CN112655149B - 具有闭环脉冲宽度调制驱动器的播放路径中的可变输出电阻 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的实施例，一种装置可以包括：信号路径，其包括具有前向信号路径和反馈路径的闭环模拟脉冲宽度调制器；可变电阻器，其被耦合到闭环模拟脉冲宽度调制器的输出端；和控制电路，其被配置为响应于在闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式之间或相反切换的条件而修改可变电阻器，以便修改闭环模拟脉冲宽度调制器的反馈路径之外的输出阻抗。

Description

具有闭环脉冲宽度调制驱动器的播放路径中的可变输出电阻
技术领域
本公开总体上涉及用于音频和触觉设备的电路，包括但不限于诸如无线电话和媒体播放器的个人音频设备，或包括触觉模块的设备。
背景技术
包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话、无绳电话)、mp3播放器和其他用户音频设备的个人音频设备被广泛使用。这种个人音频设备可以包括用于驱动一对耳机或一个或多个扬声器的电路。这种电路通常包括功率放大器，用于将音频输出信号驱动到耳机或扬声器。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具有较大幅度，从而放大音频信号。
音频放大器的一个示例是闭环脉冲宽度调制(PWM)放大器。可以选择一个闭环PWM放大器，以提供具有期望总谐波失真(THD)和电源抑制比(PSRR)的准确负载电压。闭环PWM放大器通常采用模拟电压输入和感测到的反馈电压信号，其通过闭环模拟PWM调制器馈送以驱动扬声器负载上的电压。
发明内容
根据本公开的教导，可以减少或消除与利用放大器处理信号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，一种装置可以包括：信号路径，其包括具有前向信号路径和反馈路径的闭环模拟脉冲宽度调制器；可变电阻器，其被耦合到闭环模拟脉冲宽度调制器的输出端；和控制电路，其被配置为响应于在闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式之间或相反切换的条件而修改可变电阻器，以便修改闭环模拟PWM的反馈路径之外的输出阻抗。
根据本公开的这些和其他实施例，一种在系统中进行的方法，，所述系统包括：信号路径，其包括具有前向信号路径和反馈路径的闭环模拟脉冲宽度调制器；和可变电阻器，其被耦合到闭环模拟脉冲宽度调制器的输出端，所述方法包括：响应于在闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式之间或相反切换的条件而修改可变电阻器，以便修改闭环模拟PWM的反馈路径之外的输出阻抗。
根据本文所包括的附图、说明书和权利要求书，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特别是在权利要求中指出的要素、特征和组合来实施和实现。
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给出的权利要求。
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，并且其中：
图1是根据本公开的实施例的示例个人音频设备的图示；
图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频集成电路的所选组件的框图；
图3是根据本公开的实施例的示例脉冲宽度调制放大器的所选组件的框图；
图4是根据本公开的实施例的另一示例脉冲宽度调制放大器的所选组件的框图；并且
图5是根据本公开的实施例的脉冲宽度调制信号相对于时间的示例图。
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设备1的图示。图1描绘了耦合到呈一对耳塞扬声器8A和8B的形式的耳机3的个人音频设备1。图1中描绘的耳机3仅是示例，并且应当理解，个人音频设备1可以与包括但不限于耳机、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器的各种音频换能器结合使用。插头4可以提供耳机3到个人音频设备1的电气端子的连接。可替选地，在一些实施例中，耳机3可以(诸如例如通过
Figure BDA0002940972710000031
连接)无线地耦合到个人音频设备1。个人音频设备1可以使用触摸屏2为用户提供显示并接收用户输入，或者可替选地，标准液晶显示器(LCD)可以与设置在个人音频设备1的正面(face)和/或侧面的各种按钮、滑块和/或旋钮结合。同样如图1所示，个人音频设备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传输到耳机3和/或另一音频换能器(例如，扬声器)。
