KR20150096723A

KR20150096723A - 로드 감지를 위한 스위치 기법들

Info

Publication number: KR20150096723A
Application number: KR1020157018908A
Authority: KR
Inventors: 시아오홍 콴; 피터 제이. 샤; 안키트 스리바스타바; 구오큉 미아오
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-08-25
Also published as: US20140177850A1; US9014381B2; KR102080316B1; WO2014100520A1; CN104871564A; JP2016507948A; EP2936838A1; EP2936838B1

Abstract

로드의 저항을 감지하기 위한 기법들. 양상에서, 감지 저항기는 로드와 직렬로 제공된다. 감지 저항기의 각각의 단자는 감지 증폭기에 스위치들을 통해 대안적으로 커플링된다. 감지 저항기의 제 2 입력은 로드의 단자에 커플링된다. 로드에 걸친 전압 드롭 및 로드 플러스 감지 저항기에 걸친 전압 드롭이 대안적으로 측정된다. 이 전압 드롭들은, 예를 들어, 디지털 프로세서를 이용하여 로드의 저항을 컴퓨팅하기 위해 디지털화되고 이용될 수 있다.

Description

로드 감지를 위한 스위치 기법들{SWITCH TECHNIQUES FOR LOAD SENSING}

[0001] 본 발명은 증폭기에 커플링된 로드, 예를 들어, 오디오 로드의 임피던스를 측정하기 위한 방식에 관한 것이다.

[0002] 셀룰러 폰들, 노트북 컴퓨터들 및/또는 휴대용 미디어 플레이어들과 같은 휴대용 전자 디바이스들은 일반적으로, 오디오 출력 디바이스, 예를 들어, 소형(miniature) 스피커를 포함한다. 소형 스피커들은 전형적으로, 아주 견고하지 않는데, 즉, 이들은 지나치게 큰 전압들에 의해 구동되는 경우 과열로 인해 쉽게 고장(fail)날 수 있다. 이러한 고장을 방지하기 위해, 스피커들을 포함하는 디바이스는 또한 로드 임피던스, 예를 들어, 소형 스피커의 저항을 검출하기 위한 회로를 포함할 수 있다. 로드 임피던스를 검출할 시, 디바이스는, 예를 들어, 이러한 로드에 인가되는 최대 구동 전압을 제한함으로써 그리고/또는 로드가 구동되어야 하는지 아닌지를 결정하기 위해 로드 온도의 표시로서 검출된 임피던스를 직접 이용함으로써, 로드의 고장을 방지하기 위해 다양한 단계들을 취할 수 있다.

[0003] 로드 임피던스를 검출하기 위해, 감지 저항기는 로드와 직렬로 커플링될 수 있고, 로드 임피던스는 감지 저항기의 저항의 선험적 정보(knowledge)와 결합된, 로드 및 감지 저항기에 걸친 전압 드롭들의 측정들로부터 유도될 수 있다. 전형적으로, 불필요한 전력 소산을 회피하기 위해 감지 저항기를 로드보다 훨씬 더 작게 만드는 것이 바람직하다. 따라서, 로드 전압 드롭을 프로세싱하기 위해 이용되는 제 1 신호 경로의 이득 특성들은 예상되는 크게 상이한 전압 스윙들로 인해, 감지 저항기의 전압 드롭을 프로세싱하기 위해 이용되는 제 2 신호 경로의 이득 특성들과 아주 상이할 수 있다. 2개의 신호 경로들 사이의 정확한 매칭을 획득하는 것 및 상대적 이득 에러들을 최소화시키는 것이 어려울 수 있으므로, 신호 경로 이득들 간의 큰 차는 로드 임피던스 측정의 정확도를 저하시킬 수 있다.

[0004] 이러한 시스템의 설계 제약들을 고려하여 로드 임피던스 측정의 정확도를 향상시키기 위한 기법들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

[0005] 도 1은 본 개시의 기법들이 구현될 수 있는 무선 통신 회로의 블록도를 예시한다.
[0006] 도 2는 본 개시의 기법들이 적용될 수 있는 미디어 디바이스를 포함하는 예시적 시나리오를 예시한다.
[0007] 도 3은 스피커의 저항을 감지하기 위한 방식의 종래 기술의 구현을 도시한다.
[0008] 도 4는 앞에서 설명된 특정 기능들을 수행하기 위한 회로의 구현을 예시한다.
[0009] 도 5는 본 개시에 따라 로드 임피던스를 감지하기 위한 회로의 예시적 실시예를 예시한다.
[0010] 도 6은 본 개시에 따른 방법의 예시적 실시예를 예시한다.
[0011] 도 7은 도 5에 도시된 회로의 예시적 실시예를 예시한다.
[0012] 도 8은 본 개시에 따른 방법의 대안적인 예시적 실시예를 예시한다.

