CN111049481A - 具有多个σ-δ调制器以驱动输出负载的音频放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“具有多个∑‑Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器”。根据一个方面，音频放大器包括：第一∑‑Δ调制器，该第一∑‑Δ调制器被配置为接收数字音频信号并且基于音频信号而生成第一多电平输出信号；和第二∑‑Δ调制器，该第二∑‑Δ调制器被配置为从第一∑‑Δ调制器接收第一多电平输出信号并且生成第二多电平输出信号。第二多电平输出信号具有小于第一多电平输出信号的电平数量的电平数量。

Description

具有多个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器
技术领域
本说明书涉及具有多个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器。
背景技术
为了实现提高的效率，一些功率放大器使用切换功率输出级(例如，D类放大器)。在一些示例中，D类放大器可以使用脉冲宽度调制(PWM)或脉冲密度调制(PDM)来经由∑-Δ调制器将进入输入信号转换为一个或多个高频脉冲。
发明内容
根据一个方面，音频放大器包括：第一∑-Δ调制器，该第一∑-Δ调制器被配置为接收数字音频信号并且基于该音频信号而生成第一多电平输出信号；和第二∑-Δ调制器，该第二∑-Δ调制器被配置为从第一∑-Δ调制器接收第一多电平输出信号并且生成第二多电平输出信号。第二多电平输出信号具有小于第一多电平输出信号的电平数量的电平数量。
根据一些方面，该音频放大器可以包括以下特征中的一个或多个(或它们的任何组合)。第一多电平输出的电平数量是第二多电平输出的电平数量的至少三倍。第二多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且第一多电平输出的电平数量多于四个。第一∑-Δ调制器被配置为根据第一时钟信号来生成第一多电平输出，并且第二∑-Δ调制器被配置为根据第二时钟信号来生成第二多电平输出。第二时钟信号限定第二∑-Δ调制器的采样频率，该采样频率大于第一∑-Δ调制器的采样频率。第二∑-Δ调制器的采样频率是第一∑-Δ调制器的采样频率的至少四倍。该音频放大器可以包括H桥电路，该H桥电路被配置为由第二多电平输出信号驱动。H桥电路被配置为耦接到一个或多个扬声器。第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二。第二∑-Δ调制器具有小于第一∑-Δ调制器的阶数的阶数。该音频放大器是D类放大器。
根据一个方面，D类音频放大器包括：第一∑-Δ调制器，该第一∑-Δ调制器被配置为接收数字音频信号并且基于音频信号而生成第一多电平输出信号；第二∑-Δ调制器，该第二∑-Δ调制器被配置为从第一∑-Δ调制器接收第一多电平输出信号并且生成第二多电平输出信号，其中第二多电平输出信号具有小于第一多电平输出信号的电平数量的电平数量；和H桥电路，该H桥电路被配置为接收第二多电平输出信号。H桥电路被配置为耦接到一个或多个扬声器。
根据一些方面，该D类音频放大器可以包括以上/以下特征中的一个或多个(或它们的任何组合)。第一∑-Δ调制器被配置为根据小于第二∑-Δ调制器的采样频率的采样频率来生成第一多电平输出信号。第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二。第二∑-Δ调制器具有小于第一∑-Δ调制器的阶数的阶数。第一多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且第一多电平输出的电平数量在四个至三百个的范围内。
根据一个方面，用于调制音频信号以驱动一个或多个扬声器的方法，该方法包括：由第一∑-Δ调制器接收数字音频信号；由第一∑-Δ调制器基于数字音频信号而生成第一多电平输出信号；以及由第二∑-Δ调制器从第一多电平输出信号生成第二多电平输出信号，其中第二多电平输出信号具有小于第一多电平输出信号的电平数量的电平数量，并且第二多电平输出信号被配置为用于驱动至少一个扬声器。
根据一些方面，该方法可以包括以上/以下特征中的一个或多个(或它们的任何组合)。根据小于第二∑-Δ调制器的采样频率的采样频率来生成第一多电平输出信号。第二多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且第一多电平输出的电平数量多于四个。第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二，并且第二∑-Δ调制器具有小于第一∑-Δ调制器的阶数的阶数。
