CN111052598B - 减少具有可配置最终输出级的放大器中的音频伪像 - Google Patents

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Abstract

放大器可以包括第一级和最终输出级和信号反馈网络，第一级被配置为在放大器输入端处接收输入信号并生成中间信号，该中间信号是输入信号的函数，最终输出级被配置为在放大器输出端处生成输出信号，该输出信号是中间信号的函数，信号反馈网络耦接在放大器输出端和输入端之间。最终输出级可以在至少包括第一模式和第二模式的多种模式之间切换，在第一模式中，最终输出级生成输出信号作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号的函数，在第二模式中，最终输出级生成输出信号作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号的函数。控制电路系统可以减少与模式之间的切换相关联的音频伪像。

Description

减少具有可配置最终输出级的放大器中的音频伪像
技术领域
本公开总体上涉及用于音频装置的电路，该音频装置包括但不限于个人音频装置，诸如无线电话和媒体播放器，并且本公开更具体地涉及与具有可配置的最终输出级的放大器有关的系统和方法。
背景技术
包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话、无绳电话、mp3播放器)和其他消费者音频装置的个人音频装置得到了广泛使用。此类个人音频装置可以包括用于驱动一对耳机或一个或多个扬声器的电路系统。此种电路系统通常包括用于将音频输出信号驱动到耳机或扬声器的功率放大器。一般而言，功率放大器通过从电源获取能量并控制音频输出信号以匹配输入信号形状但幅度较大来放大音频信号。
音频放大器的一个示例是D类放大器。D类放大器(也称为“开关放大器”)可以包括电子放大器，其中放大装置(例如，晶体管，通常是金属氧化物半导体场效应晶体管)作为电子开关而不是与其他放大器(例如，A类、B类和AB类放大器)中一样作为线性增益装置工作。在D类放大器中，可以通过脉冲宽度调制、脉冲密度调制或其他调制方法将要放大的模拟信号转换为一系列脉冲，使得将模拟信号转换为调制信号，其中调制信号的脉冲的特性(例如，脉冲宽度、脉冲密度等)是模拟信号的量值的函数。在用D类放大器放大之后，输出脉冲串可以通过经过无源低通滤波器而被转换回未调制的模拟信号，其中此种低通滤波器可以是D类放大器或由D类放大器驱动的负载中固有的。由于D类放大器可比线性模拟放大器的功率效率更高，因此经常使用D类放大器，因为与线性模拟放大器相比，有源装置中D类放大器将更少的功率作为热量耗散。然而，D类放大器在放大低量值信号时可能具有较高的静态功率，并且可能需要大量面积才能满足音频装置中严格的动态范围要求。
发明内容
根据本公开的教导，可以减小或消除与音频系统中的信号放大的现有方法相关联的一个或多个缺点和问题。
根据本公开的实施例，一种设备可以包括放大器和控制电路。放大器可以包括多个级，该多个级至少包括第一级，其被配置为在放大器输入端处接收输入信号并在中间输出端处生成中间信号，该中间信号是输入信号的函数；以及最终输出级，其被配置为在放大器输出端处生成输出信号，其中输出信号是中间信号的函数，以及耦接在放大器输出端和放大器输入端之间的信号反馈网络，其中最终输出级可在多种模式之间切换，该多种模式至少包括：(i)第一模式，其中最终输出级生成输出信号作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号的函数；以及(ii)第二模式，其中最终输出级生成输出信号作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号的函数。当在第一模式和第二模式之间进行切换时，信号反馈网络和第一级的结构可以保持静态。控制电路可以被配置为基于指示输出信号的信号的一个或多个特性来预测在第一模式和第二模式之间进行切换的条件的发生，并且响应于预测该条件的发生，在第一模式和第二模式之间进行切换。
根据本公开的这些和其他实施例，提供一种用于操作具有多个级的放大器的方法，该多个级至少包括第一级，其被配置为在放大器输入端处接收输入信号并生成作为输入信号的函数的中间信号；以及被配置为在放大器输出端处生成输出信号的最终输出级，其中输出信号是中间信号的函数；以及耦接在放大器输出端和放大器输入端之间的信号反馈网络，该方法包括：将最终输出级在至少包括第一模式和第二模式的多种模式之间进行切换，在第一模式中，最终输出级生成输出信号作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号的函数；在第二模式中，最终输出级生成输出信号作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号的函数，其中当在第一模式和第二模式之间进行切换时以及在第二模式和第一模式之间进行切换时，信号反馈网络和第一级的结构保持静态。该方法可以包括基于指示输出信号的信号的一个或多个特性来预测在第一模式和第二模式之间进行切换的条件的发生，并且响应于预测该条件的发生，在第一模式和第二模式之间进行切换。
根据本公开的这些和其他实施例，一种设备可以包括放大器和控制电路。放大器可以包括多个级，该多个级至少包括第一级，其被配置为在放大器输入端处接收输入信号并在中间输出端处生成中间信号，该中间信号是输入信号的函数；以及最终输出级，其被配置为在放大器输出端处生成输出信号，其中输出信号是中间信号的函数，以及耦接在放大器输出端和放大器输入端之间的信号反馈网络，其中最终输出级可在多种模式之间切换，该多种模式至少包括：(i)第一模式，其中最终输出级生成输出信号作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号的函数；以及(ii)第二模式，其中最终输出级生成输出信号作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号的函数。当在第一模式和第二模式之间进行切换时，信号反馈网络和第一级的结构可以保持静态。控制电路可以被配置为确定指示在最终输出级的输出端处的输出信号的信号的频谱含量，并且基于该频谱含量在第一模式和第二模式之间进行切换。
根据本公开的这些和其他实施例，提供一种用于操作具有多个级的放大器的方法，该多个级至少包括第一级，其被配置为在放大器输入端处接收输入信号并生成作为输入信号的函数的中间信号，以及被配置为在放大器输出端处生成输出信号的最终输出级，其中输出信号是中间信号的函数，以及耦接在放大器输出端和放大器输入端之间的信号反馈网络，该方法包括：将最终输出级在至少包括第一模式和第二模式的多种模式之间进行切换，在第一模式中，最终输出级生成输出信号作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号的函数；在第二模式中，最终输出级生成输出信号作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号的函数，其中当在第一模式和第二模式之间进行切换时以及在第二模式和第一模式之间进行切换时，信号反馈网络和第一级的结构保持静态。该方法可以包括确定指示在最终输出级的输出端处的输出信号的信号的频谱含量，并且基于该频谱含量在第一模式和第二模式之间进行切换。
