CN103812460B - 免滤波模拟输入d类音频放大器的截波方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成电路芯片具有用以产生第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号的D类脉冲宽度调变放大器。D类放大器包含一差动输出驱动器，差动输出驱动器用以驱动相对应第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号的第一输出信号及第二输出信号。截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，此截波检测电路也用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号；以此可减少输出音频信号，亦或者音频系统可减少被接收的音频输入信号以使信号截波状态减少或被消除。

Description

免滤波模拟输入D类音频放大器的截波方法及装置

技术领域

本发明是有关于音频系统，特别是关于D类放大器中音频信号截波检测的方法及系统。

背景技术

D类放大器有时被称为开关放大器，为所有晶体管皆以二进位开关运作的电子放大器，其中前述晶体管不是全开就是全关。D类放大器采用轨对轨（rail-to-rail）输出开关，理想情况下输出晶体管几乎总是运载零电流或零电压，因此其功率消耗为最小，且前述晶体管在大范围的功率位准提供高效能。高效能的优势推动其在各种音频应用的使用，从手机到平面电视及家庭剧院接收器。D类音频功率放大器相较AB类音频功率放大器具有高效能，由于其较高的效能，D类放大器仅需较小的电源及散热器，故可显着地减少整体系统的成本、尺寸及重量。

D类音频功率放大器将音频信号转换成可根据音频输入信号来切换输出的高频脉冲。一些D类放大器使用脉冲宽度调变器来产生连续的调节脉冲，其脉冲宽度随音频信号的振幅而改变，此可变宽度的脉冲于一固定频率下切换功率输出晶体管。其他D类放大器有可能是依赖其他型态的脉冲调变器。以下讨论将主要针对脉冲宽度调变器，但本领域中具通常知识者将知晓D类放大器可以其他型态的调变器所配置。

图1A是绘示关于典型D类放大器100的简化示意图。如图1A所示，D类放大器100包含两比较器101及102，且D类放大器100更包含振荡器103，此振荡器103输出时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF。上述参考电压信号VREF可为一三角波（triangular wave）信号或是一斜坡（ramp wave）信号，时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF的波形绘示于图1A且插入于振荡器103的方块图下方。差动输入音频信号INP及INM输入比较器101及102，其中输入信号INP及INM与参考电压信号VREF比较以产生脉冲宽度调变信号106及107。脉冲宽度调变信号106及107分别耦接晶体管M1、M2、M3及M4的栅极。D类放大器的差动输出信号OUTM及OUTP分别被提供于标记为OUTM及OUTP的端点。如图1A所示，输出信号OUTM及OUTP与扬声器负载110连接，其中扬声器负载110是示意性地以电感L1及电阻R1所代表。

传统D类放大器具有差动输出（OUTP及OUTM），其中上述两输出为互补（complementary）信号且具有从接地电压Vss到Vdd的摆动范围。图1B为波形图说明在图1A的D类放大器信号调变。如图1B顶部所示，差动输入信号（如：音频信号INM及INP）与参考电压信号VREF通过两比较器进行比较，如上述连同图1A的说明。比较器的输出信号为固定频率的脉冲信号，其脉冲宽度与输入信号成比例，两脉冲宽度调变信号如图1B所示为OUTP及OUTM。

免滤波的D类音频放大器（如图1A中的D类放大器100）采用一调变方法，且此调变方法通常指BD调变（BD modulation）。在此调变方法中，输出驱动器以连接负载结构的桥接方式连接而成，且切换负载的正端及负端至:1）Vdd及GND;2）GND及Vdd;3）Vdd及Vdd;4）GND及GND，其中Vdd为供给电压（supply power）而GND为供给接地电压（supply ground），因此横跨负载的差动电压有三个位准:1）Vdd;2）-Vdd;3）0。对于零位准音频输出电压而言，横跨负载的差动电压将主要为零，并允许免滤波应用（filter-less operation）运作于电感式扬声器负载。