一个或多个实施方式的细节在随附附图和以下描述中阐明。其他特征将从说明书和附图中以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
图1示出了根据一个方面的具有多个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器。
图2示出了根据一个方面的具有音频放大器以驱动输出负载的设备。
图3示出了根据一个方面的描绘用于调制音频信号以驱动一个或多个扬声器的示例性操作的流程图。
图4示出了根据一个方面的描绘图1和图2的音频放大器的随时间的内部信号和输出信号的曲线图。
图5示出了根据一个方面的具有多个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器。
具体实施方式
如本文所述的音频放大器可以具有多个∑-Δ调制器，其驱动输出负载(例如，扬声器)。在一些示例中，音频放大器是D类数字-模拟转换器(DAC)。音频放大器包括：第一∑-Δ调制器，该第一∑-Δ调制器被配置为接收数字输入信号；和第二∑-Δ调制器，该第二∑-Δ调制器耦接到第一∑-Δ调制器的输出。在一些示例中，第二∑-Δ调制器的输出驱动H桥电路，该H桥电路被配置为耦接到负载诸如一个或多个扬声器。在一些示例中，音频放大器不使用(例如，排除)脉冲宽度调制或脉冲密度调制来驱动输出负载。
在一些示例中，第一∑-Δ调制器是多电平高阶∑-Δ调制器。在一些示例中，第一∑-Δ调制器生成具有多个电平(例如，多于3个电平)的数字输出。在一些示例中，第一∑-Δ调制器具有大于或等于2的阶数。在一些示例中，第二∑-Δ调制器生成具有2个或3个电平的数字输出。在一些示例中，第二∑-Δ调制器是一阶∑-Δ调制器。第二∑-Δ调制器具有大于第一∑-Δ调制器的采样频率的采样频率。
至少一个优点是第一∑-Δ调制器(例如，高阶调制器)具有较少的饱和问题，并且输出因第二∑-Δ调制器(例如，2或3输出电平调制器)而具有较少的功耗和/或较好的线性度(例如，完美的线性度)。例如，常规D类调制器可以包括脉冲密度调制，其使用单个∑-Δ调制器，该单个∑-Δ调制器在H桥电路上生成两个或三个输出电平。两电平输出调制器具有完美的线性度(例如，基本上完美的线性度、接近完美的线性度)的优点。然而，在一些示例中，调制器内的反馈可能具有大的(例如，非常大的)振幅，并且因此调制器可能易于饱和(例如，尤其对于更高阶的调制器)。另外地，可以向负载施加最大电压，这可能导致高功耗。三电平输出调制器具有较低功耗，但是仍可能易于饱和。负载的高功耗可能在电源上生成电压降，这可能导致失真的输出信号。多电平输出调制器(例如，大于3个电平)可能具有较少饱和和/或功耗问题，但是多电平输出调制器不具有完美或接近完美的线性度。然而，本文讨论的音频放大器可以减小(或消除)饱和效应，提供良好的(或完美的)线性度，提高噪声性能和/或比常规器D类音频放大消耗更少的功率。
在一些应用中，用于音频放大器的电源是电池，其可以具有高输出电阻。对于高欧姆负载(例如，具有高电阻的扬声器)，一些常规音频放大器可能足以驱动这些负载。然而，在一些便携式应用中，使用低阻抗负载(例如，低阻抗扬声器)，并且由扬声器汲取的大电流下拉电源的电压，这可能在音频信号上产生不可接受的失真。然而，本文讨论的音频放大器可以驱动低阻抗负载而不会对音频性能产生负面影响，同时减少功耗。在一些示例中，本文讨论的音频放大器提供具有大于例如100db的低阻抗负载的输出级的动态范围，同时将功率消耗减少到微安范围(例如，在5μA与700μA之间，或在50μA和200μA之间(例如，95μA、74μA或55μA))。
图1示出了根据一个方面的具有多个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器101。音频放大器101被配置为接收数字输入信号10(例如，音频信号)并且以减小的饱和效应将数字输入信号10转换为具有期望的(例如，良好的)线性度(例如，完美的线性度)的模拟输出信号16，同时比常规放大器消耗更少的功率。模拟输出信号16被配置为驱动负载108，诸如一个或多个扬声器(未示出)。在一些示例中，音频放大器101不使用(例如，排除)脉冲宽度调制或脉冲密度调制来驱动负载108。例如，音频放大器101不将∑-Δ输出转换为离散脉冲宽度调制信号。
