減少音頻回放裝置中的喀嗒聲及砰聲噪聲的系統及方法

2023-10-05 17:44:44

專利名稱：減少音頻回放裝置中的喀嗒聲及砰聲噪聲的系統及方法
技術領域：
本發明大體涉及音頻裝置及系統，且更明確地說涉及一種減少音頻回放裝置中的 喀嗒聲及砰聲噪聲的系統及方法。
背景技術：
在許多音頻系統中，音頻裝置的輸出經由電容器(通常稱為直流(DC)阻塞或交流 (AC)耦合電容器)而耦合到揚聲器。通常，音頻裝置的輸出由音頻信號及相關聯DC偏移電 壓組成。在接通音頻裝置之前，AC耦合電容器上的電壓通常為零(0)伏。當接通音頻裝置 時，音頻裝置將AC耦合電容器充電到相關聯的DC偏移電壓。AC耦合電容器的充電產生通常具有在人可聽範圍內的頻率分量的上升電壓。這些 頻率分量通常在揚聲器的輸出處產生不合需要的噪聲，其在相關技術中通常被稱為「喀嗒 聲及砰聲」噪聲。類似地，當音頻裝置經切斷時，AC耦合電容器上的電荷衰減，從而產生通 常也具有在人可聽範圍內的頻率分量的下降電壓。又，這些頻率分量在揚聲器的輸出處產 生不合需要的喀嗒聲及砰聲噪聲。參考以下實例來更好地解釋此現象。圖1說明示範性常規音頻系統100的框圖。音頻系統100經由AC耦合電容器Cac 將音頻信號傳遞到揚聲器150。在此實例中，音頻系統100由第一運算放大器0PA1、第二運 算放大器0PA2、及電阻器R1A、R1b、R2a及R2b組成。第一運算放大器OPAl用以放大輸入音頻 信號，其可經配置為差分信號Vim及Vip。第二運算放大器0PA2經配置為電壓跟隨器以在第 一運算放大器OPAl的輸出處產生參考DC電壓V,ef。此電壓Vref通常經設定為Vdd/2以優 化或改進在第一運算放大器OPAl的輸出處的音頻信號的動態範圍。從輸入音頻信號Vim及Vip的觀點來說，電阻器Ria及Rib充當第一運算放大器OPAl 的輸入電阻器。從第二運算放大器0PA2所產生的參考電壓Vref的觀點來說，電阻器R2b充 當第一運算放大器OPAl的輸入電阻器。電阻器R2a充當第一運算放大器OPAl的反饋電阻
ο在音頻系統100接通之前，AC耦合電容器Cac上的電壓通常為約零(0)伏。當第 一及第二運算放大器0PA1-2最初經由Em及EN2功率輸入而接通時，AC耦合電容器Cac上 的電壓開始從零(0)伏朝參考電壓VMf上升。通常，轉變電壓具有位於人可聽範圍內的頻 率分量。此通常在揚聲器150的輸出處產生不合需要的喀嗒聲及砰聲噪聲。當音頻系統100經切斷時，AC耦合電容器Cac上的電壓從參考電壓Vref朝零(0)伏 衰減。類似地，轉變電壓通常具有位於人可聽範圍內的頻率分量。此也在揚聲器150的輸 出處產生不合需要的喀嗒聲及砰聲噪聲。

發明內容
本發明的一方面涉及一種在加電及斷電操作期間減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲 的音頻系統。明確地說，所述音頻系統包含放大器(例如，運算放大器)，所述放大器包括適 合於接收輸入音頻信號的輸入及適合於產生用於相關聯揚聲器的經放大輸出音頻信號的輸出。所述音頻系統進一步包含噪聲減少電路，其適合於以減少或消除由相關聯揚聲器產 生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將電壓平滑地施加到放大器的輸出及從放大器的輸出移除 電壓。在放大器的輸出處的電壓可從DC參考電壓源及/或從輸入音頻信號導出。在本發明的另一方面中，噪聲減少電路包含可選電流路徑，其適合於在斷電操作 期間平滑地耗散來自放大器的輸出的電荷。來自放大器的輸出的電荷的平滑地耗散以轉變 電壓具有大體上位於人可聽範圍之外的頻率分量的方式減小輸出電壓。在示範性實施例 中，可選電流路徑包含與場效應電晶體(FET)的漏極及源極串聯的電阻器，其中可選電流 路徑耦合於放大器的輸出與接地或Vss電位軌之間。響應於斷電操作，將控制信號施加到 FET的柵極以接通FET，從而允許來自放大器的輸出的電荷耗散到接地或Vss電位。在本發明的又一方面中，噪聲減少電路包含耦合於DC參考電壓的源與放大器的 輸出之間的可控電阻裝置。另外，噪聲減少電路包含適合於產生控制信號的產生器，所述控 制信號以用減少或消除在加電操作期間由相關聯揚聲器產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式 將來自源的DC參考電壓平滑地施加到放大器的輸出的方式減小可控電阻裝置的電阻。所 述產生器可包含斜坡信號產生器，且所述可控電阻裝置可包含電晶體，例如FET。在本發明的再一方面中，噪聲減少電路包含耦合到放大器的輸入的可控電阻裝 置，及適合於產生控制信號的產生器，所述控制信號減小或增大可控電阻裝置的電阻，使得 以減少或消除在加電或斷電操作期間由相關聯揚聲器產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將 輸入音頻信號平滑地施加到放大器的輸入或從放大器的輸入移除。所述產生器可包含斜坡 信號產生器，且所述可控電阻裝置可包含電晶體，例如FET。當結合附圖來考慮時，本發明的其它方面、優點及新穎特徵將從本發明的以下詳 細描述而變得顯而易見。