根据本文所包括的附图、说明书和权利要求，本公开的技术优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中具体指出的要素、特征和组合来达到和实现。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的，并且不限制本公开中阐述的权利要求。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本发明实施例及其优点的更完整的理解，其中，相同的附图标记表示相同的特征，并且在附图中：
图1是根据本公开的实施例的示例个人音频装置的图示；
图2是根据本公开的实施例的个人音频装置的示例音频集成电路的所选部件的框图；
图3A是根据本公开的实施例的示例放大器的所选部件的框图；
图3B是根据本公开的实施例的另一示例放大器的所选部件的框图；
图4是根据本公开的实施例的用于在放大器的最终输出级的第一模式与放大器的最终输出级的第二模式之间进行切换的示例方法的流程图；
图5是根据本公开的实施例的用于在放大器的最终输出级的第二模式与放大器的最终输出级的第一模式之间进行切换的示例方法的流程图；
图6是根据本公开的实施例的在图3所描绘的示例放大器内使用的控制电路的所选部件的框图；
图7至图10示出了根据本公开的实施例的示例波形，该示例波形展示了由图6中描绘的控制电路执行的预测方法；以及
图11是根据本公开的实施例的可以在状态机内使用的示例控制子电路的所选部件的框图。
具体实施方式
图1是根据本公开的实施例的示例个人音频装置1的图示。图1描绘了以一对耳塞式扬声器8A和8B的形式耦接到头戴式耳机3的个人音频装置1。图1中描绘的头戴式耳机3仅是示例，并且应当理解，个人音频装置1可以结合多种音频换能器使用，该音频换能器包括但不限于耳机、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器。插头4可用于将头戴式耳机3连接到个人音频装置1的电气端子。个人音频装置1可以使用触摸屏2向用户提供显示并接收用户收入，或可替代地，标准液晶显示器(LCD)可以与设置在个人音频装置1的正面和/或侧面上的各种按钮、滑块和/或刻度盘组合使用。同样如图1所示，个人音频装置1可以包括音频集成电路(IC)9，其用于生成模拟音频信号以供传输到头戴式耳机3和/或另一个音频换能器。
图2是根据本公开的实施例的个人音频装置的示例音频IC9的所选部件的框图。在一些实施例中，示例音频IC 9可以用于实现图1的音频IC 9。如图2所示，微控制器核18可以将数字音频输入信号DIG_IN供应给数模转换器(DAC)14，其可以将数字音频输入信号转换为模拟输入信号VIN。DAC 14可将模拟信号VIN供应给放大器16，其可放大或衰减模拟输入信号VIN以提供音频输出信号VOUT，该信号可操作扬声器、耳机换能器、线路电平信号输出和/或其他合适的输出。
图3A是根据本公开的实施例的示例放大器16的所选部件的框图。如图3A所示，放大器16可以包括：第一级22(例如，模拟前端)，其被配置为在放大器16的放大器输入端处接收模拟输入信号VIN并生成中间信号VINT，其是模拟输入信号VIN的函数；最终输出级24，其被配置为在放大器16的放大器输出端处生成音频输出信号VOUT，其是中间信号VINT的函数；耦接在放大器输出端和放大器输入端之间的信号反馈网络26；以及用于控制操作放大器16的某些部件的操作的控制电路28，如下面更详细描述。
第一级22可包括用于调节模拟输入信号VIN以供最终输出级24使用的任何合适的模拟前端电路。例如，第一级22可包括串联级联的一个或多个模拟积分器30和32，如图3A所示。
最终输出级24可以包括用于驱动音频输出信号VOUT作为中间信号VINT的函数的任何合适的驱动电路(因此，还使得音频输出信号VOUT为模拟输入信号VIN的函数)，其中，最终输出级24可以在至少包括第一模式和第二模式的多个模式之间切换，在第一模式中，最终输出级24生成音频输出信号VOUT作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号VINT的函数；并且在第二模式中，最终输出级24生成音频输出信号VOUT作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号VINT的函数。为了执行该功能，最终输出级24可以包括D类音频输出级42和AB类音频输出级44，D类音频输出级42可以在第一模式下启用(并且在第二模式下禁用)以生成音频输出信号VOUT作为调制输出信号，该调制输出信号是中间信号VINT的函数，AB类音频输出级44可以在第二模式下启用(并且在第一模式下禁用)以生成音频输出信号VOUT作为未调制输出信号，该未调制输出信号是中间信号VINT的函数。
D类音频输出级42可以包括被配置为放大中间信号VINT并将中间信号VINT通过脉冲宽度调制、脉冲密度调制或另一种调制方法转换为一系列脉冲，使得中间信号VINT被转换为调制信号的任何合适的系统、装置或设备，其中，调制信号的脉冲的特性(例如，脉冲宽度、脉冲密度等)是中间信号VINT的量值的函数。在通过D类音频输出级42放大之后，其输出脉冲序列可以通过经过无源低通滤波器而被转换回未调制的模拟信号，其中，此种低通滤波器可以是D类音频输出级42的输出电路系统或由最终输出级24驱动的负载中固有的。如图3A所示，D类音频输出级42可包括用于从控制电路28接收控制输入的控制输入端，以便选择性地在第一模式期间启用D类音频输出级42，并且在第二模式期间禁用D类音频输出级42(例如，通过禁用D类音频输出级42的电源电压或将其去耦，或者通过禁用放大器16的放大器输出端的驱动装置或将其去耦，来防止D类音频输出级42驱动放大器16的放大器输出端)。
AB类音频输出级44可以包括被配置为以线性增益放大中间信号VINT并将中间信号VINT转换为未调制音频输出信号VOUT的任何合适的系统、装置或设备。例如，在一些实施例中，未调制音频输出信号VOUT可以包括连续时间基带信号(例如，音频基带信号)。如图3A所示，AB类音频输出级44可以包括用于从控制电路28接收控制输入的控制输入端，以便选择性地在第二模式期间启用AB类音频输出级44，并且在第一模式期间禁用AB类音频输出级44(例如，通过禁用AB类音频输出级44的电源电压或将其去耦，或者通过禁用放大器16的放大器输出端的驱动装置或将其去耦，来防止AB类音频输出级44驱动放大器16的放大器输出端)。
如图3A所示，最终输出级24可以包括信号反馈网络50，用于将指示音频输出信号VOUT的信号反馈到最终输出级24的输入端，从而在AB类音频输出级44周围形成反馈回路。例如，如图3A所示，信号反馈网络50可以包括电阻器和/或其他合适的电路元件。
在一些实施例中，在第一模式下的最终输出级24的信号增益(例如，VOUT/VINT)可以近似等于在第二模式下的最终输出级24的信号增益。在这些和其他实施例中，在第一模式下的最终输出级24的偏移(例如，直流偏移)可以近似等于在第二模式下的最终输出级24的偏移。
如图3A所示，最终输出级24还可以包括钳位器46，其可以被实现为开关，耦接在放大器16的放大器输出端的输出端子之间，其中钳位器46具有从控制电路28接收的控制输入，用于选择性地启用钳位器46(使输出端子一起短路)和禁用钳位器46，如下面更详细地描述。
