CN108370237A - 减轻放大器噼噗噪声 - Google Patents

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Abstract

至少一些实例涉及一种系统(201)，所述系统包含：放大器(204)，其含有第一偏置电流源(300)并且经配置以在节点(214)处提供输出电压；增益级(206)，其耦合到所述节点(214)并包含第二偏置电流源(302)；以及缓冲级(208)，其耦合到所述节点(214)并包含第三及第四偏置电流源(377、379)及额外一组偏置电流源(304、306、308、310)，所述第三及第四偏置电流源(377、379)能够激活经配置以增加提供到负载的电流的输出晶体管(386、388)。所述系统(201)还包含控制器(202)，其经配置以激活所述第一偏置电流源(300)，以在所述第一偏置电流源(300)被激活之后激活所述第二偏置电流源(302)，以在所述第一偏置电流源(300)被激活之后激活所述组(304、306、308、310)中的所述偏置电流源，并且以在所述第一及第二偏置电流源(300、302)被激活之后以及在所述组(304、306、308、310)中的所述偏置电流源被激活之后激活所述第三及第四偏置电流源(377、379)。

Description

减轻放大器噼噗噪声
背景技术
耳机、扬声器、耳塞及类似音频装置通常用于收听音频记录。通常，此类音频装置连接到电子系统(例如智能电话、便携式音乐播放器、膝上型计算机及桌上型计算机)中的音频插孔。驱动典型音频插孔的放大器电路在放大器启用时向插孔供应电流浪涌，并且此电流浪涌对于收听者来说可作为“噼噗”或“咔哒”噪声听见。此噪声是令人不快的并且会降损收听体验。
发明内容
至少一些实例涉及一种系统，其包括：放大器，其含有第一偏置电流源并且经配置以在节点处提供输出电压；增益级，其耦合到所述节点并且包括第二偏置电流源；及缓冲级，其耦合到所述节点并且包括第三及第四偏置电流源以及一组额外偏置电流源，所述第三及第四偏置电流源能够激活经配置以增加提供给负载的电流的输出晶体管。所述系统还包括控制器，其经配置以激活所述第一偏置电流源，以在所述第一偏置电流源被激活之后激活所述第二偏置电流源，以在所述第一偏置电流源被激活之后激活所述组中的所述偏置电流源，并且以在所述第一及第二偏置电流源被激活之后以及在所述组中的所述偏置电流源被激活之后激活所述第三及第四偏置电流源。一或多个此类实例可使用以下技术中的一或多者以任何顺序及以任何组合补充：进一步包括耦合到所述节点及所述放大器的偏移补偿电路，所述偏移补偿电路经配置以补偿由所述缓冲级中的一或多个晶体管引入到所述节点的偏移电压；其中当所述控制器激活所述第三及第四偏置电流源时，所述放大器及所述偏移补偿电路将所述节点处的所述输出电压维持在接地；其中所述偏移补偿电路包括一或多个额外偏置电流源及一或多个额外晶体管，且其中所述一或多个额外晶体管的发射极区域及由所述一或多个额外偏置电流源提供的电流在所述一或多个额外晶体管中导致与所述缓冲级中的所述一或多个晶体管中的电流密度相同的电流密度；其中所述控制器进一步经配置以在所述第三及第四偏置电流源被激活之后解除激活所述第一偏置电流源；其中所述控制器进一步经配置以闭合所述放大器中的一或多个开关以阻止所述放大器向所述节点施加电压或电流；其中所述缓冲级耦合到移动电子装置的音频输出插孔；其中所述放大器包括多个电流镜；其中所述缓冲级包含耦合到所述第三偏置电流源的NPN晶体管堆叠及耦合到所述第四偏置电流源的PNP晶体管堆叠，所述第三及第四偏置电流源及所述NPN及PNP晶体管堆叠经配置以在所述对中的其它晶体管正引导电流时保持所述缓冲级中的所述输出晶体管中的每一者接通。
至少一些实例涉及一种系统，其包括：放大器，其包括耦合到多个电流镜的第一偏置电流源，所述放大器的节点定位于所述放大器的第一晶体管与第二晶体管之间，并且经配置以向所述节点提供电流，所述放大器进一步包括多个开关，其经配置以调节流过所述第一及第二晶体管的电流。所述系统还包括偏移补偿电路，其耦合到所述放大器，所述偏移补偿电路包含第二及第三偏置电流源及第三及第四晶体管，所述第二及第三偏置电流源及所述第三及第四晶体管经配置以减小施加到所述节点的偏移电压。所述系统进一步包括增益级，其耦合到所述节点。所述系统另外包括缓冲级，其耦合到所述节点并且包括耦合到第五晶体管的发射极的第四偏置电流源，耦合到第六晶体管的发射极的第五偏置电流源，耦合到第七晶体管的集电极的第六偏置电流源，耦合到第八晶体管的集电极的第七偏置电流源，所述缓冲级进一步包括具有耦合到所述第六偏置电流源的基极的第九晶体管，及具有耦合到所述第七偏置电流源的另一基极的第十晶体管，所述第九及第十晶体管的集电极经配置以耦合到音频装置负载。