在一些示例中，音频放大器101包括在设备诸如电子设备和/或便携式设备(例如，智能电话、扬声器设备等)的集成电路上。在一些示例中，音频放大器101包括在专用集成电路(ASIC)上。在一些示例中，音频放大器101包括在片上系统(SOC)上。在一些示例中，音频放大器101是D类音频放大器。在一些示例中，音频放大器101是D类数字-模拟转换器。
音频放大器101包括第一∑-Δ调制器102和第二∑-Δ调制器104。第一∑-Δ调制器102被配置为接收数字输入信号10(例如，音频信号)。第二∑-Δ调制器104耦接到(并且被配置为接收)第一∑-Δ调制器102的输出。在一些示例中，音频放大器101包括H桥电路106，该H桥电路被配置为接收第二∑-Δ调制器104的输出。在一些示例中，H桥电路106被认为是音频放大器101的输出级。H桥电路106被配置为耦接到负载108。在一些示例中，负载108包括一个或多个扬声器。H桥电路106被配置为切换施加到负载108的电压的极性以生成模拟输出信号16。在一些示例中，H桥电路106的输出具有两个电压电平(例如，-VBAT/+VBAT)。在一些示例中，H桥电路106的输出具有三个电平(例如，-VBAT/0V/+VBAT)。H桥电路106可以包括开关、继电器和/或晶体管。
第一∑-Δ调制器102被配置为基于数字输入信号10而生成第一多电平输出信号12，其中第一多电平输出信号12具有多个第一电平。在一些示例中，第一∑-Δ调制器102是数字-数字∑-Δ调制器。在一些示例中，第一多电平输出信号12的第一电平是逻辑(或数字)电平。在一些示例中，第一多电平输出信号12的第一电平是由位表示的逻辑(或数字)电平。一般来讲，电平数量等于2∧(位数)。然而，在一些示例中，不使用针对特定位数的所有可能电平。作为示例，为了保持对称性，第一多电平输出信号12的第一电平可以是-8、-7、-6、-5、-4、-3、-2、-1、0、1、2、3、4、5、6、7和8，其产生了17个电平。为了表示17个电平，可能需要5个位(但是5个位可以表示32个电平)。在一些示例中，第一电平的数量是大于3的任何整数。例如，第一电平可以包括至少电平1、电平2、电平3、电平4，其中这些电平中的每个对应于不同的值。在一些示例中，第一多电平输出信号12的位数是大于2的任何数量(例如，X位输出信号，其中X等于或大于2)。在一些示例中，第一电平的数量在4至257的范围内。在一些示例中，第一电平的数量在10至20的范围内。在一些示例中，第一电平的数量是17。
第一∑-Δ调制器102被配置为将数字输入信号10转换为映射到多个第一电平的较低分辨率但较高采样频率的信号(例如，第一多电平输出信号12)。第一∑-Δ调制器102可以包括一个或多个积分器、反馈回路、前馈回路、锁存器、寄存器、比较器、差分电路、滤波器和/或加法器电路等。在一些示例中，第一∑-Δ调制器102的第一输出电平由一个或若干个积分器和反馈和/或前馈回路并且通过量化积分器(或最后一个积分器)的输出来生成。
第一∑-Δ调制器102基于高于数字输入信号10的数据速率的第一时钟信号20而操作。在一些示例中，音频放大器101包括第一时钟发生器130，该第一时钟发生器被配置为生成第一时钟信号20。第一时钟信号20可以限定第一∑-Δ调制器102的采样频率。例如，第一∑-Δ调制器102被配置为根据采样频率来对数字输入信号10进行采样并且然后将采样的信号量化为第一多电平输出信号12(例如，具有代表第一电平的数量的多个位的数字信号)。在一些示例中，第一时钟信号20具有在0.5MHz至4MHz的范围内的频率，其对应于采样频率(例如，第一∑-Δ调制器102操作得有多快)。
在一些示例中，第一∑-Δ调制器102是N阶∑-Δ调制器，其中N大于或等于二。例如，积分器的数量以及因此内部反馈回路的数量指示∑-Δ调制器的阶数。在一些示例中，级数指示∑-Δ调制器的阶数，其中单级调制器是一阶调制器，并且两级调制器是二阶调制器等。在一些示例中，第一∑-Δ调制器102可以包括两个内部反馈回路或多于两个内部反馈回路(或两个积分器或多于两个积分器)。第一∑-Δ调制器102的每个级可以包括积分器、反馈回路、前馈回路、锁存器、寄存器、比较器、差分电路和/或加法器电路等。