图2是根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频IC 9的所选组件的框图。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，微控制器核心18(例如，数字信号处理器或“DSP”)可以将数字音频输入信号DIG_IN提供给数模转换器(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可以将模拟输入信号VIN提供给放大器16，该放大器可以放大或衰减模拟输入信号VIN以提供音频输出信号VOUT，该音频输出信号VOUT可以操作扬声器、耳机换能器、线路电平信号输出(line level signaloutput)和/或其他合适的输出。
前面设想了包括放大器16的音频IC 9可以驻留在个人音频设备1内。然而，在一些实施例中，诸如当耳机3是无线耳机时，音频IC 9的放大器16和一个或多个其他组件可以驻留在耳机3内。
图3是根据本公开的实施例的示例脉冲宽度调制(PWM)放大器22的所选组件的框图。在一些实施例中，示例脉冲宽度调制放大器22可以用于实现图2的放大器16的全部或一部分。如图3所示，示例脉冲宽度调制放大器22可以包括数字增益元件23、数字PWM子系统24、缓冲器46、模拟PWM子系统26、模拟PWM输入电阻器48、模拟PWM反馈电阻器49、可变输出阻抗50和控制子系统30。如图所示，PWM放大器22可以利用由数字增益元件23、数字PWM子系统24、缓冲器46、模拟PWM输入电阻器48、模拟PWM子系统26和可变输出阻抗50形成的信号路径，操作为模拟闭环放大器。
数字增益元件23可以包括被配置为具有可变数字增益并将这种可变数字增益应用于输入信号(例如，输入信号VIN)的任何系统、设备或装置。如图3所示并在下面更详细描述的，数字增益元件23的可变数字增益可以通过由控制子系统30生成的一个或多个控制信号来控制。
数字PWM子系统24可以包括用于将输入信号VIN转换为数字信号域中的等效PWM信号的任何合适的系统、设备或装置。缓冲器46可以被接合在数字PWM子系统24和模拟PWM子系统26之间，以将由数字PWM子系统24生成的数字PWM信号缓冲为模拟PWM子系统26的输入。在一些实施例中，缓冲器46可以包括数模转换器，其被配置为将在缓冲器46的输入端处接收到的数字PWM信号转换为在缓冲器46的输出端处的等效模拟PWM信号。
如图3所示，输入电阻器48可以耦合在缓冲器46的输出端与模拟PWM子系统26的输入端之间。同样如图3所示并在下面更详细描述的，输入电阻器48可以具有可变电阻，该可变电阻可以通过由控制子系统30生成的一个或多个控制信号来控制。进一步如图3所描绘的，反馈电阻器49可耦合在模拟PWM子系统26的输入端和可变输出阻抗50之间。
模拟PWM子系统26可以包括第一级积分器40，然后是一个或多个附加级积分器42，然后进而是量化器(quantizer)44，量化器44可以生成到模拟PWM子系统26的驱动器级34的模拟PWM信号。第一级积分器40可以对由缓冲器46生成的输入信号和通过反馈电阻器49反馈的反馈信号之间的误差进行积分，其中该反馈信号可以指示输出信号VOUT。一个或多个积分器42可以进一步对与模拟PWM子系统26的设计一致的误差进行积分。量化器44可以包括被配置为对信号(例如，积分器42输出的信号)进行量化以生成等效的模拟PWM信号的任何系统、设备或装置。
驱动器级34可以包括被配置为接收量化的模拟PWM信号(例如，如由量化器44生成的信号)并且将输出信号驱动到可变输出阻抗50(如下面更详细描述的)并驱动到被耦合到可变输出阻抗50的输出端的负载的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，这种负载可以包括换能器(例如，音频换能器、触觉换能器或其他换能器)。因此，驱动器级34可以包括多个输出开关，其被配置为从由量化器44生成的模拟调制信号生成输出信号VOUT。
可变输出阻抗50可以包括多个串联阻抗元件52(例如，阻抗元件52a、52b、52c)和多个控制开关54(例如，控制开关54a、54b、54c、54d)。如下面更详细描述的，在操作中，控制开关54中的一个可以由从控制子系统30接收到的一个或多个控制信号激活(例如，闭合、接通、启用)，而控制开关54中的其他由从控制子系统30接收到的一个或多个控制信号去激活(例如，断开、关断、禁用)，使得阻抗元件52的阻抗全部不在、一部分在或者全部都在从驱动器级34的输出端到模拟PWM子系统26的输入端的模拟PWM子系统26的反馈回路内，并且阻抗元件52的其余阻抗在该反馈回路之外。为了清楚说明起见，图3仅描绘了四个控制开关54和三个阻抗元件52。然而，本公开的实施例可以包括任何合适数量的控制开关54和阻抗元件52。同样，图3所示的用于修改反馈路径内和反馈路径外的阻抗量的技术仅是说明性的，并且可以采用任何其他合适的技术。