所述缓冲级进一步包括耦合到NPN晶体管堆叠及第十一晶体管的第八偏置电流源，且所述第十一晶体管的发射极耦合到所述第十晶体管的基极。所述缓冲级进一步包含耦合到PNP晶体管堆叠及第十二晶体管的第九偏置电流源，并且其进一步包含耦合到所述第九晶体管的所述基极的所述第十二晶体管的发射极。这些实例中的一或多者可使用以下技术中的一或多者以任何顺序及以任何组合补充：其中所述偏移补偿电路定位于所述放大器的反馈回路中；其中所述第八及第九偏置电流源中的每一者经配置以提供比所述第四、第五、第六及第七偏置电流源中的每一者更多的电流；进一步包括控制器，所述控制器经配置以：激活所述第一、第二及第三偏置电流源；在所述第一、第二及第三偏置电流源已被激活之后激活所述第四、第五、第六及第七偏置电流源；以及在所述第四、第五、第六及第七偏置电流源被激活之后激活所述第八及第九偏置电流源；其中所述控制器经配置以在所述第八及第九偏置电流源已被激活之后阻止所述放大器影响所述节点处的电压；其中所述控制器经配置以：解除激活所述第八及第九偏置电流源；在所述第八及第九偏置电流源已被解除激活之后，解除激活所述第四、第五、第六及第七偏置电流源；以及在所述第四、第五、第六及第七偏置电流源已被解除激活之后解除激活所述第一、第二及第三偏置电流源；其中所述偏移补偿电路中的所述第三及第四晶体管包含NPN及PNP晶体管，其中所述第五、第七及第十晶体管是NPN晶体管，且其中所述第六、第八及第九晶体管是PNP晶体管。
至少一些实例涉及一种方法，其包括：激活放大器中的放大器偏置电流及偏移补偿电路中的偏移补偿偏置电流；将所述放大器的输出节点处的电压保持在距离接地的预定范围内；在激活所述放大器偏置电流及所述偏移补偿偏置电流之后，激活增益级偏置电流及第一及第二对缓冲级偏置电流；将所述缓冲级的输出电压保持在距离接地的所述预定范围内；以及在激活所述增益级偏置电流及所述第一及第二对缓冲级偏置电流之后并且在所述缓冲级的所述输出电压在距离接地的所述预定范围内时激活第三对缓冲级偏置电流。一或多个此类实例可使用以下技术中的一或多者以任何顺序及以任何组合补充：进一步包括在激活所述第三对缓冲级偏置电流之后解除激活所述放大器；进一步包括解除激活所述第三对缓冲级偏置电流，接着解除激活所述增益级偏置电流及所述第一及第二对缓冲级偏置电流，接着解除激活所述放大器偏置电流及所述偏移补偿偏置电流；进一步包括维持耦合到提供所述第三对缓冲级偏置电流的源的一对晶体管的激活。
附图说明
图1描绘具有由本文描述的放大器电路驱动的音频插孔的电子装置。
图2是描绘电子装置内的各种组件的框图。
图3是描绘放大器电路的各种实施例的框图。
图4是放大器电路的各种实施例的电路示意图。
图5是表示用于操作放大器电路的方法的各种实施例的流程图。
具体实施方式
本文描述的是经配置以驱动例如智能电话、便携式音乐播放器或膝上型计算机的电子装置中的音频输出插孔的放大器电路的各种实施例。所述放大器电路可消除或至少大体上减轻当大多数放大器电路被启用时可听见的令人不快的“噼噗”或“咔哒”。在一些实例中，放大器电路含有辅助放大器、偏移补偿电路、增益级及缓冲级。这些放大器电路组件中的每一者含有一或多个偏置电流源。偏置电流源以特定序列被激活，使得可听见的“噼噗”被减轻。在至少一些实施例中，所述序列开始于辅助放大器偏置电流及偏移补偿电路偏置电流的激活。这些偏置电流致使辅助放大器的输出节点维持在接地或距离接地的预定范围内。辅助放大器的输出节点与到缓冲级的输入的节点相同。接下来，增益级中的偏置电流源被激活，缓冲级中的较小偏置电流源也被激活。缓冲级具有近似增益1。因此，缓冲级的输出电压—其直接施加到音频输出插孔且因此施加到耦合到插孔的音频装置负载—也保持在距离接地的预定范围或在距离接地的预定范围内。
当缓冲级的输出电压保持在接地或接近接地时，缓冲级的大偏置电流源被激活(称为“大”，并非因为其提供的电流必须很大，而是因为其激活可显著增加进入负载的电流的晶体管)。这些大偏置电流源通常是引起音频“噼噗”的原因，因为其经由音频输出插孔间接地向音频装置负载提供电流浪涌，但是因为在这些大偏置电流源被激活时缓冲级的输出电压被迫处于接地或接近接地，所以“噼噗”被减轻。因为缓冲级含有晶体管，所以跨越一些电阻器的基极-发射极电压降可能在缓冲级的输入处(即，在辅助放大器的输出处)呈现电压偏移。偏移补偿电路含有偏置电流源及晶体管，其类似于缓冲级中的一些偏置电流源及晶体管，其抵消此电压偏移，使得缓冲级的输入处的电压处于接地或接近接地。因此，偏移补偿电路进一步减轻令人不快的可听见的“噼噗”。
图1描绘根据各种实施例的说明性电子装置100。电子装置100可为能够经由音频输出插孔提供音频输出的任何电子装置。举例来说，电子装置100可为智能电话、移动计算装置(例如，膝上型计算机、平板计算机(例如，)、笔记本计算机)或便携式音乐播放器(例如，)。其它类型的电子装置被考虑并且被包含在本说明书的范围内。电子装置100可包含显示器102(例如，触摸屏)，一或多个输入装置104(例如，按钮、拨号盘、旋钮)以及由本文描述的放大器电路驱动的音频输出插孔106。