第二∑-Δ调制器104被配置为基于第一多电平输出信号12而生成第二多电平输出信号14，其中第二多电平输出信号14具有多个第二电平，并且多个第二电平少于第一多电平输出信号12的多个第一电平。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104是数字-数字∑-Δ调制器。在一些示例中，第二多电平输出信号14的第二电平是逻辑(或数字)电平。在一些示例中，第二多电平输出信号14的第二电平是由位表示的逻辑(或数字电平)，其中第二多电平输出信号14的位数小于第一多电平输出信号12的位数。在一些示例中，第一电平的数量是第二电平的数量的至少四倍。在一些示例中，第一电平的数量是第二电平的数量的至少五倍。在一些示例中，第二电平的数量是2(例如，+VBAT、-VBAT)。在一些示例中，第二电平的数量是3(例如，+VBAT、0、-VBAT)。在一些示例中，第二多电平输出信号14的位数是1(例如，1位数字输出信号)。在一些示例中，第二多电平输出信号14的位数是2(例如，2位数字输出信号)。
第二∑-Δ调制器104被配置为将第一多电平输出信号12转换为映射到多个第二电平的较低分辨率但较高采样频率的信号。在一些示例中，音频放大器101使用第二∑-Δ调制器104(例如，代替脉冲宽度调制器)以将多电平输出转换为三电平输出(或二电平输出)，这可能会导致附加的噪声整形(从而提高音频放大器101的性能)。第二∑-Δ调制器104可以包括一个或多个积分器、反馈回路、前馈回路、锁存器、寄存器、比较器、差分电路、滤波器和/或加法器电路等。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104的第二输出电平由一个或若干个积分器和反馈和/或前馈回路并且通过量化积分器(或最后一个积分器)的输出来生成。
第二∑-Δ调制器104基于比第一时钟信号20快的第二时钟信号22而操作。在一些示例中，音频放大器101包括第二时钟发生器132，该第二时钟发生器被配置为生成第二时钟信号22。在一些示例中，音频放大器101包括单个时钟发生器而非两个时钟发生器，该单个时钟发生器生成第一时钟信号20和第二时钟信号22。第二时钟信号22限定第二∑-Δ调制器104的采样频率。第二∑-Δ调制器104被配置为根据采样频率来对第一多电平输出信号12进行采样并且然后将采样的信号量化为第二多电平输出信号14(例如，具有代表第二电平的数量的多个位的数字信号)。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104的采样频率是第一∑-Δ调制器102的采样频率的至少两倍快。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104的采样频率是第一∑-Δ调制器102的采样频率的八倍快。在一些示例中，第二时钟信号22具有1MHz至32MHz的范围内的频率。
在一些实施方式中，第二∑-Δ调制器104具有小于第一∑-Δ调制器102的阶数的阶数。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104具有比第一∑-Δ调制器102少至少一个的积分器、反馈回路和/或级。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104是一阶∑-Δ调制器，其中第二∑-Δ调制器104具有单个反馈回路和/或单个积分器。在一些示例中，第二∑-Δ调制器104是3电平一阶调制器，该3电平一阶调制器以第一∑-Δ调制器102的八倍高被计时。在一些示例中，高阶多电平∑调制器(例如，第一∑-Δ调制器102)的输出由第二低阶∑-Δ调制器(例如，第二∑-Δ调制器104)转换为三电平输出。在一些实施方式中，第一∑-Δ调制器102与第二∑-Δ调制器104的布置将高阶多电平调制器的噪声整形与三电平输出的线性度组合。
音频放大器101的功耗比高阶三电平∑-Δ调制器低(例如，低得多)。例如，在大的调制器(例如，第一∑-Δ调制器102)中使用较低的时钟速度，其中小的调制器(例如，第二∑-Δ调制器104)以较高速度操作。
而且，在一些实施方式中，可以减少将电池电压施加到负载108的时间。在一些示例中，音频放大器101将电池电压施加到负载108的时间小于百分之一。此外，音频放大器101的噪声整形是更平坦的。例如，噪声不会升得太高以致超出可用频带的范围，并且第二∑-Δ调制器104在高频上更好地分配噪声，这减少了由负载108消耗的AC功率。而且，与一些常规方法相比，没有从一个∑-Δ调制器到另一个∑-Δ调制器的反馈(例如，排除反馈回路)。例如，没有从第二∑-Δ调制器104的输出到第一∑-Δ调制器102的输入的反馈回路(例如，排除反馈回路)。
