述负载的电流的信号，

51、其中所述辅助驱动器电路系统在所述第一操作模式下不操作，并且所述主驱动器电路系统在所述第二操作模式下操作以供应恒定dc电压。

52、根据第三方面，本发明提供了用于驱动负载的电路系统，所述电路系统包括：

53、主驱动器电路系统，所述主驱动器电路系统耦合到主信号路径并且能在所述电路系统的第一操作模式下操作以向所述负载的第一端子供应主信号且能在所述电路系统的第二操作模式下操作以向所述负载的所述第一端子供应测量信号；

54、辅助驱动器电路系统，所述辅助驱动器电路系统耦合到辅助信号路径并且能在所述电路系统的所述第二操作模式下操作以向所述负载的第二端子供应恒定dc电压，其中所述辅助信号路径包括可变辅助电流感测电阻器；以及

55、电流检测电路系统，所述电流检测电路系统耦合到所述可变辅助电流感测电阻器并且被配置来生成指示在所述第二模式下通过所述负载的电流的信号。

56、根据第四方面，本发明提供了用于驱动负载的电路系统，所述电路系统包括：

57、主驱动器电路系统，所述主驱动器电路系统耦合到主信号路径并且能在第一操作模式下操作以驱动所述负载；

58、辅助驱动器电路系统，所述辅助驱动器电路系统耦合到辅助信号路径并且能在第二操作模式下操作以驱动所述负载；

59、所述辅助信号路径中的辅助电流感测电阻器；以及

60、电流检测电路系统，所述电流检测电路系统耦合到所述辅助电流感测电阻器并且被配置来生成指示通过所述负载的电流的信号，

61、其中所述辅助驱动器电路系统在所述第一操作模式下不操作，并且所述主驱动器电路系统在所述第二操作模式下不操作。

62、根据第五方面，本发明提供了用于驱动负载的电路系统，所述电路系统包括：

63、驱动器电路系统，所述驱动器电路系统耦合到信号路径或环路以用于向所述负载供应信号；以及

64、电流检测电路系统，所述电流检测电路系统被配置来生成指示通过所述负载的电流的信号，

65、其中所述电路系统能在以下模式下操作：

66、第一模式，在所述第一模式下，所述信号路径或环路被设置为低阻抗状态并且所述驱动器电路系统向所述负载输出回放信号，其中回放信号包括驱动所述负载生成期望输出的信号；以及

67、第二模式，在所述第二模式下，所述信号路径或环路被设置为高阻抗状态并且所述驱动器电路系统向所述负载输出导频信号，其中导频信号包括具有预定义频率或频率内容和预定义量值的信号。

68、所述电路系统还可包括所述信号路径或环路中的可选择电流感测电阻器。

69、所述电路系统还可包括可选择主电流感测电阻器和可选择辅助电流感测电阻器。所述主电流感测电阻器可在所述电路系统在所述第一模式下的操作期间被选择，并且所述辅助电流感测电阻器可在所述电路系统在所述第二模式下的操作期间被选择。

70、所述电路系统可包括多个可选择辅助电流感测电阻器。

71、所述可选择电流感测电阻器可设置在所述驱动器电路系统与第一输出节点之间的正向信号路径中。

72、所述可选择电流感测电阻器可设置在始于第二输出节点的返回信号路径中。

73、根据第六方面，本发明提供一种集成电路，其包括第一至第五方面中任一方面的电路系统。

74、根据第六方面，本发明提供一种装置，其包括第一至第五方面中任一方面的电路系统。

75、所述装置可包括例如便携式装置、电池供电装置、移动电话、平板电脑、笔记本或膝上型计算机、智能扬声器、附件装置、头戴式装置、智能眼镜、头戴式耳机、耳机或耳塞、计算机游戏控制器、虚拟现实(vr)或增强现实(ar)装置、眼部用品、诸如智能手表的可穿戴装置、具有语音控制或语音激活功能的装置或智能扬声器。