图2是描绘电子装置100内的各种组件的高级框图。特定来说，图2描绘参与驱动音频输出插孔106的至少一些组件。电子装置100包含音频信号源150，例如存储音频文件(例如，音乐文件)的存储装置(例如，硬盘驱动器、非易失性闪存、耦合到电子装置的外部存储器)，以及流式传输音频文件的无线通信模块(例如，天线、蓝牙)。电子装置100还包含信号处理逻辑152。举例来说，信号处理逻辑152可包含一或多个处理器及/或在信号处理任务中支持所述一或多个处理器的一或多个电路。
电子装置100进一步包括音频信号编码器154，其对待经由音频输出插孔106输出的音频信号进行编码，及低失真放大器电路156。放大器电路156(在图3到5中对其进行更详细描述)放大由音频信号编码器154提供的经编码音频信号。如所提及并且如将更详细地描述，低失真放大器电路156可通过以特定序列激活放大器电路的各个部分中的偏置电流源来减轻或消除与放大器激活相关联的令人不快的可听见的“噼噗”。以此序列激活放大器电路的不同部分可确保放大器的输出在“噼噗”原本将通常可听见时(即，当大偏置电流源被激活并且大量电流经由晶体管注入耦合到音频输出插孔的负载时)保持为低。在“噼噗”原本将可听见时如此抑制输出电压可抑制“噼噗”或将其完全消除。
图3是描绘放大器电路156的各种实施例的框图。电路156包含部分201(概述以澄清放大器电路156的哪些组件在下面的图4中描绘)；偏置控制器202；辅助放大器204；增益级206；缓冲级208；音频装置负载210(例如连接到音频输出插孔106(图1)的耳机或扬声器)；外部反馈网络212；耦合到辅助放大器204的输出、增益级206的输出及缓冲级208的输入的节点214。节点214处的电压表示为电压V1。缓冲级208在节点216上提供输出信号VOUT。连接218定位在节点216与外部反馈网络212之间。(尽管在技术上仍然是节点216的部分，为便于论述，连接218被单独编号)。连接220将外部反馈网络212的输出耦合到增益级206的输入。增益级206还接收音频输入信号222(例如，来自图2中所展示的音频信号编码器154)。音频输入信号222与反馈连接220处的信号之间的差分为VIN。放大器电路156还包含偏移补偿电路230，其使用节点214处的电压V1提供到辅助放大器204的反馈回路。
偏置控制器202经由连接224控制增益级206中的一或多个偏置电流源，经由连接226控制辅助放大器204中的一或多个偏置电流源，经由连接226控制辅助放大器204中的一或多个偏置电流源，经由连接228控制缓冲级208中的一或多个偏置电流源，且经由连接232控制偏移补偿电路230中的一或多个偏置电流源。偏置控制器202通过标记为“ENABLE(启用)”的控制引脚被启用及停用(例如，当ENABLE为高时，偏置控制器202被启用，并且当ENABLE为低时，偏置控制器202被停用)。在一些实施例中，使用任何合适数字控制器来控制ENABLE引脚。在一些实施例中，当电源轨上电时ENABLE引脚自动断言，并且当电源轨断电时自动撤销断言。
在操作中，当偏置控制器202被启用时，偏置控制器202以特定预定序列激活辅助放大器204、增益级206、缓冲级208及偏移补偿电路230中的各种偏置电流源。以特定序列激活这些偏置电流源的一个目标是使得节点216处的输出电压VOUT保持在距离接地预定范围处或在距离接地预定范围内，并且当VOUT保持在此低电压电平时，缓冲级208中的高偏置电流源-即，通常导致产生可听见的“噼噗”噪声的源-被启用。因此，因为在“噼噗”通常可听见时VOUT被迫为低，所以听不见“噼噗”。
偏置电流源可被启用的说明性序列如下。首先，偏置控制器202启用辅助放大器204中的偏置电流源，并且其启用偏移补偿电路230中的一或多个偏置电流源。偏置控制器202可同时或串行地启用这些偏置电流源。辅助放大器204含有形成一或多个电流镜的晶体管网络，且偏移补偿电路230也含有晶体管网络。这些组件中的每一者中的晶体管及偏置电流源经配置以使得节点214处的电压V1保持在接地或在预定的接地范围内。如果偏移补偿电路230被从放大器电路156排除，那么缓冲级208将在V1处引入小的电压偏移(例如，几毫伏)，并且此偏移可能导致“噼噗”声。偏移补偿电路230补偿V1处的此偏移，使V1接地或至少在预定接地范围内。
