CN102984630B - 用于音频放大系统中减少失真的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于音频放大系统中减少失真的系统和方法。提供了用于对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统和方法。该系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成积分信号；第二积分器，被配置为接收积分信号，并且至少基于与积分信号相关联的信息生成输出信号；以及补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器。

Description

用于音频放大系统中减少失真的系统和方法
技术领域
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了针对放大系统的失真减少的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于D类放大器(Class-Damplifier)。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
背景技术
通常，开关放大器(例如，D类放大器)是一种其中的输出晶体管常常作为开关来操作的放大器。D类放大器被广泛用在音频放大中，并且相对于诸如A类、B类和AB类之类的某些线性音频放大器类来说具有效率优势。
图1是示出使用D类放大器的放大系统的简化传统示图。放大系统100包括调制组件102、栅极驱动器104、两个晶体管106和108、电感器110、两个电容器112和114、以及输出负载116。例如，晶体管106是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者N沟道MOSFET。在另一示例中，晶体管108是N沟道MOSFET。在又一示例中，输出负载116是扬声器。在又一示例中，电感器110和电容器112被包括在低通滤波器130中。在又一示例中，调制组件102、栅极驱动器104以及晶体管106和108被包括在D类放大器118中。
调制组件102接收输入音频信号120，并生成调制信号122。栅极驱动器104接收调制信号122，并且作为响应生成栅极驱动信号124和126。晶体管106和108分别接收栅极驱动信号124和126，并且生成输出电压信号128(例如，Vout)。低通滤波器130与阻断电容器114一起接收输出电压信号128，并且作为响应生成输出音频信号132来驱动输出负载116。输出电压信号128(例如，Vout)被反馈到调制组件102。例如，栅极驱动信号124等于栅极驱动信号126。在另一示例中，输出音频信号132在幅度大小上与输入音频信号120成比例。在又一示例中，栅极驱动信号124和126是逻辑控制信号，并且因此晶体管106和108像开关那样操作。
但是在一些情形中，当输入音频信号120被调制组件102、栅极驱动器104以及晶体管106和108处理时，一定的失真被引入输出电压信号128，并且因此输出音频信号132的质量降低。通常，输出电压信号128被反馈到调制组件102以减少失真。另外，调制组件102常常包括一阶积分器或更高阶积分器(例如，二阶积分器)以减少失真。更高阶积分器通常具有比一阶积分器高的增益，并且在减少失真方面表现得更好。
图2是示出作为调制组件102一部分的二阶积分器的某些组件的简化传统示图。二阶积分器200包括串联连接的两个一阶积分器214和216。一阶积分器214包括运算放大器202、电阻器206和电容器210。积分器216包括运算放大器204、电阻器208和电容器212。电容器210被耦合在放大器202的输出端子与输入端子之间，并且电容器212被耦合在放大器204的输出端子与输入端子之间。
输入信号216在电阻器206处被接收，并且作为响应，信号224被生成。运算放大器202在一个输入端子处接收信号224，并且在另一输入端子处接收参考信号220，并且作为响应生成信号226。电阻器208接收信号226，并且作为响应，信号228被生成。运算放大器204在一个输入端子处接收信号228并且在另一输入端子处接收参考信号222，并且作为响应生成信号218。例如，参考信号222等于参考信号220。
例如，积分器200的小信号传递函数根据下式来确定：
H ( s ) = 1 s 2 R 1 R 2 C 1 C 2 (等式1)
其中，H(s)是积分器200的小信号传递函数，s表示拉普拉斯变换的复变量，R1表示电阻器206的电阻，并且R2表示电阻器208的电阻。另外，C1表示电容器210的电容，并且C2表示电容器212的电容。根据等式1，积分器200的传递函数H(s)具有两个极点，在这两个极点处，传递函数H(s)的幅度几乎达到无限大。
图3是示出作为调制组件102一部分的积分器200的传递函数H(s)的波特图的简化示意图。波形302表示积分器200的传递函数H(s)的幅度幅度大小作为频率的函数。波形304表示积分器200的传递函数H(s)的相位角作为频率的函数。
