CN109546972B - 共模反馈控制电路及声音输出装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及共模反馈控制电路及声音输出装置。共模反馈控制电路包括：输出共模电压采集电路，与第一差分放大器的输出端连接，采集第一差分放大器的输出共模电压；共模反馈控制信号生成电路根据输出共模电压和参考电压生成共模反馈控制信号，共模反馈控制信号用于调节第一差分放大器的输出共模电压；其中，在参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压期间，第一差分放大器的输出共模电压逐渐调节至第二电压。通过将参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，使得第一放大器的输出共模电压从第一电压逐渐调节至第二电压，消除了启动或者关闭第一放大器时，由于输入共模电压和输出共模电压不一致引起的差模失调电压，从而优化了pop音。

Description

共模反馈控制电路及声音输出装置

技术领域

本公开涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种共模反馈控制电路及声音输出装置。

背景技术

传统的音频功放电路采用全差分放大器，音频功放电路的输入共模电压和输出共模电压为固定值，不会发生变化。当输入共模电压和输出共模电压不相等，由于失配的存在，即使输入的信号为0，在输出端也会有失调电压输出。在音频功放电路中的差分放大器启动过程中，失调电压会产生POP音（爆破音）。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种共模反馈控制电路及声音输出装置，可以消除失调电压引起的噪声。

根据本公开的一方面，提供了一种共模反馈控制电路，包括：输出共模电压采集电路、共模反馈控制信号生成电路和第一差分放大器；

所述输出共模电压采集电路与所述第一差分放大器的输出端连接，采集所述第一差分放大器的输出共模电压；

所述共模反馈控制信号生成电路根据所述输出共模电压和参考电压生成共模反馈控制信号，所述共模反馈控制信号用于调节所述第一差分放大器的输出共模电压；

其中，在所述参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压期间，第一差分放大器的输出共模电压逐渐调节至所述第二电压。

在一种可能的实现方式中，所述共模反馈控制信号生成电路包括：

参考电压生成电路，用于生成所述参考电压；

放大器，所述放大器的第一输入端连接所述参考电压生成电路连接，第二输入端与所述输出共模电压采集电路连接，根据所述参考电压生成电路生成的参考电压以及所述输出共模电压采集电路采集的输出共模电压，生成所述共模反馈控制信号。

在一种可能的实现方式中，所述参考电压产生电路包括数字控制电路和数模转换电路DAC；

数字控制电路根据与所述第一电压对应的第一数字信号和与所述第二电压对应的第二数字信号生成所述参考电压对应的第三数字信号；

所述DAC根据所述第三数字信号输出所述参考电压。

在一种可能的实现方式中，所述参考电压产生电路包括：

电容、起始电压生成单元、第一电流源、第二电流源以及开关控制单元；

其中，电容的第一端接地，电容的第二端通过第一开关连接所述第一电流源的一端，所述第一电流源的另一端接电源，电容的第二端通过第二开关连接所述第二电流源，所述第二电流源的另一端接地，电容的第二端通过第三开关连接所述起始电压生成单元，开关控制单元分别连接第一开关、第二开关和第三开关。

在一种可能的实现方式中，参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，包括：参考电压由第一电压线性变化至第二电压。

在一种可能的实现方式中，参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，包括：从第一时刻到第二时刻，参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，其中，第二时刻在第一时刻之后，第二时刻与第一时刻之间的时间段的长度为预设时长。

在一种可能的实现方式中，第一时刻为第一差分放大器启动的时刻，第一电压为第一差分放大器的输入共模电压，第二电压为第一差分放大器的目标输出共模电压。

在一种可能的实现方式中，第一时刻为第一差分放大器关闭的时刻，第一电压为第一差分放大器在第一时刻的输出共模电压，第二电压为第一差分放大器的输入共模电压。

在一种可能的实现方式中，所述预设时长大于5ms。

根据本公开的另一方面，提供了一种声音输出装置，其特征在于，包括如上所述的共模反馈控制电路。

根据本公开的共模反馈控制电路，通过将参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，使得第一放大器的输出共模电压逐渐调节至第二电压，实现了第一放大器的软启动或软关闭，从而消除了启动或者关闭第一放大器时，由于输入共模电压和输出共模电压不一致引起的差模失调电压，从而优化了pop音。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的共模反馈控制电路的示意图。