本领域技术人员将认识到，如上所述的修改可变输出阻抗50可以具有修改PWM放大器22的信号路径的路径增益的效果。例如，增加模拟PWM子系统26的反馈路径内的阻抗可减小路径增益，而减小模拟PWM子系统26的反馈路径内的阻抗可增加路径增益。因此，如下文更详细描述的，为了保持整个信号路径上的恒定路径增益，控制子系统30可以控制数字增益元件23和输入电阻器48中的一者或两者以补偿由于修改可变输出阻抗50而引起的路径增益的变化。
控制子系统30可以包括被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)并且基于输入信号的一个或多个特性来控制可变输出阻抗50、数字增益元件23的可变数字增益和/或输入电阻器48的可变阻抗中的一个或多个的任何系统、设备或装置。输入信号的这种一个或多个特性可以包括输入信号的量值、输入信号的信号频率以及输入信号的信号斜率(例如，量值增加或减小的速率)中的一个或多个。
例如，控制子系统30可以包括输出阻抗控制器32，其被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于输入信号的一个或多个特性来控制可变输出阻抗50的阻抗。在一些实施例中，输出阻抗控制器32连同可变输出阻抗50可以在包括闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式的多个输出阻抗模式下操作。在这种实施例中，当(例如，响应于输入信号从低于阈值量值增加到高于阈值量值而)从高输出阻抗模式切换到低输出阻抗模式时，控制子系统30可以控制各种控制开关54增加模拟PWM子系统26的反馈路径内的可变输出阻抗50的第一阻抗量，并且减少模拟PWM子系统26的反馈路径外的可变输出阻抗50的第二阻抗量；并且当(例如，响应于输入信号从高于阈值量值减小到低于阈值量值而)从低输出阻抗模式切换到高输出阻抗模式时，控制子系统30可以控制各种控制开关54减少模拟PWM子系统26的反馈路径内的可变输出阻抗50的第一阻抗量，并且增加模拟PWM子系统26的反馈路径外的可变输出阻抗50的第二阻抗量。
为了减少在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)改变时相关联的音频伪像(例如，可听到的爆裂声和滴答声)，输出阻抗控制器54可以连续地或以一系列步骤将输出阻抗在第一阻抗和第二阻抗之间(或相反)进行转换。
作为另一示例，控制子系统30可以包括数字增益控制器34，其被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于输入信号的一个或多个特性来控制数字增益元件23的可变数字增益。在其中输出阻抗控制器32连同可变输出阻抗50可以在包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个输出阻抗模式下操作的上述实施例中，在将输出阻抗在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)进行转换的同时，数字增益控制器34可以连续地或以一系列步骤将数字增益元件23的可变数字增益进行转换，使得PWM放大器22的信号路径的总路径增益在可变输出阻抗50在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)进行转换期间基本保持恒定。
作为另一示例，控制子系统30可以包括模拟增益控制器36，其被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于该输入信号的一个或多个特性来控制输入电阻器48的阻抗。在其中输出阻抗控制器32连同可变输出阻抗50可以在包括高阻抗模式和低阻抗模式的多个输出阻抗模式下操作的上述实施例中，在将输出阻抗在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)进行转换的同时，模拟增益控制器36可以连续地或以一系列步骤将输入电阻器48的可变阻抗进行转换，使得PWM放大器22的信号路径的总路径增益在可变输出阻抗50在高阻抗模式和低阻抗模式之间(或相反)进行转换期间基本保持恒定。
尽管前面设想了使用数字增益元件23的控制和输入电阻器48的控制两者来补偿由于对可变输出阻抗50的修改而导致的路径增益变化，但是响应于对可变输出阻抗50的修改而保持恒定路径增益可以仅通过控制数字增益元件23(在这种情况下输入电阻器48的阻抗可以是恒定的)、仅通过控制输入电阻器48(在这种情况下可以不存在数字增益元件23)、或者通过控制数字增益元件23和输入电阻器48来执行。