如图3所示，积分器200的传递函数H(s)的幅度幅度大小和相位角随着频率的增大而减小。例如，在频率306处，积分器200的传递函数H(s)的幅度幅度大小为0dB，并且积分器200的传递函数H(s)的相位角为-180°。相位裕量是0°，因此放大器118常常是不稳定的。因此，通常需要零点补偿(zerocompensation)来产生足够的相位裕量，以使放大器118保持稳定。
此外，积分器200的饱和常常导致失真。图4是输入音频信号120的简化时序图。波形402表示作为时间的函数的输入音频信号120。例如，输入音频信号120具有正弦波形，如波形402所示，并且具有恒定周期T0。输入音频信号120的幅度随着时间周期性地变化。
图5是对于包括二阶积分器200的放大系统100的、响应于如图4所示的输入音频信号120的输出音频信号132的简化时序图。波形502表示作为时间的函数的输出音频信号132。输出音频信号132具有周期T1，如波形502所示。例如，周期T1与输入音频信号120的周期T0大致相同。输出音频信号132通常跟随输入音频信号120的改变，如波形502所示。但是，输出音频信号132由于积分器200的饱和而包含失真504。
再参考图2，例如，输入信号216包括输入音频信号120和被反馈到调制组件102的输出电压信号128两者。在另一示例中，如果输入音频信号120不是远大于输出电压信号128，则输入信号216与输入音频信号120和输出信号128的叠加成比例(例如，等于)。二阶积分器200接收输入信号216，并且输出在某一范围内的信号218。但是，在又一示例中，如果输入音频信号120远大于输出电压信号128，则由积分器200输出的信号218近似等于正电源电压或地。即，积分器200变得饱和。然后，如果输入音频信号120的幅度大小减小，则系统100对输入音频信号120的改变作出的响应会由于积分器200的饱和而滞后。在又一示例中，失真504因此被引入输出音频信号132。
因此，减少音频放大系统中的失真的技术变得非常重要。
发明内容
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了针对音频放大系统中减少失真的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于D类放大器。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
根据一个实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成积分信号；第二积分器，被配置为接收积分信号，并且至少基于与积分信号相关联的信息生成输出信号；以及补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。另外，补偿电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子被连接到第一运算放大器的第一输出端子，第二电容器端子被连接到第二运算放大器的第二输入端子。
根据另一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成第一积分信号；第二积分器，被配置为接收第一积分信号，并且至少基于与第一积分信号相关联的信息生成第二积分信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；以及调制和驱动组件，被配置为接收第二积分信号并且生成输出信号。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。此外，第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。
根据又一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成积分信号；第二积分器，被配置为接收积分信号，并且至少基于与积分信号相关联的信息生成输出信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；开关，该开关被耦合到补偿电容器并且被配置为接收与输出信号相关联的控制信号；以及第一电阻器，该第一电阻器被耦合到开关。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。另外，补偿电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子被连接到第一运算放大器的第一输出端子，第二电容器端子被连接到第二运算放大器的第二输入端子。开关还被耦合到第二运算放大器的第二输入端子。此外，第一电阻器还被耦合到第二运算放大器的第二输出端子。