图2示出根据本公开一实施例的共模反馈控制电路的示意图。

图3a-图3d示出根据本公开一实施例的参考电压变化的示意图。

图4a-图4b示出根据本公开一实施例的参考电压变化的示意图。

图5示出根据本公开一实施例的参考电压生成电路的示意图。

图6示出根据本公开一实施例的参考电压生成电路的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的共模反馈控制电路的示意图。如图1所示，该电路可以包括：输出共模电压采集电路1、共模反馈控制信号生成电路2和第一差分放大器3；

所述输出共模电压采集电路1与所述第一差分放大器2的输出端连接，采集所述第一差分放大器3的输出共模电压；

所述共模反馈控制信号生成电路2根据所述输出共模电压和参考电压Vref（参考电压Vref在图1中未示出，可由共模反馈控制信号生成电路2内部生成）生成共模反馈控制信号，所述共模反馈控制信号用于调节所述第一差分放大器3的输出共模电压；

其中，在所述参考电压Vref从第一电压逐渐变化至第二电压期间，第一差分放大器3的输出共模电压逐渐调节至所述第二电压。

根据本公开的共模反馈控制电路，通过将参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，使得第一放大器的输出共模电压逐渐调节至第二电压，实现了第一放大器的软启动或软关闭，从而消除了启动或者关闭第一放大器时，由于输入共模电压和输出共模电压不一致引起的差模失调电压，从而优化了pop音。

图2示出根据本公开一实施例的共模反馈控制电路的示意图。

第一差分放大器3可以包括两个输出端：out1和out2，输出共模电压是指两个输出端的电压的平均值：（Vout1+Vout2）/2。在一种可能的实现方式中，输出共模电压采集电路1可以包括第一端11、第二端12和第三端13，如图2所示，其中，第一端11和第二端12分别连接第一差分放大器3的两个输出端，输出共模电压采集电路1的第三端13的电压值可以为采集到的输出共模电压。

如图2所示，在一个示例中，输出共模电压采集电路1可以包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值可以相等，第一电阻R1和第二电阻R2的一端相连，且相连的一端与输出共模电压采集电路1的第三端13相连，第一电阻R1和第二电阻R2的另一端分别作为输出共模电压采集电路1的第一端11和第二端12。这样，输出共模电压采集电路1的第三端13的电压值为第一差分放大器1的两个输出端的电压的平均值，也即输出共模电压。

需要说明的是，以上第一电阻和第二电阻仅仅为输出共模电压采集电路的一个示例，本公开不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要设计输出共模电压采集电路，只要能实现输出共模电压的采集即可，例如，输出共模电压采集电路还可以包括源跟随器，源跟随器分别连接输出端和上述第一电阻和第二电阻，设置源跟随器可以减小阻性负载。

如图2所示，在一种可能的实现方式中，共模反馈控制信号生成电路2可以包括一个输入端in和一个输出端out，输出共模电压采集电路1的第三端13可以连接共模反馈控制信号生成电路2的输入端in。

在一种可能的实现方式中，共模反馈控制信号生成电路2可以包括放大器21，放大器21的一个输入端(第一输入端)输入参考电压Vref，另一个输入端(第二输入端)作为共模反馈控制信号生成电路2的输入端in，放大器21的输出端作为共模反馈控制信号生成电路2的输出端out。

这样，放大器21可以根据参考电压Vref和输出共模电压生成所述共模反馈控制信号，并通过输出端输出到第一差分放大器3的输入端，通过共模反馈控制信号调整第一差分放大器3的输出共模电压。