如图3所示，控制子系统30还可以包括校准电路38。校准电路38可以包括被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)和输出信号(例如，输出信号VOUT)并基于输入信号和输出信号的特性来校准数字增益元件23的可变数字增益、输入电阻器48的可变阻抗和/或可变输出阻抗50的阻抗(如上所述，其控制PWM放大器22的信号路径的模拟增益)以便将PWM放大器22的信号路径的总路径增益设置为期望的增益(例如，在一些实施例中，为单位增益)的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，校准电路38可以与PWM放大器22的信号路径存在于相同集成电路上，使得校准电路38可以与信号路径经受相同的条件(例如，诸如温度、压力等的外部条件)。在一些实施例中，校准电路38可以在最终使用PWM放大器之前在PWM放大器22的产品测试中执行这种校准(例如，通过对输入信号使用导频音并将其与从导频音生成的输出信号进行比较)。在这些和其他实施例中，校准电路38可以在PWM放大器22的最终使用期间(例如，在音频系统、触觉系统或其他系统中使用)在PWM放大器22的实时操作过程中执行这种校准，使得校准电路38实现校准回路。当在PWM放大器22的实时操作中执行校准时，这种校准可以补偿由于温度的变化而引起的可变输出阻抗50和/或输入电阻器48的阻抗的变化。
图4是根据本公开的实施例的示例PWM放大器22A的所选组件的框图。在一些实施例中，示例PWM放大器22A可以用于实现图2的放大器16的全部或一部分。如图4所示的PWM放大器22A在许多方面可以类似于图3所示的PWM放大器22。因此，下面仅讨论PWM放大器22和PWM放大器22A之间的材料差异。例如，PWM放大器22A中不存在PWM放大器22的数字增益元件23。作为另一示例，具有可变阻抗的PWM放大器22的输入电阻器48在PWM放大器22A中被具有固定阻抗的输入电阻器48A代替。另外，由于缺少数字增益元件23和输入电阻器48A的可变阻抗，控制子系统30A可以不包括存在于控制子系统30中的数字增益控制器34或模拟增益控制器36。同样，尽管PWM放大器22A可以执行与由PWM放大器22的校准电路38执行的校准类似的校准，但是为了清楚说明起见，校准电路38被排除在PWM放大器22A和图4之外。
PWM放大器22和PWM放大器22A之间的另一关键区别在于，PWM放大器22的可变输出阻抗50A被PWM放大器22A的可变输出阻抗50A代替。如图4所示，可变输出阻抗50A可以包括耦合在模拟PWM子系统26的输出端与PWM放大器22A的输出端之间的阻抗元件56、与阻抗元件56并联的旁路开关58、以及在模拟PWM子系统26的输出端和接地电压之间的接地开关60。
在操作中，控制子系统30A可以接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于输入信号的一个或多个特性来控制可变输出阻抗50A。输入信号的这种一个或多个特性包括输入信号的量值、输入信号的信号频率以及输入信号的信号斜率(例如，量值增加或减小的速率)中的一个或多个。
例如，控制子系统30A可以包括输出阻抗控制器32，其被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于输入信号的一个或多个特性来控制可变输出阻抗50的阻抗。在一些实施例中，输出阻抗控制器32连同可变输出阻抗50A可以在包括闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式的多个输出阻抗模式下操作。在这种实施例中，当(例如，响应于输入信号从低于阈值量值增加到高于阈值量值而)从高输出阻抗模式切换到低输出阻抗模式时，控制子系统30A可以控制旁路开关58激活(例如，闭合、接通、启用)，从而绕过阻抗元件56，并且当(例如，响应于输入信号从高于阈值量值减小到低于阈值量值而)从低输出阻抗模式切换到高输出阻抗模式时，控制子系统30A可以控制旁路开关58去激活(例如，断开、关断、禁用)，使得阻抗元件56的阻抗出现在模拟PWM子系统26的输出端与PWM放大器22A的输出端之间。
输出阻抗控制器32还可被配置为接收输入信号(例如，输入信号VIN)，并且基于输入信号的一个或多个特性来选择性地激活和去激活接地开关60。
在一些实施例中，输出阻抗控制器32可以根据在闭环模拟PWM子系统26的输入端处接收到的PWM信号来选择性地激活和去激活旁路开关58和接地开关60。例如，如图5所示，其描绘了根据时间的模拟PWM子系统26接收到的PWM信号，当PWM信号被断言(asserted)时，旁路开关58可以被激活并且接地开关60可以被去激活，并且当PWM信号被解除断言(deasserted)时，旁路开关58可以被去激活并且接地开关60可以被激活。
为了清楚说明起见，PWM放大器22和22A的输出端被示为单端负载，而输出电压VOUT为单端电压。然而，在一些实施例中，可以利用差分电压输出来实现PWM放大器22或22A，使得一个驱动器级34驱动输出负载的第一端子，并且另一驱动器级34驱动输出负载的第二端子。
尽管前面设想了将PWM放大器22和22A在用于驱动音频换能器的音频放大器中使用，但是应理解，PWM放大器22和22A可以在用于驱动其他类型换能器的其他类型放大器(包括但不限于用于驱动触觉换能器的放大器)中使用。
如本文所使用的，当两个或更多个元件被称为彼此“耦合”时，该术语表示该两个或两个以上元件处于电连通或机械连通(如果适用的话)，无论是间接地连接还是直接地连接，是具有中间元件还是不具有中间元件。
