CN1607721A - 用于减少爆裂噪声的声音信号发生装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种关系，该电路包括：电源检测器，检测放大器的电源接通和电源断开并输出电源接通和电源断开信号；脉冲发生器，其具有：工作循环发生器，用于产生第一和第二脉冲信号；和脉冲缩减发生器，用于产生缩减宽度的第一和第二脉冲中的至少一个；控制器，用于在接收到电源接通信号时选择缩减宽度的第一和第二脉冲中的一个以输出到放大器，和在此之后选择第一和第二脉冲信号输出到所述放大器；以及计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，从而输出缩减脉冲宽度的PWM第一或者第二信号中的一个。

Description

用于减少爆裂噪声的声音信号发生装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于减少D级放大器中的爆裂（pop)噪声的声音信号发生装置及方法。

背景技术

根据放大器在功率放大阶段的工作状态，用于放大音频信号的音频信号放大器通常分为A级、AB级、B级、C级以及D级。

在各级音频信号放大器中，D级放大器是比较流行的，这是因为D级放大器的效率比AB级放大器的效率高，并且由于低跨接(cross-over)，因此D级放大器的线性度也较高。

由于类似的开关模式稳压器，因此D级放大器也被称为开关模式放大器。D级放大器对输入模拟信号或者数字PCM信号使用脉宽调制(PWM)方法。这意味着通过较高的频率调制或者载波信号对输入模拟信号进行调制，通常把锯齿形三角波或者输入数字PCM信号转换成相关的PWM信号。在脉宽调制时，模拟输入信号或者数字PCM信号变为具有用于表示原始输入的信号强度的脉冲宽度的离散或者数字信号。

提供给放大器的PWM信号是具有可变宽度的高频数字信号。采用低带通滤波器来滤波高频分量，从而提取出输入信号并且减少开关噪声。

图1示出了施加到常规的D级放大器的输入信号PWMA和PWMB的波形，其中脉宽调制信号PWMA、PWMB具有基本相同的脉冲宽度，然而在相位上彼此相反。图2示出了在施加PWMA、PWMB和电源DET1(在此，当接通电压时，DET1从″低″变换到″高″)时扬声器电压VCl的波形。由图2可见，在施加电源时或者临近该时刻就会发生严重的过冲。所述过冲是由于脉宽调制信号PWMA、PWMB相同的脉冲宽度而引起的。扬声器的过冲电压VC1引起‘卡嗒(click)或者爆裂’噪声。

因此，需要存在一种下述的装置和方法，所述装置和方法用于生成操作D级放大器但是不会在对放大器施加电源或者断开电源的时候产生爆裂噪声的PWM信号。

发明内容

提供一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：电源检测器，用于检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；和脉冲发生器，其具有：工作循环发生器，用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；以及脉冲缩减发生器，用于在接收到电源接通信号时产生缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲以便输出至放大器。

优选地，上述脉冲发生器进一步包括一个控制器，用于在接收到电源接通信号时输出缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲，并用于在此之后向放大器输出所述第一脉冲信号和第二脉冲信号。

根据该实施例，上述电路进一步优选包括一个选择电路，用于产生选择信号，该选择信号在一个选择模式期间从PWM第一和第二信号之间进行选择，以及在另一选择模式期间从脉冲发生器的信号中进行选择；以及一个计数器，用于在接收到电源接通信号时计数时间，并且当到达一个预定的计数时在另一个选择模式中输出选择信号以便将PWM第一和第二信号输出至放大器，其中缩减宽度的第一脉冲是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半。

根据本发明一个方面，上述电路进一步包括延迟元件，用于将第一脉冲信号延迟预定时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙，其中所述放大器包括串联连接的一对晶体管，用于在它们的栅极接收第一脉冲信号和第二脉冲信号。

根据本发明的另一实施例，提供一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：电源检测器，用于检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；和

计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且当到达预定的缩减宽度时间计数时输出选择信号，从而在从放大器完全断开电源之前使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。优选地，上述电路进一步包括一个同步电路，用于使用系统时钟来同步电源断开信号，其中所述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收PWM第一信号和PWM第二信号。

所述电路进一步包括静音电路，用于输出所述选择信号，从而在接收到静音信号时使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号，其中所述静音电路为一个与门，并且其中缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号是在完全断开电源之前由放大器接收到的最后脉冲信号，并且缩减宽度大约是PWM第一信号或者PWM第二信号的宽度的一半。