可根据相关技术，通过共模反馈控制信号调整第一差分放大器3的输出共模电压，例如利用共模反馈控制信号调节第一差分放大器的电流源输出电流等，本公开对此不作限制。

举例来说，放大器21输出的共模反馈控制信号可以是与参考电压Vref和输出共模电压的差值成正比的共模反馈控制电压：若采集的输出共模电压小于参考电压Vref，那么，共模反馈控制信号为正，将共模反馈控制信号输入到第一差分放大器的输入端之后，第一差分放大器3的输出共模电压变大，直到等于参考电压Vref。

这样，通过设置参考电压Vref，可以实现对第一差分放大器的输出共模电压的调整和控制。

在一种可能的实现方式中，第一差分放大器的输出共模电压可以跟随参考电压的变化逐渐调节至第二电压。也就是说，第一差分放大器的输出共模电压可以完全随着参考电压的变化而变化。但本公开不限于此。

举例来说，以启动第一差分放大器3为例，第一电压可以为第一差分放大器3的输入共模电压，第二电压可以为第一差分放大器3的目标输出共模电压。将参考电压Vref设置为从第一电压逐渐变化为第二电压，第一差分放大器3的输出共模电压将跟随参考电压Vref的变化而变化，在启动第一差分放大器3后，第一差分放大器3的输出共模电压将从输入共模电压逐渐变化为目标输出共模电压。这样，在启动时刻，将第一差分放大器3的输出共模电压设定为与输入共模电压相等，不会输出失调电压，在启动的过程中，输出共模电压逐渐变化到目标输出共模电压，可以消除pop音。

以关闭第一差分放大器3为例，第一电压可以为关闭第一差分放大器3时的输出共模电压，第二电压可以为第一差分放大器3的输入共模电压。将参考电压Vref设置为由第一电压逐渐变化为第二电压，第一差分放大器3的输出共模电压将跟随参考电压Vref的变化而变化，在关闭第一差分放大器3后，第一差分放大器3的输出共模电压逐渐变化为输入共模电压。这样，在关闭过程中，输出共模电压逐渐变化到输入共模电压，可以消除pop音。

在一种可能的实现方式中，参考电压Vref从第一电压逐渐变化至第二电压，可以包括：从第一时刻到第二时刻，参考电压Vref从第一电压逐渐变化至第二电压，其中，第二时刻在第一时刻之后，第二时刻与第一时刻之间的时间段的长度为预设时长。

其中，第一时刻可以为第一差分放大器3的启动的时刻或者关闭的时刻。第一时刻为第一差分放大器启动的时刻，第一电压为第一差分放大器的输入共模电压，第二电压为第一差分放大器的目标输出共模电压。第一时刻为第一差分放大器关闭的时刻，第一电压为第一差分放大器在第一时刻的输出共模电压，第二电压为第一差分放大器的输入共模电压。

预设时长可以根据对共模噪声音的要求和系统需求设置，例如，在一个示例中，可以将预设时长设置为5ms。也就是说，在第一差分放大器3启动的时刻或者关闭的时刻之后的预设时长的时间段内，控制参考电压Vref从第一电压逐渐变化至第二电压，从而可以实现在启动的时刻或者关闭的时刻之后的预设时长的时间段内，第一差分放大器3的输出共模电压逐渐变化至第二电压，实现了软启动或者软关闭，消除了pop音。

在一种可能的实现方式中，参考电压Vref从第一电压逐渐变化至第二电压可以包括：参考电压Vref由第一电压线性变化至第二电压。在其他实施方式中，参考电压Vref从第一电压到第二电压的变化也可以不是线性的，例如，也可以是阶梯变化或者其他非线性变化的形式。

图3a-图3d、图4a-图4b示出根据本公开一实施例的参考电压变化的示意图。图3a中参考电压Vref随时间呈线性变化，图3b中参考电压Vref随时间呈阶梯型变化，图3c和图3d中参考电压Vref随时间呈非线性变化。图3a-图3d示出的为启动第一差分放大器的过程中，参考电压Vref随时间的变化的示意图。关闭第一差分放大器的过程中，参考电压Vref随时间的变化是相反的，如图4a和图4b所示。