在启用辅助放大器204中及偏移补偿电路230中的偏置电流源之后，偏置控制器202启用增益级206中及缓冲级208中的一或多个偏置电流源。缓冲级208可含有若干偏置电流源。在一些实施例中，缓冲级208含有六个偏置电流源：四个偏置电流源，其提供较低的电流电平，并且在被启用时致使输出信号VOUT以约1的增益(例如，在为1的增益的10％内)再现V1，以及两个额外偏置电流源，其提供更大的电流电平，并且在被启用时主要负责启用缓冲级208内的驱动音频装置负载210的晶体管。在此类实施例中，偏置控制器202首先启用缓冲级208中较弱的偏置电流源。因此，举例来说，偏置控制器202可启用增益级206中的偏置电流源及缓冲级208中的较弱偏置电流源。这些偏置电流源可串行或同时激活。这致使输出电压VOUT保持在约V1(例如，在V1的0.9到1.1增益比内)，因此VOUT保持在接地或在预定接地范围内。
最后，当VOUT保持在接地或在预定的接地范围内时，偏置控制器202激活缓冲级208中更强大的偏置电流源。如本文所解释，这些偏置电流源在被激活时启用向音频装置负载210注入大量电流的晶体管。因此，当输出信号VOUT被迫接地或在预定接地范围内时，其被接通。以此方式，“噼噗音乐”就不再为可听见的，或者可能会大大减弱。外部反馈网络212将来自缓冲级208的输出的反馈提供到增益级206。增益级206接收音频信号222及反馈信号220，并通过增益因子放大两个信号之间的差值以产生输出。
图4是放大器电路156的部分201的各种实施例的电路示意图。部分201包括辅助放大器204、增益级206、缓冲级208、偏移补偿电路230及偏置控制器202。偏置控制器202含有合适电路-在一些实施例中，其可包含处理器-以在ENABLE引脚被断言(例如，使为高)时循序地激活各种偏置电流源300到304、306、308、310、377及379。当ENABLE引脚被撤销断言(例如，使为低)时，偏置控制器202以相反循序顺序解除激活各种偏置电流源。在一些实施例中，使用任何合适数字控制器来控制ENABLE引脚。在一些实施例中，当电源轨上电时ENABLE引脚自动断言，并且当电源轨断电时自动撤销断言。偏置控制器202还可控制开关(例如，下文论述的辅助放大器204中的开关326及338)以激活及解除激活辅助放大器204。
辅助放大器204包括偏置电流源300(例如，1uA)；耦合到偏置电流源300的晶体管312的发射极；耦合到晶体管312的集电极的晶体管316的集电极；耦合到晶体管316的发射极的电阻器318(例如，10千欧姆)；耦合到晶体管316的基极的晶体管332的基极；耦合到电阻器324(例如，10千欧姆)的晶体管332的发射极；耦合到晶体管332的集电极的晶体管334的集电极；以及耦合到晶体管334的发射极的电阻器336(例如，10千欧姆)。电阻器318及324耦合到正电压供应轨394。电阻器336耦合到负电压供应轨396。晶体管的基极312耦合到偏移补偿电路230中的偏置电流源303。晶体管316的基极及集电极彼此耦合。晶体管334的基极及集电极彼此耦合。
辅助放大器204另外包含其基极耦合到接地的晶体管314。晶体管314的发射极耦合到偏置电流源300，并且偏置电流源300耦合到负电压供应轨396。晶体管314的集电极耦合到晶体管322的集电极。晶体管322的发射极耦合到电阻器320(例如，10千欧姆)。晶体管322的基极耦合到晶体管330的基极。晶体管330的发射极耦合到电阻器328(例如，10千欧姆)。晶体管330的集电极耦合到晶体管342的集电极。晶体管342的发射极耦合到电阻器340(例如，10千欧姆)。电阻器320及328耦合到正电压供应轨394，并且电阻器340耦合到负电压供应轨396。晶体管322的基极及集电极彼此耦合。晶体管334及342的基极彼此耦合。辅助放大器204包含耦合在正电压供应轨394与晶体管330的基极之间的开关326。辅助放大器204还包括耦合在晶体管334、342的基极与负电压供应轨396之间的另一开关338。辅助放大器204在耦合晶体管330及342的集电极的节点214处输出V1。晶体管316及332形成电流镜；晶体管322及330形成另一电流镜；并且晶体管334及342形成又一电流镜。
偏移补偿电路230包括偏置电流源301(例如0.5uA)及偏置电流源303(例如，0.5uA)。偏置电流源301耦合到正电压供应轨394并且耦合到晶体管346的发射极及晶体管344的基极。晶体管346的集电极耦合到负电压供应轨396。晶体管344的集电极耦合到正电压供应轨394，并且晶体管344的发射极耦合到偏置电流源303并耦合到晶体管312的基极。偏置电流源303又耦合到负电压供应轨396。晶体管346的基极耦合到节点214。电容器376(例如，20pF)耦合到接地并耦合到节点214。电容器376的一个功能是稳定放大器反馈回路。
