音频放大器系统的制作方法

本公开涉及音频放大器系统。

背景技术：

1、音频信号的采集和再现是电子电路的第一应用之一。当今，音频电子器件随处可见，并且可以在电视和高保真立体声系统、轿车音频系统中以及近年来在蜂窝式电话和许多其它便携式应用中找到。这些电子器件中的绝大部分呈集成电路的形式。音频放大器系统可以用于移动电话和其它移动装置。例子音频放大器系统还被称作智能扬声器驱动器，其最大化声输出同时确保扬声器不受损。这通过借助扬声器模型来预测膜偏移和估计音圈温度进行。膜偏移直接相关于声压级。通过反馈进入扬声器中的电流的实时测量，消除扬声器模型与现实世界之间的差别。

2、智能扬声器驱动器的核心是驱动实际扩音器的高效率d类放大器。该放大器由甚至在低电池电压下保证高输出功率的dc-dc升压转换器供电。dc-dc升压转换器受控于数字域，并且仅当在放大器输出处需要高功率时启用。通过进行音频信号的粗包络跟踪来优化dc-dc升压转换器和放大器的组合效率。

技术实现思路

1、本公开的各方面在所附权利要求书中定义。在第一方面，定义了一种音频放大器系统，其包括：可变增益音频处理器，该可变增益音频处理器被配置成接收数字音频信号并输出经处理数字音频信号；数/模转换器，该数/模转换器耦合到音频处理器并且被配置成接收经处理数字音频信号；可变增益放大器，该可变增益放大器具有耦合到数/模转换器的输出端的输入端并且可操作地连接到具有至少两个电源值的电源；以及控制器，该控制器耦合到可变增益音频处理器和可变增益放大器，并且被配置成使音频放大器系统在具有第一电源电压值的第一操作模式与具有第二较高电源电压值的第二操作模式之间切换；其中控制器在第一操作模式中可操作以将音频放大器系统增益设置为预定增益值，并且在第二操作模式中可操作以通过相对于第一操作模式增大可变增益放大器的增益并减小可变增益音频处理器的增益来将放大器系统增益保持在预定增益值。

2、在实施例中，控制器可以另外可操作以通过用增益因数改变可变增益放大器的增益并用增益因数的倒数改变可变增益音频处理器的增益来保持音频放大器系统增益。

3、通过保持增益，音频放大器系统的总增益在典型工程公差内相同，该典型工程公差在两个操作模式之间可为+-1％。当在两个模式之间切换时，保持增益使得用户不能察觉到音频输出的改变。

4、在实施例中，增益校正因数可以为二的整数幂。

5、在实施例中，数/模转换器可为可操作地被供应参考电流的电流模式数/模转换器。

6、在实施例中，控制器可以另外可操作以从第二操作模式切换到第一操作模式，并且通过相对于第二操作模式减小可变增益放大器的增益和增大可变增益音频处理器的增益将放大器系统增益保持在预定值。

7、在音频放大系统的实施例中，可变增益放大器可为d类放大器。可变增益d类放大器可包括一对差分输入端、一对差分输出端和一对可变电阻，每个可变电阻耦合在差分输出端中的相应一个差分输出端与差分输入端之间。可变电阻可耦合到控制器。控制器可以可操作以通过改变反馈电阻值来控制可变增益d类放大器的增益。

8、在实施例中，每个可变电阻可包括第一固定电阻和耦合到控制器的至少一个另外可切换电阻的串联和/或并联布置。

9、在音频放大器系统的实施例中，可变增益音频处理器可另外包括sigma-delta调制器，该sigma-delta调制器可以充当噪声整形器。

10、在音频放大器系统的实施例中，可变增益音频处理器可包括耦合到控制器的增益校正器，该增益校正器可选择以在第一操作模式中用增益因数增大数字音频信号的增益并在第二操作模式中将单位增益应用到数字音频信号。

11、在实施例中，sigma-delta调制器可包括布置在环路滤波器与量化器之间的增益校正器和布置在sigma-delta调制器的反馈路径中并且耦合到控制器的另一个增益校正器，其中该另一个增益校正器可选择以响应于电源电压变化到第二较低值来用增益因数使经处理数字音频信号衰减。其中所述另一个增益校正器可选择以在所述第一操作模式中用所述增益因数来衰减所述经处理数字音频信号，并且在所述第二操作模式中将单位增益应用到所述经处理数字音频信号

12、在实施例中，控制器可包括耦合到sigma-delta调制器的输出端的检测器。该控制器可以另外可操作以响应于在经处理数字信号中检测到预定数目的连续零来改变增益。其中所述控制器另外被配置成响应于在所述经处理数字信号中检测到预定数目的连续零而改变所述可变增益音频处理器和所述可变增益放大器的所述增益。

