TW200947849A - System and method of reducing click and pop noise in audio playback devices - Google Patents
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Description
200947849 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體係關於音頻裝置及系統，且更特定言之係關 於一種減少音頻放音裝置發出咔塔聲及砰聲噪音之系統及 方法。 【先前技術】 在許多音頻系統中，音頻裝置之輸出經由—電容器（通 常稱為直流（DC)阻塞或交流（AC)耦合電容器）而耦接至揚 ® _器。通常’音頻裝置之輸出由音頻信號及相關聯Dc偏 移電壓組成。在接通音頻裝置之前，在AC耦合電容器上 之電壓通常為零（0)伏。當接通音頻裝置時，音頻裝置將 AC耦合電容器充電至相關聯之dc偏移電壓。 AC耦合電容器之充電產生一通常具有在人可聽範圍内 之頻率分量的上升電壓。此等頻率分量通常在揚聲器之輸 出處產生不需要之噪音，其在相關技術中通常被稱為"咔 〇 嗒聲及砰聲"噪音。類似地，當音頻裝置經切斷時，八〇耦 合電容器上之電荷衰變，從而產生一通常亦具有在人可聽 範圍内之頻率分量的下降電壓。又，此等頻率分量在揚聲 器之輸出處產生不需要之咔嗒聲及砰聲噪音。參考以下實 例來更好地解釋此。 圖1說明一例示性習知音頻系統100之方塊圖《音頻系統 1 〇〇經由AC耦合電容器Cac將音頻信號傳遞至揚聲器15〇。 在此實例中，音頻系統100由第一運算放大器OPA1、第二 運算放大器OPA2、及電阻器Ria、〜、R2a及&組成。第 138120.doc 200947849 一運算放大器OPA1用以放大輸入音頻信號，其可經組態 為一差分信號Viin及Vip。第二運算放大器0PA2經組態為一 電壓跟隨器以在第一運算放大器0PA1之輸出處產生參考 DC電壓Vref。此電壓Vref通常經設定為Vdd/2以最佳化或改 - 良在第一運算放大器0PA1之輸出處的音頻信號之動態範 圍。 自輸入音頻信號vim及Vip之視點而言，電阻器R1A及R1B 充當第一運算放大器OPA1之輸入電阻器。自第二運算放 大器OPA2所產生的參考電壓Vref之視點而言，電阻器r2B 充當第一運算放大器OPA1之輸入電阻器。電阻器r2a充當 第一運算放大器OPA1之反饋電阻器。 在音頻系統100接通之前’ AC耦合電容器CAC上之電壓 通常為約零（0)伏。當第一及第二運算放大器〇PA1_2最初 經由EN1及EN2功率輸入而接通時，AC耦合電容器Cac上 之電壓開始自零（0)伏朝參考電壓Vref上升。通常，過渡電 ❿ 壓具有位於人可聽範圍内之頻率分量。此通常在揚聲器 150之輸出處產生一不需要之咔嗒聲及砰聲噪音。 當音頻系統100經切斷時，AC耦合電容器cAC上之電壓 自參考電壓Vref朝零（〇)伏衰變。類似地，過渡電壓通常具 有位於人可聽範圍内之頻率分量。此亦在揚聲器15〇之輸 出處產生一不需要之咔嗒聲及砰聲噪音。 【發明内容】 本發明之-態樣係關於一種在加電及斷電操作期間減少 或消除十荅聲及评聲噪音的音頻系統。詳言之，該音頻系 138120.doc -6. 200947849 Ο ❹ 統包含一放大器（諸如，運算放大器），該放大器包括一經 調適以接收一輸入音頻信號之輸入及一經調適以產生一用 於一相關聯揚聲器之經放大輸出音頻信號的輸出。該音頻 系統進一步包含一噪音減少電路，其經調適而以一減少或 /肖除由相關聯揚聲器產生之叶塔聲及砰聲噪音的方式平滑 地施加一電壓至放大器之輸出及自放大器之輸出移除電 壓。在放大器之輸出處的電壓可得自DC參考電壓源及/或 得自輸入音頻信號。 在本發明之另一態樣中，噪音減少電路包含一可選電流 路徑’其經調適以在斷電操作期間平滑地耗散來自放大器 之輸出的電荷。來自放大器之輸出的電荷之平滑地耗散以 過渡電壓具有大體上位於人可聽範圍之外的頻率分量之方 式減小輸出電壓。在一例示性實施例中，可選電流路徑包 含一與場效電晶體（FET)之汲極及源極串聯的電阻器，其 中可選電流路徑耦接於放大器之輸出與接地或Vss電位軌 之間。回應於斷電操作，將一控制信號施加至FET之閘極 以接通FET，從而允許來自放大器之輸出的電荷耗散至接 地或V s s電位。 在本發明之又一態樣中 噪音減少電路包含一耦接於 DC參考電壓之源與放大器之輸出之間的可控電阻裝置 另外’噪音減少電路包含-經調適以產生—控制信號之產 生器’該控制信號以用減少或消除在加電操作期間由相關 聯揚聲器產生之味塔聲及砰聲噪音的方式將來自源之Μ 參考電Μ平滑地施加至放大器之輸出的方式減小可控電阻 138120.doc 200947849 裝置之電阻。該產生器可包含—斜坡信號產生器且該可 控電阻裝置可包含一電晶體，諸如FET。 在本發明之再-態樣中，噪音減少電路包含—純至放 大器之輸入的可控電阻裝置，及一經調適以產生一控制信 . 號之產生11，該控制信號減小或增大可控電阻裝置之電 - ㈤，使得以減少或消除在加電或斷電操作期間由相關聯揚 聲器產生之味塔聲及砰聲嚼音的方式將輸入音頻信號平滑 〇 魏加至放大器之輸人或自放大器之輸人移除。