圖1說明示範性常規音頻系統的框圖。圖2說明根據本發明實施例的示範性音頻系統的框圖。圖3說明根據本發明另一方面的音頻系統的示範性控制信號的時序圖。圖4A到圖4D說明根據本發明另一方面的由音頻系統響應於加電條件產生的示範 性信號的曲線圖。圖5說明根據本發明另一方面的由音頻系統響應於斷電條件產生的示範性信號 的曲線圖。圖6說明根據本發明另一方面的示範性斜坡產生器的示意圖。圖7說明根據本發明另一方面的第二示範性音頻系統的框圖。圖8說明根據本發明另一方面的第二音頻系統的示範性控制信號的時序圖。圖9說明根據本發明另一方面的第三示範性音頻系統的框圖。
具體實施例方式圖2說明根據本發明實施例的示範性音頻系統200的框圖。音頻系統200包括 噪聲減少電路，其適合於減少或完全消除在相關聯揚聲器的輸出處產生的喀嗒聲及砰聲噪 聲。明確地說，噪聲減少電路通過在加電及斷電期間在AC耦合電容器上提供電壓的相對平
5滑的上升及下降而執行此操作，使得轉變電壓的頻率分量大體上位於人可聽範圍之外。更明確地說，音頻系統200包含第一運算放大器0PA1、第二運算放大器0PA2、電阻 器R1A、R1B、R2A及R2b，以及噪聲減少電路210。噪聲減少電路210又包含斜坡產生器212、第 一場效應電晶體(FET)Ml、第二 FET M2及電阻器Rqff。這些裝置可經實施為一個或一個以上 集成電路、離散裝置或者一個或一個以上集成電路與一個或一個以上離散裝置的組合。第 一運算放大器OPAl的輸出適合於經由AC耦合電容器Cac而耦合到揚聲器250，其中兩者可 位於併入有音頻系統200的所述一個或一個以上集成電路的外部。第一運算放大器OPAl適合於將輸入音頻信號放大到足夠電平以驅動相關聯揚聲 器250。在此實例中，輸入音頻信號經配置為具有正分量Vip及負分量Vim的差分信號。第 一運算放大器OPAl包括適合於藉助於電阻器Rib接收輸入音頻信號的正分量Vip的正輸入 (+)。第一運算放大器OPAl還包括適合於藉助於電阻器Ria接收輸入信號的負分量Vim的負 輸入(_)。電阻器R2a耦合於第一運算放大器OPAl的輸出與負輸入(_)之間，且用以設定 第一運算放大器OPAl的增益。第一運算放大器OPAl進一步包括適合於接收啟用或停用放 大器OPAl的控制信號Em的控制輸入。第二運算放大器0PA2配置為電壓跟隨器，其適合於接收並輸出DC參考電壓Vref, 使得所述DC參考電壓可在第一運算放大器OPAl的輸出處產生。可將參考電壓設 定為第一運算放大器OPAl的電源電壓Vdd的一半(例如，Vdd/2)。此改進或優化在第一運 算放大器OPAl的輸出處產生的音頻信號的動態範圍。第二運算放大器0PA2包括適合於接 收DC參考電壓Vref的正輸入(+)，及耦合到其輸出的負輸入(_)。第二運算放大器0PA2的 輸出藉助於電阻器R2b而耦合到第一運算放大器OPAl的正輸入(+)。第二運算放大器0PA2 的輸出還耦合到噪聲減少電路210的第一 FET Ml的漏極。第二運算放大器0PA2進一步包 括適合於接收啟用或停用放大器0PA2的控制信號EN2的控制啟用輸入。噪聲減少電路210的斜坡產生器212包括適合於接收啟用或停用斜坡產生器212 的控制信號EN4的控制輸入。斜坡產生器212包括電耦合到第一 FET Ml的柵極的輸出。斜 坡產生器212在其輸出處產生上升斜坡控制電壓Vctl，如下文更詳細地論述。第一 FETMl 的源極電耦合到第一運算放大器OPAl的輸出，並藉助於電阻器Rqff而耦合到第二FET M2的 漏極。第二 FET M2的柵極適合於接收控制信號EN3。第二 FET M2的源極可耦合到接地電 位或相對「負」的電源電壓Vss。現將解釋音頻系統200的操作。圖3說明根據本發明另一方面的音頻系統200的示範性控制信號EN1-4的時序 圖。在此實例中，控制信號Em-4為具有指示對應裝置經啟用的高邏輯電平及指示對應裝 置經停用的低邏輯電平的二進位信號。應理解，控制信號Em-4可以其它方式來配置以實 現如本文所論述的音頻系統200的操作。在時序圖中，存在經指示為、32、、及、的四(4) 個特定時間。第一時間、指示音頻系統200的加電操作的開始。第二時間、指示斜坡控 制電壓Vctl何時達到其最終值(例如，Vdd)。第三時間t3指示何時啟用第一運算放大器 OPAl的時間，且標記加電操作的結束。第四時間t4指示音頻系統200的斷電操作的開始。在時間、之前，控制信號Em、EN2及EN4全部處於低邏輯電平，且控制信號EN3處 於高邏輯電平。