图2示出了根据一个方面的具有音频放大器201以驱动输出负载的设备200。音频放大器201可以是图1的音频放大器101并且可以包括参考图1讨论的任何特征。设备200可以包括具有电池220和一个或多个扬声器224的任何类型的用户操作的设备。在一些示例中，设备200是便携式设备和/或电子设备，诸如智能电话、平板电脑、计算机、扬声器设备等。设备200包括专用集成电路(ASIC)222，该ASIC包括音频放大器201。在一些示例中，ASIC222可以包括稳压器226、时钟发生器228、模拟-数字转换器230、射频(RF)接口232和/或数字逻辑234。ASIC 222可以由电池220供电，并且音频放大器201的输出耦接到扬声器224。在一些示例中，电池220可以具有高输出阻抗(例如，大于10欧姆)。
在一些示例中，扬声器224具有低阻抗(例如，低于50欧姆或低于10欧姆)。扬声器224的低阻抗可以致使扬声器224汲取相对大量的电流，这拉低了电池220的电压。对于一些常规音频放大器，这可能对音频信号产生不可接受的失真。然而，音频放大器201可以驱动低阻抗负载而不会对音频性能产生负面影响，同时减少功耗。
在一些示例中，音频放大器201提供具有大于100db的低阻抗负载(例如，常规调制器的范围可以是约55db)的输出级的动态范围，同时将功耗减少到微安培范围(例如，在5μA和700μA之间，或在50μA和200μA之间(例如，95μA、74μA或55μA))(例如，常规调制器的功耗可以是1.3mA)。而且，由于减少的功耗，音频放大器201可以在驱动低阻抗负载时减小电池220上的电压源电压降的量。如果高欧姆电池用于电池220，那么降低电源电压降可能是特别有利的。
图3示出了根据一个方面的描绘用于调制音频信号以驱动一个或多个扬声器的示例性操作的流程图300。流程图300的示例性操作可以由本文讨论的任何音频放大器执行。尽管图3的流程图300以顺序次序示出了操作，但是应当理解，这仅是示例，并且可以包括附加或另选的操作。此外，图3的操作和相关操作可以以与所示次序不同的次序执行，或以并行或重叠的方式执行。
操作302包括由第一∑-Δ调制器接收数字音频信号。例如，参考图1，第一∑-Δ调制器102接收数字输入信号10。
操作304包括由第一∑-Δ调制器基于数字音频信号而生成第一多电平输出信号。例如，参考图1，第一∑-Δ调制器102基于数字输入信号10而生成第一多电平输出信号12。
操作306包括由第二∑-Δ调制器从第一多电平输出信号生成第二多电平输出信号，其中第二多电平输出信号具有小于第一多电平输出信号的电平数量的电平数量。例如，第二∑-Δ调制器104从第一多电平输出信号12生成第二多电平输出信号14。第二多电平输出信号14被配置为用于驱动至少一个扬声器(例如，扬声器224)。
在一些示例中，根据小于第二∑-Δ调制器的采样频率的采样频率来生成第一多电平输出信号。在一些示例中，第一多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且第一多电平输出的电平数量在4个至300个的范围内。在一些示例中，第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器(其中N大于或等于二)，并且第二∑-Δ调制器具有小于第一∑-Δ调制器的阶数的阶数。
图4示出了根据一个方面的描绘常规音频放大器和音频放大器101/201的随时间的内部信号和输出信号的曲线图400。常规音频放大器可以包括2电平(4阶)∑-Δ调制器。音频信号由常规音频放大器处理直到预确定点，其中处理切换到音频放大器101/201。由于∑-Δ调制器是4阶调制器，因此存在四个内部信号(例如，内部信号_级1、内部信号_级2、内部信号_级3和内部信号_级4)。在由常规音频放大器进行的信号处理期间，内部信号具有相对大量的饱和度，这导致常规音频放大器的输出的失真。然而，如图4所示，在由音频放大器101/201进行的信号处理期间，内部信号的饱和度减小(或消除)，这减小或消除了音频放大器101/201的输出的失真。
图5示出了根据一个方面的具有三个∑-Δ调制器以驱动输出负载的音频放大器501。音频放大器501可以包括参考图1至图4讨论的特征中的任一个。音频放大器501被配置为接收数字输入信号10(例如，音频信号)并且以减小的饱和效应将数字输入信号10转换为具有期望的(例如，良好的)线性度(例如，完美的线性度)的模拟输出信号16，同时比常规放大器消耗更少的功率。音频放大器501可以包括第一∑-Δ调制器502、第二∑-Δ调制器504和第三∑-Δ调制器505。第一∑-Δ调制器502、第二∑-Δ调制器504和第三∑-Δ调制器505可以包括参考图1的第一∑-Δ调制器102和第二∑-Δ调制器104讨论的特征中的任一个。