根据本发明的另一实施例，提供一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：电源检测器，用于检测放大器的电源接通并输出电源接通信号，和用于检测放大器的电源断开并输出电源断开信号；脉冲发生器，其具有：工作循环发生器，用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；以及脉冲缩减发生器，用于产生缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的至少一个；控制器，用于在接收到电源接通信号时选择缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的一个以输出到放大器，和用于在此之后选择第一脉冲信号和第二脉冲信号以输出到所述放大器；和计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且选择电路当到达预定的缩减宽度时间计数时输出断开选择信号，从而使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号中的一个。其中所述选择电路进一步包括一个计数器，用于在接收到电源接通信号时计数时间，并且输出接通选择信号，用于向所述放大器首先输出缩减宽度第一脉冲和缩减宽度第二脉冲中的一个脉冲，然后输出第一脉冲信号和第二脉冲信号。

根据该实施例的电路进一步包括一个静音电路，静音电路，用于输出接通选择信号，以便在接收到静音信号时向放大器输出缩减宽度第一脉冲和缩减宽度第二脉冲中的一个脉冲，其中使用系统时钟并且当静音禁用时同步静音电路，从而使得输出缩减宽度PWM第一信号和缩减宽度PWM第二信号中的一个，并且其中缩减宽度第一脉冲信号的脉冲宽度是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半，预定的缩减宽度时间计数是PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间的大约一半。

根据该实施例的电路进一步包括延迟元件，用于将第一脉冲信号延迟预定时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙，其中所述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收延迟的第一脉冲信号和第二脉冲信号，所述述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收第一脉冲信号和第二脉冲信号。

根据本发明的另一方面，一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的方法，PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述方法包括：检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；和在接收到电源接通信号时产生缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲以便输出到所述放大器。

优选地，上述方法进一步包括在接收到电源接通信号时将所述缩减宽度第一脉冲或者缩减宽度第二脉冲输出至放大器，以及在此之后将第一脉冲信号和第二脉冲信号输出至放大器，并且产生一个选择信号，用于在一个选择模式期间从PWM第一和第二信号之间进行选择，以及在另一选择模式期间从第一脉冲信号和第二脉冲信号之间进行选择，以输出至所述放大器，所述缩减宽度第一脉冲是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半。

根据该实施例的另一方面，上述方法进一步包括将第一脉冲信号延迟预定的时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙，并且上述步骤为：检测放大器的电源断开并且输出电源断开信号；在检测到电源断开信号时，计算PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间；和在到达预定缩减宽度时间计数时输出选择信号，从而使得在完全从放大器断开电源之前输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号，其中缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号是在完全断开电源之前由放大器接收的最后的脉冲信号，其中所述缩减宽度是PWM第一信号或者PWM第二信号的宽度的大约一半。

根据本发明的另一实施例，一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：用于检测放大器的电源接通并输出电源接通信号，并且用于检测放大器的电源断开并输出电源断开信号的器件；用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号的器件，以及用于生成缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的至少一个的缩减宽度发生器；用于在接收到电源接通信号时选择缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的一个以输出到放大器，和用于在此之后选择第一脉冲信号和第二脉冲信号以输出到所述放大器的器件；和计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且选择电路当到达预定的缩减宽度时间计数时输出断开选择信号，从而使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号中的一个。

附图说明

参考附图阅读实施例的详细说明，本发明的实施例将变得更加显而易见，其中：

图1A示出了PWM开关信号的波形而图1B表示D级放大器；

图2示出了采用图1的放大器时扬声器电压的过冲响应；

图3示出了根据本发明一个实施例的开关信号发生装置的方框图；

图4示出了具有一个电源的半桥式D级放大器的电路；

图5A示出了具有两个电源的半桥式D级放大器的电路；

图5B是具有一个电源的全桥式D级放大器的电路；

图6示出了图3的脉冲信号发生电路的详细方框图；

图7示出了根据本发明一个实施例的第一检测信号DET1以及来自脉冲信号发生电路的第一和第二脉冲信号PUL1、PUL2的波形；

图8示出了开关信号发生装置接通电源时的开关波形；

图9示出了开关信号发生装置断开电源时的开关波形；

图10示出了根据本发明的另一实施例的开关信号发生装置的方框图；

图11示出了开关信号发生装置在静音打开和静音关闭时的开关波形；

图12是显示在根据本发明一个实施例的音频声音再生装置中的扬声器电压响应的图形；

图13是显示根据本发明的一个实施例生成开关信号的方法的流程图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，为了示例和解释的简单性，相同的参考数字用于指示相同或等效的部件或部分。