增益级206包括偏置电流源302(例如，0.1mA)，其耦合到负电压供应轨396并且耦合到晶体管364及366的发射极。晶体管364的基极接收音频输入信号222(图3)。晶体管366的基极耦合到外部反馈网络212的输出222。这两个基极之间的差分是输入信号VIN。晶体管364的集电极耦合到晶体管348的集电极。晶体管348的发射极耦合到电阻器350(例如，10千欧姆)，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管348的基极及集电极彼此耦合。晶体管348的基极耦合到晶体管358的基极。晶体管358的发射极耦合到电阻器356(例如，10千欧姆)，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管358的集电极耦合到晶体管368的集电极。晶体管368的基极及集电极彼此耦合。电阻器370(例如，10千欧姆)耦合到晶体管368的发射极并且耦合到负电压供应轨396。
晶体管366的集电极耦合到晶体管354的集电极。晶体管354的发射极耦合到电阻器352(例如，10千欧姆)，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管354的基极及集电极彼此耦合。晶体管354的基极耦合到晶体管362的基极。晶体管362的发射极耦合到电阻器360(例如，10千欧姆)，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管362的集电极耦合到晶体管374的集电极。晶体管374的发射极耦合到电阻器372(例如，10千欧姆)，其又耦合到负电压供应轨396。晶体管368及374的基极彼此耦合。节点214耦合到晶体管362及374的集电极。
缓冲级208包括偏置电流源304(例如，50uA)、306(例如，50uA)、308(例如，0.5mA)、310(例如，0.5mA)、377(例如，50uA)及379(例如，50uA)。缓冲级208还包括晶体管378、380、382、384、386、388、389、391、393、395、397及399。晶体管378及380的基极耦合到节点214。晶体管378的发射极耦合到偏置电流源304并且耦合到晶体管384的基极。晶体管378的集电极耦合到正电压供应轨394。晶体管380的集电极耦合到负电压供应轨396。晶体管380的发射极耦合到偏置电流源306，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管380的发射极耦合到晶体管382的基极。晶体管382的集电极耦合到偏置电流源308，其又耦合到正电压供应轨394。晶体管382的集电极还耦合到晶体管386的基极。晶体管384的发射极耦合到晶体管382的发射极。晶体管384的集电极耦合到偏置电流源310并且耦合到晶体管388的基极。晶体管386的发射极耦合到正电压供应轨394，并且晶体管386的集电极耦合到节点216。晶体管388的集电极也耦合到节点216。晶体管388的发射极耦合到负电压供应轨396。电容器381(例如，40pF)耦合到晶体管386的基极及集电极，并且电容器383(例如，40pF)耦合到晶体管388的基极及集电极。
晶体管维护装置(TMD)392(例如，蒙蒂塞利(Monticelli)AB类控制器)耦合到晶体管386及388的基极。当输出晶体管386、388中的一者未被用于将电流传输到节点216处负载(例如，耳机组)，TMD 392确保所述输出晶体管保持接通，以便于避免当需要晶体管时的激活延迟。TMD 392包括具有耦合到节点385的集电极的晶体管389，节点385又耦合到晶体管386的基极。晶体管389还包括耦合到节点387的发射极，节点387又耦合到晶体管388的基极。晶体管389的基极耦合到节点375，其又耦合到偏置电流源377并耦合到晶体管397的基极及集电极。偏置电流源377耦合到正电压供应轨394。晶体管397的发射极耦合到晶体管399的集电极及基极。晶体管399的发射极耦合到负电压供应轨396。晶体管388、387、397及399一起形成跨导线性回路。晶体管397及399可统称为“NPN堆叠”。
TMD 392进一步包括晶体管391，其具有经由节点385耦合到晶体管386的基极的发射极，及经由节点387耦合到晶体管388的基极的集电极。晶体管391具有耦合到节点373的基极，节点373又耦合到偏置电流源379以及晶体管395的基极及集电极。晶体管395的发射极耦合到晶体管393的基极及集电极。晶体管393的发射极耦合到正电压供应轨394。偏置电流源379耦合到负电压供应轨396。总体上，晶体管386、391、393及395形成另一跨导线性回路。晶体管393、395可统称为“PNP堆叠”。电流经由节点375从偏置电流源377流入NPN堆叠。节点375还耦合到晶体管389的基极。晶体管的集电极389耦合到输出晶体管386的基极，并且晶体管389的发射极耦合到输出晶体管388的基极。根据基尔霍夫电压定律，晶体管388、389、397及399具有集电极电流的跨导线性关系。因此，这些晶体管一起形成跨导线性回路。对于经由节点373流入PNP堆叠的偏置电流源379来说同样如此。节点373也耦合到晶体管391的基极。晶体管391的集电极耦合到输出晶体管388的基极，并且晶体管391的发射极耦合到输出晶体管386的基极。晶体管386、391、393及395也形成跨导线性回路。
