CN102469195A - 音频放大器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于移动电话(1)的音频放大器(3)。该音频放大器(3)包括第一和第二输出级(11，12)和切换电路(10)，第一和第二输出级(11，12)中的每一个与第一和第二扬声器(4，5)中相应的一个耦合，切换电路(10)适于响应切换信号，当切换信号处于第一状态时，将来自公共输入级(7，8，9)的输出信号切换到第一输出级(11)，而当切换信号处于第二状态时，将来自公共输入级(7，8，9)的输出信号切换到第二输出级(12)。

Description

音频放大器

技术领域

本发明涉及音频放大器，具体地，涉及用于移动电话的音频放大器。

背景技术

移动电话具有两个扬声器是普遍的。第一个(一般被称作主扬声器)是较高功率的扬声器，用于播放高音量的声音，使得即使当用户离电话一定距离时，也能容易地听见声音。主扬声器典型地用于手机铃声和免提功能。第二扬声器(一般被称作接收机扬声器)是相对低功率的扬声器，用作移动电话中的听筒。

当前的放大器结构使用两个独立通道(比如，立体声放大器或两个独立放大器)来驱动这两个扬声器。但是，因为在任何时间，在移动电话中仅使用所述通道中的一个通道，所以所述使用两个独立通道来驱动两个扬声器是浪费的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于移动电话的音频放大器，该音频放大器包括第一和第二输出级和切换电路，第一和第二输出级中的每一个与第一和第二扬声器中相应的一个耦合，切换电路适于响应切换信号，当切换信号处于第一状态时，将来自公共输入级的输出信号切换到第一输出级，而当切换信号处于第二状态时，将来自公共输入级的输出信号切换到第二输出级。

因此，本发明通过提供公共输入级来克服上述问题，在需要的时候，可以通过切换电路将所述公共输入级切换到第一输出级或第二输出级。因此，每个输出级可以适于满足在使用中与其耦合的相关联扬声器的需求，并将信号处理器电路保持最小化。这当然减少了成本和音频处理电路占用的电路板区域。事实上，当与常规的单通道放大器相比时，这种解决方案仅包括少量的附加弱信号切换电路和弱输出级(接收机扬声器仅是低功率的，所以相关联输出级仅需要主扬声器输出级约1/8面积的晶体管)。

典型地，公共输入级包括脉宽调制器，因此，输出信号是用于驱动第一或第二输出级的脉宽调制输出信号。典型地，当公共输入级包括脉宽调制器时，这种情况使用D类输出级。但是，本发明可以使用任何其它类型的输出级，比如AB类，G类或H类输出级。

优选地，脉宽调制器包括转换速率限制器，所述转换速率限制器用于响应于转换速率限制器使能信号而限制脉宽调制输出信号的转换速率。虽然这会稍微降低效率，但是对于减少脉宽调制输出信号产生的电磁干扰(EMI)还是有用的。如果在输出级和扬声器之间存在长轨线(track)，那么EMI可能变得明显。

典型地，公共输入级还包括I²S接收机，所述I²S接收机适于接收数字数据流，并将数字数据流解码以产生音频输入信号用于脉宽调制器调制。在其它实施例中，代替I²S接收机，公共输入级可以包括用于脉冲密度调制(PDM)、Slimbus或时分多路复用信号的接口。事实上，本发明可以使用模拟输入。

在第一实施例中，音频放大器还包括命令解码器，所述命令解码器适于：监控与数字数据流相关联的一个或多个时钟信号，并且响应于在所述一个或多个时钟信号上检测到第一或第二预定模式之一，使得切换信号处于相应的第一或第二状态。

在第二实施例中，音频放大器还包括命令解码器，所述命令解码器适于：监控数字数据流以及与数字数据流相关联的一个或多个时钟信号，并且响应于在数字数据流上检测到第一或第二预定模式之一以及检测到所述一个或多个时钟信号，使得切换信号处于相应的第一或第二状态。

优选地，命令解码器进一步适于：当切换信号处于预定的第一和第二状态之一时，响应于在所述一个或多个时钟输入上或在数字数据流上检测到第三预定模式以及检测到所述一个或多个时钟输入，断言转换速率限制器使能信号。

在典型应用中，将高功率主扬声器安置在靠近相关联输出级的地方以减少电路板轨线中由其包括的较高电流造成的损失，但是将较低功率接收机扬声器安置在远离它的输出级的地方。因此，通常仅关注接收机扬声器的EMI，并且优选的是保持主扬声器放大器的效率。使用该优选实施例，可能的是：仅对接收机扬声器使用转换速率限制，从而减少与该扬声器的脉宽调制信号相关联的EMI，但对主扬声器的脉宽调制信号保持高效率。

在另一实施例中，切换信号与输入引脚耦合，用于与远离音频放大器的电路耦合，使得远程电路可以控制切换信号处于第一或第二状态的哪一个状态中。

优选地，切换电路适于：当切换信号处于第一状态时，将第一输出级的输出与脉宽调制器的反馈输入耦合，当切换信号处于第二状态时，将第二输出级的输出与脉宽调制器的反馈输入耦合。