[0013] 본 개시의 다양한 양상들이 첨부한 도면들을 참조하여 이하에 더 충분히 설명된다. 그러나, 본 개시는 많은 서로 다른 형태들로 구현될 수 있고, 본 개시 전반에 걸쳐 제시되는 임의의 특정 구조 또는 기능으로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이러한 양상들은 본 개시가 철저하고 완전해지고, 당업자들에게 본 개시의 범위를 충분히 전달하도록 제공된다. 본 개시의 임의의 다른 양상과 독립적으로 구현되든 또는 본 개시의 임의의 다른 양상과 결합되든 간에, 본원에서의 교시들에 기초하여 당업자는 본 개시의 범위가 본원에 기재되는 개시의 임의의 양상을 커버하는 것으로 의도된다는 것을 인식하여야 한다. 예를 들어, 본원에 설명된 많은 양상들을 이용하여 장치가 구현될 수 있거나 방법이 실시될 수 있다. 또한, 본 개시의 범위는 본원에 설명된 본 개시의 다양한 양상들과 더불어 또는 그 이외에, 다른 구조, 기능, 또는 구조 및 기능을 이용하여 실시되는 이러한 장치 또는 방법을 커버하는 것으로 의도된다. 본원에 기재되는 개시의 임의의 양상은 청구항의 하나 또는 둘 이상의 엘리먼트들에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

[0014] 첨부된 도면들과 관련하여 아래에서 설명되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적 양상들의 설명으로서 의도되며, 본 발명이 실시될 수 있는 예시적 양상들만을 표현하도록 의도되지 않는다. 본 설명 전반에 걸쳐 이용되는 "예시적"이라는 용어는 "예, 예시 또는 예증으로 역할을 하는"을 의미하며, 반드시 다른 예시적 양상들보다 선호되거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적 양상들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항들을 포함한다. 본 발명의 예시적 양상들이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다. 일부 경우들에서, 잘 알려져 있는 구조들 및 디바이스들은 본원에 제시되는 예시적 양상들의 신규성을 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 블록도 형태로 도시된다.

[0015] 도 1은 본 개시의 기법들이 구현될 수 있는 무선 통신 회로(100)의 블록도를 예시한다. 회로(100)는, 예를 들어, 도 2에 도시된 미디어 디바이스(240)로 구현되는 회로에 대응할 수 있다. 도 1이 단지 예시를 목적으로 제공되며, 본원에 개시된 로드 감지 기법들을 구현하는 단지 무선 통신 디바이스들로만 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 점이 주목된다. 대안적인 예시적 실시예들에서, 본원에 개시된 기법들은 도 1에 도시된 라디오 송신 및 수신 엘리먼트들 없이 오디오 또는 다른 멀티-미디어 시스템으로 구현될 수 있고, 이러한 대안적인 예시적 실시예들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

[0016] 도 1은 예시적 트랜시버 설계를 도시한다. 일반적으로, 송신기 및 수신기에서의 신호들의 컨디셔닝은 증폭기, 필터, 업컨버터, 다운컨버터 등의 하나 또는 둘 이상의 스테이지들에 의해 수행될 수 있다. 이러한 회로 블록들은 도 1에 도시된 구성과 서로 다르게 배열될 수 있다. 추가로, 도 1에 도시되지 않은 다른 회로 블록들은 또한, 송신기 및 수신기에서 신호들을 컨디셔닝하기 위해 이용될 수 있다. 도 1의 일부 회로 블록들은 또한 생략될 수 있다.

[0017] 도 1에 도시된 설계에서, 무선 회로(100)는 트랜시버(120) 및 데이터 프로세서(110)를 포함한다. 데이터 프로세서(110)는 데이터 및 프로그램 코드들을 저장하기 위한 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 트랜시버(120)는 양방향 통신을 지원하는 송신기(130) 및 수신기(150)를 포함한다. 일반적으로, 무선 회로(100)는 임의의 수의 통신 시스템들 및 주파수 대역들에 대한 임의의 수의 송신기들 및 임의의 수의 수신기들을 포함할 수 있다. 트랜시버(120)의 전부 또는 일부는 하나 또는 둘 이상의 아날로그 집적 회로들(IC들), RF IC들(RFIC들), 혼합-신호 IC들 등 상에서 구현될 수 있다.

[0018] 송신기 또는 수신기는 수퍼-헤테로다인 아키텍처 또는 다이렉트-컨버전 아키텍처로 구현될 수 있다. 수퍼-헤테로다인 아키텍처에서, 신호는, 예를 들어, 한 스테이지에서 RF(radio frequency)로부터 IF(intermediate frequency)로, 그 다음, 수신기의 또 다른 스테이지에서 IF로부터 기저대역으로 다수의 스테이지들에서 RF와 기저대역 사이에서 주파수 변환된다. 다이렉트-컨버전 아키텍처에서, 신호는 한 스테이지에서 RF와 기저대역 사이에서 주파수 변환된다. 수퍼-헤테로다인 및 다이렉트-컨버전 아키텍처들은 서로 다른 회로 블록들을 이용하고 그리고/또는 서로 다른 요건들을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 설계에서, 송신기(130) 및 수신기(150)는 다이렉트-컨버전 아키텍처로 구현된다.

[0019] 송신 경로에서, 데이터 프로세서(110)들은 송신될 데이터를 프로세싱하며, I 및 Q 아날로그 출력 신호를 송신기(130)에 제공한다. 도시된 예시적 실시예에서, 데이터 프로세서(110)는 데이터 프로세서(110)에 의해 생성된 디지털 신호들을 I 및 Q 아날로그 출력 신호들, 예를 들어, 추가 프로세싱을 위해서는 I 및 Q 출력 전류들로 컨버팅하기 위한 DAC(digital-to-analog-converter)들(114a 및 114b)을 포함한다.