根据又一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成第一积分信号；第二积分器，被配置为接收第一积分信号，并且至少基于与第一积分信号相关联的信息生成第二积分信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；开关，该开关被耦合到补偿电容器并且被配置为接收与第二积分信号相关联的控制信号；第一电阻器，该第一电阻器被耦合到开关；以及调制和驱动组件，被配置为接收第二积分信号并且生成输出信号。另外，第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。开关还被耦合到第二运算放大器的第二输入端子。此外，第一电阻器还被耦合到第二运算放大器的第二输出端子。
取决于实施例，可以获得一个或多个益处。参考下面的详细描述和附图可以全面地理解本发明的这些益处以及另外各个目的、特征和优点。
附图说明
图1是示出使用D类放大器的放大系统的简化传统示图。
图2是示出作为调制组件一部分的二阶积分器的某些组件的简化传统示图。
图3是示出作为调制组件一部分的积分器的传递函数H(s)的波特图的简化传统示图。
图4是输入音频信号的简化传统时序图。
图5是对于包括二阶积分器的放大系统的、响应于如图4所示的输入音频信号的输出音频信号的简化传统时序图。
图6是示出根据本发明一个实施例的放大系统的简化示图。
图7是示出根据本发明一个实施例的积分器的传递函数H(s)的波特图的简化示图。
图8是示出根据本发明另一实施例的放大系统的简化示图。
图9是根据本发明又一实施例的由放大系统生成的输出音频信号的简化时序图。
具体实施方式
本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了针对放大系统的失真减少。仅仅作为示例，本发明已应用于D类放大器。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。
图6是示出根据本发明一个实施例的放大系统的简化示图。该示图仅仅是示例，其不应当不当地限制权利要求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替换和修改。
放大系统600包括栅极驱动器604、两个晶体管606和608、电感器610、两个电容器612和614、以及输出负载616。此外，放大系统600包括三个电容器634，636和638、两个运算放大器640和642、三个电阻器644，646和648、信号生成器650以及比较器652。
例如，电容器634，636和638、运算放大器640和642、以及电阻器644，646和648被包括在二阶积分器654中。在另一示例中，二阶积分器654、比较器652和信号生成器650被包括在调制组件602中。在又一示例中，晶体管606是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者N沟道MOSFET。在另一示例中，晶体管608是N沟道MOSFET。在又一示例中，输出负载616是扬声器。在又一示例中，电感器610和电容器612被包括在低通滤波器630中。在又一示例中，调制组件602、栅极驱动器604以及晶体管606和608被包括在D类放大器618中。在又一示例中，电容器636被耦合在放大器640的输出端子与输入端子之间，并且电容器638被耦合在放大器642的输出端子与输入端子之间。在又一示例中，电容器634分别被耦合到电容器636和638。
根据一个实施例，调制组件602接收输入音频信号620，并且生成调制信号622。例如，栅极驱动器604接收调制信号622，并且作为响应生成栅极驱动信号624和626。在另一示例中，晶体管606和608分别接收栅极驱动信号624和626，并且生成输出电压信号628(例如，Vout)。在又一示例中，低通滤波器630结合阻断电容器614来接收输出电压信号628(例如，Vout)，并且作为响应生成输出音频信号632以驱动输出负载616。在又一示例中，输出电压信号628(例如，Vout)被反馈到调制组件602。在又一示例中，栅极驱动信号624等于栅极驱动信号626。在又一示例中，输出音频信号632的幅度大小与输入音频信号620成比例。在又一示例中，栅极驱动信号624和626是逻辑控制信号，因此，晶体管606和608像开关那样操作。
根据另一实施例，在调制组件602内，积分器654接收输入音频信号620和输出电压信号628(例如，Vout)，并且作为响应生成信号666(例如，Vo2)。例如，输入信号620在电阻器646处被接收，输出信号628在电阻器644处被接收生成输出反馈信号，并且作为响应，信号656被生成。在另一示例中，运算放大器640在一个输入端子处接收信号656并且在另一输入端子处接收参考信号658，并且作为响应生成信号660。在又一示例中，电阻器648接收信号660，并且作为响应，信号662被生成。在又一示例中，运算放大器642在一个输入端子处接收信号662并且在另一输入端子处接收参考信号664，并且作为响应生成将被提供给比较器652的信号666(例如，Vo2)。在又一示例中，参考信号658等于参考信号664。在又一示例中，参考信号658和664具有预定电压电平。