在该方式中，必要的是为两个输出级提供仅一个反馈环。

典型地，第一和第二输出级包括被设置成H桥形式的晶体管。还可以使用其它类型的输出级，包括单端输出级，比如半H桥输出级。

通常，第一输出级能够产生比第二输出级的功率输出高的输出。

根据本发明的第二方面，提供了移动电话，所述移动电话包括根据本发明第一方面的音频放大器，其中，第一输出级与主扬声器耦合，第二输出级与听筒耦合。

附图说明

参考附图详细地描述本发明的示例，其中：

图1示出了合并了根据本发明放大器的移动电话的一部分的框图；以及

图2示出了根据本发明的放大器的框图。

具体实施方式

图1示出了移动电话1的框图。在移动电话1中，示出了基带电路2。该基带电路2包括根据本发明实施例的放大器3。音频放大器3与主扬声器4和接收机扬声器(听筒)5相连。基带电路还与麦克风6相连，所述麦克风6与接收机扬声器5一起用于电话对话。

如上所述，主扬声器4是较高功率扬声器，用于播放铃声、音乐或免提。接收机扬声器5是较低功率扬声器，用作移动电话的听筒。主扬声器4位于相对接近于音频放大器3的地方，而接收机扬声器5位于明显远离音频扬声器3的地方。

图2示出了音频放大器3的框图。音频放大器3包括I²S接收机7，所述I²S接收机7与高通滤波器8耦合，所述高通滤波器8进而与脉宽调制器9耦合。I²S接收机7在标记为DATA的线路上接收连续数字数据流。在标记为BCK的线路上将数字数据流以位时钟速率按照时钟输入I²S接收机7。数字数据流能够在流中承载表示两个多路复用的音频通道的数据，使用两个时钟信号WSL和WSR将音频通道解多路复用，这两个时钟信号一起指示在流上当前承载两个通道中的哪一个。

I²S接收机7将数字数据流解码，并且将其转换为模拟信号，所述模拟信号被传送到高通滤波器8。这从模拟信号中消除了任何DC分量。然后，将已滤波模拟信号传送到脉宽调制器9。脉宽调制器9将模拟信号转换为适于驱动D类音频输出级的脉宽调制信号。

将脉宽调制信号提供给切换电路10。该切换电路10将脉宽调制信号与驱动主扬声器4的输出级11相连，或与驱动接收机扬声器5的输出级12相连。

输出级11和12中的每一个均是H桥类型的输出级，并且具有非反相输出(OUT+)和反相输出(OUT-)。与输出级11和12中的每一个相关联的非反相输出反相输出耦合回切换电路10。切换电路10将与输出级11相关联的一对输出耦合(如图2中13所示)或与输出级12相关联的一对输出耦合(如图2中14所示)耦合回脉宽调制器9中的反馈电路。在这种方式中，可以为每个输出级11和12提供适宜的负反馈。

音频放大器3还包括命令解码器15。命令解码器15监控时钟和输入到I²S接收机7的数据流，并且当在这些输入中检测到预定模式时，以预定方式响应。对于第一预定模式的响应可以是：使得切换电路将脉宽调制器的输出与输出级11耦合(并且将来自输出级11的输出13耦合回切换电路10中的反馈电路)。备选地，对于第二预定模式的响应可以是：使得切换电路将脉宽调制器的输出与输出级12耦合(并且将来自输出级12的输出14耦合回切换电路10中的反馈电路)。在另一备选中，对于预定模式的响应可以是在输出级11和12之间切换脉宽调制器的输出(并且还可以切换与切换电路10中的反馈电路耦合的相关联输出13和14之一)。

命令解码器15检测到的预定模式可以是若干类别。在第一类别中，命令解码器15忽略在DATA输入上呈现的数据，但对时钟输入BCK、WSL和WSR中每个上的频率进行监控。当时钟输入BCK、WSL和WSR上的频率模式是：每个均具有相应的预定值或落在相应的预定值范围内时，由命令解码器5将此解释为与频率模式相关联的命令。例如，如果BCK输入上的频率在2.048MHz到3.072MHz的范围内，而在WSL和WSR输入中的每个输入上的频率是0Hz，那么可以将此解释为用于如上所述的切换切换电路10的命令。

在第二类别中，命令解码器15监控BCK输入上的频率。当BCK输入上的频率下降到0Hz时，音频放大器3进入掉电模式。当BCK输入上的时钟频率恢复时，音频放大器3再次进入操作模式。在进入操作模式之后BCK输入上的预定数量周期期间，命令解码器15监控DATA输入的特定预定模式。例如，一种该模式可以被解释为用于如上所描述的切换切换电路10的命令。因此，在该第二类别中，所查找的模式是BCK输入上时钟周期的恢复以及DATA输入上的特定数据模式。典型地，特定数据模式将是预定数量的连续重复的预定字节。预定字节可以包括四个二进制1和四个二进制0。