第一∑-Δ调制器502被配置为接收数字输入信号10(例如，音频信号)。第二∑-Δ调制器504耦接到(并且被配置为接收)第一∑-Δ调制器502的输出。第三∑-Δ调制器505耦接到(并且被配置为接收)第二∑-Δ调制器504的输出。在一些示例中，音频放大器501包括H桥电路506，该H桥电路被配置为接收第三∑-Δ调制器505的输出。在一些示例中，H桥电路506被认为是音频放大器501的输出级。H桥电路506被配置为耦接到负载508。在一些示例中，负载508包括一个或多个扬声器。H桥电路506被配置为切换施加到负载508的电压的极性。在一些示例中，H桥电路506的输出具有两个电压电平(例如，-VBAT/+VBAT)。在一些示例中，H桥电路506的输出具有三个电平(例如，-VBAT/0V/+VBAT)。
第一∑-Δ调制器502被配置为基于数字输入信号10而生成第一多电平输出信号52，其中第一多电平输出信号52具有多个第一电平。第一∑-Δ调制器502基于高于数字输入信号10的数据速率的第一时钟信号60而操作。在一些示例中，音频放大器501包括第一时钟发生器530，该第一时钟发生器被配置为生成第一时钟信号60。第一时钟信号60可以限定第一∑-Δ调制器502的采样频率。在一些示例中，第一∑-Δ调制器502是N阶∑-Δ调制器，其中N大于或等于二。
第二∑-Δ调制器504被配置为基于第一多电平输出信号52而生成第二多电平输出信号54，其中第二多电平输出信号54具有多个第二电平，并且多个第二电平少于第一多电平输出信号52的多个第一电平。第二∑-Δ调制器504基于比第一时钟信号60快的第二时钟信号62而操作。在一些示例中，音频放大器501包括第二时钟发生器532，该第二时钟发生器被配置为生成第二时钟信号62。第二时钟信号62限定第二∑-Δ调制器504的采样频率。在一些示例中，第二∑-Δ调制器504的采样频率是第一∑-Δ调制器502的采样频率的至少两倍快。在一些实施方式中，第二∑-Δ调制器504具有小于第一∑-Δ调制器502的阶数的阶数。
第三∑-Δ调制器505被配置为基于第二多电平输出信号54而生成第三多电平输出信号55，其中第三多电平输出信号55具有多个第三电平，并且多个第三电平少于第二多电平输出信号54的多个第二电平。第三∑-Δ调制器505基于比第二时钟信号62快的第三时钟信号64而操作。在一些示例中，音频放大器501包括第三时钟发生器534，该第三时钟发生器被配置为生成第三时钟信号64。第三时钟信号64限定第三∑-Δ调制器505的采样频率。在一些示例中，第三∑-Δ调制器505的采样频率是第二∑-Δ调制器504的采样频率的至少两倍快。在一些实施方式中，第三∑-Δ调制器505具有小于第二∑-Δ调制器504的阶数的阶数。
应当理解，在前述描述中，当元件被提及为连接到另一个元件、电连接到另一个元件、耦接到另一个元件、或电耦接到另一个元件时，该元件可以直接地连接到或耦接到另一个元件，或者可以存在一个或多个中间元件。相比之下，当元件被提及为直接地连接到另一个元件、或直接地耦接到另一个元件时，不存在中间元件。虽然具体实施方式可能不会通篇使用术语直接地连接到……、或直接地耦接到……，但是被示出为直接地连接或直接地耦接的元件能够被如此提及。本专利申请的权利要求书(如果存在的话)可以被修正以叙述在说明书中描述或在附图中示出的示例性关系。本文所述的各种技术的实施方式可以在数字电子电路中、或在计算机硬件、固件、软件中、或在它们的组合中实现(例如，被包括在其中)。方法的部分可也通过专用逻辑电路例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)进行，并且装置可以被实现为该专用逻辑电路。
一些实施方式可以使用各种半导体处理和/或封装技术实现。一些实施方式可以使用与半导体衬底相关联的各种类型的半导体处理技术实现，该半导体衬底包括但不限于例如硅(Si)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等。