图3是根据本发明优选实施例的开关信号发生装置600。

参见图3，开关信号发生装置600包括电源检测电路610、脉冲信号发生电路620、第一选择电路630、音频信号处理器640、第二选择电路650以及停滞时间(dead time)控制电路660。

在此描述开关信号装置600的常规操作。电源检测电路610检测电源接通，并且向脉冲信号发生电路620输出第一检测信号DET1。电源检测电路610还检测电源断开或电源的切断，并且输出第二检测信号DET2，该检测信号被输出到音频信号处理器640。电源检测电路610接收定时信号PPS，用于使设备的定时信号与系统时钟同步。定时信号PPS的周期与从音频信号处理器640产生的PWM信号的周期相对应。此外，电源检测电路610产生控制信号SEL，并将其输出到脉冲信号发生电路620、第一选择电路630和第二选择电路650。

脉冲信号发生电路620响应于第一检测信号DET1和控制信号SEL产生第一脉冲信号PUL1和第二脉冲信号PUL2。可以使用系统时钟信号使脉冲信号PUL1和PUL2同步。根据本发明的至少一个优选实施例，通过脉冲信号发生电路620对脉冲信号PUL1和PUL2进行整形，从而以相反相位输出，并在施加第一检测信号DET1时具有初始较小的脉冲宽度，以防止音频声音再生电路上的晶体管同时接通。

音频信号处理器640接收音频输入信号AUDIO并且利用脉冲串调制所述音频输入信号AUDIO，以输出一个脉宽调制的音频信号APWM，其中脉冲的宽度代表输入音频信号的强度。音频信号处理器640输出脉宽调制周期PPS，并且当第二检测信号DET2被激活，告知电源断开时，最好禁用音频信号处理器640。

第一选择电路630响应于控制信号SEL选择第一脉冲信号PUL1或者脉宽调制的音频信号APWM，并且输出第一选择信号MUXA。第二选择电路650响应于控制信号SEL选择第二脉冲信号PUL2或者脉宽调制的音频信号APWM，并且输出第二选择信号MUXB。从而，来自第一和第二选择电路630、650的每个输出信号为脉冲信号PUL1、PUL2或者反相的脉宽调制的音频信号APWM。第一和第二选择电路630、650最好为多路复用器。

停滞时间控制电路660分别从第一和第二选择电路630、650接收第一和第二选择信号MUXA、MUXB。根据本发明的一个实施例，停滞时间控制电路660包括延迟元件(未显示)，用于将开关信号延迟预定的停滞时间。

延迟元件用于将第一脉冲信号延迟预定的时间以输出延迟的第一脉冲信号，该延迟的第一脉冲信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供时间间隙。

优选地，将所述延迟施加到MUXA和MUXB信号的上升(从低到高变换)沿。停滞时间延迟在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间产生一个时间间隙，从而防止在音频声音再生装置中同时导通或者截止多个晶体管。停滞时间控制电路660向音频声音再生装置输出第一和第二开关信号PWMA、PWMB。

图4表示半桥式音频声音再生装置680，该装置包括两个串联连接的MOS晶体管101、103，两个二极管M1、M2，具有电感L和电容器C的带通滤波器，以及扬声器105。二极管M1和M2每一个的一端被连接到晶体管的源极，并且每个二极管的另一端连接到所述晶体管的漏极。

将从开关信号发生电路600产生的第一和第二开关信号PWMA、PWMB分别输入到MOS晶体管101、103的栅极，并且通过对应于第一和第二开关信号PWMA、PWMB的MOS晶体管101、103来放大。由于第一和第二放大的开关信号PWMA和PWMB包括声音分量和开关频率分量，所以采用低频带通滤波器滤波所述开关频率分量以恢复所述声音信号。

图5A表示一个可选的音频声音再生装置，该装置是半桥式的，包含两个晶体管101、103，两个电源1/2Vdc、1/2Vdc，具有电感L和电容器C的带通滤波器，和扬声器105。  图5B表示另一个音频声音再生装置，该装置是全桥式的，包含一个电源Vdc，四个晶体管101、103、301、303，以及一个带通滤波器L1，L2，C。本领域熟练的技术人员能够容易地领会，适用于本发明的音频声音再生装置680不局限于图4、5A和5B所示的装置，而是包括任何具有至少两个晶体管以及一个低频带滤波器的音频声音再生装置，其中所述至少两个晶体管各自的栅极用于接收开关信号PWMA、PWMB。

