音效输出系统及其控制方法与流程

本揭露是有关于一种音效输出系统，特别是有关一种防止爆音产生的音效输出系统。

背景技术：

音效输出系统在开机过程中，输出端容易因急遽的电压变化而导致爆音的产生。一种防爆音方法是在音效输出系统的输出端与扬声器之间(例如，系统晶片(SOC)外的印刷电路板上)耦接一电容值较大的电容以减缓输出端的电压变化。另一种做法则是在音效输出系统的输出端与扬声器之间(例如，SOC外的印刷电路板上)耦接一电容值较大之电容并再耦接具有防爆音机制的运算放大器。上述这两种方法都是在SOC外另接防爆音的电路，这会在印刷电路板上占据大量的空间，并且会导致电路整体成本增加。因此，如何提供一种不需使用到上述电容值较大的电容或运算放大器且能防止爆音产生的音效输出系统实为业界急于解决的问题。

技术实现要素：

根据本揭露的一实施例，提供一种音效输出系统。音效输出系统包含参考电压产生电路、输出级电路、开关、电荷泵(charge pump)电路以及控制电路。参考电压产生电路提供参考电压。输出级电路根据参考电压及第一信号以产生音效输出信号，输出级电路具有输出端。开关耦接于输出级电路的输出端与接地端之间。电荷泵电路输出偏压电压以偏压输出级电路。控制电路耦接至开关、电荷泵电路、以及参考电压产生电路。控制电路提供第一控制信号控制开关，并提供第二控制信号控制电荷泵电路，并提供第三控制信号控制参考电压产生电路。在一开机操作中，控制电路致能第一控制信号以导通开关，使输出端接地，再致能第二控制信号以致能电荷泵电路输出偏压电压，之后再致能第三控制信号以启动参考电压产生电路进而致能输出级电路。

根据本揭露的另一实施例，提供一种控制音效输出系统的方法。此控制方法包含以下步骤。在一开机操作中，于一第一时间点，控制电路致能第一控制信号以致能开 关导通，使输出端接地。于一第二时间点，控制电路致能第二控制信号以致能电荷泵电路输出偏压电压。于一第三时间点，控制电路致能第三控制信号以启动参考电压产生电路而致能输出级电路。其中第一时间点早于第二时间点，第二时间点早于第三时间点。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

第1A图所示为依据本揭露一实施例的音效输出系统的电路方块示意图。

第1B图所示为第1A图的音效输出系统中输出级电路之一电路示例。

第2图所示为第1A及1B图的音效输出系统之操作时序图。

第3图所示为依据本揭露另一实施例的音效输出系统的电路示意图。

第4图所示为依据本揭露一实施例的音效输出系统的控制流程图。

第5图所示为依据本揭露另一实施例的音效输出系统的控制流程图。

具体实施方式

第1A图所示为依据本揭露一实施例的音效输出系统100的电路方块示意图。在此实施例中，音效输出系统100包含参考电压产生电路110、输出级电路120、开关SW、电荷泵(charge pump)电路130以及控制电路140。参考电压产生电路110提供参考电压Vref至输出级电路120，输出级电路120根据参考电压Vref及第一信号S1以产生音效输出信号Sout，输出级电路120具有输出端Nout。开关SW耦接于输出级电路120的输出端Nout与接地端GND之间。电荷泵电路130输出偏压电压Vbias以偏压输出级电路120。控制电路140耦接至开关SW、电荷泵电路130、以及参考电压产生电路110。控制电路140提供第一控制信号C1控制开关SW、提供第二控制信号C2控制电荷泵电路130，并提供第三控制信号C3控制参考电压产生电路110。

第1B图所示为第1A图的音效输出系统100中输出级电路之一电路示例。在此实施例中，输出级电路120可藉由运算放大器所达成，但本发明并不以此为限。在此实施例中，输出级电路120包含运算放大器A2、电阻R3及电阻R4。运算放大器A2偏压于正电压偏压VDD与负电压偏压-VDD。电阻R3耦接于输入级电路350的输出端与运算放大器A2的反相输入端之间。电阻R4耦接于运算放大器A2的反相输入端与 运算放大器A2的输出端Nout之间。运算放大器A2的非反相输入端接收参考电压产生电路110提供的该参考电压Vref。此负电压偏压之位准-VDD由电荷泵电路130所输出之偏压电压Vbias所提供。输出级电路120根据参考电压Vref及第一信号S1以产生音效输出信号Sout。音效输出信号Sout之直流偏压位准(即输出级电路120的输出端Nout之直流偏压位准)为接地电压位准GND。

请同时参照第2图，第2图所示为第1A及1B图的音效输出系统100操作时序图。详细地说，在一开机操作中，于时间点t0，开启电源，工作电压VDD之位准由零伏特逐渐地上升为高位准。于时间点t1，控制电路140致能第一控制信号C1(在此例中，第一控制信号C1由低位准改变为高位准)，以导通开关SW，使输出端Nout接地。之后，于时间点t2，控制电路140致能第二控制信号C2(在此例中，第二控制信号C2由低位准改变为高位准)，以致能电荷泵电路130输出偏压电压Vbias。再于时间点t3，控制电路140致能第三控制信号C3(在此例中，第三控制信号C3由低位准改变为高位准)，以启动参考电压产生电路110而使输出级电路120开始动作。