BD调变的D类放大器有时称为免滤波（filter-free），因为无需LC滤波器即可增进小信号的效能。然而，D类放大器会有截波（clipping）造成的问题，例如当输入信号超过D类放大器的适当范围，则会发生截波现象。此外，截波在许多原因的考量下是不受欢迎的（undesirable），例如其可能造成信号失真及对扬声器系统造成过度的压力，以下段落将叙述更多关于信号截波的细节。

依据上述，显然改良D类放大器的方法是非常必要的。

发明内容

本发明是关于音频系统，更特别的是本发明提供一种以简单检测电路来检测音频系统的截波信号的方法及系统，且此电路仅使用系统中可用的内部信号。下述仅供例示，本发明已被应用于免滤波D类音频放大器的截波检测，但可认定本发明具有更广泛的应用范围。

根据本发明一实施例，集成电路芯片具有免滤波应用的D类放大器，集成电路芯片包含振荡器、参考电压产生器以及D类脉冲宽度调变器。振荡器用以产生振荡器时脉信号，其中振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘，参考电压产生器是用以通过振荡器时脉信号产生参考电压。D类脉冲宽度调变器是用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与参考电压比较而产生在每个振荡器时脉周期的第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，其中当相应输入信号高于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第一状态，而当相应输入信号低于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第二状态。集成电路芯片更包含截波检测电路，其用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。

在集成电路芯片的一实施例中，截波检测电路是用以于第一差动输入信号及第二差动输入信号中一者或两者在参考电压的量值范围之外时导通截波指示信号。在一实施例中，截波检测电路包含第一边缘触发正反器、第二边缘触发正反器、第一互斥非或电路、第三边缘触发正反器、第四边缘触发正反器、第二互斥非或电路及或电路。第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器耦接第一脉冲宽度调变信号，且分别由振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所触发，第一互斥非或电路用以接收第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器的输出且提供第一截波信号，第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器耦接第二脉冲宽度调变信号，且分别由振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动，第二互斥非或电路，用以接收第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器的输出且提供第二截波信号，或电路用以接收来自第一互斥非或电路及第二互斥非或电路的第一截波信号及第二截波信号，其中第一互斥非或电路及第二互斥非或电路中每一者是用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供低位准输出信号，且于两输入逻辑信号相同时提供高位准输出信号。

实施例中上述集成电路芯片的D类脉冲宽度调变器包含第一比较器电路及第二比较器电路。第一比较器电路用以接收第一差动输入信号及参考电压，并产生第一脉冲宽度调变信号，第二比较器电路，用以接收第二差动输入信号及参考电压，并产生第二脉冲宽度调变信号。在特定实施例中，D类放大器的第一输出信号及第二输出信号是用以不经由滤波器耦接扬声器。在一实施例中，D类放大器更包含一差动输出驱动器其包含第一放大器电路及第二放大器电路，其中第一放大器电路及第二放大器电路中每一者包含PMOS晶体管及NMOS晶体管彼此串联耦接。

根据另一实施例，集成电路芯片包含一或多个输入接脚、振荡器及第一信号处理电路。一或多个输入接脚是用以接收一或多个输入信号。振荡器用以产生振荡器时脉信号，其振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘。第一信号处理电路耦接一或多个输入信号及用以提供于每个振荡器时脉周期的一或多个脉冲宽度调变信号。集成电路芯片更包含截波检测电路，其用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。

上述集成电路芯片的一实施例中，截波检测电路是用以当一或多个输入信号于参考电压的量值范围外时导通截波指示信号。一实施例中，参考电压自振荡器时脉信号导出，以及其中当相应输入信号高于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第一状态，而当相应输入信号低于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第二状态。

根据本发明的另一实施例，具有D类放大器的集成电路芯片包含振荡器及参考电压产生器，其中振荡器用以产生振荡器时脉信号，振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有上升边缘及下降边缘，参考电压产生器是用以通过振荡器时脉信号产生参考电压。此外，D类脉冲宽度调变器是用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与参考电压比较而产生在每个振荡器时脉周期的第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号。另外，截波检测电路是用以于第一差动输入信号及第二差动输入信号中一者或两者在参考电压的量值范围之外时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一差动输入信号和第二差动输入信号皆在参考电压的量值范围内时关闭截波指示信号。