[0020] 송신기(130) 내에서, 저역통과 필터들(132a 및 132b)은 이전의 디지털-투-아날로그 컨버전에 의해 야기되는 원하지 않는 이미지들을 제거하기 위해 I 및 Q 아날로그 출력 신호들을 각각 필터링한다. 증폭기들(Amp)(134a 및 134b)은 저역통과 필터들(132a 및 132b)로부터의 신호들을 각각 증폭시키며, I 및 Q 기저대역 신호들을 제공한다. 업컨버터(140)는 I 및 Q 기저대역 신호들을 TX LO(transmit local oscillating) 신호 생성기(190)로부터의 I 및 Q TX LO 신호들과 업컨버팅하며, 업컨버팅된 신호를 제공한다. 필터(142)는 주파수 업컨버전에 의해 야기되는 원하지 않는 이미지들뿐만 아니라 수신 주파수 대역에서의 잡음을 제거하기 위해 업컨버팅된 신호를 필터링한다. PA(power amplifier)(144)는 원하는 출력 전력 레벨을 획득하기 위해 필터(142)로부터의 신호를 증폭시키며, 송신 RF 신호를 제공한다. 송신 RF 신호는 듀플렉서 또는 스위치(146)를 통해 라우팅되며, 안테나(148)를 통해 송신된다.

[0021] 수신 경로에서, 안테나(148)는 (예를 들어, 기지국들에 의해 송신된) 신호들을 수신하며, 수신된 RF 신호를 제공하고, 이는 듀플렉서 또는 스위치(146)를 통해 라우팅되며, LNA(low noise amplifier)(152)에 제공된다. 바람직한(desirable) RF 입력 신호를 획득하기 위해 LNA(152)에 의해 수신된 RF 신호가 증폭되며, 필터(154)에 의해 필터링된다. 다운컨버터(160)는 RF 입력 신호를 RX LO 신호 생성기(180)로부터의 I 및 Q RX(receive) LO 신호들과 다운컨버팅하며, I 및 Q 기저대역 신호들을 제공한다. 데이터 프로세서(110)에 제공되는 I 및 Q 아날로그 입력 신호들을 획득하기 위해 I 및 Q 기저대역 신호들이 증폭기들(162a 및 162b)에 의해 증폭되며, 저역통과 필터들(164a 및 164b)에 의해 추가로 필터링된다. 도시된 예시적 실시예에서, 데이터 프로세서(110)는 아날로그 입력 신호들을 데이터 프로세서(110)에 의해 추가로 프로세싱될 디지털 신호들로 컨버팅하기 위한 ADC(analog-to-digital-converter)들(116a 및 116b)을 포함한다.

[0022] TX LO 신호 생성기(190)는 주파수 업컨버전을 위해 이용되는 I 및 Q TX LO 신호들을 생성한다. RX LO 신호 생성기(180)는 주파수 다운컨버전을 위해 이용되는 I 및 Q RX LO 신호들을 생성한다. 각각의 LO 신호는 특정한 기본 주파수를 갖는 주기적 신호이다. PLL(192)은 데이터 프로세서(110)로부터 타이밍 정보를 수신하며, LO 신호 생성기(190)로부터의 TX LO 신호들의 주파수 및/또는 위상을 조정하는데 이용되는 제어 신호를 생성한다. 유사하게, PLL(182)은 데이터 프로세서(110)로부터 타이밍 정보를 수신하며, LO 신호 생성기(180)로부터의 RX LO 신호들의 주파수 및/또는 위상을 조정하는데 이용되는 제어 신호를 생성한다.

[0023] 데이터 프로세서(110)는 ADC들(116a, 116b)로부터의 RX 데이터를 프로세싱하고, 추가로 DAC들(114a, 114b)로의 TX 데이터를 프로세싱하도록 구성되는 기저대역 프로세싱 모듈(101)을 더 포함한다. 기저대역 프로세싱 모듈(101)은 오디오 코덱(102)에 추가로 커플링된다. 모듈(101)은 아날로그 오디오 신호로서의 출력을 위해 디지털 신호들을 오디오 코덱(102)에 송신할 수 있으며, 오디오 입력 신호들에 대응하는 디지털 신호들을 오디오 코덱(102)으로부터 추가로 수신할 수 있다. 오디오 코덱(102)은 스피커(도 1에 미도시)로의 그리고 스피커(도 1에 미도시)로부터의 오디오 신호들을 추가로 인터페이싱할 수 있다. 예시적 실시예에서, 본 개시의 기법들은, 예를 들어, 데이터 프로세서(110)에서 또는 데이터 프로세서(110)로부터 분리된 외부 회로(도 1에 미도시)를 이용하여 구현될 수 있다.

[0024] 도 2는 미디어 디바이스(240)를 포함하는 예시적 시나리오(200)를 예시하고, 여기서 본 개시의 기법들이 적용될 수 있다. 도 2는 단지 예시를 목적으로 도시되며, 본 개시의 범위를 도시된 특정 시스템으로 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 본원에 개시된 기법들은 또한 도 2에 도시된 것들 외의 오디오 디바이스들에 쉽게 적용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 게다가, 기법들은 또한, 다른 타입들의 멀티-미디어 디바이스들뿐만 아니라, 예를 들어, 비디오 등과 같은 로드들을 지원하는 비-오디오 미디어 디바이스들에 쉽게 적응될 수 있다. 이러한 대안적인 예시적 실시예들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

[0025] 도 2에서, 헤드셋(210)은 L(left) 헤드폰(215), R(right) 헤드폰(220) 및 마이크로폰(230)을 포함한다. L 및 R 헤드폰들(215, 220) 각각은 소형 스피커를 포함할 수 있는데, 소형 스피커의 임피던스는 본 개시의 기법들을 이용하여 검출될 수 있다. 특정한 예시적 실시예들이 소형 스피커가 헤드셋에서 발견될 수 있는 본원에 설명되지만, 대안적인 예시적 실시예들에서, 하나 또는 둘 이상의 소형 스피커들이 또한, 예를 들어, 오디오 출력을 직접 생성하기 위해 디바이스(240) 그 자체에 직접적으로 포함될 수 있다는 것이 쉽게 인식될 것이라는 점이 주목된다. 이러한 대안적인 예시적 실시예들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.