现在参考图5中的方法500的流程图来描述如图4中所描绘的放大器电路的操作。方法500开始于偏置控制器202监测ENABLE输入引脚的高信号(步骤502)。如上所解释，在一些实施例中，使用任何合适数字控制器来控制ENABLE引脚。在一些实施例中，当电源轨上电时ENABLE引脚自动断言，并且当电源轨断电时自动撤销断言。如果在ENABLE输入引脚处检测到高(或者另外断言的)信号(步骤504)，那么方法500包含激活辅助放大器及偏移补偿电路偏置电流(步骤506)。具体来说，步骤506包含激活电流偏置源300、301及303。可同时或串行激活这些电流偏置源。
当偏置电流300被激活时，辅助放大器204的净效应是将节点214处的电压V1推向晶体管314处的输入-在此情况下是接地。具体来说，当偏置电流源300被激活时，电流在晶体管312与314之间均匀分配。在启动时，晶体管312的输入被供电到负电压供应轨396，并且晶体管314的输入接地。行进到晶体管316的电流被镜像到晶体管332，并且行进到晶体管322的电流被镜像到晶体管330。晶体管332使电流行进到晶体管334，并且晶体管330使电流行进到晶体管342。晶体管330及342形成高阻抗节点并设置辅助放大器204的增益(例如，10,000或更大的增益比)。如果开关326闭合，那么没有电流流过晶体管330。同样地，如果开关338闭合，那么没有电流流过晶体管342。在这些开关闭合的情况下，辅助放大器204不影响V1。
如简要提及，缓冲级208中的晶体管中的一或多者可能由于其基极-发射极电压降而在V1处引入电压偏移。偏移补偿电路330可补偿V1处的此偏移。偏移补偿电路330定位在辅助放大器204的反馈回路中。由偏置电流源301及303提供的电流经选择以保持晶体管344及346的电流密度与将电压偏移引入到V1的缓冲级208中的晶体管的电流密度相同。因此，如果晶体管344及346的发射极区域与引入电压偏移的缓冲级208中的晶体管相比按比例放大或缩小k倍，那么由偏置电流源301及303提供的偏置电流同样按比例放大或缩小k倍。电压V1控制晶体管346的基极，并且电流源301及303分别控制晶体管344及312的基极。这些电流源及晶体管一起致使晶体管312处的电压输入使得辅助放大器204补偿V1处的偏移电压并且使V1接地或者在距离接地的预定范围内。辅助放大器204的连续操作(在缓冲级208被激活之后与偏移补偿电路330串联)导致将辅助放大器204的输出保持接地或在距离接地的预定范围内(步骤508)。
方法500接下来包括激活增益级及缓冲级的发射极跟随器区段中的偏置电流，使得缓冲级增益大约为1(步骤510)。参考图4，此步骤需要激活增益级206中的偏置电流源302以及缓冲级208中的偏置电流源304、306、308及310。此处不详细描述增益级206的操作，因为电路类似于辅助放大器204的电路。
激活缓冲级208中的偏置电流304、306、308及310激活晶体管382、384、386及388(晶体管378、380、382及384形成缓冲级208的发射极跟随器部分)。偏置电流源377及379尚未激活；然而，偏置电流304、306、308及310足以导致VOUT输出信号，其—与提供到晶体管378及380的基极的V1相比较—提供大约1的增益。这导致在节点216处的VOUT(如V1)被保持在接地或预定接地范围内(步骤512)。此外，因为还没有电流从偏置电流源377流出，所以NPN堆叠将晶体管389的基极拉低，这又将晶体管389的发射极拉低，这又确保晶体管388处的基极到发射极电压使得晶体管388关断。相同的原理适用于偏置电流源379及PNP堆叠，从而导致晶体管386关断。VOUT保持在接地或在预定接地范围内以及当输出晶体管386、388关断时的时间段是激活偏置电流源377及379的合适时间，这是因为VOUT被严格控制在接地或在预定接地范围内的事实使经由晶体管386、388的所得电流注入与随后“噼噗”与无关。因此，方法500包含激活缓冲级中的剩余偏置电流源—即，偏置电流源377及379—同时将VOUT保持在接地或在预定接地范围内(步骤514)。在电流偏置源377、379被激活之后，放大器电路正在经由节点216驱动音频装置负载，并且“噼噗”的风险已经过去。因此，方法500包括解除激活辅助放大器204(例如，通过闭合开关326、338)(步骤516)并继续放大器电路的正常操作(步骤518)。