根据另一实施例，音频系统包含D类放大器及用以接收来自D类放大器输出信号的扬声器。D类放大器还包含振荡器、参考电压产生器及D类脉冲宽度调变器，其中振荡器用以产生振荡器时脉信号，振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期拥有上升边缘及下降边缘，参考电压产生器是用以通过振荡器时脉信号产生参考电压，以及D类脉冲宽度调变器用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与参考电压比较而产生在每个振荡器时脉周期的第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，当相应输入信号高于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第一状态，而当相应输入信号低于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第二状态。D类放大器也包含差动输出驱动器，其用以驱动相应第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号的第一输出信号及第二输出信号。D类放大器更包含截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。

本发明的有益技术效果在于：通过本发明可减少输出音频信号，亦或者音频系统可减少被接收的音频输入信号以使信号截波状态减少或被消除。

参考本说明书下述部份的详述及附图可更进一步了解本发明的本质及优点。

附图说明

图1A绘示一典型D类放大器的简化示意图。

图1B绘示一典型D类放大器中各种信号波形的波形图。

图2是依据本发明实施例绘示一D类放大器中各种信号波形的波形图。

图3A是依据本发明一实施例绘示包含一D类放大器的一音频系统的简化示意图。

图3B是依据本发明另一实施例绘示包含一D类放大器的一音频系统的简化示意图。

图4是依据本发明一实施例绘示以实现检测信号截波方法的电路400的电路图。

附图标记

100、300：D类放大器

101、102：比较器

103：振荡器

106：第一脉冲宽度调变信号

107：第二脉冲宽度调变信号

110：扬声器

305：脉冲宽度调变器

310、400：截波检测电路

402、404、406、408：边缘触发正反器

410：互补电路

412、414：互斥非或（XNOR）电路

430：或（OR）电路

具体实施方式

如上述，在音频放大器中信号截波状态是不受欢迎的。在图1A及图1B中，D类放大器100操作于0V及Vdd间。例如依据不同的应用，Vdd可能为3V或其他适当电压。时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF（为一三角波（triang ular wave）信号或斜坡（ramp wave）信号）的振幅皆改变于0V及Vdd间，输入端INP及INM所接收的差动信号的振福也改变于0V及Vdd间。在特定条件下，D类放大器100的供给电压Vdd可能变低而导致时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF降至低于Vdd，因此输入信号INP及INM可能高于供给电压Vdd并导致信号截波状态。另外，一信号截波范例绘示于图2。

图2是依据叙述于后续段落的本发明实施例参照图3A、图3B及图4所绘示的D类放大器的各种信号波形图。如图2所示，时脉信号OSC_CLK在固定时脉频率下振荡于0V至Vdd间，其中每个时脉脉冲具有上升边缘及下降边缘，为了易于参考，其时脉边缘被编号在图2下方。同样地，相关于时脉信号OSC_CLK的参考电压信号VREF（为三角波信号或斜坡信号）也在固定时脉频率振荡于0V至Vdd间。另外，输入信号INP及INM迭加于参考电压信号VREF上。图2更说明脉冲宽度调变信号PWMN及PWMP的产生，例如当输入信号INM高于参考电压信号VREF时，PWMN位于高位准，当输入信号INM低于参考电压信号VREF时，PWMN位于低位准。同样地，当输入信号INP高于参考电压信号VREF时，PWMP位于高位准，当输入信号INP低于参考电压信号VREF时，PWMP位于低位准。由图可见OSC_CLK、PWMN及PWMP皆为具有高及低两位准的逻辑信号，此处叙述位准有时称为第一状态及第二状态，或“1”状态及“0”状态，其中任何一者可为高位准或低位准。

由图2可清楚知道，输入信号INP及INM在第4及第5时脉边缘超越参考电压信号VREF的振幅范围，称此为截波状态，相同截波状态也可见于第6至第9时脉边缘。音频信号截波状态被视为不受欢迎的，因为此状态可能造成失真及信号保真度的损失。此外，信号截波可能导致PWMN及PWMP长时间停留在同一状态，此状态更可能对扬声器造成过度的压力及损害。因此，高效能地检测信号截波状态以允许系统做出适当的动作是必要的。如下述本发明实施例提供检测信号截波的方法及电路。