[0026] 헤드셋(210)의 컴포넌트들은 피복된 도선(conducting wire)들(245)을 통해 플러그(250)의 단자들에 전기적으로 커플링된다. 플러그(250)는 미디어 디바이스(240)의 잭(260)으로 삽입가능하다. 잭(260)은 도 2에 의해 제안된 바와 같이 디바이스(240)의 표면으로부터 돌출(extrude)될 필요가 없고, 게다가, 도 2에 도시된 엘리먼트들의 크기들은 반드시 실척대로 도시된 것은 아니라는 점이 주목된다. 디바이스(240)는, 예를 들어, 모바일 폰, MP3 재생기, 홈 스테레오 시스템 등일 수 있다.

[0027] 오디오 및/또는 다른 신호들은 플러그(250) 및 잭(260)을 통해 디바이스(240)와 헤드셋(210) 사이에서 교환될 수 있다. 플러그(250)는 잭(260)으로부터 오디오 신호들을 수신하며, 신호들을 헤드셋(210)의 L 및 R 헤드폰들로 라우팅한다. 플러그(250)는 전기 신호를 잭(260)으로의 마이크로폰(230)에 의해 생성된 오디오 컨텐츠와 추가로 커플링시킬 수 있고, 마이크로폰 신호는 디바이스(240)에 의해 추가로 프로세싱될 수 있다. 플러그(250)는, 예를 들어, 제어 신호들, 비디오 신호들 등과 같은 다른 타입들의 신호들을 통신하기 위해 도시되지 않은 추가 단자들을 포함할 수 있다는 점이 주목된다.

[0028] 예를 들어, 이를테면, 좌측 및 우측 헤드폰들(215, 220)에서 발견되는 휴대용 전자기기들 내의 소형 스피커들이 아주 견고하지 않을 수 있으며, 예를 들어, 과열로 인하여 쉽게 고장날 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이러한 과열을 방지하기 위해, 특정한 종래 기술의 기법들은 스피커의 온도를 추정하는데 이용가능하다. 도 3은 스피커의 저항을 감지하기 위한 방식(300)의 종래 기술의 구현을 도시한다. 도 3에서, 오디오 증폭기(310)는 로드 저항(RL)으로서 표현되는 스피커를 구동한다. 전압(VA)은 RL의 제 1 단자에 존재하고, 전압(VB)은 RL의 제 2 단자에 존재한다. 일반적으로, 저항(RL)의 값은 선험적으로 인식되지 않고, 이를테면, 아래에서 설명되는 기법들에 따라 온도와 관련될 수 있는 이러한 저항의 값을 감지하는 것이 바람직할 것이다.

[0029] 구현에서, 감지 저항기(Rs)는 스피커(RL)와 직렬로 배치될 수 있다. 전압(VB)은 Rs의 제 1 단자에 존재하고, 전압(VC)은 Rs의 제 2 단자에 존재한다. 이러한 방식에서, Rs의 저항은 선험적으로 인식된다는 점이 주목된다. 이러한 구성이 주어지면, RL의 저항의 값을 결정하기 위해, 전압들(VA, VB 및 VC)이 측정될 수 있다. Rs가 인식됨에 따라, Rs를 통하는 전류의 값 및 대응적으로, RL을 통하는 전류가 컴퓨팅될 수 있고, 따라서, RL의 값이 RL을 통하는 전류 및 RL에 걸친 전압(즉, VA - VB)의 정보(knowledge)로부터 추정될 수 있다.

[0030] 도 4는 앞에서 설명된 특정 기능들을 수행하기 위한 회로의 구현을 예시한다. 도 4는 단지 예시를 목적으로 도시되며, 임의의 방식으로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 점이 주목된다.

[0031] 도 4에서, 전압들(VA, VB 및 VC)을 필터링하기 위해 LPF(low-pass filter)들(410A, 410B 및 410C)이 각각 제공된다. LPF들(410A 및 410B)의 출력들은 제 1 감지 경로(401)에 커플링되고, LPF들(410B 및 410C)의 출력들은 제 2 감지 경로(402)에 커플링된다. 필터링된 감지된 전압들을 감쇠하기 위해 제 1 및 제 2 감지 경로들(401, 402)에 감쇠 엘리먼트들(420, 422, 424, 426)이 제공된다. 제 1 감지 경로(401)에서의 감쇠 엘리먼트들(420, 422)의 출력들은 차동 증폭기(430)에 제공되고, 차동 증폭기(430)의 차동 출력들은 제 1 디지털 출력 신호(VAB)를 생성하기 위해 아날로그-투-디지털 컨버터(440)에 의해 디지털화된다. 유사하게, 제 2 감지 경로(402)에서의 감쇠 엘리먼트들(424, 426)의 출력들은 차동 증폭기(435)에 제공되고, 차동 증폭기(435)의 차동 출력들은 제 2 디지털 출력 신호(VBC)를 생성하기 위해 아날로그-투-디지털 컨버터(442)에 의해 디지털화된다. 예시적 실시예에서, 디지털 출력 신호들(VAB, VBC)은 예를 들어, 다음(수식 1)과 같은 디지털 프로세서(도 4에 미도시)를 이용하여 저항(RL)을 컴퓨팅하기 위해 저항(Rs)의 정보와 함께 이용될 수 있다:

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[0032] 제 1 감지 경로(401)의 감쇠 엘리먼트들(420, 422) 및 증폭기(430)에 의해 제공되는 전체 이득은 일반적으로, VA - VB의 예상된 값이 ADC(440)의 입력 동적 범위 내에 속하도록 선택될 수 있고, 제 2 감지 경로(402)의 감쇠 엘리먼트들(424, 424) 및 증폭기(435), 및 ADC(442)에 대해서도 유사하다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 감지 저항(Rs)이 일반적으로, 예를 들어, 불필요한 전력 소산을 회피하기 위해 Rs를 최소화하기 위한 요구로 인해, 스피커 저항(RL)보다 훨씬 더 작을 수 있으므로, 제 1 감지 경로(401) 및 제 2 감지 경로(402)에 의해 제공되는 전체 이득들은 서로에 대해 크게 상이할 수 있다. 게다가, 감지 경로들(401 및 402) 각각의 차동 엘리먼트들 사이(예를 들어, 감쇠 엘리먼트들(420 및 422) 사이 등)의 매칭은 전체 측정들의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 구현(400)에 대해, 제 1 및 제 2 감지 경로들(401, 402) 사이의 이득 에러 미스매치뿐만 아니라, 감지 경로들(401, 402) 각각의 차동 엘리먼트들 사이의 이득 에러 미스매치를 감소시키는 것은 중요하고 난제시 된다.

[0033] 도 5는 본 개시에 따라 로드 임피던스를 감지하기 위한 회로의 예시적 실시예(500)를 예시한다. 도 5는 단지 예시를 목적으로 도시되며, 본 개시의 범위를 도시된 엘리먼트들 모두를 포함하는 예시적 실시예들로 제한하는 것을 의미하지 않는다는 점이 주목된다. 도 4 및 5에서의 유사하게 라벨링된 엘리먼트들은 달리 언급되지 않는 한, 유사한 기능들을 수행할 수 있다는 점이 주목된다.

[0034] 도 5에서, LPF들(410A, 410B, 410C)의 출력들은 각각 스위치들(SA, SB, SC)에 커플링된다. 스위치(SA)(또한 "제 3 스위치"로 본원에 표시됨)는 LPF(410A)를 감쇠 엘리먼트(520)에 선택적으로 커플링시킨다. 예시적 실시예에서, SA는 전압들(VA, VB, VC)이 측정 및 샘플링될 때마다 폐쇄될 수 있다. 스위치들(SB 및 SC)(또한 "제 1 스위치" 및 "제 2 스위치"로 본원에 각각 표시됨)은 LPF들(410B 및 410C) 중 하나의 LPF의 출력을 단일 감쇠 엘리먼트(522)에 선택적으로 커플링시킨다. 예시적 실시예에서, 스위치들(SB 및 SC)은 LPF들(410B 및 410C) 중 최대 하나가 언제라도 감쇠 엘리먼트(522)에 커플링되도록 구성된다. SB 및 SC는 당업자에게 공지된 회로 설계 원리들에 따라 레일-투-레일(rail-to-rail) 전압들을 수용하도록 설계될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

[0035] 기술된 바와 같이, SA는 로드 임피던스가 측정될 때 항상 폐쇄될 수 있으며, 따라서 또한 "더미 스위치(dummy switch)"로 본원에 표시될 수 있다. 그럼에도 불구하고, SA의 특성들이 SA에 대응하는 신호 경로의 특성들과 SB 또는 SC에 대응하는 신호 경로의 특성들 사이에 양호한 매칭을 제공하도록 선택될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 예시적 실시예에서, (예를 들어, SA가 트랜지스터 스위치로서 구현된다고 가정하여) SA에 인가되는 게이트 과구동(overdrive) 전압 및/또는 이의 크기는 SB 및 SC에 인가되는 게이트 과구동 전압 및/또는 이의 크기와 매칭할 수 있다.

[0036] 감쇠 엘리먼트들(520, 522)의 출력들은 차동 증폭기(530)(또는 "감지 증폭기")의 입력들에 커플링된다. 특히, 522의 출력은 감지 증폭기(530)의 "제 1 단자"에 커플링되는 반면, 520의 출력은 감지 증폭기(530)의 "제 2 단자"에 커플링된다. 감지 증폭기(530)는 ADC(540)에 대한 차동 출력을 생성한다. ADC(540)는 시간이 지남에 따라 적어도 2개의 출력 전압들, 즉, 제 1 출력(V1) = VAB(SB가 폐쇄되고 SC가 개방될 때에 대응함) 및 제 2 출력(V2) = VAC(SC가 폐쇄되고 SB가 개방될 때에 대응함)을 연속적으로 생성한다. 이러한 방식으로, 측정된 전압들(V1 및 V2)은 ADC(540)의 출력에서 시간적으로(in time) 멀티플렉싱되는 것으로 고려될 수 있다. ADC(540)의 출력에서 시간-멀티플렉싱되는 측정된 전압들(V1, V2)을 수신하도록 구성되는 디지털 프로세서(550)가 도 5에 추가로 도시된다. 디지털 프로세서(550)는, 예를 들어, 저항(RL)을 컴퓨팅하기 위해 측정된 전압들을 추가로 프로세싱할 수 있다. 예시적 실시예에서, V1, V2는 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.