信号反馈网络26可以包括用于将指示音频输出信号VOUT的信号反馈到放大器16的放大器输入端的任何合适的反馈网络。例如，如图3A所示，信号反馈网络26可以包括可变反馈电阻器48，其中可变反馈电阻器48的电阻由从控制电路28接收的控制信号控制，如下面更详细地描述。
因此，最终输出级24可以在第一模式下作为开环开关模式驱动器操作，并且可以在第二模式下作为连续时间闭环放大器操作。另外，当最终输出级在第二模式下操作时，放大器16可以包括第一反馈回路和第二反馈回路，该第一反馈回路包括信号反馈网络26，该第二反馈回路耦接在放大器输出端和由信号反馈网络50实现的中间输出端之间。
控制电路28可以包括被配置为接收指示音频输出电压VOUT、中间信号VINT和/或放大器16的其他操作特性的信息，并且至少基于其控制放大器16的一个或多个部件的操作的任何合适的系统、装置或设备。例如，控制电路28可以被配置为基于模拟输入信号VIN的特性(例如，该特性可以根据接收和分析中间信号VINT和/或音频输出信号VOUT确定)在最终输出级24的第一模式和第二模式之间切换。此种特性可以包括以下中的一个或多个：模拟输入信号VIN的频率，模拟输入信号VIN的幅度，模拟输入信号VIN的信噪比，模拟输入信号VIN的本底噪声，或模拟输入信号VIN的另一个噪声特性。例如，在一些实施例中，控制电路28可以被配置为当模拟输入信号VIN的幅度减小到阈值幅度以下时将最终输出级24从第一模式切换到第二模式，并且可以被配置为当模拟输入信号VIN的幅度增大到同一阈值幅度或另一阈值幅度以上时将最终输出级24从第二模式切换到第一模式。在一些实施例中，为了减少与模式之间的切换相关联的音频伪像，控制电路28还可被配置为仅当音频输出信号VOUT的幅度近似为零时(例如，当由D类音频输出级42生成的调制信号在其生成的脉冲序列中处于其最小电压时)在模式之间切换。
在这些和其他实施例中，控制电路28还可以被配置为，为了减少由在两种模式之间切换而引起的音频伪像，使得最终输出级24在大约完成由D类音频输出级42输出的调制输出信号的调制周期时在第一模式和第二模式之间切换，并使最终输出级24在由D类音频输出级42的调制输出信号的另一个调制周期的大约开始时在第二模式和第一模式之间切换。
另外，控制电路28还可以被配置为执行最终输出级24的校准。例如，控制电路28可以接收并分析中间信号VINT和音频输出信号VOUT以确定D类音频输出级42的增益(例如，在第一模式下最终输出级24的信号增益)和AB类音频输出级44的增益(例如，在第二模式下最终输出级24的信号增益)，并据此修改增益D类音频输出级42的增益和/或AB类音频输出级44的增益，以便校准在第二模式下最终输出级24的信号增益以匹配在第一模式下最终输出级24的信号增益。作为另一示例，控制电路28可以接收并分析中间信号VINT和/或音频输出信号VOUT以确定D类音频输出级42的偏移(例如，直流偏移)(例如，在第一模式下最终输出级24的偏移)和AB类音频输出级44的偏移(例如，在第二模式下最终输出级24的偏移)，并基于此修改D类音频输出级42的偏移和/或AB类音频输出级44的偏移，以便校准在第二模式下最终输出级24的偏移以匹配在第一模式下最终输出级24的偏移。
在这些和其他实施例中，控制电路28还可以被配置为控制第一级22(例如，积分器30和/或32)和/或信号反馈网络26的特性。当在最终输出级24的第一模式和第二模式之间切换时以及在第二模式和第一模式之间切换时，控制电路28可以将第一级22和信号反馈网络26的此类特性和结构保持为静态。在模式之间切换时，将第一级22和信号反馈网络26的特性和结构保持为静态允许模式共享同一个模拟前端和反馈网络，从而降低或最小化模式之间信号增益失调和偏移的可能性，从而减少或最小化由模式之间的切换引起的音频伪像。然而，在控制电路28已经将最终输出级24切换到第二模式(例如，由AB类音频输出级44驱动的放大器输出)之后，控制电路28可以修改第一级22和/或信号反馈网络26的特性，以便降低放大器16的本底噪声。例如，在一些实施例中，控制电路28可以修改积分器32和/或第一级22的其他部件的特性(例如，积分器32内部的滤波器的电阻和/或电容)，以便当最终输出级24在第二模式下操作时减小放大器16的本底噪声。作为另一个示例，在这些和其他实施例中，控制电路28可以修改信号反馈网络26的特性(例如，可变反馈电阻器48的电阻)，以便当最终输出级24在第二模式下操作时减小放大器16的本底噪声。当进行此类修改时，控制电路28可以在将最终输出级从第二模式切换到第一模式之前，将此类特性返回它们的未修改状态。因此，第一级22可以在其中带宽、噪声、线性、功耗和/或第一级22可以在模式之间不同的一个或多个其他特性的不同模式之间可重新配置。如在本公开中的别处所描述的，用于在第一级22的模式之间进行切换的刺激或条件可与用于在最终输出级24的模式之间进行切换的刺激或条件类似或相同。
图3B是根据本公开的实施例的示例放大器16A的所选部件的框图。放大器16A在许多方面可以与放大器16类似，并因此下面仅讨论放大器16A和放大器16之间的主要区别。放大器16A与放大器16之间的一个主要区别在于，放大器16A包括第一级22A来代替放大器16的第一级22A。第一级22A可以被配置为在放大器16A的放大器输入端处接收模拟输入信号VIN并生成中间信号VINT，其是模拟输入信号VIN的函数。
第一级22A可包括用于调节模拟输入信号VIN以供最终输出级24使用的任何合适的模拟前端电路。例如，第一级22A可包括串联级联的第一组一个或多个模拟积分器30A和32A，以及串联级联的第二组一个或多个模拟积分器30B和32B，使得第二组是到第一组的平行路径，如图3B所示。因此，控制电路28可以通过在积分器30A和32A的路径与积分器30B和32B的路径之间进行切换来修改第一级22A的特性，以便保持第一级22A的期望特性(例如，与控制图3A的放大器16的第一级22中的积分器32的特性以便保持期望特性相反)。因此，第一级22A可以在其中带宽、噪声、线性、功耗和/或第一级22可以在模式之间不同的一个或多个其他特性的不同模式之间可重新配置。如在本公开中的别处所描述的，用于在第一级22A的模式之间进行切换的刺激或条件可与用于在最终输出级24的模式之间进行切换的刺激或条件类似或相同。
尽管图3B描绘了在具有积分器30A和32A的第一级22A的一个路径与具有积分器30B和32B的第一级22A的另一路径之间的切换，但是在一些实施例中，可以总是使用单个积分器30，并且第一级22A可以在两个积分器32A和32B之间进行切换。在另一个可替代实施例中，可以总是使用单个积分器32，并且第一级22A可以在所描绘的两个积分器30A和30B之间进行切换。
当在第一级22A中切换积分器时，当在第一级22A的模式之间进行切换时，通过穿过信号路径的部分保持相同的电容和/或通过在模式之间进行切换时保持状态变量(例如，电容电压)，也可以采取步骤来保持第一级22A和最终输出级24之间的电容电压。
图4是根据本公开的实施例的用于在放大器16的最终输出级24的第一模式与放大器16的最终输出级24的第二模式之间进行切换的示例方法50的流程图。根据一些实施例，方法50开始于步骤52。如上所述，本公开的教导在个人音频装置1的各种配置中实现。这样，用于方法50的优选初始化点和包括方法50的步骤的顺序可以取决于所选择的实施方式。