本公开包括对本领域技术人员将理解的本文示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求包括对本领域技术人员将理解的本文示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。此外，所附权利要求中对适于、被布置为、能够、被配置为、使能、可操作用于、或者操作用于执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的部件的引用涵盖该装置、系统、或者部件，无论其或者该特定功能是否被激活、接通、或者解锁，只要该装置、系统、或者部件是这样适配、布置、能够、配置、使能、可操作、或者操作的。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对本文描述的系统、装置和方法进行修改、添加或省略。例如，系统和装置的组件可以集成或分离。此外，本文公开的系统和装置的操作可以由更多、更少或其他组件来执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或其他步骤。此外，可以以任何合适的顺序执行步骤。在本文档中，“每个”指集合的每个成员或集合子集的每个成员。
尽管示例性实施例在图中示出并在上面描述，但是可以使用任意数量的技术来实现本公开的原理，无论当前是否已知。本发明决不应局限于上述图中所示的示例性实施方式和技术。
除非另有特别说明，图中描绘的物品不一定按比例绘制。
本文中所述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解发明人为促进本领域的发展而贡献的公开内容和概念，并被解释为不限于此类具体记载的示例和条件。尽管已经详细描述了本公开的实施例，但是应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开进行各种改变、替换和变更。
尽管上面已经列举了具体的优点，但是各种实施例可以包括列举的优点中的一些、全部或者都不包括。此外，本领域普通技术人员在回顾上述附图和说明书之后，可以容易地看出其他技术优点。
为了帮助专利局和关于本申请发布的任何专利的任何读者解释本申请所附的权利要求，申请人希望指出，除非在特定权利要求中明确使用了“用于……的手段”或“用于……的步骤”的词语，否则他们不旨在使所附的任何权利要求或权利要求要素中的任何一个援引35U.S.C.§112(f)。

Claims (22)

1.一种用于音频和触觉设备的装置，所述装置包括：
信号路径，其包括闭环模拟脉冲宽度调制器，所述闭环模拟脉冲宽度调制器具有前向信号路径和反馈路径，并且包括被配置为将输出电压驱动到所述装置的输出端的驱动器级；
可变电阻器，其被耦合在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的所述驱动器级和所述装置的所述输出端之间，使得所述驱动器级通过所述可变电阻器驱动所述装置的所述输出端；和
控制电路，其在所述前向信号路径之外，并且被配置为响应于在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式之间或相反切换的发生在所述信号路径之内的条件而修改所述可变电阻器，以便修改所述闭环模拟脉冲宽度调制器的所述反馈路径之外的输出阻抗。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电阻器包括彼此串联的一系列电阻器元件和多个开关，所述多个开关被配置为在所述控制电路的控制下，控制所述反馈路径内的所述可变电阻器的第一阻抗量，并且控制所述反馈路径外的所述可变电阻器的第二阻抗量。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制电路还被配置为：
当从所述高输出阻抗模式切换到所述低输出阻抗模式时，增加所述第一阻抗量并减小所述第二阻抗量；并且
当从所述低输出阻抗模式切换到所述高输出阻抗模式时，减小所述第一阻抗量并增加所述第二阻抗量。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述信号路径还包括增益元件，并且所述控制电路还被配置为当从所述高输出阻抗模式切换到所述低输出阻抗模式或相反时改变所述增益元件的增益，使得所述信号路径的总路径增益由于切换而保持恒定。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述增益元件是数字增益元件。
6.根据权利要求4所述的装置，还包括校准电路，其被配置为在以下情况之一期间校准所述增益元件：
在最终使用所述装置之前的所述装置的产品测试时；和