因此，在這些邏輯電平情況下，第一及第二運算放大器0PA1-2及斜坡產生 器212經停用，且第二 FET M2經接通以將第一運算放大器OPAl的輸出有效地接地。在時 間、處，控制信號EN2及EN4從低邏輯電平轉變到高邏輯電平，且控制信號EN3從高邏輯電平轉變到低邏輯電平。控制信號EN2及EN4的高邏輯電平啟用第二運算放大器0PA2及 斜坡產生器212，且控制信號EN3的低邏輯電平切斷第二 FET M2。第二運算放大器0PA2的啟用致使DC參考電壓V,ef產生於第一 Τ Ml的漏極處。 斜坡產生器212的啟用致使控制電壓Vctl以相對平滑的形式上升，如下文更詳細地論述。 經切斷的第二 FET M2移除在第一運算放大器OPAl的輸出與接地或Vss電位之間的電流路徑。平滑上升控制電壓Vctl致使第一 FET Ml的電阻Rds以相對平滑的形式減小。第 一 FET Ml的減小電阻將DC參考電壓V,ef平滑地施加到第一運算放大器OPAl的輸出。結 果，DC阻塞電容器Cac上的電壓以相對平滑的形式上升，使得上升電壓的頻率分量大體上位 於典型人可聽範圍之外。此防止或減少在音頻系統200的加電期間由相關聯揚聲器250所 產生的喀嗒聲及砰聲噪聲。斜坡電壓Vctl繼續上升，直到其在時間t2處達到其最終或最大電壓為止，斜坡電 壓Vcti可經配置以大體上與Vdd—致。在時間t3處，控制電壓Em從低邏輯電平轉變到 高邏輯電平以啟用第一運算放大器0PA1，且控制電壓EN4從高邏輯電平轉變到低邏輯電平 以停用斜坡產生器212。第一運算放大器OPA的啟用致使其在其輸出處產生輸出音頻信號 及通過第二運算放大器0PA2經由電阻器R2b施加到其正輸入(+)的DC參考電壓V,ef。因為 在第一運算放大器OPAl的輸出處的電壓歸因於噪聲減少電路210而已處於大體上DC參考 電壓Vref，所以第一運算放大器OPAl的啟用並未引起其輸出DC電壓的實質改變，因此也減 少或消除由相關聯揚聲器250產生的喀嗒聲及砰聲噪聲。斜坡產生器212的停用致使控制 電壓Vctl降落到大體上零(0)伏，因此切斷第一 FET Ml。在時間t3與t4之間，控制信號EN3及EN4處於低邏輯電平以在音頻系統200的穩 態或正常操作期間有效地停用噪聲減少電路210。在這些控制信號處於低邏輯電平的情況 下，第一 FET Ml及第二 FET M2經切斷，使得噪聲減少電路210不會顯著影響剩餘音頻系統 200的操作。在時間t3與t4之間的穩態或正常操作期間，第一運算放大器OPAl操作以放 大差分輸入音頻信號Vip及vim。第二運算放大器0PA2操作以繼續在第一運算放大器OPAl 的輸出處產生DC參考電壓VMf以改進輸出音頻信號的動態範圍。如上文註明及，時間t4指示音頻系統200的斷電操作的開始。此時，控制信號 EN1-2從高邏輯電平轉變到低邏輯電平以分別停用第一及第二運算放大器0PA1-2。同時， 控制信號EN3從低邏輯電平轉變到高邏輯電平以接通第二 FET M2。電阻器Rtw及第二 FET M2形成到接地的電流路徑以平滑地耗散DC阻塞電容器Cac上的電壓。電阻器Rqff經配置 以提供輸出電壓的相對平滑耗散，使得轉變電壓的頻率分量大體上位於典型人可聽範圍之 外，以在音頻系統200的斷電期間減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲。圖4A到圖4D說明根據本發明另一方面的由音頻系統200響應於加電條件產生的 示範性信號的曲線圖。明確地說，圖4A中所描繪的曲線圖說明由斜坡產生器212產生的控 制電壓Vctl的時間變化。圖4B中所描繪的曲線圖說明第一 FET Ml的電阻Rds的時間變 化。圖4C中所描繪的曲線圖說明音頻系統200的輸出電壓Vop的時間變化。圖4D中所描 繪的曲線圖說明在相關聯揚聲器250上的電壓VlMd的時間變化。如圖4A的曲線圖說明，由斜坡產生器212產生的控制電壓Vctl可大體上從零(0) 伏線性上升到Vdd。在時間、與t2之間的某時間處，斜坡電壓Vctl越過第一 FET Ml的閾值電壓。此致使第一 FET Ml開始顯著地傳導電流。此由圖4B的曲線圖更好地展示，圖4B 的曲線圖說明第一 FET Ml的電阻Rds的相對平滑下降。第一 FET Ml的下降電阻Rds將由 第二運算放大器0PA2產生的DC參考電壓Vref平滑地施加到音頻系統200的輸出。此由 圖4C的曲線圖更好地展示，圖4C的曲線圖說明輸出電壓從時間、處的零(0)伏平滑地上 升到時間、處的大體DC參考電壓V,ef。負載(例如，相關聯揚聲器250)上的電壓力-歸 因於DC阻塞電容器Cac而本質上為輸出電壓的導數，其基本上展現時間、與t3之間的正弦 波的半周期。噪聲減少電路210經配置以產生平滑負載Vltjad電壓，使得其頻率分量位於典 型人可聽範圍之外以減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲。圖5說明根據本發明另一方面的由音頻系統200響應於斷電條件產生的示範性信 號的曲線圖。明確地說，圖5的曲線圖展示在斷電期間音頻系統200的輸出電壓Vop的時 間變化。如所說明，在時間t4處，如上文所論述，時間t4指示斷電操作的開始，音頻系統200 的輸出電壓以相對平滑的形式衰減直到其在時間t5處本質上為零(0)為止。噪聲減少電 路210經配置以產生平滑衰減的輸出電壓Vop，使得其頻率分量位於典型人可聽範圍之外 以減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲。圖6說明根據本發明另一方面的示範性斜坡產生器600的示意圖。先前論述的噪 聲減少電路210的斜坡產生器212可按照斜坡產生器600來配置。斜坡產生器600包含電 流產生器602、p溝道FET MP1_4、n溝道FET電容器Q。FET MP1_4的源極電耦合到正電 源軌Vdd，且FET MP2_4的柵極電耦合到FET MP1_2的漏極及FET Mn4的漏極。FET Mpi的柵極 電耦合到FET Mni的柵極，且兩者均適合於接收控制信號EN。FET Mp3的漏極電耦合到FET Mn5的漏極及FET MN5_6的柵極。FET Mp4的漏極電耦合到FETMN6_7的漏極，並電耦合到電容器 Q的第一末端。電流產生器602耦合於正電源軌Vdd與FET Mni的漏極之間。FET Mni的源極電耦 合到FET MN2_3的漏極及FET MN3_4的柵極。FET Mn2及Mn7的柵極適合於接收控制信號ENB (例 如，控制信號EN的補數)。FET MN2_7的漏極以及電容器Q的第二末端電耦合到負電源軌 Vss，其可處於接地電位。在操作中，當控制信號EN處於低邏輯電平且控制信號ENB處於高邏輯電平時，斜 坡電路600被停用。處於低邏輯電平的控制信號EN切斷FET Mni以防止電流流過FETMN3, 且因其與FET Mn3的鏡射配置而因此流過FET Mn4。並且，處於低邏輯電平的控制信號EN接 通FET Mpi，其將Vdd耦合到FET MP2_4的柵極，因此切斷這些FET。處於高邏輯電平的控制信 號ENB接通FET Mn2及Mn7以使FET MN3_4及MN6_7的相應漏極接地，以減少或消除經由這些晶 體管的電流洩漏。因此，當斜坡電路600被停用時，電流Ich4大體上為零。當控制信號EN轉變到高邏輯電平且控制信號ENB轉變到低邏輯電平時，斜坡電路 600被啟用。處於高邏輯電平的控制信號EN接通FET Mni且切斷FET MP1。處於低邏輯電平 的控制信號ENB切斷Mn2及Mmo FET Mni的接通將電流源602電耦合到FET Mn3的漏極，且 電晶體Mn2的切斷移除FET Mn3的短路或旁路。此允許電流Itl經由FET Mni及Mn3從電流源 602流到Vss軌。此電流還允許FET Mn4傳導電流I:。FET Mpi的切斷移除FET Mpi的短路或旁路，其因此接通FET MP2、MP3&MP4，因為Vdd 不再施加到其柵極。此允許電流Ip I2及I3流過FET Mp2, Mp3及Mp4。FET Mn7的切斷移除 FET Mn6的短路或旁路，因此允許電流I4流過FET MN6。產生電容器Q上的斜坡電壓Vctl的輸出電流Iqut為電流I3與I4之間的差(例如，Iout = I3-I4)。斜坡電路400可經配置以使用可能因相對小的輸出電流Iott而實施於集成電路中 的電容器Q來產生斜坡電壓Vctl。舉例來說，FET Mn3可經配置以具有是FET Mn4的溝道寬 度的20倍(20X)的溝道寬度。因此，因FET Mn3及Mn4的電流鏡射配置，電流I1是電流I。 的大體1/20 (例如，I1 = 1/20*1。)。同樣地，FET Mp2可經配置以具有是FET Mp3及Mp4的溝 道寬度的五(5)倍(5X)的溝道寬度。因此，因FET Mp2^Mp3 ^ Mp4的電流鏡射配置，電流I2 及I3是電流I1的大體五分之一(1/5)(例如，I2 = I3 = 1/5*1)。FET Mn5可經配置以具有 是Mn6的溝道寬度的5/4倍的溝道寬度。因此，因FET Mn5及Mn6的電流鏡射配置，電流I4為 電流 I2 的 4/5 (例如，I4 = 4/5*12)。使用電流I1是電流Itl的1/20的事實，可依據Ici而將電流I3寫出如下I3 = 1/5*1! = 1/100*1。方程式 1並且，使用電流I2也是電流Itl的1/100的事實，可依據Ici而將電流I4寫出如下I4 = 4/5*12 = 4/500*1。方程式 2如上文所論述，輸出電流Iott可表示如下Iout = I3-I4方程式 3以如方程式1及2中註明供的I3及I4取代如方程式3中註明供的I3及I4，輸出 電流Iot可呈現如下Iout = 1/100*Iq-4/500*Iq = 1/500*1。