在此实施例中，控制电路140藉由先导通开关SW，以在刚开机不稳定状态的情况下(即输出级电路120的输出端Nout的输出电压不稳定时)，使输出级电路120的输出端Nout保持在0V的位准。并且，在输出级电路120偏压的正电压位准VDD到达稳定的高位准状态，且电荷泵电路130提供的偏压电压Vbias到达稳定的负电压位准-VDD之后，控制电路140才启动参考电压产生电路110提供参考电压Vref到输出级电路120，使输出级电路120正常的操作，进而避免输出级电路120的输出端Nout产生急剧电压变化而造成爆音。

如果在音效输出系统100的开机操作中，不依照第2图的顺序先导通开关SW再依序致能电荷泵电路130和参考电压产生电路110，例如先导通开关SW然后同时启动参考电压产生电路110和电荷泵电路130。在这种情况下，由于在输出级电路120刚启动时，电荷泵电路130输出偏压电压Vbias尚未到达负电压位准-VDD，因此输出级电路120的负偏压电压尚未稳定，此时输出级电路120的输出端Nout的输出电压就会随着参考电压Vref的改变而变化，并在电荷泵电路130提供的偏压电压Vbias到达稳定的负电压位准-VDD时，输出级电路120的输出端Nout的输出电压又会改变为接地电压位准(0V)。在这种情况下，输出级电路120的输出端Nout的输出电压的急遽电压变化将会导致爆音的产生。

之后，第一控制信号C1维持致能一时间区段后，也就是等到输出级电路120正常的操作到产生稳定的输出电压后，于时间点t4，第一控制信号C1转为禁能(在此例中，第一控制信号C1由高位准改变为低位准)而断开开关SW，而于时间点t4之后，第二控制信号C2与第三控制信号C3继续维持于致能状态(在此例中，第二控制信号C2与第三控制信号C3继续维持于高位准)，使参考电压产生电路110和电荷泵电路130正常操作而使音效输出系统100执行开机后的一般操作。

在此实施例中，音效输出系统100在关机操作中也不会导致爆音的产生。在一关机操作中(例如，将音源输入信号变成静音模式(mute pattern)之后)，于时间点t5，控制电路140致能第一控制信号C1(在此例中，第一控制信号C1由低位准改变为高位准)，以导通开关SW，使输出端Nout接地。之后，于时间点t6，控制电路140禁能第三控制信号C3(在此例中，第三控制信号C3由高位准改变为低位准)，以禁能参考电压产生电路110进而不再提供参考电压Vref至输出级电路120。再于时间点t7，控制电路140禁能第二控制信号C2(在此例中，第二控制信号C2由低高准改变为低位准)，以禁能电荷泵电路130。之后，于时间点t8，关闭电源，工作电压VDD因此由高位准(例如，VDD)逐渐地降低至0V，第一控制信号C1相应的于时间点t9由高位准改变为低位准，进而断开开关SW。

同理，在此实施例中，于关机操作中，控制电路140藉由先导通开关SW，以在输出级电路120关机时不稳定状态的情况下(即输出级电路120的输出端Nout的输出电压不稳定时)，使输出级电路120的输出端Nout保持在0V的位准。并且，在保持输出级电路120的正常偏压位准的情况下(也就是先不关闭电荷泵电路130，持续提供偏压电压Vbias的情况下)，控制电路140先禁能参考电压产生电路110使参考电压产生电路110不提供参考电压Vref，以避免在输出级电路120的负偏压电压不稳定时(负偏压电压Vbias之位准不在-VDD的情况下)，输出级电路120的输出端Nout的输出电压随着参考电压Vref产生电压变化而造成爆音。在参考电压产生电路110被禁能之后，控制电路140依序禁能电荷泵电路130及关闭电源，以使输出级电路120的负偏压偏压与正电压偏压降至0V，最后才断开开关SW，因此可确保在整个关机程序中输出级电路120的输出端Nout的输出电压都保持在0V的位准而不会导致爆音的产生。

请参照第3图，第3图所示为依据本揭露另一实施例的音效输出系统300的电路示意图。音效输出系统300包含参考电压产生电路310、输出级电路320、开关SW’、 电荷泵电路330以及控制电路340。此音效输出系统300的参考电压产生电路310、输出级电路320、开关SW’、电荷泵电路330以及控制电路340与第1A图以及第1B图中的音效输出系统100的参考电压产生电路110、输出级电路120、开关SW、电荷泵电路130以及控制电路140具有相似的功能，于此不再重复描述。在此实施例中，音效输出系统300更包含输入级电路350。输入级电路350根据参考电压Vref及音源输入信号Sin以产生第一信号S1。在一实施例中，输入级电路350藉由运算放大器A1所达成，然而本发明并不以此为限。在此实施例中，输入级电路350包含运算放大器A1、电阻R1及电阻R2。运算放大器A1偏压于正电压位准VDD与接地电压位准GND。电阻R1耦接于音源输入端Nin与该运算放大器A1的反相输入端之间。电阻R2耦接于运算放大器A1的反相输入端与运算放大器A1的输出端之间。运算放大器A1的非反相输入端接收参考电压产生电路310提供的该参考电压Vref。