該產生器 可包含一斜坡信號產生器，且該可控電阻裝置可包含一電 晶體，諸如FET » 當結合隨附圖式來考慮時，本發明之其他態樣、優點及 新穎特徵將自本發明之以下詳細描述而變得顯而易見。 【實施方式】 圖2說明根據本發明之一實施例之例示性音頻系統2〇〇的 方塊圖。音頻系統200包括一噪音減少電路，其經調適以 o 或完全消除在相關聯揚聲器之輸出處產生的十荅聲及 砰聲噪Θ詳5之，噪音減少電路藉由在加電及斷電期間 在AC耦合電容器上提供電壓之相對平滑的上升及下降而 ㈣此，使得過渡電壓之頻率分量大體上位於人可聽範圍 之外。 更特疋。之，音頻系統2〇〇包含第一運算放大器〇ρΑι、 第二運算放大器0PA2、電阻器及R2B，以及 噪音減少電路210。噪音減少電路21〇又包含斜坡產生器 212、第一場效電晶體（FET) m、第二fet M2及電阻器 138120.doc 200947849 R〇ff。此等裝置可經實 .^, 貫施為—或多個積體電路、離散裝置 個積體電路與-或多個離散裝置之組合。第一運 而紅拉窃0PA1之輸出經調適以經由- AC耦合電容器CAC 而耦接至一揚聲器25〇，1 ，、干兩者可位於併有音頻系統2〇〇 之該一或多個積體電路的外部。
一第-運算放大器0PA1經調適以將輸入音頻信號放大至 -足夠位準，以驅動相關聯揚聲器25〇。在此實例中，輸 入音頻信號經組態為一具有正分量、及負分量I之差分 W。第-運算放大器0PA1包括一經調適以藉助於電阻 器Rib接收輸入音頻信號之正分量、的正輸入⑴。第一運 算放大器OPA1亦包括一經調適以藉助於電阻器a接收輸 入信號之負分量Vim的負輸人㈠。電阻器u接於第一運 算放大器OPA1之輸出與負輸入（_)之間，且用以設定第一 運算放大器OPA1之增益。第一運算放大器〇pA1進一步包 括一經調適以接收一致能或去能放大器〇pA1之控制信號 ΕΝ 1的控制輸入。 第二運算放大器OPA2係組態為一電壓跟隨器，其經調 適以接收並輸出一 DC參考電壓Vref ’使得該DC參考電壓 Vref可在第一運算放大器OP A1之輸出處產生。可將參考電 遷Vref設定為第一運算放大器OPA1之電源電壓Vdd的一半 (例如，Vdd/2)。此改良或最佳化在第一運算放大器opAi 之輸出處產生之音頻信號的動態範圍。第二運算放大器 OPA2包括一經調適以接收DC參考電壓Vref2正輸入（+)， 及一耦接至其輸出之負輸入㈠。第二運算放大器OPA2之 I38120.doc -9- 200947849 輸出藉助於電阻器R2b而耦接至第一運算放大器OPA1之正 輸入（+)。第二運算放大器OPA2之輸出亦编接至噪音減少 電路210之第一 FET Ml的汲極。第二運算放大器〇pa2進一 步包括一經調適以接收一致能或去能放大器0PA2之控制 • 信號EN2的控制致能輸入。 噪音減少電路210之斜坡產生器212包括一經調適以接收 一致能或去能斜坡產生器212之控制信號EN4的控制輸 ❹ 入。斜坡產生器212包括一電耦接至第一 FET Ml之閘極的 輸出。斜坡產生器212在其輸出處產生一上升斜坡控制電 壓Vctl，如下文更詳細地論述。第一fet Ml之源極電耦接 至第一運算放大器0PA1之輸出，並藉助於電阻器r〇ff而 耦接至第二FET M2之汲極。第二FET M2之閘極經調適以 接收一控制信號EN3。第二FET M2之源極可耦接至接地電 位或相對"負"的電源電壓Vss。現將解釋音頻系統2〇〇之操 作。 Q 圖3說明根據本發明之另一態樣的音頻系統200之例示性 控制k號EN1 -4的時序圖。在此實例中，控制信號eN1 _4 .為具有一指示對應裝置經致能之高邏輯位準及一指示對應 裝置經去能之低邏輯位準的二進位信號。應理解，控制信 號EN1 -4可以其他方式來組態以達成如本文所論述的音頻 系統200之操作。在時序圖中，存在經指示為t!、t2、t3及t4 之四（4)個特定時間。第一時間q指示音頻系統2〇〇之加電 操作的開始。第二時間h指示斜坡控制電廢Vcti何時達到 其最終值（例如，Vdd)。第三時間4指示何時致能第一運算 138120.doc 200947849 放大器OPA1的時間，且標記加電操作之結束。第四時間^ 指示音頻系統200之斷電操作的開始。 在時間h之前，控制信號EN1、EN2&EN4全部處於低邏 輯位準，且控制俏號EN3處於高邏輯位準。因此，在此等 * 冑輯位準情況下，第-及第二運算放大ϋΟΡΑ1·2及斜坡 產生器212經去能，且第二FET M2經接通以將第一運算放 大器ΟΡΑ1之輸出有效地接地。在時間^處，控制信號εν2 ❹ 及ΕΝ4自低邏輯位準過渡至高邏輯位準，且控制信號ΕΝ3 自同邏輯位準過渡至低邏輯位準。控制信號ΕΝ2及ΕΝ4之 高邏輯位準致能第二運算放大器〇ΡΑ2及斜坡產生器212， 且控制k號ΕΝ3之低邏輯位準切斷第二fEt m2。 第一運算放大器OPA2之致能使得dc參考電壓vref產生 於第一 FET Ml之汲極處。斜坡產生器212之致能使得控制 電壓Vctl以一相對平滑之型式上升，如下文更詳細地論 述。