根据又一实施例，比较器652接收由积分器654生成的信号666(例如，Vo2)和由信号生成器650生成的信号668，并且作为响应生成将被提供给栅极驱动器604的调制信号622。例如，信号668由信号生成器650基于参考电压信号670而生成。在另一示例中，信号668具有三角形波形。在又一示例中，调制信号622是脉冲宽度调制(PWM)信号。
根据某些实施例，与图2所示的积分器200相比，积分器654包括用于零点补偿以便增加相位裕度的额外电容器(例如，电容器634)。例如，积分器654的小信号传递函数根据下式来确定：
H ( s ) = 1 + s R 2 C 3 s 2 R 1 R 2 C 1 C 2 (等式2)
其中，H(s)是积分器654的小信号传递函数，s表示拉普拉斯变换的复变量，R1表示电阻器644的电阻，并且R2表示电阻器648的电阻。另外，C1表示电容器636的电容，C2表示电容器638的电容，并且C3表示电容器634的电容。在另一示例中，根据等式2，积分器654的小信号传递函数H(s)具有由电阻器648(例如，R2)和电容器634(例如，C3)引起的零点位置。因此，根据某些实施例，适当选择的电容器634(例如，C3)的电容可以提供零点补偿以增加相位裕度，从而使放大器618稳定。
根据又一实施例，放大器618的小信号传递函数根据下式来确定：
H ( s ) = 1 + s R 2 C 3 s 2 R 1 R 2 C 1 C 2 K (等式3)
其中，H(s)是放大器618的小信号传递函数，s表示拉普拉斯变换的复变量，R1表示电阻器644的电阻，并且R2表示电阻器648的电阻。另外，C1表示电容器636的电容，C2表示电容器638的电容，并且C3表示电容器634的电容。此外，K表示从信号666(例如，Vo2)到输出电压信号628(例如，Vout)的增益。
例如，根据等式3，放大器618的传递函数H(s)具有一对共轭极点以及一零点位置。在另一示例中，如果信号668的幅度恒定，则K随着参考电压信号670变化。在又一示例中，信号668的幅度与参考电压信号670的幅度大小有关(例如，成比例)。于是，根据某些实施例，为了提高放大器618的电源抑制比(PSRR)，K不随着参考电压信号670变化。
根据某些实施例，需要放大器618的单位增益频率较大，以获得输出电压信号628(例如，Vout)的合适总谐波失真(THD)。但是，例如，放大器618的单位增益频率需要满足下面的等式：
f u ≤ f sw π (等式4)
其中，fu表示放大器618的单位增益频率，并且fsw表示放大器618的调制频率。在另一示例中，为了获得至少60°的相位裕度，单位增益频率满足下式：
(等式5)
其中，fu表示放大器618的单位增益频率，并且fz表示放大器618的传递函数H(s)的零点位置所对应的频率。在又一示例中，如果放大器618的特定调制频率(例如，fsw)被选择，则放大器618的单位增益频率(例如，fu)和放大器618的传递函数H(s)的零点位置所对应的频率(例如，fz)可以根据等式4和等式5来确定。
然后，根据某些实施例，放大器618的传递函数H(s)的共轭极点所对应的频率可以基于下式来确定：
20 log f u f z = 40 log f p f z (等式6)
其中，fu表示放大器618的单位增益频率，fz表示放大器618的传递函数H(s)的零点位置所对应的频率，并且fp表示放大器618的传递函数H(s)的共轭极点所对应的频率。例如，电容器634、636和638的电容以及电阻器644和648的电阻可以基于放大器618的传递函数H(s)的共轭极点所对应的频率(例如，fp)来确定。
图7是示出根据本发明一个实施例的积分器654的传递函数H(s)的波特图的简化示图。该示图仅仅是示例，其不应当不当地限制权利要求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替换和修改。波形702表示作为频率的函数的积分器654的传递函数H(s)的幅度大小。波形704表示作为频率的函数的积分器654的传递函数H(s)的相位角。
如图7所示，积分器654的传递函数H(s)的幅度大小和相位角随着频率的增大而减小。例如，在频率706处，积分器654的传递函数H(s)的幅度大小为0dB，并且积分器654的传递函数H(s)的相位角为-120°。在另一示例中，对于积分器654，相位裕度为60°。与图3相比，相位裕度从0°(例如，没有零点补偿)增大到60°(例如，有零点补偿)。因此，根据某些实施例，具有零点补偿的放大器618比放大器118更稳定。
根据一些实施例，如上面提到的，需要将更高阶积分器的饱和考虑进来以减少失真。图8是示出根据本发明另一实施例的放大系统的简化示图。该示图仅仅是示例，其不应当不当地限制权利要求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替代和修改。