图6是图3的脉冲信号发生电路620的示例性电路图。该电路从电源检测电路610接收电源接通检测信号DET1和信号SEL作为输入，从而产生脉冲信号PUL1和PUL2。当DET1信号从“低”变换到“高”时，半脉冲发生器622和623产生半宽度(四分之一周期)的初始脉冲，从而输出脉冲宽度等于已调制音频信号APWM的脉冲宽度的一半(1/2)的初始脉冲PUL1和PUL2。然后，选择MUX 626和MUX 627用于传输从50∶50脉冲发生器624输出的信号，其具有与系统时钟CLK相同的工作循环以及与脉冲周期信号PPS相同的周期。根据可选实施例，根据晶体管101、301、103、303是NMOS还是PMOS类型，仅仅采用所述的两个半脉冲发生器622和623中的一个，从而在PUL1或者PUL2中的一个上产生初始半脉冲。

当接收电源接通信号时，控制器(625)输出缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲，并且此后用于向放大器输出第一脉冲信号和第二脉冲信号。

图7(a)表示在图1和3的MOS晶体管101、303、103、301为NMOS晶体管的情形中，第一检测信号DET1以及第一和第二脉冲信号PUL1、PUL2的波形。图7(b)表示在图1和3的MOS晶体管101、303为PMOS晶体管并且MOS晶体管103、301为NMOS晶体管的情形中，适用的第一和第二脉冲信号PUL1、PUL2的波形。可以看出信号PUL1和PUL2在图7(a)中是反相的，在图7(b)中是同相的。

图8表示在接通电源时开关信号发生装置600以及开关信号PWMA、PWMB的开关波形。当选择信号SEL最初为逻辑电平“低”时，通过第一选择电路630和第二选择电路650输出信号PUL1和PUL2作为PWMA和PWMB。

参考图3、6、7和8，进一步描述开关信号发生装置600的操作。当电源PW被提供给开关信号发生装置600时，电源检测电路610将从逻辑电平“低”变换到逻辑电平“高”的第一检测信号DET1输出至脉冲信号发生电路620。电源检测电路610还将最初具有逻辑电平“低”的信号SEL输出至脉冲信号发生电路620、第一选择电路630和第二选择电路650。

如图7(a)和7(b)所示，脉冲信号发生电路620响应于第一检测信号DET1产生第一脉冲信号PUL1和第二脉冲信号PUL2。音频信号处理器640输出脉宽调制的音频信号APWM。

响应于控制信号SEL的“低”电平，第一选择电路630向停滞时间控制电路660输出第一选择信号MUXA，并且向停滞时间控制电路660输出第二选择信号MUXB。

停滞时间控制电路660向音频声音再生装置680的MOS晶体管输出第一和第二开关信号PWMA、PWMB(图4、5A和5B)。

由图7(a)和8可见，第一脉冲信号PUL1的第一脉冲701的宽度Tonf大约为Ton/2，并且小于其他脉冲702、703、704、705中的每一个的宽度(Ton)。当提供电源PW时，第一脉冲701代表在脉冲信号发生电路620处的第一脉冲信号PUL1的第一产生的脉冲。脉冲703、705分别代表第一脉冲信号PUL1的第二和第三脉冲。脉冲702代表第二脉冲信号PUL2的第一脉冲，脉冲704代表第二脉冲信号PUL2的第二脉冲。优选地，第一脉冲信号PUL1的第一脉冲701的脉冲宽度Tonf大约为其它脉冲702、703、704、705的宽度的一半。此外，所述第一脉冲信号PUL1的第一脉冲701的宽度Tonf大约为其它脉冲702、703、704的四分之一(1/4)周期。其它脉冲702、703、704、705中的每一个周期(Tsw)与脉宽调制的音频信号APWM的周期相同。第n个脉冲的宽度基本上与第n+1个脉冲的宽度相同。在施加电源时，施加到D级放大器的晶体管(例如图4中的101)的初始脉冲宽度701用来以缩减的能量导通晶体管，从而由于过量的响应减到最小，爆裂噪声最小化。虽然如上所述PUL1或者PUL2的初始脉冲宽度减少到脉冲宽度的一半，但也可以应用其他的脉冲宽度减少方案，诸如四分之一到三分之一脉冲宽度，以减少爆裂噪声。