在第三类别中，命令解码器15监控DATA输入的特定预定模式(典型地，预定数量的连续重复的预定字节)。但是，在该类别中，当BCK输入正常地接收时钟周期时，在音频放大器的正常操作期间(即，不在如第二类别中的上电序列期间)，检测该模式。

可以由命令解码器15解码的另一种命令用于控制脉宽调制器9的转换速率。如上所述，有利的是：因为输出级12与接收机扬声器之间的电路板轨线较长，并且这些轨线上的高转换速率会引起明显的EMI，所以限制接收机扬声器通道的转换速率。转换速率的降低显著地减少了EMI。另一方面，因为限制较高功率主扬声器4的转换速率会降低太多的效率，所以不期望这样做。在任何情况下，主扬声器4位于接近于输出级11的地方，产生EMI的几率已被明显减少了。

因此，当命令解码器15接收到用于限制脉宽调制器9的转换速率的命令时，该命令断言脉宽调制器9上的输入使其能限制调制脉宽输出的转换速率。但是，当接收到使得切换电路10选择或切换到输出级12的命令时，仅该输入被断言。当接收到使得切换电路10选择或切换到输出级11的命令时，命令解码器15使得限制转换速率的脉宽调制器9上的输入无效。在该方式中，仅当选择接收机扬声器5通道时，脉宽调制器9限制它的转换速率。另一个命令可以用于取消转换速率限制动作(或相同的命令可以用于切换转换速率限制动作)。

通过学习附图、说明书和附加权利要求书，本领域技术人员在实践所声明的发明时可以理解和实施所公开实施例的其它变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，不定冠词“一个”不排斥多个。在互不相同的从属权利要求中记载特定特征的唯一事实并不表示不可以有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何参考标记不应该解释为限制范围。

Claims (12)

1.一种用于移动电话(1)的音频放大器(3)，该音频放大器(3)包括第一和第二输出级(11，12)和切换电路(10)，第一和第二输出级(11，12)中的每一个与第一和第二扬声器(4，5)中相应的一个耦合，切换电路(10)适于响应切换信号，当切换信号处于第一状态时，将来自公共输入级(7，8，9)的输出信号切换到第一输出级(11)，而当切换信号处于第二状态时，将来自公共输入级(7，8，9)的输出信号切换到第二输出级(12)。

2.根据权利要求1所述的音频放大器(3)，其中，公共输入级(7，8，9)包括脉宽调制器(9)，从而输出信号是用于驱动第一输出级(11)或第二输出级(12)的脉宽调制输出信号。

3.根据权利要求2所述的音频放大器(3)，其中，脉宽调制器(9)包括转换速率限制器，所述转换速率限制器用于响应于转换速率限制器使能信号而限制脉宽调制输出信号的转换速率。

4.根据权利要求2或3所述的音频放大器(3)，其中，公共输入级(7，8，9)还包括I²S接收机(7)，所述I²S接收机(7)适于接收数字数据流，并将数字数据流解码以产生音频输入信号用于脉宽调制器(9)调制。

5.根据权利要求4所述的音频放大器(3)，还包括命令解码器(15)，所述命令解码器(15)适于：监控与数字数据流相关联的一个或多个时钟信号，并且响应于在所述一个或多个时钟信号上检测到第一或第二预定模式之一，使得切换信号处于相应的第一或第二状态。

6.根据权利要求4所述的音频放大器(3)，还包括命令解码器(15)，所述命令解码器(15)适于：监控数字数据流以及与数字数据流相关联的一个或多个时钟信号，并且响应于在数字数据流上检测到第一或第二预定模式之一以及检测到所述一个或多个时钟信号，使得切换信号处于相应的第一或第二状态。

7.根据权利要求5或6所述的音频放大器(3)，其中，命令解码器(15)进一步适于：当切换信号处于预定的第一和第二状态之一时，响应于在所述一个或多个时钟输入上或在数字数据流上检测到第三预定模式以及检测到所述一个或多个时钟输入，断言转换速率限制器使能信号。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的音频放大器(3)，其中，切换信号与输入引脚耦合，用于与远离音频放大器(3)的远程电路耦合，使得远程电路能够控制切换信号处于第一或第二状态的哪一个状态中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的音频放大器(3)，其中，切换电路(10)适于：当切换信号处于第一状态时，将第一输出级(11)的输出与脉宽调制器(9)的反馈输入耦合，当切换信号处于第二状态时，将第二输出级(12)的输出与脉宽调制器(9)的反馈输入耦合。

10.根据前述权利要求中任一项所述的音频放大器(3)，其中，第一和第二输出级(11，12)包括被设置成H桥形式的晶体管。

11.根据前述权利要求中任一项所述的音频放大器(3)，其中，第一输出级(11)能够产生比第二输出级(12)的功率输出高的功率输出。

12.一种移动电话(1)，包括根据前述权利要求中任一项所述的音频放大器(3)，其中，第一输出级(11)与主扬声器(4)耦合，第二输出级(12)与听筒(5)耦合。

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