方程式 4舉例來說，如果Itl經選擇為大致兩(2)微安，則輸出電流Itm將為大致4毫微安。 此小電流將允許電容器Q實施於集成電路中，且仍將適當上升時間提供給斜坡控制Vctl， 以減少或消除在加電操作期間由相關聯揚聲器250產生的喀嗒聲及砰聲噪聲。圖7說明根據本發明另一方面的第二示範性音頻系統700的框圖。除歸因於施加 DC參考電壓Vref到其輸出及從其輸出移除DC參考電壓Vref而減少或消除喀嗒聲及砰聲 噪聲外，音頻系統700還經配置以歸因於存在於輸入音頻信號中的DC偏移電壓而減少或消 除喀嗒聲及砰聲噪聲。音頻系統700的主音頻放大器放大包括DC偏移電壓的輸入音頻信 號以在其輸出處產生DC偏移電壓。在加電期間，此DC偏移電壓還可致使喀嗒聲及砰聲噪 聲由相關聯揚聲器產生。明確地說，音頻系統700包含第一運算放大器0PA1、第二運算放大器0PA2及噪聲 減少電路710。第一運算放大器OPAl經配置以放大輸入音頻信號。第二運算放大器0PA2 經配置以在第一運算放大器OPAl的輸出處提供DC參考電壓(例如，Vref Vdd/2)以改 進或大體上優化輸出音頻信號的動態範圍。噪聲減少電路710適合於歸因於將DC參考電 壓Vref提供到第一運算放大器OPAl的輸出及終止於第一運算放大器OPAl的輸出處的存 在於輸入音頻信號處的DC偏移電壓而減少或消除由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰 聲噪聲。更明確地說，第一運算放大器OPAl包括負輸入(_)，其適合於藉助於輸入電阻器 Ria及FET M3(其為噪聲減少電路710的組件)接收輸入音頻信號的負分量Vim。第一運算 放大器OPAl還包括正輸入(+)，其適合於藉助於輸入電阻器Rib及FET M4(其為噪聲減少電 路710的組件)接收輸入音頻信號的正分量Vip。第一運算放大器OPAl進一步包括藉助於 AC耦合電容器Cac而耦合到相關聯揚聲器750的輸出。反饋電阻器R2a耦合於第一運算放大器OPAl的輸出與負輸入(_)之間。第一運算放大器OPAl包括適合於接收控制信號EN2 的輸入。第二運算放大器0PA2經配置為電壓跟隨器以產生到第一運算放大器OPAl的正輸 入端子(+)的DC參考電壓Vref。第二運算放大器0PA2包括適合於接收DC參考電壓Vref 的正輸入(+)。第二運算放大器0PA2還包括耦合到其輸出的負輸入(-)。第二運算放大器 0PA2的輸出藉助於電阻器R2b而電耦合到第一運算放大器OPAl的正輸入(+)。第二運算放 大器0PA2包括適合於接收控制信號Em的輸入。噪聲減少電路710包含斜坡產生器712、FET M1-M4、電阻器Rqff，及響應於控制信 號EN2、EN2B、EN5及EN5B的可控開關。明確地說，FET Ml包括電耦合到第二運算放大器 0PA2的輸出的漏極、電耦合到第一運算放大器OPAl的輸出的源極，及藉助於可控開關EN5 而電耦合到斜坡產生器712的柵極。FET M2包括藉助於電阻器Rqff而電耦合到第一運算放 大器OPAl的輸出的漏極、電耦合到接地或Vss的源極，及適合於接收控制信號EN3的柵極。FET M3包括適合於藉助於電阻器Ria而接收輸入音頻信號的負分量Vim的漏極、電 耦合到第一運算放大器OPAl的負輸入(-)的源極，及電耦合到FET M4的柵極並藉助於可 控開關EN2電耦合到斜坡產生器712的柵極。FETM4包括適合於藉助於電阻器Rib接收輸 入音頻信號的正分量Vip的漏極、電耦合到第一運算放大器OPAl的正輸入(+)的源極，及電 耦合到FET M3的柵極並藉助於可控開關EN2電耦合到斜坡產生器712的柵極。可控開關 EN2B電耦合於FET M3及M4的柵極與接地或Vss之間。可控開關EN5B電耦合於FET Ml的 柵極與接地或Vss之間。音頻系統700的操作解釋如下。圖8說明根據本發明另一方面的音頻系統700的示範性控制信號的時序圖。所述 時序圖包括五(5)個註明的時間tl-t5。時間tl表示音頻系統700的加電操作(且明確地 說，以減少或消除由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將DC參考電壓Vref 平滑地施加到第一運算放大器OPAl的輸出的過程)的開始。時間t2表示將DC參考電壓 Vref平滑地施加到第一運算放大器OPAl的輸出的過程的結束。時間t3表示以減少或消除 由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將輸入音頻信號(其可包括DC偏移 電壓)耦合到第一運算放大器OPAl的輸入的開始。時間t4表示將輸入音頻信號耦合到第 一運算放大器OPAl的輸入的過程的結束。並且，時間t5表示音頻系統700的斷電操作的 開始。在時間tl之前，控制信號ENl、EN2、EN4及EN5處於低邏輯電平，且控制信號EN3 處於高邏輯電平。