在经过预定时间之后，控制信号SEL从逻辑“低”变化到逻辑“高”，并且响应于激活的(逻辑“高”)控制信号SEL，禁用所述脉冲信号发生电路620。然后，通过第一和第二选择器电路630和650将音频信号处理器640的输出--脉宽调制的音频信号APWM选择到停滞时间控制电路660。根据本发明的一个实施例，所述预定时间由生产商设置为缺省值或者由用户设置为任意值。根据如图8所示的实施例，所述预定时间大约为2周期。

停滞时间控制电路660向D级放大器408的MOS晶体管输出第一和第二开关信号PWMA、PWMB(图4和5)。根据本发明的一个实施例，所述预定停滞时间(DT)是用于保护MOS晶体管101、103、301、303的同时导通或者截止的时间。所述停滞时间控制电路660使第一和第二开关信号PWMA、PWMB中的至少一个信号的宽度变小预定的停滞时间(DT)，从而防止MOS晶体管101、103、301、303的同时导通或者截止。停滞时间控制电路660包括用于执行延迟(停滞时间)的延迟元件，从而使得开关信号PWMA和PWMB中较小的一个或者两个都在逻辑“高”时的脉冲宽度较短。根据一个实施例，将所述延迟施加到两个开关信号PWMA和PWMB的上升沿。

再次参考图8，在预定周期“Tp”(或者“起始模式”)期间，所述开关信号发生装置600输出第一和第二开关信号PWMA、PWMB。在“Tp”周期内，第一和第二开关信号PWMA、PWMB与第一和第二脉冲信号PUL1、PUL2基本相同。在周期“Tp”之后，所述开关信号发生装置600在“Ta”周期(或者″声音PWM模式″)输出第一和第二开关信号PWMA、PWMB。在“Ta”周期内，第一和第二开关信号PWMA、PWMB与脉宽调制的音频信号APWM基本相同。根据本发明的一个实施例，与开关信号PWMA、脉冲703和705相比较，第二开关信号PWMB的脉冲宽度702、704比信号PWMA的脉冲宽度小，优选为2*DT的数值。

参考图9描述了适用于从放大器断电的保护措施，该附图显示了开关信号发生装置600断电时的开关波形。

根据本发明的一个优选实施例，音频信号处理器640估计信号APWM的接通时期Ton1、Ton2，并且向电源检测电路610输出估计值PPS。优选地，第一和第二开关信号PWMA、PWMB的每个周期的脉冲周期或持续时间基本上是恒定的，并且接通时期Ton1、Ton2是可以根据音频信号AUDIO而变换的。通过使用一个计数器(未显示)优选地估计持续周期。

优选地，计数器在接收到电源接通信号时计数时间，并且在到达预定计数时输出另一种选择模式中的选择信号，用于向放大器输出PWM第一和第二信号。

优选地，计数器计数PWM第一信号的脉冲宽度持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且当到达一个预定缩减宽度时间计数时输出选择信号，从而在从放大器完全断开电源之前使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。

这一计数器数值能够被保存在一个缓冲单元(未显示)中，并且每个周期用估计值PPS更新所述缓冲器。当电源PW被断开时，即，电源PW从电平“高”变换到电平“低”时，将所述估计值PPS用于控制脉冲宽度903以减少爆裂噪声。

在断开电源期间，电源检测电路610、脉冲信号发生电路620和音频信号处理器640能够被停用。电源检测电路610检测电源断开并且向音频信号处理器640输出第二检测信号DET2。音频信号处理器640响应于第二检测信号DET2停止脉宽调制操作。根据本发明的一个实施例，第二检测信号DET2在缩减的脉冲宽度处变化为逻辑“低”(或者禁用)，所述缩减的脉冲宽度优选地为接通时期Ton2的半周期或者四分之一周期。因此，脉冲宽度903小于脉冲902的宽度Ton2，脉冲903是电源断开之前的最后脉冲。优选地，脉冲903的宽度基本上是脉冲902的一半宽度或者是第一或第二开关信号PWMA或者PWMB的正常周期的四分之一周期。所述缩减的脉冲宽度是存储在缓冲器中的计数器数值的函数。例如，通过在保存在缓冲器中的时间值的三分之一处将DET2从“高”变换到“低”，获得脉冲903的三分之一的脉冲宽度。