放大系统800包括栅极驱动器804、两个晶体管806和808、电感器810、两个电容器812和814、以及输出负载816。此外，放大系统800包括三个电容器834，836和838、两个运算放大器840和842、三个电阻器844，846和848、信号生成器850以及比较器852。另外，放大系统800包括电阻器872、开关874、两个比较器876和878以及或(OR)门880。
例如，电容器834，836和838、运算放大器840和842、电阻器844，846、848和872、开关874、比较器876和878以及或门880被包括在二阶积分器854中。在另一示例中，二阶积分器854、比较器852和信号生成器850被包括在调制组件802中。在又一示例中，晶体管806是P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者N沟道MOSFET。在另一示例中，晶体管808是N沟道MOSFET。在又一示例中，输出负载816是扬声器。在又一示例中，电感器810和电容器812被包括在低通滤波器830中。在又一示例中，调制组件802、栅极驱动器804以及晶体管806和808被包括在D类放大器818中。在又一示例中，电容器836被耦合在放大器840的输出端子与输入端子之间，并且电容器838被耦合在放大器842的输出端子与输入端子之间。在又一示例中，电容器834分别被耦合到电容器836和838。
例如，栅极驱动器804、晶体管806和808、电感器810、电容器812和814以及输出负载816与栅极驱动器604、晶体管606和608、电感器610、电容器612和614以及输出负载616相同。在另一示例中，电容器834，836和838、运算放大器840和842、电阻器844，846和848、信号生成器850以及比较器852与电容器634，636和638、运算放大器640和642、电阻器644，646和648、信号生成器650以及比较器652相同。
根据一个实施例，调制组件802接收输入音频信号820，并且生成调制信号822。例如，栅极驱动器804接收调制信号822，并且作为响应生成栅极驱动信号824和826。在另一示例中，晶体管806和808分别接收栅极驱动信号824和826，并且生成输出电压信号828(例如，Vout)。在又一示例中，低通滤波器830与阻断电容器814一起来接收输出电压信号828(例如，Vout)，并且作为响应生成输出音频信号832以驱动输出负载816。在又一示例中，输出电压信号828(例如，Vout)被反馈到调制组件802。在又一示例中，栅极驱动信号824等于栅极驱动信号826。在又一示例中，输出音频信号832的幅度大小与输入音频信号820成比例。在又一示例中，栅极驱动信号824和826是逻辑控制信号，因此，晶体管806和808像开关那样操作。
根据另一实施例，在调制组件802内，积分器854接收输入音频信号820和输出电压信号828(例如，Vout)，并且作为响应生成信号866(例如，Vo2)。例如，输入音频信号820在电阻器846处被接收，并且作为响应，信号856被生成。在另一示例中，运算放大器840在一个输入端子处接收信号856并且在另一输入端子处接收参考信号858，并且作为响应生成信号860。在又一示例中，电阻器848接收信号860，并且信号862被生成。在又一示例中，参考信号858等于参考信号864。在又一示例中，参考信号858和864具有预定电压电平。
根据又一实施例，如果开关874断开，则电阻器872不被与电容器838并联耦合。于是，例如，运算放大器842与电容器838接收信号862，并且作为响应生成将被提供给比较器852、876和878的信号866(例如，Vo2)。根据又一实施例，如果开关874闭合，则电阻器872被与电容器838并联耦合。于是，例如，运算放大器842与电容器838和电阻器872一起接收信号862，并且作为响应生成将被提供给比较器852、876和878的信号866(例如，Vo2)。在又一示例中，开关874是断开还是闭合取决于信号866是否在参考信号888(例如，VH)与参考信号890(例如，VL)之间的范围内。
根据又一实施例，比较器876在一个输入端子处接收信号866(例如，Vo2)并且在另一输入端子处接收参考信号888(例如，VH)，并且作为响应生成信号884。例如，比较器878在一个输入端子处接收信号866(例如，Vo2)并且在另一输入端子处接收参考信号890(例如，VL)，并且作为响应生成信号886。在另一示例中，或门880接收分别由比较器876和878生成的信号884和886，并且作为响应生成信号882，信号882控制开关874的状态。在又一示例中，参考信号888(例如，VH)不小于参考信号890(例如，VL)。
根据又一实施例，如果信号866(例如，Vo2)不大于参考信号888(例如，VH)并且不小于参考信号890(例如，VL)，则信号884和信号886两者为第一逻辑电平(例如，逻辑低电平)。例如，由或门生成的信号882为第一逻辑电平(例如，逻辑低电平)。在另一示例中，开关874断开，并且积分器854与积分器654类似地作为二阶积分器操作。