在此配置中，第一及第二運算放大器0PA1-2及斜坡產生器712經停用， FET M1、M3及M4經切斷，FET M2經接通，可控開關EN2及EN5處於其斷開位置，且可控開關 EN2B及EN5B處於其閉合位置。在時間tl處，控制信號ENl、EN4及EN5從低邏輯電平轉變到高邏輯電平，且控制 信號EN3從高邏輯電平轉變到低邏輯電平。處於高邏輯電平的控制信號Em致使第二運算 放大器0PA2在其輸出處及FET Ml的漏極處產生DC參考電壓Vref。處於高邏輯電平的控 制信號EN5致使可控開關EN5處於閉合位置，且可控開關EN5B處於斷開位置。處於高邏輯 電平的控制信號EN4啟用斜坡產生器712開始產生第一斜坡控制電壓Vctll。處於低邏輯 電平的控制信號EN3切斷FET M2。在時間tl與t2之間，上升第一控制電壓Vctll致使FET Ml的電阻Rds以相對平滑的形式減小，以便以減少或消除由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將 DC參考電壓Vref平滑地施加到第一運算放大器OPAl的輸出，如先前參考現有實施例更詳 細地論述。到時間t2為止，第一運算放大器OPAl的輸出處的電壓應大體處於DC參考電壓 Vref。在時間t2處，控制信號EN4及EN5從高邏輯電平轉變到低邏輯電平以停用斜坡產生 器712、斷開可控開關EN5以將斜坡產生器712與FET Ml的柵極去耦，且閉合可控開關EN5B 以確保FET Ml被切斷。在時間t3處，啟用信號EN2及EN4從低邏輯電平轉變到高邏輯電平。處於高邏輯 電平的控制信號EN2啟用第一運算放大器0PA1、閉合可控開關EN2，並斷開可控開關EN2B。 處於高邏輯電平的控制信號EN4啟用斜坡產生器712以開始產生第二斜坡控制電壓Vctl2。 在時間t3與t4之間，上升控制電壓Vctl2致使FET M3及M4的電阻以相對平滑的形式減 小，以便以減少或消除由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式將包括其DC偏 移電壓的輸入音頻信號平滑地施加到第一運算放大器OPAl的輸入，且因此施加到第一運 算放大器OPAl的輸出。在時間t4與t5之間，音頻系統700通過放大輸入音頻信號以產生具有足夠功率 電平的輸出音頻信號來驅動相關聯揚聲器750而以正常或穩態模式操作。在正常或穩態操 作期間，可控開關EN2保持閉合且斜坡產生器712產生高邏輯電平以保持FET M3及M4接 通。在時間t5(其如上文所論述指示斷電操作的開始)處，控制信號EN1、EN2及EN4從高 邏輯電平轉變到低邏輯電平，控制信號EN3從低邏輯電平轉變到高邏輯電平，且控制信號 E5保持處於低邏輯電平。此通過停用第一及第二運算放大器0PA1-2及斜坡產生器712及 接通FET M2而將音頻系統700帶到其切斷模式。FET M2的接通致使電容器Cac上的電荷 以相對平滑的形式耗散，以防止由相關聯揚聲器750產生的喀嗒聲及砰聲噪聲。電阻器Rtw 可經配置以提供電容器Cac上的電荷的相對平滑的耗散。圖9說明根據本發明另一方面的第三示範性音頻系統900的框圖。對於音頻系統 直接耦合到相關聯揚聲器(例如，在無AC耦合電容器的情況下)的狀況，音頻系統900經 配置以減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲。明確地說，音頻系統900包含運算放大器0PA1、電 阻器R1A、Rib> R2a及R2B、FET M3及M4以及斜坡產生器902。這些裝置可實施於一個或一個 以上集成電路、離散裝置或者一個或一個以上集成電路與一個或一個以上離散裝置的組合 中。更明確地說，運算放大器OPAl包括適合於藉助於電阻器Ria及FET M3的漏極及 源極接收輸入差分音頻信號的負分量Vim的負輸入(-)。運算放大器OPAl還包括適合於借 助於電阻器Rib及FET M4的漏極及源極接收輸入差分音頻信號的正分量Vim的正輸入端子 (+)。應理解，輸入音頻信號無需被配置為差分信號。電阻器R2b耦合於運算放大器OPAl的 正輸入(+)與Vss或接地電位之間。運算放大器OPAl包括藉助於反饋電阻器R2a耦合到負 輸入(_)的輸出。運算放大器OPAl的輸出可在無介入的AC耦合電容器的情況下耦合到相 關聯揚聲器。斜坡產生器902耦合到FET M3及M4的柵極以在加電及/或斷電操作期間將 斜坡控制信號提供給所述柵極。運算放大器OPAl與斜坡產生器902兩者包括啟用輸入以 接收控制信號ENl。在操作中，在音頻系統900經加電之前，控制信號Em處於低邏輯電平以停用運算 放大器OPAl及斜坡產生器902。在加電時，控制信號Em從低邏輯電平轉變到高邏輯電平。此致使啟用運算放大器OPAl及斜坡產生器902。