[0037] 예시적 실시예에서, V1, V2로부터 저항(RL)을 결정하도록 다음 동작이 수행될 수 있다(수식 2):

.

예시적 실시예에서, 위에서 표시된 컴퓨테이션은, 예를 들어, 디지털 프로세서(550)에 의해 수행될 수 있다.

[0038] 예시적 실시예(500)에서, 단일 증폭기(530) 및 ADC(540)는 설명된 전압 측정들을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 유리하게, 이것은, 예를 들어, 도 4의 구현(400)에서의 경우일 것과 같이, 서로에 대해 별개의 증폭기들 및 ADC와 매칭할 필요성을 회피한다. 게다가, Rs는 일반적으로 RL에 비해 비교적 낮은 값을 가지도록 선택될 것이므로, VAB 및 VAC는 상응하는 값들을 가질 것이라는 것이 인식될 것이다. 이것은 다시, 구현(400)과 대조가 되고, 여기서, VAB는 VBC보다 훨씬 더 큰 것으로 예상되는데, 이는 앞에서 미리 설명된 바와 같이, 신호 경로들의 매칭을 복잡하게 한다.

[0039] 도 5에서, VAB 및 VAC는 일반적으로 유사한 공통-모드 및 차동 전압 스윙들을 가질 것이므로, 감쇠 엘리먼트들(520, 522)은 동일한 감쇠를 개략적으로(roughly) 제공하도록 구성될 수 있는데, 이는 감쇠 엘리먼트들(520, 522) 사이의 향상된 매칭을 가능하게 한다. 예를 들어, 예시적 실시예에서, RL은 8옴이고, Rs는 0.2옴이며, 이 경우, VAB 대 VAC의 비는 대략 0.9756일 것이다. 이 값들은 단지 예시를 목적으로 제공되며, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 점이 주목된다.

[0040] 도 6은 본 개시에 따른 방법(600)의 예시적 실시예를 예시한다. 방법(600)은 단지 예시를 목적으로 도시되며, 본 개시의 범위를 도시된 임의의 특정한 예시적 실시예로 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 점이 주목된다.

[0041] 도 6에서, 블록(601)에서, 비교적 낮은 주파수(예를 들어, 40 Hz)를 갖는 파일럿 신호 또는 톤이 증폭기(310)의 입력(Vin)에 인가될 수 있다. 예시적 실시예에서, 파일럿 톤은 초기 교정 단계(phase) 동안 독립적으로 인가될 수 있고 그리고/또는 파일럿 톤은 정상 동작 단계 동안 정상 오디오 신호와 결합될 수 있다. 오디오 파일럿 톤의 주파수는 청취가능한 주파수 범위보다 더 낮도록 선택되므로, Vin에서의 파일럿 톤의 존재는 임의의 청취가능한 아티팩트(artifact)들을 생성하지 않을 것이다.

[0042] 본원에 설명되는 전압 감지는 계속적 동작일 수 있는데, 예를 들어, 이것은 초기 교정 단계 동안뿐만 아니라 정상 오디오 동작 단계 동안에도 수행될 수 있다는 점이 인식될 것이다. 스피커 임피던스는 오디오 신호에 의해 변경될 수 있으므로, 정상 오디오 신호와 파일럿 톤을 결합하는 앞에서 설명된 기법은 유리하게, 정상 동작 동안 스피커의 과열을 방지하기 위해 스피커 임피던스를 검출하는 것을 허용한다는 점이 주목된다. 예시적 실시예에서, 초기 교정 단계는 공지된 온도를 이용하여 초기 측정된 스피커 온도를 교정하도록 제공될 수 있다.

[0043] 예시적 실시예에서, 파일럿 톤의 크기는, 예를 들어, 증폭기 이득 및 또한 예시적 실시예(500)에 도시된 엘리먼트들의 이득을 고려하여 선택될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 대안적인 예시적 실시예들에서, 파일럿 톤은 고정 주파수를 갖는 사인 곡선일 필요가 없으며, 대신에 다른 타입들의 파형들에 대응할 수 있다.

[0044] 블록(610)에서, 스위치(SA)는 LPF(410A)의 출력을 차동 증폭기(530)의 제 1 입력에 커플링하기 위해 폐쇄된다.

[0045] 블록(620)에서, 스위치(SB)는 폐쇄된 반면, 스위치(SC)는 개방된다. 이러한 방식으로, LPF(410B)의 출력은 차동 증폭기(530)의 제 2 입력에 커플링된다.

[0046] 블록(630)에서, ADC(540)의 출력은 제 1 전압(V1)으로서 측정되는 반면, SB는 폐쇄된다. 이러한 경우, V1은 VAB에 대응한다는 것이 인식될 것이다.

[0047] 블록(640)에서, SB는 개방되는 반면, SC는 폐쇄된다. 이러한 방식으로, LPF(410C)의 출력은 차동 증폭기(530)의 제 2 입력에 커플링된다.

[0048] 블록(650)에서, ADC(540)의 출력은 제 2 전압(V2)으로서 측정되는 반면, SC는 폐쇄된다. 이러한 경우, V2는 VAC에 대응한다는 것이 인식될 것이다.

[0049] 블록(660)에서, RL은 블록들(630 및 650)에서 수행된 V1 및 V2의 측정들로부터 컴퓨팅된다. 예시적 실시예에서, 이러한 컴퓨테이션은 앞에서 설명된 수식 2에 따르는 것으로 수행될 수 있다.