需要说明的是，以上图3a-图3d、图4a-图4b仅仅是本公开中参考电压Vref变化的一些示例，不以任何方式限制本公开，本领域技术人员也可以根据实际的需要设置参考电压Vref变化的方式，只要是逐渐变化，可以消除pop音就可以。

可以根据相关技术，实现各种所需参考电压Vref波形的输出，例如利用DAC结合积分器、滤波器等，本公开对此不作限制。

如图2所示，在一种可能的实现方式中，共模反馈控制信号生成电路2还可以包括：参考电压生成电路22，用于生成所述参考电压Vref。参考电压生成电路22的输出端可以连接述放大器21的第一输入端。

图5示出根据本公开一实施例的参考电压生成电路的示意图。如图5所示，在一种可能的实现方式中，所述参考电压产生电路22可以包括：数字控制电路221和数模转换电路DAC 222；

数字控制电路221可以根据与所述第一电压对应的第一数字信号和与所述第二电压对应的第二数字信号生成所述参考电压Vref对应的第三数字信号；

所述DAC 222可以根据所述第三数字信号输出所述参考电压。

其中，数字控制电路221可以通过数字电位器等硬件电路实现，也可以通过VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，超高速集成电路硬件描述语言）等硬件描述语言实现，本公开对此不作限定。

举例来说，数字控制电路221可以在时钟信号的控制下，生成多个与第一电压到第二电压之间的多个电压对应的第三数字信号。DAC 222可以根据接收到的第三数字信号再转换成对应的电压。

以表1为例，参考电压Vref可以为从1.0到2.0，每次变化的幅度为0.2，那么对应的第三数字信号可以如表1所示。

DAC 222在接收到上述第三数字信号后，可以转换成对应的电压输出，如图3b所示。

这样，通过将参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，使得第一放大器的输出共模电压从第一电压逐渐调节至第二电压，实现了第一放大器的软启动或软关闭，从而消除了启动或者关闭第一放大器时，由于输入共模电压和输出共模电压不一致引起的差模失调电压，从而优化了pop音。

图6示出根据本公开一实施例的参考电压生成电路的示意图。如图6所示，在一种可能的实现方式中，所述参考电压产生电路22可以包括：

电容C、起始电压生成单元223、第一电流源224、第二电流源225以及开关控制单元226；

其中，电容C的第一端可以接地，电容C的第二端可以通过第一开关K1连接所述第一电流源224一端，所述第一电流源224的另一端接电源Vcc，电容C的第二端可以通过第二开关K2连接所述第二电流源225，第二电流源225的另一端可以接地，电容C的第二端可以通过第三开关K3连接所述起始电压生成单元223。开关控制单元226可以分别连接第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3的控制端，以控制第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3的开启和关闭。

其中，起始电压生成单元223可以为电压跟随器，电压跟随器的输入端可以接第一电压（Vcom_start），输出端可以输出第一电压。开关控制单元226输出的开关控制信号可以通过时钟信号进行控制，本公开对此不作限定。

在一个示例中，以启动第一差分放大器3为例，第一电压可以为第一差分放大器3的输入共模电压，开关控制单元226可以控制第三开关K3闭合，起始电压生成单元223生成输入共模电压，此时电容C的第二端的电压为输入共模电压，随后开关控制单元226可以控制第三开关K3断开、第一开关K1闭合，第一电流源224继续向电容C充电，直到电容C的第二端的电压为目标输出共模电压。这样，在启动时刻，将第一差分放大器3的输出共模电压设定为与输入共模电压相等，不会输出失调电压，在启动的过程中，输出共模电压逐渐变化到目标输出共模电压，可以消除pop音。

在另一个示例中，以关闭第一差分放大器3为例，第一电压可以为关闭第一差分放大器3时的输出共模电压，开关控制单元226可以控制第三开关K3闭合，起始电压生成单元223生成输出共模电压（例如，可以将输出共模电压采集电路采集的关闭时刻的输出共模电压接入到电压跟随器的输入端），此时电容C的第二端的电压为输出共模电压，随后开关控制单元226可以控制第三开关K3断开、第二开关K2闭合，电容C经由第二电流源225放电，直到电容C的第二端的电压为输入共模电压。这样，在关闭过程中，输出共模电压逐渐变化到输入共模电压，可以消除pop音。