输出级电路320根据参考电压Vref及第一信号S1以产生音效输出信号Sout。此音效输出信号Sout之直流偏压位准，亦即输出级电路320的输出端Nout之直流偏压位准，为接地电压位准GND。在此实施例中，输出级电路320与第1B图中的输出级电路120的电路结构相同，于此不再重复描述。

在此实施例中，音效输出系统300更包含电容Cref，电容Cref与参考电压产生电路310耦接。于开机操作中，藉由电容Cref，参考电压Vref可缓慢的由0V改变为高位准，而可避免爆音的产生。参考电压Vref之变化斜率与电容Cref之电容值大小相关。由于人耳能听到的范围大约是20Hz～20kHz的声音，藉由使参考电压Vref变化的频率小于20Hz可避免产生爆音。

第4图所示为依据本揭露一实施例的音效输出系统的控制方法流程图。此方法可控制如第1A图、第1B图或第3图的音效输出系统100或300，此方法包括以下步骤。首先，执行步骤410，在一开机操作中，于一第一时间点，控制电路致能第一控制信号以导通一开关，使输出端接地。接着，执行步骤420，于一第二时间点，控制电路致能第二控制信号以致能电荷泵电路输出偏压电压。最后，执行步骤430，于一第三时间点，控制电路致能第三控制信号以启动参考电压产生电路而致能输出级电路。

此控制方法藉由利用控制电路先导通开关，以使输出级电路的输出端保持在接地位准，并在输出级电路偏压的位准到达稳定之后控制电路才启动参考电压产生电路而提供参考电压而致能输出级电路，进而避免输出级电路的输出端的产生电压变化而造成爆音。

第5图所示为依据本揭露另一实施例的音效输出系统的控制方法流程图。同样的，此方法可控制如第1A图、第1B图或第3图的音效输出系统100或300。此控制方法中的步骤510～步骤530与第4图的步骤410～430相同，就不再重复描述。在此实施例中，控制方法更包含步骤540，于一第四时间点，控制电路禁能第一控制信号，但继续致能第二控制信号与第三控制信号。在此控制方法中，步骤510～540为音效输出系统的开机操作，而在步骤540之后，音效输出系统可执行开机后的一般操作。

在其他实施例中，控制方法更包含步骤550～580，也就是音效输出系统的关机操作。在步骤540之后，执行步骤550，在一关机操作中，于一第五时间点，控制电路致能第一控制信号以导通开关，使输出端接地。接着执行步骤560，于一第六时间点，控制电路禁能第三控制信号以禁能参考电压产生电路，进而禁能输出级电路。之后，执行步骤570，于一第七时间点，控制电路禁能第二控制信号以禁能电荷泵电路。最后，执行步骤580，于一第八时间点，第一控制信号断开开关。

同理，此控制方法可藉由控制电路先导通开关，以使输出级电路的输出端保持在接地位准，并在输出级电路的偏压位准保持稳定的情况下，控制电路先关闭参考电压产生电路，再依序禁能电荷泵电路及开关，可确保输出级电路的输出电压保持在接地位准而不会导致爆音的产生。

根据上述实施例，提供了多种音效输出系统及其控制方法。音效输出系统包含参考电压产生电路、输出级电路、开关、电荷泵电路以及控制电路。参考电压产生电路提供参考电压。输出级电路根据参考电压及第一信号以产生音效输出信号。开关耦接于输出级电路的输出端与接地端之间。电荷泵电路输出偏压电压以偏压输出级电路。控制电路耦接至开关、电荷泵电路以及参考电压产生电路。控制电路提供第一控制信号控制开关，并提供第二控制信号控制电荷泵电路，并提供第三控制信号控制参考电压产生电路。在一开机操作中，控制电路致能第一控制信号以导通开关，使输出端接地，再致能第二控制信号以致能电荷泵电路输出偏压电压，之后再致能第三控制信号以启动参考电压产生电路进而致能输出级电路。

本揭露还提供音效输出系统的控制方法。此控制方法包含以下步骤。在一开机操作中，于一第一时间点，控制电路致能第一控制信号以致能开关导通，使输出端接地。于一第二时间点，控制电路致能第二控制信号以致能电荷泵电路输出偏压电压。于一第三时间点，控制电路致能第三控制信号以启动参考电压产生电路而致能输出级电路。其中第一时间点早于第二时间点，第二时间点早于第三时间点。

综上所述，本揭露的音效输出系统及其控制方法可在音效输出系统的开机操作中或关机操作中，使输出端的电压保持在接地位准而不会随着参考电压改变而变化，藉此避免爆音的产生。并且，本揭露的音效输出系统可不需在印刷电路板上外接防爆音的电路，可大大节省印刷电路板上的空间，也不会产生额外的电路成本。

虽然本揭露已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭露。本揭露所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰。因此，本揭露之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。