13、在实施例中，音频放大器系统可另外包括耦合到增益校正器的输出端的同步延迟元件和耦合到延迟元件的输出端的延迟误差校正器，该延迟误差校正器被配置成响应于电源电压从第一电源电压值变化到第二较高电源电压值，通过将来自延迟元件的信号在单个时钟周期除以增益校正因数来校正经延迟信号，以及响应于电源电压从第二电源电压值变化到第一电源电压值将来自延迟元件的信号在单个时钟周期乘以增益校正因数，并且将经延迟校正信号输出到数/模转换器。

14、在包括环路滤波器的音频放大器系统的实施例中，环路滤波器可包括延迟误差校正器。

15、在音频放大器系统的实施例中，第一操作模式可为低功率操作模式并且第二操作模式可为高功率操作模式，并且其中控制器耦合到dc-dc转换器，并且可操作以响应于数字音频信号的电平的增大而将音频放大器系统在低功率操作模式与高功率操作模式之间切换。

技术特征：

1.一种音频放大器系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述控制器另外可操作以通过用增益因数改变所述可变增益放大器的所述增益和用所述增益因数的倒数改变所述可变增益音频处理器的所述增益来保持所述音频放大器系统的增益。

3.根据权利要求2所述的音频放大器系统，其特征在于，所述增益因数为二的整数幂。

4.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述数/模转换器为可操作地被供应参考电流的电流模式数/模转换器。

5.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述控制器另外可操作以从所述第二操作模式切换到所述第一操作模式，并通过相对于所述第二操作模式减小所述可变增益放大器的所述增益和增大所述可变增益音频处理器的所述增益使所述音频放大器系统的增益保持在预定值。

6.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述可变增益放大器为d类放大器。

7.根据权利要求6所述的音频放大器系统，其特征在于，所述可变增益d类放大器另外包括一对差分输入端、一对差分输出端和一对可变反馈电阻，每个可变反馈电阻耦合在所述差分输出端中的相应一个差分输出端与所述差分输入端之间，并且其中所述可变电阻耦合到所述控制器，并且其中所述控制器可操作以通过改变反馈电阻值来控制所述可变增益d类放大器的增益。

8.根据权利要求7所述的音频放大器系统，其特征在于，每个可变电阻可包括第一固定电阻和耦合到控制器的至少一个另外可切换电阻的串联和/或并联布置。

9.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述可变增益音频处理器包括耦合到所述控制器的增益校正器，所述增益校正器可选择以在所述第一操作模式中用增益因数增大所述数字音频信号的所述增益，并在所述第二操作模式中将单位增益应用到所述数字音频信号。

10.根据权利要求9所述的音频放大器系统，其特征在于，所述sigma-delta调制器包括布置在环路滤波器与量化器之间的所述增益校正器和布置在所述sigma-delta调制器的所述反馈路径中并且耦合到所述控制器的另一个增益校正器，其中所述另一个增益校正器可选择以在所述第一操作模式中用所述增益因数来衰减所述经处理数字音频信号，并且在所述第二操作模式中将单位增益应用到所述经处理数字音频信号。

11.根据权利要求10所述的音频放大器系统，其特征在于，另外包括耦合到所述增益校正器的所述输出端的同步延迟元件和耦合到所述同步延迟元件的所述输出端的延迟误差校正器，所述延迟误差校正器被配置成通过以下操作来校正所述经延迟信号：

12.根据权利要求11所述的音频放大器系统，其特征在于，所述环路滤波器包括延迟误差校正器。

13.根据权利要求1所述的音频放大器系统，其特征在于，所述第一操作模式为低功率操作模式并且所述第二操作模式为高功率操作模式，所述控制器耦合到dc-dc转换器，并且可操作以响应于数字音频信号的电平的增大而将音频放大器系统从所述低功率操作模式切换到所述高功率操作模式。

技术总结
描述一种音频放大器系统，其包括：用于处理数字音频信号的可变增益音频处理器、耦合到音频处理器并且被配置成接收经处理数字音频信号的数/模转换器、具有耦合到数/模转换器的输出端的输入端并且可操作地连接到电源的可变增益放大器、耦合到可变增益音频处理器和可变增益放大器并且被配置成使音频放大器系统在具有第一电源电压值的第一操作模式与具有第二较高电源电压值的第二操作模式之间切换的控制器；其中控制器在第一操作模式中可操作以将音频放大器系统增益设置为所期望的增益值，并且在第二操作模式中可操作以通过相对于第一操作模式增大可变增益放大器的增益并减小可变增益音频处理器的增益来保持所期望的增益值。

技术研发人员：马克·伯克豪特,卢岑·卢德格斯·埃尔伯塔斯·亨德里克斯·多普,马尔藤·范多梅伦,哈恩·马丁内斯·斯胡尔曼斯
受保护的技术使用者：汇顶科技（香港）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13