斜坡產生器902產生上升斜坡控制電壓 Vctl，其平滑地減小FET M3及M4的電阻。此具有將輸入音頻信號(Vim及Vip)平滑地施加 到運算放大器OPAl的輸入的效應。如果輸入音頻信號中存在任何DC偏移，則平滑地減小 FET M3及M4的電阻的效應致使經放大的DC偏移電壓平滑地出現於運算放大器OPAl的輸 出處。斜坡產生器902可經配置而以運算放大器OPAl的輸出處的轉變DC偏移電壓減少或 消除在相關聯揚聲器950處產生的喀嗒聲及砰聲噪聲的方式產生控制電壓Vctl。在正常或穩態操作期間，斜坡產生器902繼續產生高邏輯電平控制信號Vclt以使 FET M3及M4保持接通以允許輸入音頻信號耦合到運算放大器OPAl的輸入。響應於斷電 操作，控制信號Em從高邏輯電平轉變到低邏輯電平以停用運算放大器OPAl及斜坡產生器 902。或者，斜坡產生器902可經配置以提供下降斜坡電壓，以平滑地增大FETM3及M4的電 阻從而將輸入音頻信號與運算放大器OPAl的輸入平滑地去耦。此致使運算放大器OPAl的 輸出處的電壓平滑地衰減，以防止或消除由相關聯揚聲器950產生的喀嗒聲及砰聲噪聲。在一個或一個以上示範性實施例中，所描述的功能可以硬體、軟體、固件或其任何 組合來實施。如果以軟體實施，則所述功能可作為一個或一個以上指令或代碼存儲於計算 機可讀媒體上或經由計算機可讀媒體傳輸。計算機可讀媒體包括計算機存儲媒體與通信媒 體(包括促進將電腦程式從一處傳遞到另一處的任何媒體)兩者。存儲媒體可為可由 計算機存取的任何可用媒體。藉助於實例且非限制，所述計算機可讀媒體可包含RAM、R0M、 EEPROM、CD-ROM或其它光碟存儲裝置、磁碟存儲裝置或其它磁性存儲裝置，或可用於攜載或 存儲呈指令或數據結構的形式的所要程序代碼且可由計算機存取的任何其它媒體。並且， 任何連接均適當地稱為計算機可讀媒體。舉例來說，如果使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、 數字用戶線(DSL)，或例如紅外、無線電及微波的無線技術而從網站、伺服器或其它遠程源 傳輸軟體，則同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、DSL，或例如紅外、無線電及微波的無線技術包括 在媒體的定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包括壓縮光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位化 通用光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再現數據，而光碟用雷射 以光學方式再現數據。上述內容的組合也應包括在計算機可讀媒體的範圍內。儘管已結合各種方面而描述本發明，但將理解，本發明能夠具有其它修改。本申請 案打算涵蓋本發明的任何變化、使用或修改，其大體遵循本發明的原理且包括偏離本發明 的如在本發明所屬的技術內的已知及慣例實踐內的所述偏離。
權利要求
一種音頻系統，其包含放大器，其包括適合於接收輸入音頻信號的輸入及適合於產生輸出音頻信號的輸出；以及噪聲減少電路，其適合於以減少或消除由相關聯揚聲器產生的噪聲的方式將DC電壓施加到所述放大器的所述輸出或從所述放大器的所述輸出移除DC電壓。
2.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述放大器包含運算放大器。
3.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述噪聲包括喀嗒聲及砰聲噪聲。
4.根據權利要求1所述的音頻系統，其中所述噪聲減少電路包含可選電流路徑，其適 合於以減少或消除在斷電操作期間由相關聯揚聲器產生的噪聲的方式平滑地耗散來自所 述放大器的所述輸出的電荷以減小所述電壓。
5.根據權利要求4所述的音頻系統，其中所述電流路徑包含與可控開關串聯的電阻元件。
6.根據權利要求5所述的音頻系統，其中所述電阻元件包含電阻器，且所述可控開關 包含場效應電晶體(FET)，所述場效應電晶體具有與所述電阻器串聯耦合的漏極及源極以 及適合於接收控制信號的柵極。
7.根據權利要求1所述的音頻系統，其進一步包含適合於產生所述DC電壓的源。
8.根據權利要求7所述的音頻系統，其中所述噪聲減少電路包含可控電阻裝置，其耦合於所述DC電壓源與所述放大器的所述輸出之間；以及 產生器，其適合於產生控制信號，所述控制信號減小所述可控電阻裝置的電阻而以減 少或消除在加電操作期間由所述相關聯揚聲器產生的噪聲的方式將所述DC電壓從所述DC 電壓源平滑地施加到所述放大器的所述輸出。
9.根據權利要求8所述的音頻系統，其中所述產生器包含斜坡產生器，且所述可控電 阻裝置包含場效應電晶體(FET)。
