CN203366173U

CN203366173U - 音频切换控制装置

Info

Publication number: CN203366173U
Application number: CN2013201781767U
Authority: CN
Inventors: 约翰·L·卡彭迪尔; J·L·斯图兹; S·马卡卢索
Original assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Current assignee: Fairchild Semiconductor Corp
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: KR20130115163A; CN103365325A; US8779962B2; CN103365325B; KR102058980B1; US20130265184A1

Abstract

本申请涉及音频切换控制装置。除了其他方面以外，本申请讨论了装置和方法，这些装置和方法包括模数控制器(ADC)，模数控制器(ADC)被配置成接收使能信号，并且向控制逻辑提供ADC输出信号，其中，该控制逻辑被配置成向开关的控制输入端提供控制电压。在一示例中，当ADC输出信号低于第一阈值或高于第二阈值时，该控制电压包括ADC输出信号。在某些示例中，该控制逻辑被配置成当ADC输出信号在第一阈值和第二阈值之间时，将控制电压从第一阈值转换到第二阈值。

Description

音频切换控制装置

技术领域

概括地说，本申请涉及音频切换控制装置，并且更为具体地，涉及用于具有减小的爆音和嘀哒声（pop and click）的音频设备切换的装置。

背景技术

在某些示例中，开关的源极和漏极上的不同电位之间的切换可能是有害的或者不希望的。例如，不同音频信号之间的切换或者音频信号与地电位之间的切换，等等，可以导致“爆音和嘀哒声”、电流尖峰或者一个或多个其他不希望的效果。

电阻器-电容器（RC）电路可以被用在开关的栅极处，以使栅极处的使能信号变慢，从而抑制显著的电流尖峰（dI/dt），这些显著的电流尖峰能够作为“爆音和嘀哒声”是可听见的。然而，这种慢的开关启用可以将开关灵敏度引入到热电子注入，从而增加开关的工作温度或漏电流，或者在其他方面影响开关。

实用新型内容

除了其他方面以外，本申请讨论了装置和方法，这些装置和方法包括模数控制器（ADC），模数控制器（ADC）被配置成接收使能信号，并且向控制逻辑提供ADC输出信号，其中，控制逻辑被配置成向开关的控制输入端提供控制电压。在一示例中，当ADC输出信号低于第一阈值或高于第二阈值时，该控制电压包括ADC输出信号。在某些示例中，该控制逻辑被配置成当ADC输出信号在第一阈值和第二阈值之间时，将控制电压从第一阈值转换到第二阈值。

本申请公开了一种音频切换控制装置，包括：模数控制器（ADC），其被配置成接收使能信号，并且取决于所述使能信号的值来提供ADC输出信号，所述ADC输出信号包括多个电压阶跃；以及控制逻辑，其被配置成接收所述 ADC输出信号，并且向开关的控制输入端提供控制电压，其中，当所述ADC输出信号低于第一阈值或高于第二阈值时，所述控制电压包括所述ADC输出信号，并且其中，所述控制逻辑被配置成当所述ADC输出信号在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，将所述控制电压从所述第一阈值转换到所述第二阈值。

在某些实施例中，所述装置还包括：串联电阻器-电容器电路，其耦合到所述模数控制器的输入端。

在某些实施例中，所述开关包括晶体管，所述晶体管包括栅极、源极和漏极，

其中，所述控制输入端包括所述栅极，

其中，第一端子包括所述源极，

其中，第二端子包括所述漏极，

其中，所述第一阈值是所述晶体管的漏极-源极电压的函数，并且

其中，所述第二阈值是所述使能信号的全电位的函数。

在某些实施例中，所述装置还包括：

第一比较器和第二比较器，其被配置成将所述模数控制器输出信号分别与第一阈值和第二阈值进行比较，

其中，所述控制逻辑被配置成使用所述第一比较器与所述第二比较器的输出和所述模数控制器输出信号来提供所述控制电压。

在某些实施例中，当所述模数控制器输出信号在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，所述控制电压不包括所述模数控制器输出信号的所述多个电压阶跃。