在步骤52，控制电路28可以监视中间信号VINT、音频输出信号VOUT或指示模拟输入信号VIN的另一信号，以确定模拟输入信号VIN是否已经从高于阈值幅度上减小到低于阈值幅度。如果模拟输入信号VIN已经从高于阈值幅度上减小到低于阈值幅度，则方法50可以前进到步骤54。否则，方法50可以保持在步骤52，直到发生此种阈值幅度交叉为止。
在步骤54，控制电路28可以监视音频输出信号VOUT以确定音频输出信号VOUT的幅度何时近似为零(例如，当由D类音频输出级42生成的调制信号在其生成的脉冲串中处于其最小电压时)。如果音频输出信号VOUT已经达到近似为零，则方法50可以前进到步骤55。否则，方法50可以保持在步骤54，直到音频输出信号VOUT达到近似为零为止。
在步骤55，控制电路28可以监视音频输出信号VOUT以确定何时由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似完成。如果由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似完成，则方法50可以前进到步骤56。否则，方法50可以保持在步骤55，直到由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似完成为止。
在步骤56，控制电路28可以启用钳位器46，因此使放大器16的放大器输出端处的输出端子短路在一起，从而迫使音频输出信号VOUT为零。在步骤58，AB类音频输出级44(或在图3A中未示出的另一辅助放大器)可以将音频输出信号VOUT的共模电压斜升到预定值(例如，用于AB类音频输出级44的电源电压的一半)。在步骤60，控制电路28可以完全启用AB类音频输出级44，使得音频输出信号VOUT是未调制信号，其是中间信号VINT的函数。在步骤62，控制电路28可以禁用钳位器46，因此允许音频输出信号VOUT采取由AB类音频输出级44驱动的非零值。在步骤62完成之后，方法50可以结束。
尽管图4公开了要关于方法50采取的特定数量的步骤，但是方法50可以以比图4所描绘的那些步骤更多或更少的步骤执行。此外，尽管图4公开了要关于方法50采取的确定步骤顺序，但是包括方法50的步骤可以以任何合适的顺序完成。
可以使用个人音频装置1或可操作以实现方法50的任何其他系统来实现方法50。在某些实施例中，方法50可以部分或全部以计算机可读介质中体现的并且可由控制器执行的软件和/或固件来实现。
图5是根据本公开的实施例的，用于在放大器16的最终输出级24的第二模式与放大器16的最终输出级24的第一模式之间进行切换的示例方法70的流程图。根据一些实施例，方法70开始于步骤72。如上所述，本公开的教导在个人音频装置1的各种配置中实现。这样，用于方法70的优选初始化点以及包括方法70的步骤的顺序可取决于所选的实施方式。
在步骤72，控制电路28可以监视中间信号VINT、音频输出信号VOUT或指示模拟输入信号VIN的另一信号，以确定模拟输入信号VIN是否已经从低于阈值幅度增加到高于阈值幅度(其可以是与步骤52相同的阈值或不同的阈值)。如果模拟输入信号VIN已经从低于阈值幅度增加到高于阈值幅度，则方法70可前进到步骤74。否则，方法70可保持在步骤72，直到发生这种阈值幅度交叉为止。
在步骤74，控制电路28可以监视音频输出信号VOUT以确定何时音频输出信号VOUT的幅度近似为零(例如，何时音频输出信号VOUT经历零交叉)。如果音频输出信号VOUT近似为零，则方法70可以前进到步骤75。否则，方法70可以保持在步骤74，直到音频输出信号VOUT近似为零为止。
在步骤75，控制电路28可以监视音频输出信号VOUT以确定何时由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似开始。如果由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似开始，则方法70可以前进到步骤76。否则，方法70可以保持在步骤75，直到由D类音频输出级42输出的调制输出信号处于调制周期的近似开始为止。
在步骤76，控制电路28可以启用钳位器46，因此使放大器16的放大器输出端处的输出端子短路在一起，从而迫使音频输出信号VOUT为零。在步骤78，D类音频输出级42(或未在图3A中示出的另一辅助放大器)可以将音频输出信号VOUT的共模电压斜升到零。在步骤80，控制电路28可以完全启用D类音频输出级42，使得音频输出信号VOUT是调制信号，其是中间信号VINT的函数。在步骤82，控制电路28可以禁用钳位器46，从而允许音频输出信号VOUT采取由D类音频输出级42驱动的非零值。在步骤82完成之后，方法70可以结束。
尽管图5公开了要关于方法70采取的特定数量的步骤，但是方法70可以以比图5所描绘的那些步骤更多或更少的步骤执行。此外，尽管图5公开了要关于方法70采取的确定步骤顺序，但是包括方法70的步骤可以以任何合适的顺序完成。
可以使用个人音频装置1或可操作以实现方法70的任何其他系统来实现方法70。在某些实施例中，方法70可以部分或全部以计算机可读介质中体现的并且可由控制器执行的软件和/或固件来实现。
图6是根据本公开的实施例的用于放大器16内或与放大器16结合使用的示例控制电路28的所选部件的框图。如图6所示，控制电路28可以包括电平检测电路142、比较器块146、信号跟踪块147、零交叉检测电路148和状态机150。电平检测电路142可以包括用于接收指示输出信号VOUT的输入信号VI、确定此信号的量值并输出指示此量值的信号的任何合适的系统、装置或设备。比较器块146可以将电平检测电路142的输出信号与N个预定阈值量值进行比较，其中N是正整数，并且基于此比较，输出信号COMP_OUT(其可以包括N个位)，其指示输入信号VI的期望量值是否大于或小于此类预定阈值量值中的每个。在一些实施例中，此类预定阈值量值可以相对于输入信号VI和/或音频输出信号VOUT的满量程电压。在一些实施例中，比较器块146可以实现滞后，使得信号COMP_OUT或其位仅在电平检测块42的输出信号在最小持续时间(例如0.1秒)内保持高于或低于预定阈值量值时才可以转变，以将任何开关伪像放置在人类可感知的音频范围之外。
零交叉检测电路148可以包括任何合适的系统、装置或设备，用于检测输入信号VI(或其微分)的零交叉的发生，并输出指示此信号已经发生零交叉的信号ZERO_DETECT。当此信号的波形越过零的量值或越过阈值零以内并指示零交叉的另一电平(例如，低于-70dB的低信号电平或在少量的为零的最低有效位以内)时，可能发生信号的零交叉。
信号跟踪块147可以包括用于跟踪音频信号的特定参数的任何合适的系统、装置或设备，该特定参数包括但不限于此音频信号的多个峰值和/或此音频信号的信号包络，并且基于此，生成指示此跟踪参数的输出信号TRACKING。
状态机150可以接收信号COMP_OUT、TRACKING和ZERO_DETECT，并且基于此类信号中的一个或多个，生成一个或多个控制信号(例如，CLASS-AB ENABLE、CLASS D ENABLE等)，用于在放大器16的模式之间进行切换，如本公开中别处更详细地描述。例如，当输入信号VI的幅度从高于预定阈值量值(例如，-24dB)转变到低于预定阈值量值时，信号COMP_OUT可以指示此种转变，并且作为响应，状态机150可以等待直到零交叉发生(如信号ZERO_DETECT所指示)，此后其可以使放大器16从第一模式(例如，其中启用D类音频输出级42)切换到第二模式(例如，其中启用AB类音频输出级44)。通过在输入信号VI(或其导数)的零交叉处在模式之间进行改变，该改变以及与该改变相关联的任何听觉伪像可以被掩盖，并因此对于包括音频IC 9的音频装置的收听者来说是不明显的或较不明显的。