根据又一实施例，如果信号866小于参考信号890(例如，VL)或者大于参考信号888(例如，VH)，则信号884或者信号886为第二逻辑电平(例如，逻辑高电平)。例如，由或门生成的信号882为第二逻辑电平(例如，逻辑高电平)。在另一示例中，开关874闭合，并且电阻器872被与电容器838并联耦合。在又一示例中，积分器854的增益被减小。在又一示例中，信号866(例如，Vo2)改变直到信号866不大于参考信号888(例如，VH)并且不小于参考信号890(例如，VL)为止。在又一示例中，开关874断开，并且根据某些实施例，积分器854再次地作为二阶积分器操作。因此，积分器854的饱和得到控制以减少失真。
图9是根据本发明又一实施例的由放大系统800生成的输出音频信号832的简化时序图。该示图仅仅是示例，其不应当不当地限制权利要求的范围。本领域技术人员将认识到许多变体、替代和修改。波形902表示作为时间的函数的输出音频信号832。
根据一个实施例，输入信号820与输入音频信号120相同，并且具有与图4所示的波形402相同的波形。例如，输入音频信号820具有与波形402相同的正弦波形，并且具有恒定周期T0。在另一示例中，输入音频信号820的幅度随着时间周期性地变化。
根据另一实施例，如波形902所示，输出音频信号832具有周期T2。例如，周期T2与输入音频信号820的周期T0大致相同。在另一示例中，输出音频信号832通常跟随输入音频信号820的改变，如波形902所示。在又一示例中，基于对波形502和902的比较，输出音频信号832不包含如输出信号132所包含的失真。
根据另一实施例，一种用于对音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成积分信号；第二积分器，被配置为接收积分信号，并且至少基于与积分信号相关联的信息生成输出信号；以及补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。另外，补偿电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子被连接到第一运算放大器的第一输出端子，第二电容器端子被连接到第二运算放大器的第二输入端子。例如，该系统根据图6、图7、图8和图9来实现。
根据又一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成第一积分信号；第二积分器，被配置为接收第一积分信号，并且至少基于与第一积分信号相关联的信息生成第二积分信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；以及调制和驱动组件，被配置为接收第二积分信号并且生成输出信号。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。此外，第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。例如，该系统根据图6、图7、图8和图9来实现。
根据又一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制积分以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成积分信号；第二积分器，被配置为接收积分信号，并且至少基于与积分信号相关联的信息生成输出信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；开关，该开关被耦合到补偿电容器并且被配置为接收与输出信号相关联的控制信号；以及第一电阻器，该第一电阻器被耦合到开关。第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。另外，补偿电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子被连接到第一运算放大器的第一输出端子，第二电容器端子被连接到第二运算放大器的第二输入端子。开关还被耦合到第二运算放大器的第二输入端子。此外，第一电阻器还被耦合到第二运算放大器的第二输出端子。例如，该系统至少根据图8和图9来实现。
根据又一实施例，一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统包括：第一积分器，被配置为接收输入信号，并且至少基于与输入信号相关联的信息生成第一积分信号；第二积分器，被配置为接收第一积分信号，并且至少基于与第一积分信号相关联的信息生成第二积分信号；补偿电容器，该补偿电容器被耦合到第一积分器和第二积分器；开关，该开关被耦合到补偿电容器并且被配置为接收与第二积分信号相关联的控制信号；第一电阻器，该第一电阻器被耦合到开关；以及调制和驱动组件，被配置为接收第二积分信号并且生成输出信号。另外，第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，第一积分电容器被耦合在第一输入端子与第一输出端子之间。第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，第二积分电容器被耦合在第二输入端子与第二输出端子之间。开关还被耦合到第二运算放大器的第二输入端子。此外，第一电阻器还被耦合到第二运算放大器的第二输出端子。例如，该系统至少根据图8和图9来实现。