10.根據權利要求9所述的音頻系統，其中所述斜坡產生器包含第一電流路徑，其適合於產生第一電流，其中所述第一電流路徑可響應於控制信號而 選擇；第二電流路徑，其以鏡射形式耦合到所述第一電流路徑，以產生與所述第一電流成第 一鏡射比率關係的第二電流；第三電流路徑，其以鏡射形式耦合到所述第一電流路徑，以產生與所述第一電流成第 二鏡射比率關係的第三電流；以及電容元件，其以第四電流流過所述電容元件的方式耦合到所述第二及第三電流路徑， 其中所述第四電流為所述第二與第三電流之間的差，且其中控制電壓至少部分地產生於所 述電容元件上。
11.根據權利要求1所述的音頻系統，其中在所述放大器的所述輸出處的所述DC電壓 是從存在於所述輸入音頻信號中的DC偏移電壓導出，且其中所述噪聲減少電路包含可控電阻裝置，其耦合到所述放大器的所述輸入；以及產生器，其適合於產生控制信號，所述控制信號減小或增大所述可控電阻裝置的電阻 使得以減少或消除分別在加電或斷電操作期間由所述相關聯揚聲器產生的噪聲的方式將 所述DC偏移電壓平滑地施加到所述放大器的所述輸入或從所述放大器的所述輸入移除所述DC偏移電壓。
12.—種操作音頻系統的方法，其包含以減少或消除由相關聯揚聲器產生的噪聲的方 式將DC電壓施加到所述音頻系統的輸出或從所述音頻系統的輸出移除DC電壓。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述噪聲包括喀嗒聲及砰聲噪聲。
14.根據權利要求12所述的方法，其中從所述音頻系統的所述輸出移除所述DC電壓包 含平滑地耗散來自所述音頻系統的所述輸出的電荷。
15.根據權利要求12所述的方法，其中從所述音頻系統的所述輸出移除所述DC電壓是 響應於所述音頻系統的斷電操作。
16.根據權利要求12所述的方法，其中將所述DC電壓施加到所述音頻系統的所述輸出 包含將所述DC電壓的源平滑地耦合到所述音頻系統的所述輸出。
17.根據權利要求12所述的方法，其中將所述DC電壓施加到所述音頻系統的所述輸出 是響應於所述音頻系統的加電操作。
18.根據權利要求12所述的方法，其中從輸入音頻信號導出所述DC電壓。
19.一種音頻系統，其包含用於放大輸入音頻信號以產生輸出音頻信號的裝置；以及用於通過將DC電壓平滑地施加到所述放大裝置的輸出或從所述放大裝置的輸出移除 DC電壓而減少由相關聯揚聲器產生的噪聲的裝置。
20.根據權利要求19所述的音頻系統，其中所述噪聲減少裝置包含可選電流路徑，所 述可選電流路徑適合於以減少或消除在斷電操作期間由所述相關聯揚聲器產生的噪聲的 方式平滑地耗散來自所述放大裝置的所述輸出的電荷以減小所述DC電壓。
21.根據權利要求19所述的音頻系統，其中所述噪聲減少電路包含用於將所述DC電壓的源可變地耦合到所述放大裝置的所述輸出的裝置；以及用於產生控制信號的裝置，所述控制信號減小所述可變耦合裝置的電阻而以減少或消 除在加電操作期間由所述相關聯揚聲器產生的噪聲的方式將所述DC電壓從所述源平滑地 施加到所述放大裝置的所述輸出。
22.根據權利要求21所述的音頻系統，其中所述控制信號產生裝置包含用於響應於控制信號而選擇性地產生第一電流的裝置；用於產生與所述第一電流成第一比率關係的第二電流的裝置；用於產生與所述第一電流成第二比率關係的第三電流的裝置；用於產生大體上為所述第二與第三電流之間的差的第四電流的裝置；以及用於從所述第四電流產生所述控制信號的裝置。
23.根據權利要求19所述的音頻系統，其中在所述放大器的所述輸出處的所述DC電壓 是從存在於所述輸入音頻信號中的DC偏移電壓導出，且其中所述噪聲減少裝置包含用於將所述輸入音頻信號耦合到所述放大裝置的裝置；以及用於產生控制信號的裝置，所述控制信號減小或增大所述耦合裝置的電阻而以減少或 消除分別在加電或斷電操作期間由相關聯揚聲器產生的噪聲的方式將包括第二 DC偏移電 壓的所述輸入音頻信號平滑地施加到所述放大裝置的輸入或從所述放大裝置的輸入移除 包括第二 DC偏移電壓的所述輸入音頻信號。
全文摘要
本發明揭示一種音頻系統，其在加電及斷電操作期間減少或消除喀嗒聲及砰聲噪聲。明確地說，所述音頻系統包括放大器，所述放大器具有適合於接收輸入音頻信號的輸入及適合於產生用於相關聯揚聲器的經放大輸出音頻信號的輸出。所述音頻系統進一步包括噪聲減少電路，其適合於以減少或消除由所述相關聯揚聲器產生喀嗒聲及砰聲噪聲的方式來將DC電壓平滑地施加到所述放大器的所述輸出及從所述放大器的所述輸出移除DC電壓。所述放大器的所述輸出處的所述DC電壓可從DC參考電壓源及/或從所述輸入音頻信號導出。
文檔編號H03F1/30GK101933224SQ200980103710
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月29日 優先權日2008年1月31日
發明者苗國慶 申請人:高通股份有限公司