經切斷之第二FET M2移除一在第一運算放大器〇pA1 φ 之輸出與接地或Vss電位之間的電流路徑。 平滑上升控制電壓¥州使得第一 FeT Ml之電阻rds以相 對平滑之型式減小。第一 FET Μ1之減小電阻將DC參考電 壓Vref平滑地施加至第一運算放大器〇pA丨之輸出。結果， DC阻塞電容器Cac上之電壓以一相對平滑之型式上升，使 得上升電壓之頻率分量大體上位於典型人可聽範圍之外。 此防止或減少在音頻系統2〇〇之加電期間由相關聯揚聲器 250所產生的咔嗒聲及砰聲噪音。 斜坡電壓Vctl繼續上升’直至其在時間t2處達到其最終 I38120.doc 200947849 或最大電壓為止’斜坡電壓Vctl可經組態以大體上與vdd 一致。在時間t3處，控制電壓EN1自低邏輯位準過渡至高 邏輯位準以致能第一運算放大器〇pA1，且控制電壓自 高邏輯位準過渡至低邏輯位準以去能斜坡產生器212。第 • 一運算放大器0PA之致能使得其在其輸出處產生輸出音頻 k號及藉由第二運算放大器OPA2經由電阻器r2b施加至其 正輸入（+)的DC參考電壓Vref。因為在第一運算放大器 ❻ 〇PA1之輸出處的電壓歸因於噪音減少電路210而已處於大 體上DC參考電壓Vref，所以第一運算放大器〇PA1之致能 並未引起其輸出DC電壓之實質改變，藉此亦減少或消除 由相關聯揚聲器250產生的咔嗒聲及砰聲嗓音。斜坡產生 器212之去能使得控制電壓Vctl降落至大體上零（〇)伏，藉 此切斷第一 FET Ml。 在時間h與U之間，控制信號EN3及EN4處於低邏輯位準 以在音頻系統200之穩態或正常操作期間有效地去能噪音 ❹ 減少電路210。在此等控制信號處於低邏輯位準之情況 下，第一FET Ml及第二FET M2經切斷，使得噪音減少電 .路210不會顯著影響剩餘音頻系統2〇〇之操作。在時間“與 %之間的穩態或正常操作期間，第一運算放大器〇pAl操作 以放大一差分輸入音頻信號Vip及Vim。第二運算放大器 OPA2操作以繼續在第一運算放大器〇pA1之輸出處產生 參考電壓Vref以改良輸出音頻信號之動態範圍。 如上文所提及，時間“指示音頻系統2〇〇之斷電操作之開 始。此時，控制信號EN1_2自高邏輯位準過渡至低邏輯位 138120.doc 200947849 準以分別去能第一及第二運算放大器OPAl-2。同時，控 制信號EN3自低邏輯位準過渡至高邏輯位準以接通第二 FET M2。電阻器r〇ff及第二FET M2形成一至接地之電流 路徑以平滑地耗散DC阻塞電容器CAC上之電壓。電阻器 . R〇FF經組態以提供輸出電壓之相對平滑耗散，使得過渡電 壓之頻率分量大體上位於典型人可聽範圍之外，以在音頻 系統200之斷電期間減少或消除咔嗒聲及砰聲噪音。 ❹ 圖4A至圖4D說明根據本發明之另一態樣的由音頻系統 200回應於加電條件產生的例示性信號之曲線圖。詳言 之，.圖4A中所描繪之曲線圖說明由斜坡產生器212產生的 控制電壓Vctl之時間變化。圖4B中所描繪之曲線圖說明第 一FET Ml之電阻Rds的時間變化。圖4C中所描繪之曲線圖 說明音頻系統200之輸出電壓V〇p的時間變化。圖4D中所 描繪之曲線圖說明在相關聯揚聲器25〇上之電壓Viw的時 間變化。 0 如圖4A之曲線圖說明，由斜坡產生器212產生的控制電 壓Vctl可大體上自零（0)伏線性上升至Vdd。在時間^與^之 . 間的某時間處，斜坡電壓Vctl越過第一 FET M1之臨限電 壓。此使得第一 FET Ml開始顯著地傳導電流。此由圖4B 之曲線圖更好地展示，圖4B之曲線圖說明第一 FET M1之 電阻Rds的相對平滑下降。第一吨τ M1之下降電阻Rds將 由第二運算放大器〇pA2產生的Dc參考電壓平滑地施 加至音頻系統200之輸出。此由圖4C之曲線圖更好地展 示，圖4C之曲線圖說明輸出電壓自時間^處之零（〇)伏平滑 138120.doc -13- 200947849 地上升至時間h處之大體DC參考電壓Vref。負載（例如，相 關聯揚聲器250)上之電壓vload歸因於DC阻塞電容器cAC而 本質上為輸出電壓之導數，其基本上展現時間“與。之間 的正弦波之半週期。噪音減少電路21〇經組態以產生一平 • 滑負載電壓Vl〇ad ’使得其頻率分量位於典型人可聽範圍之 外以減少或消除咔嗒聲及砰聲嗓音。 圖5說明根據本發明之另一態樣的由音頻系統2〇〇回應於 斷電條件產生之例示性信號的曲線圖。詳言之，圖5之曲 線圖展示在斷電期間音頻系統200之輸出電壓V〇p的時間變 化。如所說明，在時間％處，如上文所論述，時間^指示 斷電操作之開始，音頻系統2〇〇之輸出電壓以一相對平滑 之型式哀變直至其在時間處本質上為零（〇)為止β噪音減 少電路21 0經組態以產生一平滑衰變之輸出電壓ν〇ρ，使得 其頻率分量位於典型人可聽範圍之外以減少或消除咔嗒聲 及砰聲噪音。 ❹ 圖6說明根據本發明之另一態樣的例示性斜坡產生器6〇〇 之示意圖。先前論述的噪音減少電路21〇之斜坡產生器212