例如，本发明各个实施例中的一些或所有组件单独地和/或与至少另一组件相组合地是利用一个或多个软件组件、一个或多个硬件组件和/或软件与硬件组件的一种或多种组合来实现的。在另一示例中，本发明各个实施例中的一些或所有组件单独地和/或与至少另一组件相组合地在一个或多个电路中实现，例如在一个或多个模拟电路和/或一个或多个数字电路中实现。在又一示例中，本发明的各个实施例和/或示例可以相组合。
虽然已描述了本发明的具体实施例，然而本领域技术人员将明白，还存在与所述实施例等同的其它实施例。因此，将明白，本发明不受所示具体实施例的限制，而是仅由权利要求的范围来限定。

Claims (23)

1.一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统，该系统包括：
第一积分器，被配置为接收所述输入信号，并且至少基于与所述输入信号相关联的信息生成积分信号；
第二积分器，被配置为接收所述积分信号，并且至少基于与所述积分信号相关联的信息生成所述输出信号；
补偿电容器，该补偿电容器被耦合到所述第一积分器和所述第二积分器；
开关，该开关被直接耦合到所述补偿电容器并且被配置为接收与所述输出信号相关联的控制信号；以及
第一电阻器，该第一电阻器被耦合到所述开关；
其中：
所述第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，所述第一积分电容器被耦合在所述第一输入端子与所述第一输出端子之间；
所述第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，所述第二积分电容器被耦合在所述第二输入端子与所述第二输出端子之间；
所述补偿电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被连接到所述第一运算放大器的所述第一输出端子，所述第二电容器端子被连接到所述第二运算放大器的所述第二输入端子；
其中：
所述开关包括第一开关端子和第二开关端子，所述第一开关端子被耦合到所述第二运算放大器的所述第二输入端子；并且
所述第一电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，所述第一电阻器端子被耦合到所述开关的第二开关端子，所述第二电阻器端子被直接耦合到所述第二运算放大器的所述第二输出端子。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述开关还被配置为当所述输出信号满足一个或多个第一预定条件时断开，并且当所述输出信号满足一个或多个第二预定条件时闭合。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述开关还被配置为当所述输出信号的幅度大小在预定范围内时断开，并且在所述输出信号在所述预定范围之外时闭合。
4.如权利要求3所述的系统，还包括：
第一比较器，被配置为接收所述输出信号和第一参考信号，并且生成第一比较信号；以及
第二比较器，被配置为接收所述输出信号和第二参考信号，并且生成第二比较信号；
其中，所述预定范围与所述第一参考信号和所述第二参考信号相关联。
5.如权利要求4所述的系统，还包括：
或门，被配置为接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，并且至少基于与所述第一比较信号和所述第二比较信号相关联的信息生成用于闭合和断开所述开关的所述控制信号；
其中：
如果所述控制信号为第一逻辑电平，则所述开关被配置为闭合；并且
如果所述控制信号为第二逻辑电平，则所述开关被配置为断开。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一积分器包括被耦合到所述第一运算放大器的所述第一输入端子的输入电阻器。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述输入电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，所述第一电阻器端子被配置为接收所述输入信号，所述第二电阻器端子被耦合到所述第一运算放大器的所述第一输入端子。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二积分器包括被耦合到所述第二运算放大器的所述第二输入端子的输入电阻器。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一运算放大器包括第三输入端子，并且所述第二运算放大器包括第四输入端子。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述第三输入端子和所述第四输入端子被配置为接收参考信号。