图3A是依据本发明实施例绘示具有截波检测电路的D类放大器300的简化示意图。D类放大器300具有许多与图1A中D类放大器100相似的元件，此些元件皆与图1A标示相同号码。如图3A所示，D类放大器300包含两比较器101及102，且D类放大器300也包含振荡器103，此振荡器103是用以输出时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF，其时脉信号OSC_CLK及参考电压信号VREF的波形绘示于图2且插入于振荡器103的方块图下方。参考电压信号VREF可为一三角波信号或一斜坡信号。两差动输入信号INP及INM输入至比较器101及102，其中差动输入信号INP及INM与参考电压信号VREF比较并产生脉冲宽度调变信号106及107，脉冲宽度调变信号106及107耦接晶体管M1、M2、M3及M4的栅极，且前述晶体管形成输出驱动器。D类放大器的差动输出信号OUTM及OUTP分别被提供于标记为OUTM及OUTP的端点。如图3A所示，差动输出信号OUTM及OUTP是传送至扬声器负载110，此扬声器以电感L1及电阻R1表示。

如图3A所示，D类放大器300更包含截波检测电路310，其电路使用已存在于典型D类放大器的信号来决定截波状态。在图3A中，截波检测电路310接收时脉信号OSC_CLK及脉冲宽度调变信号PWMN及PWMP，另外，截波检测电路310用以于检测到信号截波时产生截波检测信号CLIP。

本发明一实施例提供检测信号截波的方法，此方法的说明可参考图2的信号波形图。如上述，信号截波状态发生于第4及第5时脉边缘以及第6至第9时脉边缘，在此些时脉边缘，差动输入信号INP及／或INM超出参考电压信号VREF的振幅范围。此发明实施例中可清楚知道于振荡器时脉边缘检查脉冲宽度调变信号PWMN及PWMP可决定信号截波状态（其脉冲宽度调变信号可称为第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，或反之亦然）。

在一些实施例中，截波检测电路310用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。

需注意的是，上述通过检查脉冲宽度调变信号来决定截波状态的方法与脉冲宽度调变信号的产生无关。关于如何产生脉冲宽度调变信号将以图3A与图3B做为说明。例如，图3A绘示通过比较差动输入信号及参考电压信号来产生脉冲宽度调变信号的集成电路。作为另一范例，图3B绘示本发明另一实施例中以其他方式产生脉冲宽度调变信号的集成电路的示意图。如图3B的示意图及图2的信号波形所示，集成电路300包含一或多个输入接脚（如INP及INM）及振荡器103。一或多个输入接脚是用以接收一或多个输入信号，振荡器103用以产生振荡器时脉信号OSC_CLK，其振荡器时脉信号OSC_CLK在每个振荡器时脉周期中具有上升边缘及下降边缘。另外，第一信号处理电路耦接一或多个输入信号（INP及INM）及用以提供于每个振荡器时脉周期的一或多个脉冲宽度调变信号106及107（PWMP及PWMN）。此时，信号处理电路305为脉冲宽度调变器，其用以通过模拟或数字方式产生脉冲宽度调变信号。此外，截波检测电路310用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。在一具体实施例中，脉冲宽度调变信号通过参考电压而产生。在一实施例中，上述参考电压为一三角波信号或是一斜坡信号。截波检测电路用以于第一输入信号及第二输入信号中一者或两者在参考电压的量值范围之外时导通截波指示信号，其中参考电压用以产生脉冲宽度调变信号。如上述并进一步参照图2，在此实施例中，第一输入信号及第二输入信号中一者或两者是否在参考电压的量值范围之外的状态是通过检查脉冲宽度调变信号来进行检测。

图2中，PWMN及PWMP于第1及第2时脉边缘皆改变状态，亦即从高位准至低位准，因此，截波检测信号CLIP为低位准。PWMN于第3及第4时脉边缘改变状态，亦即从高位准至低位准，但PWMP于第3及第4时脉边缘维持高位准，因此，截波检测信号CLIP于第4时脉边缘变为高位准。以下范例将参照图4并详述上述实现截波检测电路的方法。