• 可按照斜坡產生器6〇〇來組態。斜坡產生器6〇〇包含一電流 產生器602、ρ通道FET ΜΡ1·4、η通道fET ]^17及電容器 CL。FET ΜΡ丨_4之源極電耦接至正電源執V4d，且FET Μρ2 4 之閘極電耦接至FET ΜΡ1·2之汲極及FET ΜΝ4之汲極。FET MP1之閘極電耦接至fet Mm之閘極，且兩者均經調適以接 收控制信號EN。FET Μ”之汲極電耦接至FET Mn5之汲 極，及FET Mns_6之閘極。feT MP4之汲極電耦接至FET 138120.doc 200947849 mN6_7之汲極，並電耦接至電容器cL之第一末端。 電流產生器602耦接於正電源軌Vdd與FET MN1i汲極之 間。FETMni之源極電輛接至FETMn2-3之沒極及FETMn3-4 之閘極。FET MN2及MN7之閘極經調適以接收控制信號 ENB(例如，控制信號EN之互補者）。FET MN2_7之汲極以及 電容器Cl之第二末端電耦接至負電源軌Vss，其可處於接 地電位。 在操作中，當控制信號EN處於低邏輯位準且控制信號 ENB處於高邏輯位準時，斜坡電路600被去能。處於低邏 輯位準之控制信號EN切斷FET MN1以防止電流流過FET MN3，且因其與FET MN3之鏡射組態而因此流過FET Mn4。 又，處於低邏輯位準之控制信號EN接通FET MP1，其將 Vdd耦接至FET MP2_4之閘極，藉此切斷此等FET。處於高 邏輯位準之控制信號ENB接通FET MN2及MN7以使FET MN3_4 及MN6_72個別汲極接地，以減少或消除經由此等電晶體 之電流泡漏。因此，當斜坡電路600被去能時，電流1〇_4大 體上為零。 當控制信號EN過渡至高邏輯位準且控制信號ENB過渡至 低邏輯位準時，斜坡電路600被致能。處於高邏輯位準之 控制信號EN接通FET MN1且切斷FET MP1。處於低邏輯位 準之控制信號ENB切斷MN2及MN7。FET MN1之接通將電流 源602電耦接至FET MN3之汲極，且電晶體MN2之切斷移除 FET Mn3之短路或旁路。此允許電流Ig經由FET Mni及Mn3 自電流源602流至Vss軌。此電流亦允許FET MN4傳導電流 138120.doc -15- 200947849
FET Μη之切斷移除FET 之短路或旁路，其因此接通 FET Mp2、Mp3及Mp4，因為Vdd不再施加至其閘極。此允 許電流1丨、12及13流過FET MP2、1^3及1^4。FET Mm之切 斷移除FET Mn6之短路或旁路，藉此允許電流14流過FET - Mm。產生電容器CL上之斜坡電壓Vctl的輸出電流Ι〇υτ為電 流I3與I4之間的差（例如，I〇UT=I3_I4)。 ❹ 斜坡電路400可經組態以使用一可能因相對小之輸出電 流Ι〇υτ而實施於積體電路中的電容器匕來產生斜坡電壓 Vctl。舉例而言’ FET ΜΝ3可經組態以具有—比FET Μν4之 通道寬度大20倍（2〇x)的通道寬度。因此’因FET Μν3及 Μν4之電流鏡射組態，電流l比電流1()大體小2〇倍（例如，l =1/20*10)。同樣地，FET Mp2可經組態以具有一比fet Mp3 及Mm之通道寬度大五（5)倍（5x)之通道寬度。因此，因 FET MP2、MP3及MP4之電流鏡射組態，電流12及l3比電流u ❹ 大體小五（5)倍（例如，12=13 = 1/5*1丨）。FET MN5可經組態以 具有一比ΜΝδ之通道寬度大5/4倍的通道寬度。因此，因 • FET MNS及ΜΝό之電流鏡射組態，電流^為電流12之4/5倍 (例如，14=4/5*12)。 使用電流I〗比電流10小20倍之事實，可依據1〇而將電流工3 寫出如下： I3 =l/5*I, = l/i〇〇*I〇 Si 又，使用電流I2亦比電流1〇小100倍之事實，可依據1〇而 將電流14寫出如下： 138120.doc -16· 200947849 l4=4/5*I2=4/500*Io 式2 如上文所論述，輸出電流Ι〇υτ可表示如下： I〇UT = l3~l4 式3 以如式1及2 _所提供之13及14取代如式3中所提供之^及 Ι4 ’輸出電流Ιουτ可呈現如下： Ι〇υτ=1/100*Ι〇-4/50〇*Ι〇=1/500*Ι〇 式 4 舉例而言，若Ια經選擇為大致兩（2)微安，則輸出電流 Ιουτ將為大致4毫微安。此小電流將允許電容器Cl實施於 積體電路中，且仍將適當上升時間提供給一斜坡控制 Vctl ’以減少或消除在加電操作期間由相關聯揚聲器25〇 產生之咔嗒聲及砰聲噪音。 圖7說明根據本發明之另一態樣的第二例示性音頻系統 700之方塊圖。除歸因於施加一 dc參考電壓乂…至其輸出 及自其輸出移除一DC參考電壓Vref而減少或消除咔嗒聲及 砰聲噪音外’音頻系統7〇〇還經組態以歸因於存在於輸入 音頻信號中之DC偏移電壓而減少或消除咔嗒聲及砰聲噪 音。音頻系統700之主音頻放大器放大包括DC偏移電壓之 輸入音頻信號以在其輸出處產生一DC偏移電壓。在加電 期間’此DC偏移電壓亦可使得咔嗒聲及砰聲噪音由相關 聯揚聲器產生。