在另一种可能的实现方式中，起始电压生成单元223（电压跟随器）的输入端还可以通过第四开关K4连接输出共模电压采集电路1的第三端，在关闭第一差分放大器3时，开关控制单元226可以控制第三开关K3和第四开关K4闭合、第一开关K1和第二开关K2断开，起始电压生成单元223输出的电压为第一差分放大器3关闭时刻的输出共模电压。

需要说明的是，图5和图6仅仅是参考电压生成电路22的实现方式的示例，本公开不限于此，本领域技术人员还可以根据实际需求将参考电压生成电路22设计成其他形式，只要其生成的参考电压满足从第一电压逐渐变化到第二电压即可。

在一种可能的实现方式中，本公开还提供开一种声音输出装置，其包括上文中所述的共模反馈控制电路，通过上文的共模反馈控制电路可以消除声音输出装置的POP音。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种共模反馈控制电路，其特征在于，包括：输出共模电压采集电路、共模反馈控制信号生成电路和第一差分放大器；

所述输出共模电压采集电路与所述第一差分放大器的输出端连接，采集所述第一差分放大器的输出共模电压；

所述共模反馈控制信号生成电路根据所述输出共模电压和参考电压生成共模反馈控制信号，所述共模反馈控制信号用于调节所述第一差分放大器的输出共模电压；

其中，在所述参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压期间，第一差分放大器的输出共模电压逐渐调节至所述第二电压；

其中，参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，包括：从第一时刻到第二时刻，参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，其中，第二时刻在第一时刻之后，第二时刻与第一时刻之间的时间段的长度为预设时长；

第一时刻为第一差分放大器启动的时刻，第一电压为第一差分放大器的输入共模电压，第二电压为第一差分放大器的目标输出共模电压；或者，第一时刻为第一差分放大器关闭的时刻，第一电压为第一差分放大器在第一时刻的输出共模电压，第二电压为第一差分放大器的输入共模电压。

2.根据权利要求1所述的共模反馈控制电路，其特征在于，所述共模反馈控制信号生成电路包括：

参考电压生成电路，用于生成所述参考电压；

放大器，所述放大器的第一输入端连接所述参考电压生成电路连接，第二输入端与所述输出共模电压采集电路连接，根据所述参考电压生成电路生成的参考电压以及所述输出共模电压采集电路采集的输出共模电压，生成所述共模反馈控制信号。

3.根据权利要求2所述的共模反馈控制电路，其特征在于，所述参考电压产生电路包括数字控制电路和数模转换电路DAC；

数字控制电路根据与所述第一电压对应的第一数字信号和与所述第二电压对应的第二数字信号生成所述参考电压对应的第三数字信号；

所述DAC根据所述第三数字信号输出所述参考电压。

4.根据权利要求2所述的共模反馈控制电路，其特征在于，所述参考电压产生电路包括：

电容、起始电压生成单元、第一电流源、第二电流源以及开关控制单元；

其中，电容的第一端接地，电容的第二端通过第一开关连接所述第一电流源的一端，所述第一电流源的另一端接电源，电容的第二端通过第二开关连接所述第二电流源的一端，所述第二电流源的另一端接地，电容的第二端通过第三开关连接所述起始电压生成单元，开关控制单元控制第一开关、第二开关和第三开关的开启和关闭。

5.根据权利要求1所述的共模反馈控制电路，其特征在于，

参考电压从第一电压逐渐变化至第二电压，包括：参考电压由第一电压线性变化至第二电压。

6.根据权利要求1所述的共模反馈控制电路，其特征在于，所述预设时长大于5ms。

7.一种声音输出装置，其特征在于，包括根据权利要求1-6任一项所述的共模反馈控制电路。