图4为依据本发明一实施例绘示截波检测电路400的电路图，且其实施例实现图3A-图3B中截波检测电路310。在图4中，截波检测电路400包含第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器，两者也称为闩402及404，且前述边缘触发正反器是用以耦接第一差动输入信号（如PWMN），且分别由振荡器时脉信号OSC_CLK及互补振荡器时脉信号OSC_CLKB所触发。正反器402于参考电压信号VREF上升时在时脉上升边缘闩锁PWMN，且正反器404于参考电压信号VREF下降时在时脉下降边缘闩锁PWMN。另外，截波检测电路400也包含第一互斥非或（XNOR）电路412，其用以接收第一边缘触发正反器402及第二边缘触发正反器404的输出且提供第一截波信号422。互斥非或电路412用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供“0”或低位准输出信号，且用以于两输入逻辑信号相同时提供“1”或高位准输出信号，因此，当PWMN在两连续时脉边缘信号维持不变时（不论是从上升边缘伴随下降边缘或反之亦然），第一截波信号422为“1”，，其表示PWMN为截波状态。

此外，检测PWMP截波状态的方法也相同。截波检测电路400也包含第三边缘触发正反器406及第四边缘触发正反器408，其用以耦接第二差动输入信号PWMP，且分别由振荡器时脉信号OSC_CLK及互补振荡器时脉信号OSC_CLKB所触发。另外，截波检测电路400也包含第二互斥非或（XNOR）电路414，其用以接收第三边缘触发正反器406及第四边缘触发正反器408的输出且提供第二截波信号424。

如图4所示，或（OR）电路430用以接收第一截波信号422及第二截波信号424，其分别来自第一互斥非或电路412及第二互斥非或电路414。此外，或电路430的输出为截波检测信号CLIP，截波检测信号CLIP为“1”或高位准时表示第一脉冲调变信号PWMP及第二脉冲调变信号PWMN一者或两者皆被检测出截波，且截波检测信号为“0”或低位准时表示没有截波被检测出。

如上述，本发明实施例提供D类放大器中用以检测信号截波的方法及示范电路的实现。此方法及电路使用内部脉冲宽度调变信号及振荡器时脉信号来产生截波检测信号，且此方法仅增加少许电路，另外，此方法较典型技术简单及成本效益高。关于典型音频检测及处理技术的范例详述于Andrew等人的美国专利中，其美国专利号为5,453,716并引用参考于此。Andrew的方法包含分析输出音频波形及使用固定位准来检测截波，此作法不仅复杂且需要大量额外电路。

依据另一实施例，上述方法在集成电路芯片中能处理两个以上的输入信号。此集成电路芯片包含一或多个输入接脚及第一信号处理电路。一或多个输入接脚是用以接收一或多个输入信号，第一信号处理电路耦接一或多个输入信号，并用以提供通过比较一或多个输入信号与参考电压信号而产生的一或多个脉冲宽度调变信号。集成电路芯片更包含截波检测电路，其用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及其中截波检测电路用以于第一脉冲宽度调变信号和第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭截波指示信号。

上述集成电路芯片的实施例中，截波检测电路是用以于第一输入信号及第二输入信号中一者或两者在参考电压的量值范围之外时导通截波指示信号，此外，实施例中参考电压自振荡器时脉信号导出（derived）。当相应输入信号高于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第一状态，而当相应输入信号低于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第二状态。

上述集成电路芯片的实施例中，截波检测电路包含对应每个输入信号的截波信号产生器，其中每个截波信号产生器包含第一边缘触发正反器、第二边缘触发正反器及互斥非或电路。第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器耦接第一差动输入信号，且其分别由振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动，互斥非或电路是用以接收第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器的输出。另外，截波检测电路更包含或电路，其用以接收来自每个截波信号产生器的输出。