詳言之，音頻系統700包含一第一運算放大器OPA1、一 第二運算放大器OPA2及一噪音減少電路710。第一運算放 大器OPA1經組態以放大輸入音頻信號《第二運算放大器 OPA2經組態以在第一運算放大器OPA1之輸出處提供一 DC 138 丨 20.doc -17· 200947849 參考電壓（例如，Vre广Vdd/2)以改良或大體上最佳化輸出 音頻信號之動態範圍。噪音減少電路710經調適以歸因於 提供DC參考電壓Vref至第一運算放大器〇pA1之輸出，及 終止於第一運算放大器〇PA1之輸出處的存在於輸入音頻 L號處之DC偏移電壓而減少或消除由相關聯揚聲器750產 生的咔嗒聲及砰聲噪音。 更特定言之，第一運算放大器OPA1包括一負輸入㈠， 其經調適以藉助於輸入電阻器Ria及FET M3(其為噪音減少 電路710之組件）接收輸入音頻信號之負分量Vim。第一運 算放大器OPA1亦包括一正輸入（+)，其經調適以藉助於輸 入電阻器R1B及FET M4(其為噪音減少電路710之組件）接收 輸入音頻信號之正分量Vip。第一運算放大器〇pA1進一步 包括一藉助於AC耦合電容器CAC而耦接至相關聯揚聲器 750之輸出。反饋電阻器r2A耦接於第一運算放大器〇pA1 之輸出與負輸入（-)之間。第一運算放大器OPA1包括一經 調適以接收控制信號EN2之輸入。 第二運算放大器OPA2經組態為電壓跟隨器以產生一至 第一運算放大器OPA1之正輸入端子（+)的DC參考電壓 Vref。第二運算放大器OPA2包括一經調適以接收DC參考 電壓Vref的正輸入（+)。第二運算放大器OPA2亦包括一耦接 至其輸出之負輸入（-)。第二運算放大器OPA2之輸出藉助 於電阻器RZB而電耦接至第一運算放大器OPA1之正輸入 (+)。第二運算放大器OPA2包括一經調適以接收一控制信 號EN1之輸入。 138120.doc -18- 200947849 噪音減少電路710包含一斜坡產生器712、ρΕΤ Μ1-M4、 電阻器roff，及回應於控制信號ΕΝ2、ΕΝ2Β、ΕΝ5&ΕΝ5Β 之可控開關。詳言之，FET Ml包括一電搞接至第二運算 放大器OPA2之輸出的汲極、一電搞接至第一運算放大器 • 〇PA1之輸出的源極，及一藉助於可控開關EN5而電耦接至 . 斜坡產生器712之閘極。FET M2包括一藉助於電阻器r〇ff 而電耦接至第一運算放大器OPA丨之輸出的汲極、一電耦 接至接地或Vss之源極，及一經調適以接收控制信號EN3 之閘極。 FET M3包括一經調適以藉助於電阻器尺丨a而接收輸入音 頻仏號之負分量Vim的汲極、一電耦接至第一運算放大器 OPA1之負輸入（_)的源極，及一電耦接至FET厘4之閘極並 藉助於可控開關EN2電耦接至斜坡產生器712的閘極。FET M4包括一經調適以藉助於電阻器尺⑶接收輸入音頻信號之 正分量乂!？的汲極、一電耦接至第一運算放大器〇pAi之正 _ 輸入（+)的源極，及一電耦接至FET M3之閘極並藉助於可 控開關EN2電耦接至斜坡產生器712的閘極。可控開關 EN2B電耦接於FET M3及河4之閘極與接地或Vss之間。可 控開關EN5B電耦接於FETMli閘極與接地或vss之間。音 頻系統700之操作經解釋如下。 圖8說明根據本發明之另一態樣的音頻系統700之例示性 控制信號的時序圖。該時序圖包括五（5)個所提之時間u· t5。時間tl表示音頻系統7〇〇之加電操作（且詳言之，以一 減少或消除由相關聯揚聲器75〇產生之咔嗒聲及砰聲噪音 I38I20.doc -19· 200947849 的方式平滑地施加DC參考電壓Vref至第一運算放大器 OPA1之輸出的過程）之開始。時間t2表示平滑地施加DC參 考電壓Vref至第一運算放大器OPA1之輸出的過程之結束。 時間t3表示以一減少或消除由相關聯揚聲器750產生之咔 嗒聲及砰聲噪音的方式將輸入音頻信號（其可包括DC偏移 電壓）耦接至第一運算放大器OPA1之輸入的開始。時間t4 表示將輸入音頻信號耦接至第一運算放大器OPA1之輸入 之過程的結束。且，時間t5表示音頻系統700之斷電操作 的開始。 在時間tl之前，控制信號EN1、EN2.、EN4及EN5處於低 邏輯位準，且控制信號EN3處於高邏輯位準。在此組態 中，第一及第二運算放大器OPA1-2及斜坡產生器712經去 能，FET Ml、M3及M4經切斷，FET M2經接通，可控開 關EN2及EN5處於其斷開位置，且可控開關EN2B及EN5B 處於其閉合位置。 在時間tl處，控制信號EN1、EN4及EN5自低邏輯位準過 渡至高邏輯位準，且控制信號EN3自高邏輯位準過渡至低 邏輯位準。處於高邏輯位準之控制信號EN1使得第二運算 放大器OPA2在其輸出處及FET Ml之汲極處產生DC參考電 壓Vref。處於高邏輯位準之控制信號EN5使得可控開關EN5 處於閉合位置，且可控開關EN5B處於斷開位置。處於高 邏輯位準之控制信號EN4致能斜坡產生器712開始產生一 第一斜坡控制電壓Vctl 1。處於低邏輯位準之控制信號EN3 切斷FET M2。 138120.doc •20· 200947849 在時間tl與t2之間’上升第一控制電壓vctl 1使得FET Ml之電阻rds以一相對平滑之型式減小，以便以一減少或 消除由相關聯揚聲器750產生之咔嗒聲及砰聲噪音的方式 平滑地施加DC參考電壓yref至第一運算放大器OPA1之輸 • 出’如先前參考先前實施例更詳細地論述。至時間t2為