虽然所述的实施方式的某些特征已经如本文所述的那样示出，但是本领域的技术人员现在将想到许多修改、替代、变化和等同物。因此，应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入实施方案的范围内的所有此类修改和变化。应当理解，此类修改和变化仅以举例而非限制的方式呈现，并且可以进行在形式和细节上的各种变化。除了相互排斥的组合以外，本文所述的装置和/或方法的任何部分可以以任何组合进行组合。本文所述的实施方案可以包括所述的不同的实施方案的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (10)

1.一种音频放大器，包括：
第一∑-Δ调制器，所述第一∑-Δ调制器被配置为接收数字音频信号并且基于所述音频信号而生成第一多电平输出信号；和
第二∑-Δ调制器，所述第二∑-Δ调制器被配置为从所述第一∑-Δ调制器接收所述第一多电平输出信号并且生成第二多电平输出信号，所述第二多电平输出信号具有小于所述第一多电平输出信号的电平数量的电平数量。
2.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述第一多电平输出的电平数量是所述第二多电平输出的电平数量的至少三倍。
3.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述第二多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且所述第一多电平输出的电平数量多于四个。
4.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述第一∑-Δ调制器被配置为根据第一时钟信号来生成所述第一多电平输出，并且所述第二∑-Δ调制器被配置为根据第二时钟信号来生成所述第二多电平输出，其中所述第二时钟信号限定所述第二∑-Δ调制器的采样频率，所述采样频率大于所述第一∑-Δ调制器的采样频率，其中所述第二∑-Δ调制器的采样频率是所述第一∑-Δ调制器的采样频率的至少四倍。
5.根据权利要求1所述的音频放大器，还包括：
H桥电路，所述H桥电路被配置为由所述第二多电平输出信号驱动，并且所述H桥电路被配置为耦接到一个或多个扬声器，
其中所述第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二，所述第二∑-Δ调制器具有小于所述第一∑-Δ调制器的阶数的阶数，其中所述音频放大器是D类放大器。
6.一种D类音频放大器，包括：
第一∑-Δ调制器，所述第一∑-Δ调制器被配置为接收数字音频信号并且基于所述音频信号而生成第一多电平输出信号；
第二∑-Δ调制器，所述第二∑-Δ调制器被配置为从所述第一∑-Δ调制器接收所述第一多电平输出信号并且生成第二多电平输出信号，所述第二多电平输出信号具有小于所述第一多电平输出信号的电平数量的电平数量；和
H桥电路，所述H桥电路被配置为接收所述第二多电平输出信号，所述H桥电路被配置为耦接到一个或多个扬声器。
7.根据权利要求6所述的D类音频放大器，其中所述第一∑-Δ调制器被配置为根据小于所述第二∑-Δ调制器的采样频率的采样频率来生成所述第一多电平输出，所述第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二，其中所述第二∑-Δ调制器具有小于所述第一∑-Δ调制器的阶数的阶数，其中所述第一多电平输出信号的电平数量是两个或三个，并且所述第一多电平输出的电平数量在四个至三百个的范围内。
8.一种用于调制音频信号以驱动一个或多个扬声器的方法，所述方法包括：
由第一∑-Δ调制器接收数字音频信号；
由所述第一∑-Δ调制器基于所述数字音频信号而生成第一多电平输出信号；以及
由第二∑-Δ调制器从所述第一多电平输出信号生成第二多电平输出信号，所述第二多电平输出信号具有小于所述第一多电平输出信号的电平数量的电平数量，所述第二多电平输出信号被配置为用于驱动至少一个扬声器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中根据小于所述第二∑-Δ调制器的采样频率的采样频率来生成所述第一多电平输出信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一∑-Δ调制器是N阶∑-Δ调制器，并且N大于或等于二，其中所述第二∑-Δ调制器具有小于所述第一∑-Δ调制器的阶数的阶数。
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