依据本发明其他实施例，绘示于图3A-图3B的音频系统包含D类放大器300，其用以提供至扬声器110的第一输出信号OUTM及第二输出信号OUTP。此外，扬声器110由电感L1及电阻R1表示。上述为D类放大器的电路及功能并请参考图2至图4。D类放大器包含振荡器、参考电压产生器及D类脉冲宽度调变器。振荡器用以产生振荡器时脉信号，其振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有上升边缘及下降边缘，此外，参考电压产生器用以通过振荡器时脉信号产生参考电压。另外，D类脉冲宽度调变器用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与参考电压比较而产生第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，其中当相应输入信号高于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第一状态，而当相应输入信号低于参考电压时，第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于第二状态。D类放大器亦包含差动输出驱动器，其用以驱动相应第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号的第一输出信号及第二输出信号。D类放大器更包含截波检测电路，其用以于第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在振荡器时脉信号的两连续边缘中皆维持相同状态时导通截波指示信号，以及截波检测电路用以当第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号在振荡器时脉信号的两连续边缘中皆改变状态时关闭截波指示信号。

集成电路芯片的实施例中，截波检测电路用以于第一差动输入信号及第二差动输入信号中一者或两者在参考电压的量值范围之外时导通截波指示信号。在一实施例中，截波检测电路包含第一边缘触发正反器、第二边缘触发正反器及第一互斥非或电路。第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器耦接第一差动输入信号，且分别由振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动，以及第一互斥非或电路用以接收第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器的输出并提供第一截波信号。此外，截波检测电路更包含第三边缘触发正反器、第四边缘触发正反器及第二互斥非或电路。第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器耦接第二差动输入信号，且分别由振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动，以及第二互斥非或电路用以接收第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器的输出并提供第二截波信号。另外，截波检测电路亦包含或电路，其用以接收来自第一互斥非或电路及第二互斥非或电路的第一截波信号及第二截波信号，其中第一互斥非或电路及第二互斥非或电路中每一者是用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供低位准输出信号，以及用以于两输入逻辑信号相同时提供高位准输出信号。

上述集成电路芯片的实施例中，D类脉冲宽度调变器包含第一比较器电路第二比较器电路。第一比较器电路用以接收第一差动输入信号及参考电压，并产生第一脉冲宽度调变信号，第二比较器电路用以接收第二差动输入信号及参考电压，并产生第二脉冲宽度调变信号。在一特定实施例中，D类放大器的第一输出信号及第二输出信号耦接至一扬声器而不需经由一滤波器（filter）。实施例中D类放大器更包含一差动输出驱动器其包含第一放大器电路及第二放大器电路，其中第一放大器电路及第二放大器电路中每一者包含PMOS晶体管及NMOS晶体管彼此串联耦接。

上述音频系统使用绘示于图3A、图3B及图4的截波检测信号CLIP以采取适当动作。举例而言，假使想要减少失真，则音频系统可减少输出音频信号，亦或者音频系统可减少被接收的音频输入信号以使信号截波状态减少或被消除。

如上述本发明使用特定范例来叙述，然而本说明书所述的范例及实施例仅为说明用途以及本领域相关技术人员，在不脱离本发明的权利要求，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视上附的申请权利要求书为准。

Claims (15)

1.一种集成电路芯片，具有适于免滤波应用的一D类放大器，其特征在于，所述集成电路芯片包含：

一振荡器，用以产生一振荡器时脉信号，其中所述振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘；

一参考电压产生器，用以通过所述振荡器时脉信号产生一参考电压；

所述振荡器时脉信号与所述参考电压频率相同；

一D类脉冲宽度调变器，用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与所述参考电压比较而产生在每个振荡器时脉周期的第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，其中当相应输入信号高于所述参考电压时，所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号位于一第一状态，而当相应输入信号低于所述参考电压时，所述第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号位于一第二状态；以及

一截波检测电路，所述截波检测电路接收所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号，所述截波检测电路用以于所述第一脉冲宽度调变信号和所述第二脉冲宽度调变信号在所述振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭一截波指示信号，否则所述截波检测电路导通所述截波指示信号，其中所述第一脉冲宽度调变信号与所述第二脉冲宽度调变信号非互补；

所述截波检测电路包含：第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器，所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第一脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所触发；