[0050] 도 7은 도 5에 도시된 회로의 예시적 실시예(500.1)를 예시한다. 예시적 실시예(500.1)는 단지 예시를 목적으로 도시되며, 본 개시의 범위를 설명된 엘리먼트들에 대해 도시된 임의의 특정 구현들로 제한하는 것으로 의미되지 않는다는 점이 주목된다. 도 5 및 7에서 유사하게 라벨링된 엘리먼트들은 별도로 설명되지 않는 한, 유사한 기능을 수행할 수 있다는 점이 주목된다.

[0051] 도 7에서, LPF들(410A.1, 410B.1, 410C.1) 각각은, 저항기들 및 캐패시터들(도 7에서 명시적으로 라벨링되지 않음)을 포함하여 도시된 R-C 네트워크들을 이용하여 구현된다. 게다가, 감쇠 엘리먼트들(520.1 및 522.1)은 각각, 스위치들(SA, SB, SC)에 의해 각각 커플링되는 LPF들(410A.1, 410B.1, 410C.1)의 출력들을 감쇠하기 위한 직렬 저항 분할기(resistive divider)를 포함한다. 감쇠기들(520.1 및 522.1)의 출력들은 당해 기술 분야에 공지된 원리들에 따라 구현되는 차동 증폭기(530.1)에 커플링된다. 특히, 연산 증폭기들(op amps)(710, 720)은 감쇠기들(520.1, 522.1)로부터 입력들을 수신하고, op amps(710, 720)는 당해 기술 분야에 공지된 원리들에 따라 차동 입력 신호의 증폭된 버전을 생성하기 위해 피드백 원리들을 이용하도록 구성된다.

[0052] 도 8은 본 개시에 따른 방법(800)의 대안적 예시적 실시예를 예시한다.

[0053] 블록(810)에서, 감지 저항기의 제 1 단자는 감지 증폭기의 제 1 단자에 선택적으로 커플링된다.

[0054] 블록(820)에서, 감지 저항기의 제 2 단자는 감지 증폭기의 제 1 단자에 선택적으로 커플링된다. 예시적 실시예에서, 제 1 및 제 2 스위치들은 제 1 및 제 2 단자들 중 하나를 감지 증폭기에 대안적으로 커플링하도록 구성된다.

[0055] 본 명세서에서 그리고 청구항들에서, 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트"에 연결" 또는 "커플링"되는 것으로 지칭될 때, 다른 엘리먼트에 직접 연결 또는 커플링될 수 있거나, 개재 엘리먼트가 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이에 반해, 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트"에 직접 연결" 또는 "직접 커플링"되는 것으로 지칭될 때, 어떠한 개재 엘리먼트들도 존재하지 않는다. 게다가, 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트"에 전기적으로 커플링"되는 것으로 지칭될 때, 그것은 전기적 단락 회로 또는 낮은 저항의 경로가 이러한 엘리먼트들 사이에 존재한다는 것을 표시하는 반면, 엘리먼트가 또 다른 엘리먼트에 단순히 "커플링"되는 것으로 지칭될 때, 이러한 엘리먼트들 사이에 낮은 저항의 경로가 존재하거나 존재하지 않을 수 있다.

[0056] 당업자들은 정보 및 신호들이 임의의 다양한 서로 다른 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명 전체에 걸쳐 참조될 수 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광 필드들 또는 광 입자들 또는 이들의 임의의 결합으로 표현될 수 있다.

[0057] 당업자들은, 본원에 개시된 예시적 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 결합들로서 구현될 수 있다는 것을 추가로 인식할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 일반적으로 이들의 기능적 관점에서 위에서 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지, 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템 상에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다. 당업자들은 설명된 기능을 각각의 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 구현할 수 있지만, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 예시적 양상들의 범위로부터의 이탈을 야기하게 하는 것으로 해석되지는 않아야 한다.

[0058] 본원에서 개시된 예시적 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 범용 프로세서, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들 또는 본원에 설명되는 기능들을 수행하도록 설계되는 이들의 임의의 결합으로 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 또는 둘 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.

[0059] 본원에 개시된 예시적 양상들과 관련하여 설명된 알고리즘 또는 방법의 단계들은 직접 하드웨어로 구현되거나, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 레지스터들, 하드디스크, 이동식(removable) 디스크, CD-ROM 또는 당해 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 그리고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 커플링된다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC는 사용자 단말에 상주할 수 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말에서 개별 컴포넌트들로서 상주할 수 있다.

[0060] 하나 또는 둘 이상의 예시적인 양상들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 하나 또는 둘 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이들을 통해 송신될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 하나의 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 이전을 가능하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 둘 다를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능한 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 전달 또는 저장하기 위해 이용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결이 컴퓨터 판독가능한 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어(twisted pair), 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 (적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은) 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 (적외선, 라디오, 및 마이크로웨이브와 같은) 무선 기술들이 매체의 정의 내에 포함된다. 본원에서 이용되는 바와 같은 디스크(disk 및 disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), DVD(digital versatile disc), 플로피 디스크(disk) 및 블루-레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 레이저들을 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 것들의 결합들은 또한 컴퓨터 판독가능한 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.

[0061] 개시된 예시적 양상들의 이전의 설명은 임의의 당업자가 본 발명을 실시하거나 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이러한 예시적 양상들에 대한 다양한 변경들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 본원에서 정의되는 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 예시적 양상들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 나타내는 예시적 양상들에 제한되는 것으로 의도된 것이 아니라, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위를 따를 것이다.