图10是根据本发明的另一实施例的开关信号发生装置的方框图。开关信号发生装置1000响应于静音信号/MUTE控制第一和第二开关信号PWMA、PWMB的接通时期。

参见图10，上述开关信号发生装置1000包括电源检测电路610、脉冲信号发生电路620、第一选择电路630、音频信号处理器641、第二选择电路650、停滞时间控制电路660以及逻辑门1110。

电源检测电路610检测供应的电源PW并且产生预先控制信号PSEL。预先控制信号PSEL被输入到逻辑门1110的两个输入中的一个。逻辑门1110的输出为控制信号SEL，该信号类似于图3中的SEL信号进行工作，以便在PUL1和PUL2或者APWM之间进行选择，分别从选择器630和650输出。

音频信号处理器641响应于静音信号/MUTE向逻辑门1110输出一个静音控制信号CMUTE。音频信号处理器641控制CMUTE激活或者禁用的时间。除能够经由CMUTE信号通过音频信号处理器641来禁用控制信号(SEL)以外，本实施例的音频信号处理器641的操作和功能基本上与图3中的音频信号处理器640的相同。根据本实施例，逻辑门1110优选地为与门或者和与门等效的门。逻辑门1110接收静音控制信号CMUTE和预先控制信号PSEL，并且产生一个控制信号SEL。

图11表示静音接通和静音断开时图10中的开关信号发生装置1000的开关波形。参见图10和11，当开关信号发生装置1000作为“声音脉宽调制(PWM)模式”进行工作时，所述PSEL信号为逻辑“高”，并且静音信号/MUTE在逻辑“高”(或者“静音断开方式”)为禁用。在静音断开模式，开关信号发生装置1000输出与从音频信号处理器641输出的脉宽调制的音频信号APWM基本上相同的第一和第二开关信号PWMA、PWMB。

当静音信号/MUTE变换到逻辑“低”(或者“静音接通模式”)时，音频信号处理器641转而向逻辑门1110输出静音控制信号CMUTE。当静音控制信号CMUTE变换到逻辑“低”时，控制信号SEL变换为逻辑“低”。在声音PWM模式，预先控制信号为“高”电平，控制信号SEL变换为与静音控制信号CMUTE的逻辑电平相同的逻辑电平。如上面参考图9描述的电源断开的实施例中一样，音频信号处理器641估计一个“接通时期”(Ton1)的脉冲宽度。音频信号处理器641能够进一步产生静音控制信号CMUTE，以控制在静音控制器之前的缩减脉冲宽度的最后脉冲1103的“接通时期”。

响应于控制信号SEL切换第一选择电路630和第二选择电路650。优选地，当脉冲1103的脉冲宽度Ton1f(或者接通时期)小于脉冲1101的脉冲宽度Ton1(或者接通时期)时，切换第一选择电路630和第二选择电路650，优选地，Ton1f为Ton1的一半。音频信号处理器641输出脉宽调制的音频信号APWM。如此，响应于所述脉冲1103减少由D级放大器产生的爆裂噪声。

此外，当静音接通模式变换为静音断开模式时，静音信号/MUTE变换为逻辑“高”。音频信号处理器641向与门1110输出静音控制信号CMUTE，用于响应于静音信号/MUTE将控制信号变换为逻辑“高”。音频信号处理器641能够这样产生静音控制信号CMUTE，以控制脉冲1105的“接通时期”。

与门1110响应于具有逻辑“高”的静音控制信号CMUTE和具有逻辑“高”的预先控制信号PSEL而输出具有逻辑“高”的控制信号SEL。

响应于具有逻辑“高”的控制信号SEL来切换第一选择电路630和第二选择电路650。当脉冲1105的脉冲宽度Ton3f(或者接通时期)小于脉冲1107的脉冲宽度Ton3(或者接通时期)时，切换第一选择电路630和第二选择电路650。根据本发明的一个优选实施例，脉冲1105的接通时期大约为脉冲1107的接通时期的一半。因而，与由脉冲1107产生的爆裂噪声相比，由脉冲1105产生的任何爆裂噪声将会较少。

图12是表示在根据本发明实施例的音频声音再生装置中的扬声器电压响应的图形。图12中的电压Vc1小于图2中的电压Vc1，并且与图2中的传统过冲响应相比，其过冲响应显著地减少了。因此，通过使用开关信号发生装置600或者1000减少了音频信号发生装置(D级放大器)的爆裂噪声。