. 止’第一運算放大器OPA1之輸出處的電壓應大體處於DC 參考電壓Vref。在時間t2處，控制信號EN4及EN5自高邏輯 ❹ 位準過渡至低邏輯位準以去能斜坡產生器712、斷開可控 開關EN5以將斜坡產生器712與1^丁 M1之閘極去耦，且閉 合可控開關EN5B以確保FET Ml被切斷。 在時間t3處，致能信號EN2及en4自低邏輯位準過渡至 南邏輯位準。處於高邏輯位準之控制信號EN2致能第一運 算放大器OPA1、閉合可控開關EN2，並斷開可控開關 EN2B。處於高邏輯位準之控制信號EN4致能斜坡產生器 712開始產生一第一斜坡控制電壓vct〖2。在時間t3與t4之 φ 間，上升控制電壓Vct12使得FET M3及M4之電阻以一相對 平滑之型式減小，以便以一減少或消除由相關聯揚聲器 . 750產生之咔嗒聲及砰聲噪音的方式平滑地施加包括^^偏 移電壓之輸入音頻信號至第一運算放大器OPA1之輸入， 且因此施加至第一運算放大器〇pA1i輸出。 在時間t4與t5之間，音頻系統7〇〇藉由放大輸入音頻信號 以產生具有足夠功率位準之輸出音頻信號來驅動相關聯 揚聲器750而操作於正常或穩態模式中。在正常或穩態操 作期間，可控開關EN2保持閉合且斜坡產生器712產生一 138120.doc •21- 200947849 邏輯位準以保持FET M3及M4接通。在時間t5(其如上文 斤时述才曰不斷電操作的開始）處，控制信號EN1、£N2及 、。自同邏輯位準過渡至低邏輯位準，控制信號EN3自低 邏輯位準過渡至高邏輯位準，且控制信號E5保持處於低邏 . 輯位準。此藉由去能第一及第二運算放大器OPA1-2及斜 坡產生器712，及接通FET M2而將音頻系統700帶至其切 斷模式。FET M2之接通使得電容器Cac上之電荷以一相對 ❹ 平π之型式耗散，以防止由相關聯揚聲器750產生的咔嗒 聲及砰聲噪音。電阻器r〇ff可經組態以提供電容器[μ上 之電荷的相對平滑之耗散。 圖9說明根據本發明之另一態樣的第三例示性音頻系統 9〇〇之方塊圖。對於音頻系統直接耦接至相關聯揚聲器（例 如，在無AC耦合電容器之情況下）的狀況，音頻系統9〇〇經 組態以減少或消除咔嗒聲及砰聲噪音。詳言之，音頻系統 9〇〇包含一運算放大器〇PA1、電阻器Ria、Rib、及 ❹ R2B、FET M3及M4，以及斜坡產生器9〇2。此等裝置可實 施於一或多個積體電路、離散裝置或一或多個積體電路與 .一或多個離散裝置之組合中。 更特定言之’運算放大器OPA1包括一經調適以藉助於 電阻器R1A及FET M3之汲極及源極接收輸入差分音頻信號 之負分量Vim的負輸入（-)。運算放大器OpAl亦包括一經調 適以藉助於電阻器R1B及FET M4之汲極及源極接收輪入差 分音頻信號之一正分量Vim的正輸入端子（+)。應理解，輸 入音頻信號無需經組態為一差分信號。電阻器r2b耦接於 138120.doc -22· 200947849 運算放大器OPA1之正輸入（+)與vss或接地電位之間。運算 放大器OPA1包括一藉助於一反饋電阻器R2a耦接至負輸入 (-)之輸出。運算放大器OPA1之輸出可在無介入AC耦合電 谷器之情況下耗接至相關聯揚聲器。斜坡產生器902耗接 . 至FET M3及M4之閘極以在加電及/或斷電操作期間將一斜 坡控制信號提供給該等閘極。運算放大器OPA1與斜坡產 生器902兩者包括一致能輸入以接收一控制信號eni。 ❹ 在操作中’在音頻系統900經加電之前，控制信號εν 1 處於低邏輯位準以去能運算放大器〇ΡΑ1及斜坡產生器 902。在加電時，控制信號ΕΝ1自低邏輯位準過渡至高邏 輯位準。此使得致能運算放大器ΟΡΑ1及斜坡產生器9〇2。 斜坡產生器902產生一上升斜坡控制電壓vctl，其平滑地 減小FET M3及M4之電阻。此具有平滑地施加輸入音頻信 號（Vim及Vip)至運算放大器OPA1之輸入的效應。若輸入音 頻信號中存在任何DC偏移’則平滑減小FET M3及M4之電 φ 阻的效應使得經放大之DC偏移電壓平滑地出現於運算放 大器OPA1之輸出處。斜坡產生器902可經組態而以運算放 • 大器0PA1之輸出處的過渡DC偏移電壓減少或消除在相關 聯揚聲器950處產生之咔嗒聲及砰聲噪音的方式產生控制 電壓Vctl。 在正常或穩態操作期間，斜坡產生器902繼績產生一高 邏輯位準控制信號Vclt以使FET M3及M4保持接通以允許輸 入音頻信號柄接至運算放大器OPA1之輸入。回應於斷電 操作’控制彳έ號ΕΝ 1自高邏輯位準過渡至低邏輯位準以去 138120.doc -23- 200947849 能運算放大器〇pA1及斜坡產生器9〇2。或者，斜坡產生器