这部分旨在提供本专利申请的主题的概述。这部分并非旨在提供本实用新型的排他性的或详尽的说明。本文包括了详细的描述，以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

在附图中（这些附图不一定是按照比例绘制的），相同的数字能够描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的相同数字能够表示类似部件的不同示例。附图通过示例而非限制的方式概括地示例了本申请中讨论的各个实施例。

图1概括地示出了包括音频插孔检测电路的系统的示例。

图2和图3概括地示出了传统开关的传统切换边缘电流（switching edge current）和控制电压的示例。

图4和图5概括地示出了开关的示例性的切换边缘电流和控制电压，该开关在开关的栅极处具有电阻器-电容器（RC）电路，以使使能信号衰减。

图6和图7概括地示出了开关的示例性的切换边缘电流和控制电压，该开关在开关的栅极处具有模数控制器（ADC），以对使能信号进行控制。

具体实施方式

除了其他方面以外，本发明人已经认识到一种使用具有或不具有电容器的模数转换器（ADC）来操作开关（例如，音频开关）的系统和方法，以在设备连接、断开期间或者在不同电位下的信号之间切换时，最小化或阻止“爆音和嘀哒声”或者一个或多个其他不希望的效果，同时避免热电子易感性（hot electron susceptibility）并且保持相对快的启用/禁用时间。

在一示例中，ADC可以通过使用受控的栅极电压电位逐渐地启动开关并且使用独特的ADC阶跃操作跨过对于热电子易感性的高风险区域，来减小“爆音和嘀哒声”。进一步地，内部的或外部的电容器可以连接到ADC的输入端，以进一步对电压转换进行控制。

图1概括地示出了系统100的示例，该系统100包括模数控制器（ADC）105、电容器110和开关130，开关130包括第一端子（A）131和第二端子（B）132。ADC105可以被配置成在输入端处接收使能信号（ENABLE），并且在输出端处将该使能信号转换成ADC输出信号，该ADC输出信号包括多个电压阶跃（例如，24伏特的阶跃，等等）。在一示例中，可以使用第一比较器115和第二比较器120来将ADC输出信号的电压电平分别与第一阈值（REF1）和第二阈值（REF2）进行比较。在一示例中，第一阈值和第二阈值可以由用户内置成电源电压（VCC）的一部分，等等。

在一示例中，ADC105可以被配置成通过电阻器-电容器（RC）电路（例如，包括串联耦合的电阻器111和耦合到地的电容器110的串联RC电路）接收使能信号。在某些示例中，RC电路可以被配置成在ADC105的输入端处使使能信号的频率衰减。在其他示例中，取决于期望的响应，可以省去电阻器111或电容器110中的一个或多个，或者可以增加一个或多个其他部件。

在一示例中，控制逻辑125可以被配置成接收ADC输出和第一比较器115与第二比较器120的输出，并且使用所接收到的信号来提供控制电压以驱动开关130。例如，当ADC输出低于第一阈值和第二阈值时，控制逻辑125可以提供第一输出，诸如将控制电压进行阶跃化（例如，正如图7中20.0和23.0μs之间所示）。当ADC输出在第一阈值和第二阈值之间时，控制逻辑125可以提供第二输出，诸如在第一阈值和第二阈值之间进行快速的转换。当ADC输出高于第一阈值和第二阈值时，控制逻辑125可以提供第三输出，诸如将控制电压进行阶跃化（例如，正如图7中23.0和27.0μs之间所示）。

在一示例中，开关130可以包括控制输入端（例如，栅极），该控制输入端被配置成接收控制电压，并且对第一端子131和第二端子132之间的阻抗状态（例如，高阻抗或“截止（off）”状态、低阻抗或“导通（on）”状态，等等）进行控制。在某些示例中，控制逻辑125可以包括控制器或者一个或多个模拟的或数字的部件。

