TW201926906A - 類比輸出電路 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種類比輸出電路，其中，該類比輸出電路包括DAC，輸出級和檢測器。在類比輸出電路的操作中，DAC被配置為對數位元輸入信號執行數位至類比轉換操作以產生類比信號，輸出級被配置為接收該類比信號以產生輸出信號，以及，檢測器被配置為檢測該數位輸入信號的特徵，並參考該數位輸入信號的特徵產生至少一個控制信號，以在輸出信號的過零點處調節輸出級。

Description

類比輸出電路
相關申請的交叉引用：本申請要求2017年11月24日遞交的申請號為62/590,413的美國臨時案的優先權，在此合併參考上述申請案的全部內容。
本發明一般涉及輸出電路，以及更特別地，涉及一種具有可控輸出級的類比輸出電路。
在AB類輸出級中，交叉失真（crossover distortion）是與輸出電流和靜態電流之間的比率成比例的。因此，在交叉失真和靜態電流之間存在折衷。特別地，不管輸出電流是大還是小，但為了總是降低交叉失真，靜態電流被設計得較大以改善性能，然而，較大的靜態電流意味著大的功耗。
為瞭解決該問題，一種解決方案是在類比輸出電路中使用兩個不同的輸出級。例如，當輸入信號具有較低強度（即類比輸出電路的輸出電流較小）時，類比輸出電路選擇其中一個輸出級來產生輸出信號，而當輸入信號變大時（即，類比輸出電路的輸出電流較大），類比輸出電路選擇另一個輸出級來產生輸出信號。然而，設計兩個輸出級需要更多的晶片面積，且這兩個輸出級之間的切換操作會導致輸出信號的毛刺（glitch）。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供一種類比輸出電路，以解決上述問題。
根據本發明的一些實施例，本發明提供了一種類比輸出電路，該類比輸出電路包括數位至類比轉換器（DAC）、輸出級和檢測器。數位至類比轉換器（DAC）用於對數位輸入信號進行數位至類比轉換操作，以產生類比信號；輸出級耦接於該DAC，用於接收該類比信號，以產生輸出信號；以及，檢測器耦接於該輸出級，用於檢測該數位輸入信號的特徵，並參考該數位輸入信號的特徵產生至少一個控制信號，以在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的靜態電流。
根據本發明的另一些實施例，本發明提供了一種類比輸出電路，該類比輸出電路包括延遲電路、輸出級和檢測器。延遲電路用於對輸入信號進行延遲，以產生延遲信號；輸出級耦接於該延遲電路，用於接收該延遲信號，以產生輸出信號；以及，檢測器耦接於該輸出級，用於檢測該輸入信號的特徵，並參考該輸入信號的特徵產生至少一個控制信號，以在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的靜態電流。
在上述技術方案中，由於輸出級是在輸出信號的過零點處調整的，因此，可以避免輸出信號上出現毛刺。
在下面的詳細描述中描述其它實施例和優點。本發明內容並非旨在限定本發明。本發明由申請專利範圍限定。
第1圖根據本發明一實施例示出了類比輸出電路100。如第1圖所示，類比輸出電路100包括延遲電路（delay circuit）110，數位至類比轉換器（digital-to-analog converter，DAC）120，輸出級（output stage）130和檢測器（detector）140。在一些實施例中，類比輸出電路100用於接收數位輸入信號（例如，音頻信號）Din，以產生輸出信號Vout。在一些實施例中，類比輸出電路100可用於驅動揚聲器，輸出級130可以是AB類或D類輸出級，具體地，本發明實施例不做限制。
在類比輸出電路100的操作中，延遲電路110接收數位輸入信號Din，並對數位輸入信號Din進行延遲，以產生延遲信號Din'，其中，延遲電路110具有延遲量“tdelay”，如第1圖所示，延遲信號Din'相對於數位輸入信號Din滯後一段時間“tdelay”。DAC 120對該延遲信號Din'執行數位至類比轉換操作，以產生類比信號Vin。然後，輸出級130接收類比信號Vin，以產生輸出信號Vout。與此同時，檢測器140檢測/分析數位輸入信號Din的內容（content），以產生至少一個控制信號Vc去控制輸出級130的靜態電流。特別地，檢測器140分析數位輸入信號Din的內容，以確定數位輸入信號Din的特徵（characteristic）。在本實施例中，該特徵可以是以下描述中涉及的信號強度（或者，也可體現為信號大小(signal magnitude)，信號能量(signal energy)，信號包絡大小(signal envelope)等…以下實施例以信號強度為例進行描述），例如，數位輸入信號Din的強度（strength），其中，數位輸入信號Din（例如，音頻信號，該特徵可以是數位輸入信號的音量）的強度可以指示音頻信號的音量和/或輸出級130的輸出電流。在該實施例中，如果數位輸入信號Din的強度變大或變小（如第1圖示出了變大的情形），則檢測器140參考數位輸入信號Din的強度或強度變化來產生控制信號Vc，以控制輸出級130的靜態電流。