902可經組態以提供-下降斜坡電壓，以平滑地增大FET M3及M4之電阻從而平滑地去麵輸人音頻信號與運算放大 器0PA1，輸入。此使得運算放大器〇PAi之輸出處的電壓 . 平⑺地衰變，以防止或消除由相關聯揚聲器950產生之咔 . 嗒聲及砰聲噪音。 在-或多個例示性實施例中，所描述之功能可以硬體、 ❹ ㈣、動體或其任何組合來實施…軟體實施，則該等 功能可作為-或多個指令或程式碼儲存於電腦可讀媒體上 或經由電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒 體與通信媒體（包括促進將電腦程式自一處轉移至另一處 的任何媒體）兩者。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可 用媒體。藉助於實例且非限制，此等電腦可讀媒體可包含 RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟储存裝置、 磁碟儲存裝置或其他磁性儲存裝置，或可用於載運或儲存 ❹呈指令或資料結構之形式的所要程式碼且可由電腦存取的 任何其他媒體。又，任何連接經適當地稱為電腦可讀媒 體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖電纜、雙絞線、數 位用戶線（DSL)’或諸如紅外、無線電及微波之無線技術 而自網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同轴電纜、 光纖電窥、雙絞線、DSL，或諸如紅外、無線電及微波之 無線技術包括在媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及 光碟包括緊密光碟（CD)、雷射光碟、光碟、數位化通用光 碟（DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方 138120.doc -24· 200947849 式再生資料，而光碟用雷射以光學方式再生資料。上述内 容之組合亦應包括在電腦可讀媒體之範疇内。 儘管已結合各種態樣而描述本發明，但將理解，本發明 能夠具有其他修改。本申請案意欲涵蓋本發明之任何變 化、使用或調適’其大體遵循本發明之原理且包括偏離本 . 發明之如在本發明所屬之技術内之已知及慣例實踐内的此 等偏離。 【圖式簡單說明】 ❹ 圖1說明一例示性習知音頻系統的方塊圖。 圖2說明根據本發明之一實施例的例示性音頻系統之方 塊圖。 圖3說明根據本發明之另一態樣的音頻系統之例示性控 制信號之時序圖。 圖4A至圖4D說明根據本發明之另一態樣的由音頻系統 回應於加電條件產生之例示性信號的曲線圖。 〇 圖5說明根據本發明之另一態樣的由音頻系統回應於斷 電條件產生之例示性信號的曲線圖。 圖6說明根據本發明之另一態樣的例示性斜坡產生器之 示意圖。 圖7說明根據本發明之另一態樣的第二例示性音頻系統 之方塊圖。 圖8說明根據本發明之另一態樣的第二音頻系統之例示 性控制信號之時序圖。 圖9說明根據本發明之另一態樣的第三例示性音頻系統 138120.doc -25· 200947849 之方塊圖。 【主要元件符號說明】
100 音頻系統 150 揚聲器 200 音頻系統 210 噪音減少電路 212 斜坡產生器 250 揚聲器 600 斜坡產生器/斜坡電路 602 電流產生器/電流源 700 音頻系統 710 噪音減少電路 712 斜坡產生器 750 揚聲器 900 音頻系統 902 斜坡產生器 950 揚聲器 Cac AC耦合電容器/DC阻塞電容器 Cl 電容器 ΕΝ 控制信號 ΕΝΒ 控制信號 ΕΝ1 控制信號 ΕΝ2 控制信號 ΕΝ3 控制信號 138120.doc -26- 200947849 EN4 控制信號 EN5 控制信號 I〇 Ιι 電流 電流 . I2 電流 I3 電流 Ϊ4 電流 Ι〇υτ 〇 Ml 輸出電流 第一場效電晶體（FET) M2 第二 FET M3 FET M4 FET MN1 η通道FET Mn2 η通道FET Mn3 η通道FET 〇 Mn4 Mn5 η通道FET η通道FET Mn6 η通道FET mN7 η通道FET Mpi ρ通道FET Mp2 ρ通道FET Mp3 ρ通道FET Mp4 ρ通道FET OPA1 第一運算放大器 138120.doc -27- 200947849 OPA2 第二運算放大器 Rl A 電阻器 Rib 電阻器 R-2A 電阻器 - Κ·2Β 電阻器 Rds 第一 FET Ml之電阻 R〇ff 電阻器 Veil 上升斜坡控制電壓 〇 Vctll 第一斜坡控制電壓/上升第一控制 電壓
Vctl2 第二斜坡控制電壓/上升控制電壓 V dd 正電源執/電源電壓 vim 差分信號/輸入音頻信號/負分量 Vip 差分信號/輸入音頻信號/正分量 V load 負載電壓 ❿ v〇P 輸出電壓 vref DC參考電壓 Vss 負電源軌 138120.doc -28 -
Claims (1)