在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，其中所述校准电路实现校准回路，其位于包括所述信号路径的集成电路上。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，所述校准电路被配置为校准所述增益元件以补偿由于温度引起的所述装置的变化。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变电阻器包括与旁路开关并联的阻抗元件，所述旁路开关被配置为在所述控制电路的控制下在所述低输出阻抗模式下激活以绕过所述阻抗元件，并且在所述高输出阻抗模式下去激活。
9.根据权利要求8所述的装置，还包括接地开关，其耦合在所述装置的电压源的端子与所述阻抗元件的第一端子之间，其中，所述阻抗元件的第二端子耦合在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的输出端处。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述旁路开关和所述接地开关根据在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的输入端处接收到的脉冲宽度调制信号被选择性地激活和去激活。
11.根据权利要求10所述的装置，其中:
当所述脉冲宽度调制信号被断言时，所述旁路开关被激活并且所述接地开关被去激活；并且
当所述脉冲宽度调制信号被解除断言时，所述旁路开关被去激活并且所述接地开关被激活。
12.一种在用于音频和触觉设备的系统中进行的方法，所述系统包括信号路径，其包括闭环模拟脉冲宽度调制器，所述闭环模拟脉冲宽度调制器具有前向信号路径和反馈路径，并且包括被配置为将输出电压驱动到所述系统的输出端的驱动器级，并且所述系统还包括可变电阻器，其被耦合在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的所述驱动器级和所述系统的所述输出端之间，使得所述驱动器级通过所述可变电阻器驱动所述系统的所述输出端，所述方法包括：
利用在所述前向信号路径之外的控制电路，响应于在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的高输出阻抗模式和低输出阻抗模式之间或相反切换的发生在所述信号路径之内的条件而修改所述可变电阻器，以便修改所述闭环模拟脉冲宽度调制器的所述反馈路径之外的输出阻抗。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述可变电阻器包括彼此串联的一系列电阻器元件和多个开关；并且
所述方法还包括通过所述多个开关控制所述反馈路径内的所述可变电阻器的第一阻抗量，并且控制所述反馈路径外的所述可变电阻器的第二阻抗量。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
当从所述高输出阻抗模式切换到所述低输出阻抗模式时，增加所述第一阻抗量并减少所述第二阻抗量；并且
当从所述低输出阻抗模式切换到所述高输出阻抗模式时，减少所述第一阻抗量并增加所述第二阻抗量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述信号路径还包括增益元件；并且
所述方法还包括当从所述高输出阻抗模式切换到所述低输出阻抗模式或相反时改变所述增益元件的增益，使得所述信号路径的总路径增益由于切换而保持恒定。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述增益元件是数字增益元件。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括在以下情况之一期间由校准电路校准所述增益元件：
在最终使用所述系统之前的装置的产品测试时；和
在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，其中所述校准电路实现校准回路，其位于包括所述信号路径的集成电路上。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，在最终使用期间所述装置的实时操作过程中，对所述增益元件的校准补偿了由于温度引起的所述系统的变化。
19.根据权利要求12所述的方法，其中：
所述可变电阻器包括与旁路开关并联的阻抗元件；并且
所述方法还包括在所述低输出阻抗模式下激活所述旁路开关以绕过所述阻抗元件，并且在所述高输出阻抗模式下去激活所述旁路开关。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述系统包括接地开关，其耦合在所述系统的电压源的端子与所述阻抗元件的第一端子之间，其中，所述阻抗元件的第二端子耦合在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的输出端处。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括根据在所述闭环模拟脉冲宽度调制器的输入端处接收到的脉冲宽度调制信号选择性地激活和去激活所述旁路开关和所述接地开关。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