一第一互斥非或电路，用以接收所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的输出且提供一第一截波信号；

第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器，所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第二脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及所述互补振荡器时脉信号所驱动；

一第二互斥非或电路，用以接收所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的输出且提供一第二截波信号；以及

一或电路，用以接收来自所述第一互斥非或电路及所述第二互斥非或电路的所述第一截波信号及所述第二截波信号；

其中所述第一互斥非或电路以及所述第二互斥非或电路中每一者用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供一低位准输出信号，以及于两输入逻辑信号相同时用以提供一高位准输出信号。

2.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其特征在于，所述截波检测电路用以于所述第一差动输入信号及所述第二差动输入信号中一者或两者在所述参考电压的量值范围之外时导通所述截波指示信号。

3.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其特征在于，所述D类脉冲宽度调变器包含：

一第一比较器电路，用以接收所述第一差动输入信号及所述参考电压，并产生所述第一脉冲宽度调变信号；以及

一第二比较器电路，用以接收所述第二差动输入信号及所述参考电压，并产生所述第二脉冲宽度调变信号。

4.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其特征在于，所述集成电路芯片的第一输出信号及第二输出信号耦接至一扬声器而不经由一滤波器。

5.根据权利要求1所述的集成电路芯片，其特征在于，所述D类放大器更包含：

一差动输出驱动器，包含第一放大器电路及第二放大器电路，其中所述第一放大器电路及所述第二放大器电路中每一者包含一PMOS晶体管及一NMOS晶体管彼此串联耦接。

6.一种集成电路芯片，其特征在于，所述集成电路芯片包含：

一或多个输入接脚，用以接收多个输入信号；

一振荡器，用以产生一振荡器时脉信号，其中所述振荡时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘；

一第一信号处理电路，耦接所述多个输入信号及用以提供多个于每个振荡器时脉周期的脉冲宽度调变信号；以及

一截波检测电路，所述截波检测电路接收第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，所述截波检测电路用以于所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在所述振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通一截波指示信号，以及其中所述截波检测电路用以于所述第一脉冲宽度调变信号和所述第二脉冲宽度调变信号在所述振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭所述截波指示信号；

所述截波检测电路包含：第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器，所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第一脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所触发；

一第一互斥非或电路，用以接收所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的输出且提供一第一截波信号；

第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器，所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第二脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及所述互补振荡器时脉信号所驱动；

一第二互斥非或电路，用以接收所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的输出且提供一第二截波信号；以及

一或电路，用以接收来自所述第一互斥非或电路及所述第二互斥非或电路的所述第一截波信号及所述第二截波信号；

其中所述第一互斥非或电路以及所述第二互斥非或电路中每一者用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供一低位准输出信号，以及于两输入逻辑信号相同时用以提供一高位准输出信号。

7.根据权利要求6所述的集成电路芯片，其特征在于，所述截波检测电路用以当所述多个输入信号于一用以产生所述脉冲宽度调变信号的一参考电压的量值范围外时导通所述截波指示信号。

8.根据权利要求7所述的集成电路芯片，其特征在于，所述参考电压自所述振荡器时脉信号导出，以及其中当所述相应输入信号高于所述参考电压时，所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号位于一第一状态，而当所述相应输入信号低于所述参考电压时，所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号位于一第二状态。

9.一种集成电路芯片，具有适于免滤波应用的一D类放大器，其特征在于，所述集成电路芯片包含：

一振荡器，用以产生一振荡器时脉信号，其中所述振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘；

一参考电压产生器，用以通过所述振荡器时脉信号产生一参考电压；

所述振荡器时脉信号与所述参考电压频率相同；

一D类脉冲宽度调变器，用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与所述参考电压比较而产生在每个振荡器时脉周期的第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号；以及

一截波检测电路，所述截波检测电路接收所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号，所述截波检测电路用以于所述第一差动输入信号及所述第二差动输入信号中一者或两者在所述参考电压的量值范围之外时导通一截波指示信号，以及其中所述截波检测电路用以于所述第一差动输入信号和所述第二差动输入信号皆在所述参考电压的量值范围内时关闭所述截波指示信号；