作为另一示例，当输入信号VI的量值从低于预定阈值量值(例如，-24dB)转变为高于预定阈值量值时，信号COMP_OUT可以指示此种转变，并且作为响应，状态机150可以使放大器16从第二模式(例如，其中启用AB类音频输出级44)切换到第一模式(例如，其中启用D类音频输出级42)。然而，当转变到第一模式时，可能不期望等待输出信号的零交叉，因为从低于到高于预定阈值量值的转变可能几乎立即导致音频信号的削波。因此，可能期望预测输入电压VI的量值是否可能越过此预定阈值，并且在输入电压VI越过预定阈值之前发生输入电压VI的零交叉事件时，响应于此预测而切换放大器模式。通过应用此类预测技术，其示例在下面被解释并且由图7-10示出，控制电路28可以促进在放大器模式之间进行切换以增加动态范围同时减少音频伪像。图7至10示出了示例性波形，其表明了可以由控制电路28执行的预测方法。在图7至10中的每个中，y轴表示相对于输入电压的满量程电压以分贝为单位给出的输入电压VI的电压。
如图7所示的输入信号VI相对于时间的示例波形图所描绘，控制电路28可以通过确定输入电压VI(或其导数)是否越过次级阈值来预测输入电压VI的量值是否可能越过预定的初级阈值。为了说明，为了预测输入电压VI是否会增加到高于用于在放大器16的模式之间进行切换的初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-24dB)，控制电路28可以监视(例如，利用比较器模块146)输入电压VI是否增加到高于次级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-25dB)，次级阈值低于初级阈值，这在图7所示的时间t1发生。响应于输入电压VI增加到高于此次级阈值，控制电路28可以等待输入电压VI的下一个零交叉事件(例如，由零交叉检测电路148检测到)，该事件在图7所示的时间t2发生。在此零交叉事件，控制电路28可以使放大器16从第二模式切换到第一模式。当输入电压VI随后增加到高于初级阈值(例如，高于-24dB)时，这在图7所示的时间t3发生，就不会发生对放大器16的模式的改变，因为此改变已经在先前的零交叉事件处发生。
在一些实施例中，状态机150还可结合次级阈值来实现计时元件(例如，计时器或计数器)，以确定输入电压VI是否将增加到初级阈值之上。为了说明，为了预测输入电压VI是否会增加到高于用于从第二模式切换到第一模式的初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-21dB)，控制电路28可以监视(例如，利用比较器模块146)输入电压VI是否增加到次级阈值(例如，相对于输入电压VI为-22dB)，该次级阈值低于初级阈值，这在图7所示的时间t4发生。响应于输入电压VI增加到高于此次级阈值，控制电路28可以等待在图7所示的时间t5发生的输入电压VI的下一个零交叉事件(例如，由零交叉检测电路148检测到的)。在此零交叉事件，控制电路28可以从第二模式切换到第一模式。另外，响应于输入电压VI在时间t4增加到高于此次级阈值，状态机150可以启动计时元件以对在时间t4开始的持续时间进行计时，其中输入电压VI增加到高于此次级阈值。如果在持续时间到期之前，输入电压VI增加到高于初级阈值，则控制电路28可以维持放大器16的模式(例如，第一模式)，在该模式下，在时间t5处在零交叉事件。否则，如果持续时间到期，如图7中的时间t6所示，则在输入电压VI增加到高于初级阈值之前，控制电路28可以预测可能不会发生在增加到高于初级阈值，并且可以在时间t5的零交叉事件之前切换到放大器16的模式(例如，第二模式)。
在这些和其他实施例中，控制电路28可以采用信号跟踪技术以预测输入电压VI是否可以增加到高于次级阈值。例如，控制电路28(例如，经由信号跟踪块147)可以跟踪输入电压VI的量值峰值的峰值趋势，如图7所示。从跟踪量值峰值，控制电路28可以推断该趋势以确定输入电压VI的量值是否趋向于增加到高于初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-24dB)。除了跟踪峰值趋势以外或作为替代，控制电路28(例如，经由信号跟踪块147)可以类似地跟踪输入电压VI的信号包络以确定输入电压VI是否趋向于增加到高于初级阈值。
尽管图7及其前面的描述描绘了使用预测方法来确定输入电压VI是否可能从低于初级阈值增加到高于初级阈值，但是类似的方法(例如，次级阈值、计时元件、峰值跟踪、信号包络跟踪等)也可以用来确定输入电压VI是否有可能从高于初级阈值降低到低于初级阈值，并响应于此类预测而在放大器16的模式之间进行切换。
除了上述实施例之外或作为替代，控制电路28可采用次级阈值和计时元件以预测输入电压VI的量值是否减小到低于预定的初级阈值并保持低于此初级阈值，如图8所示。在图8表示的实施例中，每当输入电压VI的量值从高于初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-24dB)减小到低于初级阈值时，状态机150可以在预定持续时间内启动计时元件，如图8中的时间t1和t4所示。如果在持续时间到期之前，输入电压VI增加到高于次级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-25dB)、低于初级阈值(如时间所示)，如图8中的t2、t3和t6所示，计时元件可以重置预定持续时间。在持续时间到期时(如图8中的时间t7所示)，因此指示输入电压VI在比该持续时间更长的时间内未增加到高于次级阈值，并且假设输入电压VI低于初级阈值，则控制电路28因此可以预测输入电压VI低于初级阈值并且将保持低于初级阈值，并且因此将放大器16切换到第二模式(例如，其中启用AB类音频输出级44)。通过使用这种预测方法，如果输入电压VI的量值下降到低于初级阈值，但是在短时间量内再次升高到高于初级阈值持续短时期，则控制电路28可以避免切换事件。例如，在图8所描绘的曲线图中，该预测方法防止了在时间t4和t5发生模式切换事件。
除了上述实施例之外或作为替代，当输入电压VI的量值接近初级阈值时，控制电路28可采用一个或多个计时元件来禁用放大器模式之间的切换，如图9所示。在图9表示的实施例中，当输入电压VI的量值越过初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-24dB，如图9中的时间t1、t2、t3、t4、t5、t6和t7所示)时，状态机150可以在预定持续时间内启动计时元件。如果在预定持续时间到期之前，输入电压VI再次越过初级阈值(例如，时间t2与时间t3、t4和/或t5中的每个之间的差可以小于预定持续时间)，则控制电路28可以禁用放大器模式之间的切换(例如，在时间t3、t4和t5不会发生切换)。在预定的持续时间到期时，如图9中的时间t6所示(例如，时间t5与时间t6之间的差可以大于预定的持续时间)，因此指示输入电压VI未在长于预定的持续时间内越过初级阈值，因此控制电路28可以预测输入电压VI在一段时间内未越过初级阈值，并且可以在输入电压VI再次越过初级阈值时重新启用放大器模式之间的切换，如图9中的时间t7所示。通过使用这种预测方法，如果输入电压VI的量值接近初级阈值，则控制电路28可以避免多次切换事件。