图13是表示根据本发明的实施例产生开关信号的方法的流程图。参见图3、10和13，首先，接通电源(步骤1400)。电源检测电路610检测电源是否接通(步骤1401)。当电源接通时，电源检测电路610输出第一检测信号DET1(步骤1403)。脉冲信号发生电路620产生脉冲信号PUL1、PUL2(步骤1405)。初始的第一脉冲701与脉冲702、703、704相比具有一半的宽度。

在经过预定周期之后，电源检测电路610产生的控制信号SEL从逻辑“低”变换到逻辑“高”。预定周期是一个用于稳定从音频信号处理器640或者641产生的脉宽调制的音频信号APWM的周期。在初始的缩减宽度信号以后，输出规则脉冲信号PUL1和PUL2(步骤1407)。

当脉宽调制的音频信号APWM稳定时，选择第一选择电路630和第二选择电路650，以便响应于处于逻辑“高”的控制信号SEL而在声音PWM模式中输出PWM信号(步骤1409)。

当电源PW被断开或者被烧坏的时候，电源检测电路610检测电源断开并且向音频信号处理器640输出第二检测信号DET2(步骤1410)。如图9所示，当最后脉冲宽度903为脉冲宽度902的大约一半的宽度时，第二检测信号DET2变换到无效电平。然后，当电源完全断开时，停止声音PWM模式(步骤1411)。

音频信号处理器640检测静音信号/MUTE的状态，并且确定静音信号/MUTE是否处于静音接通状态。如果静音信号/MUTE没有处于静音接通状态，那么开关信号发生装置1000执行声音PWM模式。当开关信号发生装置1000处于静音接通状态时，音频信号处理器641向与门1110输出静音控制信号CMUTE。响应于控制信号SEL来切换第一选择电路630和第二选择电路650。

虽然已经参考附图对本发明进行了描述，但是应当理解本发明并不局限于那些精确的实施例，并且本领域的技术人员在不背离本发明的范围和精神的情况下可以作出各种其他的变化和修改。规定所有这些改变和修改都包括在如所附权利要求所定义的本发明的范围之内。

Claims (33)

1.一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：

电源检测器，用于检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；和

脉冲发生器，其具有：工作循环发生器，用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；以及脉冲缩减发生器，用于在接收到电源接通信号时产生缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲以便输出至放大器。

2.如权利要求1所述的电路，其中所述脉冲发生器进一步包括一个控制器，用于在接收到电源接通信号时输出缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲，并用于在此之后向放大器输出所述第一脉冲信号和第二脉冲信号。

3.如权利要求1所述的电路，还包括选择电路，用于产生选择信号，该选择信号在一个选择模式期间从PWM第一和第二信号之间进行选择，以及在另一选择模式期间从脉冲发生器的信号中进行选择。

4.如权利要求3所述的电路，还包括计数器，用于在接收到电源接通信号时计数时间，并且当到达一个预定的计数时在另一个选择模式中输出选择信号以便将PWM第一和第二信号输出至放大器。

5.如权利要求1所述的电路，其中缩减宽度的第一脉冲是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半。

6.如权利要求1所述的电路，还包括延迟元件，用于将第一脉冲信号延迟预定时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙。

7.如权利要求1所述的电路，其中所述放大器包括串联连接的一对晶体管，用于在它们的栅极接收第一脉冲信号和第二脉冲信号。

8.一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：

电源检测器，用于检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；和

计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且当到达预定的缩减宽度时间计数时输出选择信号，从而在从放大器完全断开电源之前使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。

9.如权利要求8所述的电路，进一步包括一个同步电路，用于使用系统时钟来同步电源断开信号。

10.如权利要求8所述的电路，其中所述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收PWM第一信号和PWM第二信号。

11.如权利要求8所述的电路，还包括静音电路，用于输出所述选择信号，从而在接收到静音信号时使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。

12.如权利要求11所述的电路，其中所述静音电路为一个与门。

13.如权利要求12所述的电路，其中缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号是在完全断开电源之前由放大器接收到的最后脉冲信号。

14.如权利要求10所述的电路，其中所述缩减宽度大约是PWM第一信号或者PWM第二信号的宽度的一半。

15.一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：

电源检测器，用于检测放大器的电源接通并输出电源接通信号，和用于检测放大器的电源断开并输出电源断开信号；

脉冲发生器，其具有：工作循环发生器，用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；以及脉冲缩减发生器，用于产生缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的至少一个；