11.一种用于音频放大系统中对输入信号和输出反馈信号进行积分、调制以生成输出信号的系统，该系统包括：
第一积分器，被配置为接收所述输入信号，并且至少基于与所述输入信号相关联的信息生成第一积分信号；
第二积分器，被配置为接收所述第一积分信号，并且至少基于与所述第一积分信号相关联的信息生成第二积分信号；
补偿电容器，该补偿电容器被耦合到所述第一积分器和所述第二积分器；
开关，该开关被直接耦合到所述补偿电容器并且被配置为接收与所述第二积分信号相关联的控制信号；
第一电阻器，该第一电阻器被耦合到所述开关；以及
调制和驱动组件，被配置为接收所述第二积分信号并且生成所述输出信号；
其中：
所述第一积分器包括第一积分电容器和具有第一输入端子和第一输出端子的第一运算放大器，所述第一积分电容器被耦合在所述第一输入端子与所述第一输出端子之间；并且
所述第二积分器包括第二积分电容器和具有第二输入端子和第二输出端子的第二运算放大器，所述第二积分电容器被耦合在所述第二输入端子与所述第二输出端子之间；
其中：
所述开关包括第一开关端子和第二开关端子，所述第一开关端子被耦合到所述第二运算放大器的所述第二输入端子；并且
所述第一电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，所述第一电阻器端子被耦合到所述开关的第二开关端子，所述第二电阻器端子被直接耦合到所述第二运算放大器的所述第二输出端子。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述开关还被配置为当所述第二积分信号满足一个或多个第一预定条件时断开，并且当所述第二积分信号满足一个或多个第二预定条件时闭合。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述开关还被配置为当所述第二积分信号的幅度大小在预定范围内时断开，并且在所述第二积分信号在所述预定范围之外时闭合。
14.如权利要求13所述的系统，还包括：
第一比较器，被配置为接收所述第二积分信号和第一参考信号，并且生成第一比较信号；以及
第二比较器，被配置为接收所述第二积分信号和第二参考信号，并且生成第二比较信号；
其中，所述预定范围与所述第一参考信号和所述第二参考信号相关联。
15.如权利要求14所述的系统，还包括：
或门，被配置为接收所述第一比较信号和所述第二比较信号，并且至少基于与所述第一比较信号和所述第二比较信号相关联的信息生成用于闭合和断开所述开关的所述控制信号；
其中：
如果所述控制信号为第一逻辑电平，则所述开关被配置为闭合；并且
如果所述控制信号为第二逻辑电平，则所述开关被配置为断开。
16.如权利要求11所述的系统，其中：
所述调制和驱动组件包括：
比较器，该比较器被耦合到所述第二积分器；
栅极驱动器，该栅极驱动器被耦合到所述比较器；
第一晶体管，该第一晶体管被耦合到所述栅极驱动器；以及
第二晶体管，该第二晶体管被耦合到所述栅极驱动器；
其中：
所述第一晶体管包括第一晶体管端子、第二晶体管端子和第三晶体管端子；
所述第二晶体管包括第四晶体管端子、第五晶体管端子和第六晶体管端子；并且
所述第三晶体管端子和所述第四晶体管端子被耦合在一起并被配置为输出所述输出信号。
17.如权利要求11所述的系统，其中，所述第一积分器包括被耦合到所述第一运算放大器的所述第一输入端子的输入电阻器。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述输入电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子，所述第一电阻器端子被配置为接收所述输入信号，所述第二电阻器端子被耦合到所述第一运算放大器的所述第一输入端子。
19.如权利要求11所述的系统，其中，所述第二积分器包括被耦合到所述第二运算放大器的所述第二输入端子的输入电阻器。
20.如权利要求11所述的系统，其中，所述第一运算放大器包括第四输入端子，并且所述第二运算放大器包括第五输入端子。
21.如权利要求20所述的系统，其中，所述第四输入端子和所述第五输入端子被配置为接收参考信号。
22.如权利要求11所述的系统，其中，所述第一运算放大器的所述第一输入端子被配置为至少接收与所述输出信号相关联的反馈信号。
23.如权利要求11所述的系统，还包括：
反馈电阻器；
其中：
所述调制和驱动组件包括第三输入端子和第三输出端子，所述第三输入端子被配置为接收所述第二积分信号，所述第三输出端子被配置为生成所述输出信号；并且
所述反馈电阻器被耦合在所述调制和驱动组件的所述第三输出端子与所述第一运算放大器的所述第一输入端子之间。
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