Claims

장치로서,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 감지 저항기;
상기 제 1 단자에 커플링된 제 1 스위치; 및
상기 제 2 단자에 커플링된 제 2 스위치를 포함하고,
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치는 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 중 하나를 감지 증폭기에 대안적으로 커플링시키도록 구성되는,
장치.
제 1 항에 있어서,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 로드 ― 상기 로드의 제 2 단자는 상기 감지 저항기의 제 1 단자에 커플링됨 ― ; 및
상기 로드의 제 1 단자를 상기 감지 증폭기에 커플링시키도록 구성되는 제 3 스위치를 더 포함하는,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 감지 저항기의 제 1 단자를 상기 제 1 스위치에 커플링시키는 제 1 저역통과 필터;
상기 감지 저항기의 제 2 단자를 상기 제 2 스위치에 커플링시키는 제 2 저역통과 필터; 및
상기 로드의 제 1 단자를 더미 스위치(dummy switch)에 커플링시키는 제 3 저역통과 필터를 더 포함하는,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 스위치 및 상기 제 2 스위치를 상기 감지 증폭기의 제 1 단자에 커플링시키는 제 1 감쇄 엘리먼트; 및
상기 제 3 스위치를 상기 감지 증폭기의 제 2 단자에 커플링시키는 제 2 감쇄 엘리먼트를 더 포함하는,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 감지 증폭기의 출력에 커플링된 ADC(analog-to-digital converter)를 더 포함하는,
장치.
제 5 항에 있어서,
상기 ADC의 출력에 기초하여 상기 로드의 저항을 디지털식으로 컴퓨팅하도록 구성되는 프로세서를 더 포함하는,
장치.
제 6 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 감지 저항기의 제 1 단자가 상기 감지 증폭기에 커플링될 때에 대응하는, 상기 ADC의 제 1 출력을 저장하고;
상기 감지 저항기의 제 2 단자가 상기 감지 증폭기에 커플링될 때에 대응하는, 상기 ADC의 제 2 출력을 저장하고; 그리고
상기 감지 저항기의 저장된 저항을 상기 제 2 ADC 출력 대 상기 제 1 ADC 출력의 비와 1 사이의 차로 나눔으로써 상기 로드의 저항을 컴퓨팅하도록 구성되는,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 스위치의 크기는 상기 제 1 스위치의 크기 및 상기 제 2 스위치의 크기와 동일한,
장치.
제 2 항에 있어서,
상기 로드 및 상기 감지 저항기를 구동하도록 구성되는 증폭기를 더 포함하고,
상기 증폭기는 정상 동작 단계(phase) 동안 파일럿 신호 플러스 오디오 입력 신호를 증폭시키는,
장치.
제 9 항에 있어서,
상기 파일럿 신호는 저-주파수 AC(alternating current) 전압인,
장치.
장치로서,
감지 저항기의 제 1 단자를 감지 증폭기에 선택적으로 커플링하기 위한 수단; 및
상기 감지 저항기의 제 2 단자를 상기 감지 증폭기에 선택적으로 커플링하기 위한 수단을 포함하고,
상기 수단들은 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 중 하나를 상기 감지 증폭기에 대안적으로 커플링시키도록 구성되는,
장치.
제 11 항에 있어서,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 로드의 제 1 단자를 상기 감지 증폭기의 제 2 단자에 커플링시키기 위한 수단을 더 포함하고,
상기 로드의 제 2 단자는 상기 감지 저항기의 제 1 단자에 커플링되는,
장치.
제 12 항에 있어서,
상기 감지 증폭기의 출력을 디지털화하기 위한 수단을 더 포함하는,
장치.
제 13 항에 있어서,
상기 감지 증폭기의 디지털화된 출력에 기초하여 상기 로드의 저항을 디지털식으로 컴퓨팅하기 위한 수단을 더 포함하는,
장치.
제 14 항에 있어서,
오디오 전압 및 파일럿 신호를 이용하여 상기 로드를 구동시키기 위한 수단을 더 포함하는,
장치.
방법으로서,
감지 저항기의 제 1 단자를 감지 증폭기의 제 1 단자에 선택적으로 커플링시키는 단계; 및
상기 감지 저항기의 제 2 단자를 상기 감지 증폭기의 제 1 단자에 선택적으로 커플링시키는 단계를 포함하고,
상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자를 선택적으로 커플링시키는 단계는 상기 제 1 단자 및 상기 제 2 단자 중 하나를 상기 감지 증폭기에 대안적으로 커플링시키는 단계를 포함하는,
방법.
제 16 항에 있어서,
제 1 단자 및 제 2 단자를 갖는 로드의 제 1 단자를 상기 감지 증폭기의 제 2 단자에 커플링시키는 단계를 더 포함하고,
상기 로드의 제 2 단자는 상기 감지 저항기의 제 1 단자에 커플링되는,
방법.
제 17 항에 있어서,
상기 감지 증폭기의 출력을 디지털화하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제 18 항에 있어서,
상기 감지 증폭기의 디지털화된 출력에 기초하여 상기 로드의 저항을 디지털식으로 컴퓨팅하는 단계를 더 포함하는,
방법.
제 19 항에 있어서,
오디오 전압 플러스 파일럿 신호를 이용하여 상기 로드를 구동시키는 단계를 더 포함하는,
방법.