在正常操作期间，如果在节点214处未接收输入信号，那么在节点214上不提供输出。如果在节点214处接收包含正电压(例如，+1V)的正弦输入信号且将负载(例如，10欧姆)耦合到节点216，那么经由晶体管386将电流(例如，100mA)输出到节点216。在此期间，TMD392保持晶体管388不关断。如果接收具有负电压(例如，-1V)的输入信号，那么经由晶体管388将电流(例如，-100mA)输出到节点216。在此期间，TMD 392保持晶体管386不关断。
方法500进一步包括偏置控制器202监测ENABLE引脚的低(或以其它方式撤销断言的)信号(步骤520)。当接收此信号时(步骤522)，放大器电路将被断电。因此，偏置电流将以相反循序顺序被解除激活(步骤524)。因此，偏置控制器202重新激活辅助放大器204(例如，通过断开开关326、338)，使得VOUT信号保持在接地或在预定接地范围内。接下来，偏置电流源377及379被解除激活。接下来，较小偏置电流源304、306、308及310以及偏置电流源302被解除激活。在此之后，偏置电流源300、301及303被解除激活。过程接着恢复在偏置控制器202处监测断言的ENABLE信号(步骤502)。方法500可根据需要进行修改，其包含通过添加、删除、修改或重新布置一或多个步骤。
在循序激活及解除激活的偏置电流源的三个群组—即包含偏置电流源300、301及303的群组；包含偏置电流源302、304、306、308及310的群组；及包含偏置电流源377及379的群组—中的每一者内，偏置电流源可被同时或串行激活及/或解除激活。因此，举例来说，偏置电流源300、301及303可同时或串行地被激活及/或解除激活。类似地，偏置电流源302、304、306、308及310可同时或串行地被激活及/或解除激活。同样地，偏置电流源377及379可同时或串行地被激活及/或解除激活。然而，在至少一些实施例中，激活序列需要在激活偏置电流源302、304、306、308及310中的任一者之前激活所有三个偏置电流源300、301及303，并且同样地，偏置电流源302、304、306、308及310在偏置电流源377及379中的任一者之前被激活。在至少一些实施例中，解除激活序列需要在解除激活偏置电流源302、304、306、308及310中的任一者之前解除激活偏置电流源377及379，并且其包含在解除激活偏置电流源300、301及303中的任一者之前解除激活源302、304、306、308及310。
在所描述的实施例中修改是可能的，并且在权利要求书的范围内的其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：
放大器，其含有第一偏置电流源并且经配置以在节点处提供输出电压；
增益级，其耦合到所述节点并且包括第二偏置电流源；
缓冲级，其耦合到所述节点并且包括第三及第四偏置电流源以及额外一组偏置电流源，所述第三及第四偏置电流源能够激活经配置以增加提供到负载的电流的输出晶体管；及
控制器，其经配置以激活所述第一偏置电流源，以在所述第一偏置电流源被激活之后激活所述第二偏置电流源，以在所述第一偏置电流源被激活之后激活所述组中的所述偏置电流源，并且以在所述第一及第二偏置电流源被激活之后以及在所述组中的所述偏置电流源被激活之后激活所述第三及第四偏置电流源。
2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括耦合到所述节点及所述放大器的偏移补偿电路，所述偏移补偿电路经配置以补偿由所述缓冲级中的一或多个晶体管引入到所述节点的偏移电压。
3.根据权利要求2所述的系统，其中当所述控制器激活所述第三及第四偏置电流源时，所述放大器及所述偏移补偿电路将所述节点处的所述输出电压维持在接地。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述偏移补偿电路包括一或多个额外偏置电流源及一或多个额外晶体管，且其中所述一或多个额外晶体管的发射极区域及由所述一或多个额外偏置电流源提供的电流在所述一或多个额外晶体管中导致与所述缓冲级中的所述一或多个晶体管中的电流密度相同的电流密度。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以在所述第三及第四偏置电流源被激活之后解除激活所述第一偏置电流源。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以闭合所述放大器中的一或多个开关以阻止所述放大器向所述节点施加电压或电流。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述缓冲级耦合到移动电子装置的音频输出插孔。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述放大器包括多个电流镜。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述缓冲级包含耦合到所述第三偏置电流源的NPN晶体管堆叠及耦合到所述第四偏置电流源的PNP晶体管堆叠，所述第三及第四偏置电流源及所述NPN及PNP晶体管堆叠经配置以在所述对中的另一晶体管正引导电流时保持所述缓冲级中的所述输出晶体管中的每一者接通。