控制器，用于在接收到电源接通信号时选择缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的一个以输出到放大器，和用于在此之后选择第一脉冲信号和第二脉冲信号以输出到所述放大器；和

计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且选择电路当到达预定的缩减宽度时间计数时输出断开选择信号，从而使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号中的一个。

16.如权利要求15所述的电路，其中所述选择电路进一步包括一个计数器，用于在接收到电源接通信号时计数时间，并且输出接通选择信号，用于向所述放大器首先输出缩减宽度第一脉冲和缩减宽度第二脉冲中的一个脉冲，然后输出第一脉冲信号和第二脉冲信号。

17.如权利要求15所述的电路，还包括静音电路，用于输出接通选择信号，以便在接收到静音信号时向放大器输出缩减宽度第一脉冲和缩减宽度第二脉冲中的一个脉冲。

18.根据要求17所述的电路，其中使用系统时钟并且当静音禁用时同步静音电路，从而使得输出缩减宽度PWM第一信号和缩减宽度PWM第二信号中的一个。

19.根据权利要求15所述的电路，其中缩减宽度第一脉冲信号的脉冲宽度是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半。

20.根据权利要求15所述的电路，其中预定的缩减宽度时间计数是PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间的大约一半。

21.如权利要求15所述的电路，还包括延迟元件，用于将第一脉冲信号延迟预定时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙。

22.如权利要求21所述的电路，其中所述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收延迟的第一脉冲信号和第二脉冲信号。

23.如权利要求15所述的电路，其中所述放大器包括一对晶体管，用于在它们的栅极接收第一脉冲信号和第二脉冲信号。

24.一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的方法，PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述方法包括：

检测放大器的电源接通并且输出电源接通信号；

产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号；和

在接收到电源接通信号时产生缩减宽度的第一脉冲或者缩减宽度的第二脉冲以便输出到所述放大器。

25.如权利要求24所述的方法，进一步包括在接收到电源接通信号时将所述缩减宽度第一脉冲或者缩减宽度第二脉冲输出至放大器，以及在此之后将第一脉冲信号和第二脉冲信号输出至放大器。

26.如权利要求24所述的方法，进一步包括产生选择信号，用于在一个选择模式期间从PWM第一和第二信号之间进行选择，以及在另一选择模式期间从第一脉冲信号和第二脉冲信号之间进行选择，以输出至所述放大器。

27.如权利要求24所述的方法，其中所述缩减宽度第一脉冲是第一脉冲信号的脉冲宽度的大约一半。

28.如权利要求24所述的方法，进一步包括将第一脉冲信号延迟预定的时间以输出延迟的第一脉冲信号，该信号延迟预定时间地进行变换，从而在延迟的第一脉冲信号的变换和第二脉冲信号的变换之间提供一个时间间隙。

29.如权利要求24所述的方法，进一步包括步骤：

检测放大器的电源断开并且输出电源断开信号；

在检测到电源断开信号时，计算PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间；和

在到达预定缩减宽度时间计数时输出选择信号，从而使得在完全从放大器断开电源之前输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。

30.如权利要求24所述的方法，其中缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号是在完全断开电源之前由放大器接收的最后的脉冲信号。

31.如权利要求24所述的方法，其中所述缩减宽度是PWM第一信号或者PWM第二信号的宽度的大约一半。

32.如权利要求24所述的方法，进一步包括输出所述选择信号，从而使得在接收到静音信号时输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号。

33.一种用于处理脉宽调制(PWM)第一信号和PWM第二信号以输出至放大器的电路，所述PWM第一信号与PWM第二信号具有同相和反相关系中的一种相位关系，所述电路包括：

用于检测放大器的电源接通并输出电源接通信号，并且用于检测放大器的电源断开并输出电源断开信号的器件；

用于产生相应于PWM第一信号的第一脉冲信号和相应于PWM第二信号的第二脉冲信号的器件，以及用于生成缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的至少一个的缩减宽度发生器；

用于在接收到电源接通信号时选择缩减宽度的第一脉冲和缩减宽度的第二脉冲中的一个以输出到放大器，和用于在此之后选择第一脉冲信号和第二脉冲信号以输出到所述放大器的器件；和

计数器，用于计数PWM第一信号的脉冲宽度的持续时间，所述计数器在检测到电源断开信号时被激活，并且选择电路当到达预定的缩减宽度时间计数时输出断开选择信号，从而使得输出缩减脉冲宽度PWM第一信号或者缩减脉冲宽度PWM第二信号中的一个。

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