在一示例中，第一阈值可以包括开关130的漏极-源极电压（VDS）的20%，并且第二阈值可以包括开关130的VDS的70%。在其他示例中，可以使用一个或多个其他的阈值。在某些示例中，控制逻辑125可以被配置成在第一阈值和第二阈值之间快速地（例如，数纳秒）转换控制电压，以使第一阈值和第二阈值之间的热电子易感性最小化。当ADC输出在第一阈值和第二阈值的范围之外时，控制逻辑125可以被配置成向开关130的控制输入端提供包括ADC输出的控制信号。

在一示例中，开关130可以包括n类型的半导体器件，诸如，n类型的场效应晶体管（FET）、n类型的金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET），等等。在其他示例中，开关130可以包括一个或多个其他的开关。

图2和图3概括地示出了传统开关的传统切换边缘电流200和控制电压300的示例。在某些示例中，传统开关可以非常快的边缘速率（例如，在纳秒范围内）进行驱动。开关的栅极处产生的电流尖峰（dI/dt）可以是相当显著的（例如，约9.3E8的绝对极大值），例如，通过10ns输入边缘来启用。

图4和图5概括地示出了开关的切换边缘电流400和控制电压500的示例，该开关在开关的栅极处具有电阻器-电容器（RC）电路，以使使能信号衰减。该RC电路可以降低开关栅极处的电流尖峰（dI/dt）。虽然该RC电路可以减小开关转换时的“爆音和嘀哒声”，但是较慢的栅极边缘会使开关容易受到热电子注入的影响。在一示例中，当晶体管的栅极在开关的漏极-源极电压（VDS）的20%-50%内时，该晶体管可能是最容易受到热电子注入影响的。在其他示例中，可能的热电子注入范围可以包括VDS的一个或多个其他部分。进一步地，使用该技术，栅极的导通时间实质上是比其他实现方式中的更短。例如，虽然与图2和图3中的示例相比，开关栅极处的电流尖峰（dI/dt）被降低了（例如，约3.2E3的绝对极大值），但是使用4.0V的电源，开关栅极的输入边缘在热电子易感区域中耗费了约7μs。

图6和图7概括地示出了开关的切换边缘电流600和控制电压700的示例，该开关在开关的栅极处具有模数控制器（ADC），以对使能信号进行控制。在一示例中，ADC可以被用于将开关栅极处的电压阶跃化到第一阈值电压，以将控制电压从第一阈值电压快速地转换到第二阈值电压，并且对于转换的剩余部分从第二阈值电压将控制电压进行阶跃化。ADC可以被用于从地电位将电压阶跃化到更高的电压，从地电位将电压阶跃化到更低的电压，在两个不同的电压之间将电压进行阶跃化，或者从一正电压或负电压将电压阶跃化到地电位。

在图6和图7中的示例中，第一阈值电压包括开关的漏极-源极电压（VDS）的20%，并且第二阈值电压包括全使能信号的直流（DC）值的75%。在其他示例中，第一阈值和第二阈值可以包括一个或多个其他电压，诸如电源电压（VCC）的一部分、使能信号的全电压的一部分、VDS的一部分、或者被配置成提供合适的切换转换的一个或多个其他阈值。例如，在开关是最容易受到热电子注入的影响（例如，在VDS的20%和70%之间，等等）的情况下，第一阈值电压和第二阈值电压可能限制电压范围。

在该示例中，与图2-3和图4-5中示出的示例相比，开关栅极处的电流尖峰（dI/dt）被进一步降低了（例如，约2.8E7的绝对极大值），同时开关的栅极保持在热电子易感区域中持续小于10ns。因此，使用本文中所公开的系统和方法，降低了电流尖峰（dI/dt）并且减小了开关的栅极保持在热电子易感区域中的时间。