10.一种系统，其包括：
放大器，其包括耦合到多个电流镜的第一偏置电流源，所述放大器的节点定位于所述放大器的第一晶体管与第二晶体管之间，并且经配置以向所述节点提供电流，所述放大器进一步包括多个开关，其经配置以调节流过所述第一及第二晶体管的电流；
偏移补偿电路，其耦合到所述放大器，所述偏移补偿电路包含第二及第三偏置电流源及第三及第四晶体管，所述第二及第三偏置电流源及所述第三及第四晶体管经配置以减小施加到所述节点的偏移电压；
增益级，其耦合到所述节点；及
缓冲级，其耦合到所述节点并且包括耦合到第五晶体管的发射极的第四偏置电流源，耦合到第六晶体管的发射极的第五偏置电流源，耦合到第七晶体管的集电极的第六偏置电流源，耦合到第八晶体管的集电极的第七偏置电流源，所述缓冲级进一步包括具有耦合到所述第六偏置电流源的基极的第九晶体管，及具有耦合到所述第七偏置电流源的另一基极的第十晶体管，所述第九及第十晶体管的集电极经配置以耦合到音频装置负载，
其中所述缓冲级进一步包括耦合到NPN晶体管堆叠及第十一晶体管的第八偏置电流源，所述第十一晶体管的发射极耦合到所述第十晶体管的基极，且其中所述缓冲级进一步包含耦合到PNP晶体管堆叠及第十二晶体管的第九偏置电流源，所述第十二晶体管的发射极耦合到所述第九晶体管的基极。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述偏移补偿电路定位于所述放大器的反馈回路中。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第八及第九偏置电流源中的每一者经配置以提供比所述第四、第五、第六及第七偏置电流源中的每一者更多的电流。
13.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括控制器，所述控制器经配置以：
激活所述第一、第二及第三偏置电流源；
在所述第一、第二及第三偏置电流源已被激活之后激活所述第四、第五、第六及第七偏置电流源；以及
在所述第四、第五、第六及第七偏置电流源已被激活之后激活所述第八及第九偏置电流源。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述控制器经配置以在所述第八及第九偏置电流源已被激活之后阻止所述放大器影响所述节点处的电压。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器经配置以：
解除激活所述第八及第九偏置电流源；
在所述第八及第九偏置电流源已被解除激活之后，解除激活所述第四、第五、第六及第七偏置电流源；以及
在所述第四、第五、第六及第七偏置电流源已被解除激活之后解除激活所述第一、第二及第三偏置电流源。
16.根据权利要求10所述的系统，其中所述偏移补偿电路中的所述第三及第四晶体管包含NPN及PNP晶体管，其中所述第五、第七及第十晶体管是NPN晶体管，且其中所述第六、第八及第九晶体管是PNP晶体管。
17.一种方法，其包括：
激活放大器中的放大器偏置电流及偏移补偿电路中的偏移补偿偏置电流；
将所述放大器的输出节点处的电压保持在距离接地的预定范围内；
在激活所述放大器偏置电流及所述偏移补偿偏置电流之后，激活增益级偏置电流及第一及第二对缓冲级偏置电流；
将所述缓冲级的输出电压保持在距离接地的所述预定范围内；以及
在激活所述增益级偏置电流及所述第一及第二对缓冲级偏置电流之后并且在所述缓冲级的所述输出电压在距离接地的所述预定范围内时激活第三对缓冲级偏置电流。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在激活所述第三对缓冲级偏置电流之后解除激活所述放大器。
19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括解除激活所述第三对缓冲级偏置电流，接着解除激活所述增益级偏置电流及所述第一及第二对缓冲级偏置电流，接着解除激活所述放大器偏置电流及所述偏移补偿偏置电流。
20.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括维持耦合到提供所述第三对缓冲级偏置电流的源的一对晶体管的激活。
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