所述截波检测电路包含：第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器，所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第一脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所触发；

一第一互斥非或电路，用以接收所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的输出且提供一第一截波信号；

第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器，所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第二脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及所述互补振荡器时脉信号所驱动；

一第二互斥非或电路，用以接收所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的输出且提供一第二截波信号；以及

一或电路，用以接收来自所述第一互斥非或电路及所述第二互斥非或电路的所述第一截波信号及所述第二截波信号；

其中所述第一互斥非或电路以及所述第二互斥非或电路中每一者用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供一低位准输出信号，以及于两输入逻辑信号相同时用以提供一高位准输出信号。

10.一音频系统，其特征在于，所述音频系统包含：

一扬声器，用以接收一D类放大器的一第一输出信号及一第二输出信号；以及

一D类放大器，其中所述D类放大器包含：

一振荡器，用以产生一振荡器时脉信号，其中所述振荡器时脉信号在每个振荡器时脉周期中具有一上升边缘及一下降边缘；

一参考电压产生器，用以通过所述振荡器时脉信号产生一参考电压；

所述振荡器时脉信号与所述参考电压频率相同；

一D类脉冲宽度调变器，用以通过将第一差动输入信号及第二差动输入信号与所述参考电压比较而产生第一脉冲宽度调变信号及第二脉冲宽度调变信号，其中当所述相应输入信号高于所述参考电压时，所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号位于一第一状态，而当所述相应输入信号低于所述参考电压，所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号位于一第二状态；以及

一截波检测电路，所述截波检测电路接收所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号，所述截波检测电路用以于所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号中一者或两者在所述振荡器时脉信号的两连续边缘皆维持相同状态时导通一截波指示信号，以及其中所述截波检测电路用以当所述第一脉冲宽度调变信号及所述第二脉冲宽度调变信号在所述振荡器时脉信号的两连续边缘皆改变状态时关闭所述截波指示信号；

所述截波检测电路包含：

第一边缘触发正反器及第二边缘触发正反器，所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第一脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动；

一第一互斥非或电路，用以接收所述第一边缘触发正反器及所述第二边缘触发正反器的输出；

第三边缘触发正反器及第四边缘触发正反器，所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的数据脚位耦接所述第二脉冲宽度调变信号，且分别由所述振荡器时脉信号及互补振荡器时脉信号所驱动；

一第二互斥非或电路，用以接收所述第三边缘触发正反器及所述第四边缘触发正反器的输出；以及

一或电路，用以接收来自所述第一互斥非或电路及所述第二互斥非或电路的输出；

其中所述第一互斥非或电路以及所述第二互斥非或电路中每一者用以于两输入逻辑信号彼此不同时提供一低位准输出信号，以及于两输入逻辑信号相同时用以提供一高位准输出信号。

11.根据权利要求10所述的音频系统，其特征在于，所述截波检测电路用以于所述第一差动输入信号及所述第二差动输入信号中一者或两者在所述参考电压的量值范围之外时导通一截波指示信号。

12.根据权利要求10所述的音频系统，其特征在于，所述D类脉冲宽度调变器包含：

一第一比较器电路，用以接收所述第一差动输入信号及所述参考电压，并产生所述第一脉冲宽度调变信号；以及

一第二比较器电路，用以接收所述第二差动输入信号及所述参考电压，并产生所述第二脉冲宽度调变信号。

13.根据权利要求10所述的音频系统，其特征在于，所述D类放大器的第一输出信号及第二输出信号耦接至一扬声器而不经由一滤波器。

14.根据权利要求10所述的音频系统，其特征在于，所述D类放大器包含一差动输出驱动器，所述差动输出驱动器更包含第一放大器电路及第二放大器电路，其中所述第一放大器电路及所述第二放大器电路中每一者包含一PMOS晶体管及一NMOS晶体管彼此串联耦接。

15.根据权利要求10所述的音频系统，其特征在于，所述D类放大器被包含在一集成电路芯片，且所述D类放大器的所述输入及输出中每一者皆耦接所述集成电路芯片的一接脚。