额外的说明和示例

上述详细说明书包括对附图的参照，附图构成了所述详细说明书的一部分。附图以图解的方式显示了可实施本实用新型的具体实施例。这些实施例在本文中也被称作“示例”。这些示例可包括除了所示或描述的元件以外的元件。然而，发明人还设想到其中仅提供示出或描述的那些元件的示例。此外，发明人还设想到针对本文所示的或所描述的特定示例（或其一个或多个方面），或针对本文所示的或所描述的其他示例（或其一个或多个方面），使用所示或所描述的那些元件的任意组合或排列（或其一个或多个方面）的示例。

本文所涉及的所有出版物、专利及专利文件全部作为本文的参考内容，尽管它们是分别加以参考的。如果本文与参考文件之间存在用途差异，则将参考文件的用途视作本文的用途的补充；若两者之间存在不可调和的差异，则以本文的用途为准。

在本文中，与专利文件中通常使用的一样，术语“一”或“某一”表示包括一个或多个，但其他情况或在使用“至少一个”或“一个或多个”时应除外。在本文中，除非另外指明，否则使用术语“或”指无排他性的或者，使得“A或B”包括：“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附权利要求中，术语“包含”和“在其中”等同于各个术语“包括”和“其中”的通俗英语。同样，在本文中，术语“包含”和“包括”是开放性的，即，系统、设备、物品或步骤包括除了权利要求中这种术语之后所列出的那些部件以外的部件的，依然视为落在该条权利要求的范围之内。而且，在下面的权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标签，并非对对象有数量要求。

本文所述的方法示例至少部分可以是机器或计算机执行的。一些示例可包括计算机可读介质或机器可读介质，其被编码有可操作为将电子装置配置为执行如上述示例中所述的方法的指令。这些方法的实现可包括代码，例如微代码，汇编语言代码，高级语言代码等。该代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。所述代码可构成计算机程序产品的部分。此外，所述代码可例如在执行期间或其他时间被有形地存储在一个或多个易失或非易失性有形计算机可读介质上。这些有形计算机可读介质的示例包括但不限于，硬盘、移动磁盘、移动光盘（例如，压缩光盘和数字视频光盘），磁带，存储卡或棒，随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM）等。

上述说明的作用在于解说而非限制。例如，上述示例（或示例的一个或多个方面）可结合使用。可以在理解上述说明书的基础上，利用现有技术的某种常规技术来执行其他实施例。遵照37C.F.R.§1.72（b）的规定提供摘要，允许读者快速确定本技术公开的性质。提交本摘要时要理解的是该摘要不用于解释或限制权利要求的范围或意义。同样，在上面的具体实施方式中，各种特征可归类成将本公开合理化。这不应理解成未要求的公开特征对任何权利要求必不可少。相反，本实用新型的主题可在于的特征少于特定公开的实施例的所有特征。因此，下面的权利要求据此并入具体实施方式中，每个权利要求均作为一个单独的实施例，并且可设想到这些实施例可以在各种组合或排列中彼此结合。应参看所附的权利要求，以及这些权利要求所享有的等同物的所有范围，来确定本实用新型的范围。

Claims

1.一种音频切换控制装置，其特征在于，包括：

模数控制器，其被配置成接收使能信号，并且取决于所述使能信号的值来提供模数控制器输出信号，所述模数控制器输出信号包括多个电压阶跃；以及

控制逻辑，其被配置成接收所述模数控制器输出信号，并且向开关的控制输入端提供控制电压，

其中，当所述模数控制器输出信号低于第一阈值或高于第二阈值时，所述控制电压包括所述模数控制器输出信号，并且

其中，所述控制逻辑被配置成当所述模数控制器输出信号在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，将所述控制电压从所述第一阈值转换到所述第二阈值。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

串联电阻器-电容器电路，其耦合到所述模数控制器的输入端。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关包括晶体管，所述晶体管包括栅极、源极和漏极，

其中，所述控制输入端包括所述栅极，

其中，第一端子包括所述源极，

其中，第二端子包括所述漏极，

其中，所述第二阈值是所述使能信号的全电位的函数。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述模数控制器输出信号在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，所述控制电压不包括所述模数控制器输出信号的所述多个电压阶跃。