除了上述实施例之外或作为替代，控制电路28可以被配置为预测输入电压VI何时具有相对于初级阈值的量值的持续模式，如图10所示。为了预测持续模式，状态机150可以记录输入电压VI保持低于初级阈值(例如，相对于输入电压VI的满量程电压为-24dB)的时间段t1，并记录输入电压VI保持高于初级阈值的时间段t2。对于输入电压VI低于初级阈值的一个或多个随后时间段(例如，时间段t3、t5)，状态机150可以确定此类时间段的持续时间，并将它们与记录的时间段t1的持续时间进行比较。如果一个或多个随后时间段在记录的时间段t1的某个持续时间Δ内(例如，t1-Δ≤t3≤t1+Δ)，则控制电路28可以确定输入电压VI具有持续模式。类似地，对于输入电压VI高于初级阈值的一个或多个随后时间段(例如，时间段t4、t6)，状态机150可以确定此类时间段的持续时间，并将它们与记录的时间段t2的持续时间进行比较。如果一个或多个随后时间段在记录的时间段t1的某个持续时间Δ内(例如，t2-Δ≤t4≤t2+Δ)，则控制电路28可以确定输入电压VI具有持续模式。在一些实施例中，响应于确定存在持续模式，控制电路28可以禁用放大器16的模式之间的切换。在其他实施例中，当存在持续模式时，控制电路28可以使用关于持续模式的信息(例如，时间段t1和/或t2)以预测输入电压VI可能在未来越过初级阈值，并在零交叉事件发生时，立即在初级阈值的未来交叉之前引起放大器模式之间的切换。
使用本文公开的方法和系统，可以通过预测放大器模式阈值越过并响应于此预测，在音频信号的零交叉处的此阈值越过之前抢先进行切换，来掩盖信号路径的放大器模式的变化以及与之相关联的音频伪像。在快速上升的信号越过在放大器模式之间切换的阈值的情况下，可能不需要在零交叉处进行此种预测和抢先切换以避免音频伪像，因为信号的快速上升的瞬态性质可能会掩盖音频伪像。然而，在缓慢上升的信号越过放大器模式阈值交叉的情况下，瞬变效应可能不会掩盖音频伪像，并因此，本文公开的用于预测放大器模式阈值交叉并对此预测进行响应的方法和系统可以用于掩盖此类伪像。
除了前述功能之外，状态机150还可以被配置为确定指示输出电压信号VOUT的信号(例如，输入电压VI)的频谱含量，并且可以基于频谱含量来切换放大器模式。为了说明，图11描绘了根据本公开的实施例的示例控制子电路160，其可以在状态机150内用于基于频谱含量确定是否在放大器模式之间进行切换。如图11所示，控制子电路160可以包括滤波器162、电平检测电路164和比较器块166。滤波器162可以包括用于接收输入电压VI(或其导数)，并根据滤波器162的滤波器响应输出滤波后的信号的任何合适的系统、装置或设备。在一些实施例中，滤波器162可包括低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器中的一个。在这些和其他实施例中，滤波器162可以包括被设计为模仿人耳的听觉响应性的滤波器。
电平检测电路164可以包括用于接收由滤波器162生成的滤波信号、确定此信号的量值并输出指示此量值的信号的任何合适的系统、装置或设备。比较器块166可以将电平检测电路162的输出信号与预定阈值量值进行比较，并且基于此比较，输出指示滤波后的信号是否大于或小于此预定阈值量值的信号MODE_SELECT。信号MODE_SELECT可以指示是否在放大器16的放大器模式之间改变。例如，如果由滤波器162生成的滤波信号高于预定阈值量值，则状态机150可以将放大器16从第二模式(例如，启用AB类音频输出级44)切换到第一模式(例如，启用D类音频输出级42)。另一方面，如果由滤波器162生成的滤波信号低于预定阈值量值，则状态机150可以将放大器16从第一模式(例如，启用D类音频输出级42)切换到第二模式(例如，启用AB类音频输出级44)。
在这些和其他实施例中，输出电压信号VOUT的频谱含量可以用于变更与改变放大器16的放大器模式相关联的其他参数。例如，如上所述，在一些实施例中，状态机150可以基于指示输出电压信号VOUT越过阈值量值的信号(例如，高于或低于阈值量值，反之亦然)来改变放大器模式。在此类实施例中，用于改变放大器模式的此阈值量值可以基于指示输出电压信号VOUT的信号(例如，输入信号VI)的频谱含量。换句话说，在此类实施例中，可以修改图11的比较器块166，使得基于由电平检测电路164输出的信号，比较器块166将输出控制信号，该控制信号设置用于改变放大器16的放大器模式的阈值量值。因此，如果在滤波器1的通带频率内存在足够的信号能量，则状态机150可以应用第一阈值量值作为在放大器模式之间进行改变的条件，并且如果在滤波器162的通带频率内不存在足够的信号能量，则状态机150可以应用第二阈值量值作为在放大器模式之间进行改变的条件。
在其他实施例中，指示输出电压信号VOUT的信号的频谱含量可以用作是否改变放大器模式的基础。
如本文中所使用的，当两个或更多个元件被称为“彼此耦接”时，此术语指示此两个或更多个元件处于电子通信或机械连通(如适用)，无论是间接连接还是直接连接，有或没有中间元件。
本公开涵盖本领域的普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域的普通技术人员将理解的对本文的示例性实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。此外，所附权利要求中对设备或系统或设备或系统的部件适于、被布置为、能够、被配置为，被启用以、操作以或可操作以执行特定功能的引用涵盖该设备、系统或部件，无论其或该特定功能是否被激活、开启或解锁，只要该设备、系统或部件如此适配、被布置、能够、被配置，被启用、操作或可操作即可。
本文叙述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明和发明人为进一步发展本领域所贡献的概念，并且被解释为不限于此类具体叙述的示例和条件。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。

Claims (50)

1.一种包括放大器和控制电路的设备，其包括：
放大器，其包括：
多个级，其至少包括：
第一级，其被配置为在放大器输入端处接收输入信号，并在中间输出端处生成中间信号，所述中间信号是所述输入信号的函数；以及
最终输出级，其被配置为在放大器输出端处生成输出信号，其中所述输出信号是所述中间信号的函数；以及
耦接在所述放大器输出端和所述放大器输入端之间的信号反馈网络；
其中所述最终输出级可在多个模式之间切换，所述多个模式至少包括：
第一模式，其中所述最终输出级生成所述输出信号作为调制输出信号，所述调制输出信号是所述中间信号的函数；以及
第二模式，其中所述最终输出级生成所述输出信号作为未调制输出信号，所述未调制输出信号是所述中间信号的函数；以及
其中当在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换时，所述信号反馈网络和所述第一级的结构保持静态；以及
控制电路，其被配置为：
基于指示所述输出信号的一个或多个特性，预测在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的条件的发生；以及