- 200947849 七、申請專利範圍： 1· 一種音頻系統，其包含： 一放大器，其包括一經調適以接收一輸入音頻信號的 輸入，及一經調適以產生一輸出音頻信號的輸出；及 一噪音減少電路，其經調適而以一減少或消除由一相 關聯揚聲器產生之噪音的方式施加—DC電壓至該放大器 之該輸出或自該放大器之該輸出移除一DC電壓。 2. 如"月求項1之音頻系統，其中該放大器包含一運算放大 器。 3. 如味求項1之音頻系統，其中該噪音包括咔嗒聲及砰聲 噪音。 4. 如請求項1之音頻系統，其中該噪音減少電路包含一可 選電流路徑，其經調適而以一減少或消除在一斷電操作 期間由一相關聯揚聲器產生之噪音的方式，平滑地耗散 來自該放大器之該輸出的電荷以減小電壓。 5. 如請求項4之音頻系統，其中該電流路徑包含一與一可 控開關串聯之電阻元件。 6. 如請求項5之音頻系統，其中該電阻元件包含一電阻 器’且該可控開關包含一場效電晶體（FET)，該場效電 晶體具有與該電阻器串聯耦接之汲極及源極，以及一經 調適以接收一控制信號之閘極。 7. 如凊求項1之音頻系統，進一步包含一經調適以產生該 DC電壓之源。 8. 如請求項7之音頻系統，其中該噪音減少電路包含： 138120.doc 200947849 一可控電阻裝置，其耦接於該DC電壓源與該 該輸出之間；及 °之 -產生器’其經調適以產生一控制信號，該控制户號 減小該可控電阻裝置之電阻，而以—減少或消除在:加 電操作期間由該相關聯揚聲器產生之噪音的方式，將該 DC電壓自該DC電壓源平滑地施加至該放大器之該轸 出。 μ ❹9•如請求項8之音頻系統’其中該產生器包含一斜坡產生 器，且該可控電阻裝置包含一場效電晶體（FEt)。 10.如請求項9之音頻系統，其中該斜坡產生器包含： 一第一電流路徑，其經調適以產生一第一電流，其中 該第一電流路徑回應於一控制信號而為可選的； 一第二電流路徑，其以一鏡射型式耦接至該第一電流 路徑，以產生一與該第一電流成一第一鏡射比率之關係 的第二電流； Θ 一第三電流路徑，其以一鏡射型式耦接至該第一電流 路仫以產生一與該第一電流成一第二鏡射比率之關係 的第三電流；及 電谷元件’其以一第四電流流過該電容元件之一方 式來耦接至該第二電流路徑及該第三電流路徑，其中該 第四電流為一在該第二電流與該第三電流之間的差且 八中控制電壓至少部分地產生於該電容元件上。 如咕求項1之音頻系統，其中該在該放大器之該輸出處 的DC電壓係得自—存在於該輸人音頻信號中之DC偏移 138120.doc -2- 200947849 電壓’且其中該噪音減少電路包含： 可控電阻裝置，其耦接至該放大器之該輸入；及 一產生ϋ，其經調適以產生一控制信冑，該控制信號 減小或增大該可控電阻裝置之電阻，使得以一減少或消 除分別在一加電或斷電操作期間由該相關聯揚聲器產生 - 之噪音的方式，將該00偏移電壓平滑地施加至該放大器 之該輸入，或自該放大器之該輸入移除該偏移電壓。 ❹12.—種操作—音頻系統之方法，其包含以-減少或消除由 一相關聯揚聲器產生之噪音的方式施加—Dc電壓至該音 頻系統之一輸出或自該音頻系統之一輸出移除一 DC 壓。 13. 如請求項12之方法’其中該噪音包括心荅聲及砰聲嚼 音。 14. 如請求項12之方法’其中自該音頻系統之該輸出移除該 DC電麗包含平滑地耗散來自該音頻系統之該輸出的電 ❹ 荷。 15. 如睛求項12之方法，其中自該音頻系統之該輸出移除該 DC電壓係回應於該音頻系統之一斷電操作。 … 16. 如明求項12之方法，其中施加該dc電壓至該音頻系統之 該輸出包含將該DC電壓之—源平滑地耗接至該音頻、 之該輪出。 A 項12之方法，其中施加該DC電壓至該音頻系統之 出係回應於該音頻系統之一加電操作。 18.如-月求項12之方法’其中該沉電壓係得自一輸入音頻信 138120.doc 200947849 號。 1 9 _ 一種音頻系統，其包含： 用於放大一輸入音頻信號以產生一輸出音頻信號之構 件；及 用於藉由平滑地施加—Dc電壓至該放大構件之一輸出 . 或自該放大構件之一輸出移除一 DC電壓而減少由一相關 聯揚聲器產生之噪音的構件。 ❺ 20·如請求項丨9之音頻系統，其中該噪音減少構件包含—可 選電流路徑，該可選電流路徑經調適而以一減少或消除 在一斷電操作期間由該相關聯揚聲器產生之噪音的方 式，平滑地耗散來自該放大構件之該輸出的電荷，以減 小該DC電壓》 2 1.如請求項19之音頻系統，其中該噪音減少電路包含： 用於將該DC電壓之一源可變地耦接至該放大構件之該 輸出的構件；及 e 用於產生一控制信號的構件，該控制信號減小該可變 耦接構件之電阻而以一減少或消除在一加電操作期間由 該相關聯揚聲器產生之噪音的方式，將該DC電壓自該源 平滑地施加至該放大構件之該輸出。 22·如請求項21之音頻系統，其中該控制信號產生構 含： 用於回應於一控制信號而選擇性地產生一第—電流之 構件； & 用於產生一與該第一電流成一第一比之關係之第二電 138120.doc ·* 4 - 200947849 流的構件； 一電流成一第二比之關係之第三電 用於產生一與該第 流的構件； 用於產生一大體上為該第 差之第四電流的構件，·及 一電流與該第三電流之間之 23.用於自該第四電流產生該控制信號的構件。 ^求項19之音頻系統’其中該在該放大器之該輸出處 、C電壓係得自-存在於該輸入音頻信號中<DC偏移 電壓，且其中該噪音減少構件包含： 用於將該輸入音頻信號耦接至該放大構件之構件；及 :用於產生一控制信號之構件，該控制信號減小或增大 該為接構件之電阻而以-減少或消除分別在—加電或斷 電操作期間由一相關聯揚聲器產生之噪音的方式，平滑 地施加包括第二DC偏移電壓之該輸入音頻信號至該放大 構件之輸入，或自該放大構件之輸入移除包括第二〇(：偏 移電壓之該輸入音頻信號。 138120.doc
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