当所述脉冲宽度调制信号被断言时，激活所述旁路开关并去激活所述接地开关；并且
当所述脉冲宽度调制信号被解除断言时，去激活所述旁路开关并激活所述接地开关。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11411543B2 (en) * 2019-09-24 2022-08-09 Analog Devices International Unlimited Company Power efficiency in an audio playback path

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101771386A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 龙鼎微电子(上海)有限公司 具有抗饱和失真电路的d类音频功率放大器
CN102611398A (zh) * 2011-01-24 2012-07-25 瑞萨电子株式会社 具有开关式电荷泵单元的半导体集成电路及其操作方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0602835B1 (en) * 1992-12-15 1996-05-01 AT&T Corp. Voltage control circuits
US6211579B1 (en) * 1999-09-29 2001-04-03 Lucent Technologies, Inc. Multiple output converter having a low power dissipation cross regulation compensation circuit
JP4852837B2 (ja) * 2004-11-01 2012-01-11 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 Ｐｗｍドライバおよびこれを用いたｄ級増幅器
US7447490B2 (en) * 2005-05-18 2008-11-04 Nvidia Corporation In-situ gain calibration of radio frequency devices using thermal noise
US7312654B2 (en) * 2005-12-20 2007-12-25 Freescale Semiconductor, Inc. Quiet power up and power down of a digital audio amplifier
JP2008154117A (ja) * 2006-12-20 2008-07-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ｄ級アンプ
JP5305932B2 (ja) * 2009-01-14 2013-10-02 三菱電機株式会社 前置増幅器
US9595923B2 (en) 2013-03-14 2017-03-14 Peregrine Semiconductor Corporation Systems and methods for optimizing amplifier operations
US9112463B2 (en) 2013-09-30 2015-08-18 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Pulsed dynamic load modulation power amplifier circuit
JP6210027B2 (ja) * 2014-07-18 2017-10-11 ヤマハ株式会社 電力増幅器
US10162377B2 (en) * 2015-06-15 2018-12-25 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for providing reference voltages
US10224877B2 (en) 2017-01-20 2019-03-05 Cirrus Logic, Inc. Closed-loop digital compensation scheme

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101771386A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 龙鼎微电子(上海)有限公司 具有抗饱和失真电路的d类音频功率放大器
CN102611398A (zh) * 2011-01-24 2012-07-25 瑞萨电子株式会社 具有开关式电荷泵单元的半导体集成电路及其操作方法

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