响应于预测所述条件的发生，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路还被配置为：响应于预测所述条件的发生，在所述输出信号的近似零交叉处在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
3.根据权利要求1所述的设备，其中在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的所述条件包括指示所述输出信号的量值越过预定阈值量值。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路被配置为响应于指示所述输出信号的量值增加到高于第二预定阈值量值，预测指示所述输出信号的所述信号越过所述预定阈值量值的所述条件，所述第二预定阈值量值小于所述预定阈值量值。
5.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路被配置为响应于指示所述输出信号的量值减小到低于第二预定阈值量值，预测指示所述输出信号越过所述预定阈值量值的所述条件，所述第二预定阈值量值大于所述预定阈值量值。
6.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路被配置为通过以下方式预测指示所述输出信号越过所述预定阈值量值的所述条件：
跟踪指示所述输出信号的信号峰值；
从所述信号峰值推算指示所述输出信号的所述量值的未来值；以及
基于所述未来值，预测指示所述输出信号的量值将越过所述预定阈值量值。
7.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制电路被配置为通过以下方式预测指示所述输出信号越过所述预定阈值量值的所述条件：
跟踪指示所述输出信号的所述信号的信号包络；
从所述包络推算指示所述输出信号的所述量值的未来值；以及
基于所述未来值，预测指示所述输出信号的量值将越过所述预定阈值量值。
8.根据权利要求3所述的设备，其中在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的所述条件包括：指示所述输出信号的量值相对于所述预定阈值量值缺乏持续量值模式。
9.根据权利要求3所述的设备，其中在所述第一模式与所述第二模式之间进行切换的所述条件包括指示所述输出信号的量值在一定时间段内不越过所述预定阈值量值。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制电路还被配置为：
响应于指示所述输出信号的量值从高于所述预定阈值减小到低于所述预定阈值，初始化预定持续时间的计时器；
响应于在所述计时器的到期前指示所述输出信号的量值从低于第二预定阈值量值增加到高于所述第二预定阈值量值，在所述预定持续时间内重新初始化所述计时器，所述第二预定阈值量值小于所述预定阈值量值；以及
响应于所述计时器的到期，在指示所述输出信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
11.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制电路还被配置为：
响应于指示所述输出信号的量值从高于所述预定阈值减小到低于所述预定阈值量值，初始化预定持续时间的计时器；以及
响应于在指示所述输出信号的从高于所述预定阈值量值减小到低于所述预定阈值量值之前所述计时器的到期，在指示所述输出信号的所述信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述控制电路还被配置为：
响应于指示所述输出信号的量值越过所述预定阈值量值，初始化预定持续时间的计时器；以及
响应于在指示所述输出信号再次越过所述预定阈值量值之前所述计时器的到期，在指示所述输出信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制电路被配置为基于所述输入信号和所述输出信号中的至少一个的特性，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述特性包括所述输入信号的频率、所述输入信号的幅度以及所述输入信号的噪声特性中的至少一个。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述控制电路被配置为：
在所述调制输出信号的调制周期的完成时从所述第一模式切换到所述第二模式；以及
在所述调制输出信号的另一调制周期的近似开始时从所述第二模式切换到所述第一模式。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述调制输出信号包括脉冲调制信号。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述脉冲调制信号包括脉冲宽度调制信号和脉冲密度调制信号中的一个。
18.根据权利要求1所述的设备，其中所述未调制输出信号包括连续时间基带信号。
19.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述放大器包括D类调制器；以及
所述最终输出级在所述第一模式下充当开环开关模式驱动器，并且在所述第二模式下充当连续时间闭环放大器。
20.根据权利要求1所述的设备，其中当所述最终输出级在所述第二模式下操作时，所述放大器包括第一反馈回路和第二反馈回路，所述第一反馈回路包括所述信号反馈网络，所述第二反馈回路耦接在所述放大器输出端和所述中间输出端之间。
21.根据权利要求1所述的设备，其中在所述第一模式与所述第二模式之间进行切换包括以下中的至少一个：
从所述第一模式切换到所述第二模式；以及
从所述第二模式切换到所述第一模式。
22.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一级可在多个模式之间进行切换，其中所述第一级的一个或多个特性在所述多个模式之间不同。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述控制电路还被配置为响应于预测所述条件的发生，在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
24.根据权利要求22所述的设备，其中：
所述第一级包括积分器；以及
所述控制电路还被配置为响应于预测所述条件的发生，修改所述积分器的所述一个或多个特性，以便在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
25.根据权利要求22所述的设备，其中：
所述第一级包括第一积分器和与所述第一积分器并联的第二积分器；以及
所述控制电路还被配置为响应于预测所述条件的发生，在启用所述第一积分器和启用所述第二积分器之间进行切换，以便在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
26.一种用于操作具有多个级的放大器的方法，所述多个级至少包括第一级和最终输出级和信号反馈网络，所述第一级被配置为在放大器输入端处接收输入信号并在中间输出端生成作为所述输入信号的函数的中间信号，所述最终输出级被配置为在放大器输出端处生成输出信号，其中所述输出信号是所述中间信号的函数，所述信号反馈网络耦接在所述放大器输出端和所述放大器输入端之间，所述方法包括：将所述最终输出级在至少包括第一模式和第二模式的多种模式之间进行切换，在所述第一模式中，所述最终输出级生成所述输出信号作为调制输出信号，所述调制输出信号是所述中间信号的函数，在所述第二模式中，所述最终输出级生成所述输出信号作为未调制输出信号，所述未调制输出信号是所述中间信号的函数，其中当在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换时与在所述第二模式和所述第一模式之间进行切换时，所述信号反馈网络和所述第一级的结构保持静态，所述方法包括：
基于指示所述输出信号的一个或多个特性来预测在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的条件的发生；以及
响应于预测所述条件的发生，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括响应于预测所述条件的发生，在所述输出信号的近似零交叉处在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
28.根据权利要求26所述的方法，其中在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的所述条件包括指示所述输出信号的量值越过预定阈值量值。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括响应于指示所述输出信号的量值增加到高于第二预定阈值量值，预测指示所述输出信号越过所述预定阈值量值的所述条件，所述第二预定阈值量值小于所述预定阈值量值。
30.根据权利要求28所述的方法，还包括响应于指示所述输出信号的量值减小到低于第二预定阈值量值，预测指示所述输出信号越过所述预定阈值量值的所述条件，所述第二预定阈值量值大于所述预定阈值量值。
31.根据权利要求28所述的方法，还包括通过以下方式预测指示所述输出信号的所述信号越过所述预定阈值量值的所述条件：
跟踪指示所述输出信号的信号峰值；
从所述信号峰值推算指示所述输出信号的量值的未来值；以及
基于所述未来值，预测指示所述输出信号所述量值将越过所述预定阈值量值。
32.根据权利要求28所述的方法，还包括通过以下方式预测指示所述输出信号的越过所述预定阈值量值的所述条件：
跟踪指示所述输出信号的信号包络；
从所述包络推算指示所述输出信号的所述信号的所述量值的未来值；以及
基于所述未来值，预测指示所述输出信号的量值将越过所述预定阈值量值。
33.根据权利要求28所述的方法，其中在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换的所述条件包括：指示所述输出信号的量值相对于所述预定阈值量值缺乏持续量值模式。
34.根据权利要求28所述的方法，其中在所述第一模式与所述第二模式之间进行切换的所述条件包括指示所述输出信号的量值在一定时间段内不越过所述预定阈值量值。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：
响应于指示所述输出信号的量值从高于所述预定阈值减小到低于所述预定阈值，初始化预定持续时间的计时器；
响应于在所述计时器的到期前指示所述输出信号的量值从低于第二预定阈值量值增加到高于所述第二预定阈值量值，在所述预定持续时间内重新初始化所述计时器，所述第二预定阈值量值小于所述预定阈值量值；以及
响应于所述计时器的到期，在指示所述输出信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
36.根据权利要求34所述的方法，还包括：
响应于指示所述输出信号的量值从高于所述预定阈值减小到低于所述预定阈值量值，初始化预定持续时间的计时器；以及
响应于在指示所述输出信号的所述信号从高于所述预定阈值量值减小到低于所述预定阈值量值之前所述计时器的到期，在指示所述输出信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
37.根据权利要求34所述的方法，还包括：
响应于指示所述输出信号的量值越过所述预定阈值量值，初始化预定持续时间的计时器；以及
响应于在指示所述输出信号再次越过所述预定阈值量值之前所述计时器的到期，在指示所述输出信号的所述信号的近似零交叉处，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
38.根据权利要求26所述的方法，还包括基于所述输入信号和所述输出信号中的至少一个的特性，在所述第一模式和所述第二模式之间进行切换。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述特性包括所述输入信号的频率、所述输入信号的幅度以及所述输入信号的噪声特性中的至少一个。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括：
在所述调制输出信号的调制周期的完成时从所述第一模式切换到所述第二模式；以及
在所述调制输出信号的另一调制周期的近似开始时从所述第二模式切换到所述第一模式。
41.根据权利要求26所述的方法，其中所述调制输出信号包括脉冲调制信号。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述脉冲调制信号包括脉冲宽度调制信号和脉冲密度调制信号中的一个。
43.根据权利要求26所述的方法，其中所述未调制输出信号包括连续时间基带信号。
44.根据权利要求26所述的方法，其中：
所述放大器包括D类调制器；以及
所述最终输出级在所述第一模式下充当开环开关模式驱动器，并且在所述第二模式下充当连续时间闭环放大器。
45.根据权利要求26所述的方法，其中当所述最终输出级在所述第二模式下操作时，所述放大器包括第一反馈回路和第二反馈回路，所述第一反馈回路包括所述信号反馈网络，所述第二反馈回路耦接在所述放大器输出端和所述中间输出端之间。
46.根据权利要求26所述的方法，其中在所述第一模式与所述第二模式之间进行切换包括以下中的至少一个：
从所述第一模式切换到所述第二模式；以及
从所述第二模式切换到所述第一模式。
47.根据权利要求26所述的方法，其中所述第一级可在多个模式之间进行切换，其中所述第一级的一个或多个特性在所述多个模式之间不同。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括响应于预测所述条件的发生，在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
49.根据权利要求47所述的方法，其中：
所述第一级包括积分器；以及
被配置为响应于预测所述条件的发生，修改所述积分器的所述一个或多个特性，以便在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
50.根据权利要求47所述的方法，其中：
所述第一级包括第一积分器和与所述第一积分器并联的第二积分器；以及
所述方法还包括响应于预测所述条件的发生，在启用所述第一积分器和启用所述第二积分器之间进行切换，以便在所述第一级的所述多个模式中的两个模式之间进行切换。
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