在第1圖所示的實施例中，數位輸入信號Din的強度可由數位輸入信號Din的擺幅反映，例如，在時間點t0前後，數位輸入信號Din的擺幅變大，從而，說明數位輸入信號Din的強度變大。第5圖示出了獲取信號強度的其中一種方式，例如，可透過全波整流器對數位輸入信號Din取絕對值，獲得abs(Din)，然後再取絕對值abs(Din)的峰值max[abs(Din)]便可獲得信號強度Strength，Strength=max[abs(Din)]，具體地，本發明實施例不做限制。在一些實施例中，可針對強度變化設置一閾值來決定是否需要產生控制信號Vc，例如，若數位輸入信號Din的強度的變化量超過該閾值，則產生控制信號Vc去調整/控制（例如，調大或調小）輸出級130的靜態電流，而若數位輸入信號Din的強度的變化量小於該閾值，則控制信號Vc不調整輸出級130的靜態電流或不產生控制信號Vc，具體地，本發明實施例不做限制。
在該實施例中，為了防止輸出信號Vout上（尤其是輸出信號Vout出現轉態時）的毛刺，檢測器140產生控制信號Vc，以在輸出信號Vout的過零點（zero-crossing point）處調整輸出級130的靜態電流。特別地，由於延遲電路110位於DAC 120和輸出級130的前面，因此，檢測器140相較於輸出級130能夠提前獲取數位輸入信號Din的內容。從而，檢測器140可以在一段時間t（如時間“tdelay”，假設檢測器140分析數位輸入信號Din的內容以獲知其信號強度是否變化的時間與DAC 120內的延遲基本相同，但本發明並不限於此）之前預設（preset）輸出級130，並精確地發送控制信號Vc（如一個或多個控制信號Vc），以在輸出信號Vout的過零點處調整輸出級130的靜態電流。例如，如第1圖所示，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變大，檢測器140可以等待一段時間（如“tdelay”），然後發送控制信號Vc，以在輸出信號Vout的過零點處增大輸出級130的靜態電流。由於是在過零點處增大輸出級130的靜態電流，因此，不但可以減少交叉失真而且還不會在輸出信號Vout上產生任何毛刺。在另一種情況下，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變小，則檢測器140可以等待一段時間（如“tdelay”），然後發送控制信號Vc，以在輸出信號Vout的過零點處減小輸出級130的靜態電流。由於是在過零點處減小輸出級130的靜態電流，因此，可以降低功耗，其中，由於輸出信號Vout也會變小，所以交叉失真也不是問題。
可以通過調整輸出級130的大小（size）或偏置電流（bias current）來控制輸出級130的靜態電流，例如，輸出級130的大小（size）在後續描述中可體現為輸出級130中被使能/被接通的並聯路徑的數量。第2圖是根據本發明第一實施例示出的輸出級130的示意圖。如第2圖所示，輸出級130包括多個並聯路徑210_1-210_K，其中，並聯路徑210_1-210_K中的每一個包括P型電晶體MP，N型電晶體MN和兩個開關SW1、SW2。應當說明的是，雖然第2圖中在每個並聯路徑中示出兩個開關，但變型實現中可以僅具有一個開關或兩個以上的開關，只要能使並聯路徑能選擇性地接收類比信號Vin（即只要能使並聯路徑能被選擇性地接通或斷開）的設計均可以，具體地，本發明實施例不做任何限制。在該實施例中，類比信號Vin包括第一信號Vinp和第二信號Vinn，以及，並聯路徑210_1-210_K中的P型電晶體MP分別接收第一信號Vinp，並聯路徑210_1-210_K中的N型電晶體MN分別接收第二信號Vinn，以產生輸出信號Vout。在該實施例中，N型電晶體MN通過一節點耦接於P型電晶體MP，以及，多個並聯路徑210_1-210_K中的該節點連接在一起，以產生輸出信號Vout。特別地，P型電晶體MP和N型電晶體MN串聯耦接在第一供給電壓（例如，電源電壓）和第二供給電壓（例如，接地電壓）之間，但本發明並不限於此。此外，根據數位輸入信號Din的強度和/或輸出信號Vout的強度，並聯路徑210_1-210_K中的每一個被選擇性地使能（enable）或禁用（disable）。例如，如第1圖所示，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變大，檢測器140可產生控制信號Vc來使能更多的並聯路徑，例如，控制信號Vc可以接通（close）所有並聯路徑210_1-210_K中的開關SW1和SW2，以使能所有並聯路徑。由於所有並聯路徑210_1-210_K都被使能，這意味著每個並聯路徑都提供靜態電流，以使輸出級130的總靜態電流更大。在另一種情況下，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變小，則檢測器140可產生控制信號Vc來禁用一些並聯路徑，例如，控制信號Vc可以僅接通並聯路徑210_1中的開關SW1和SW2，而其它並聯路徑210_2-210_K中的開關SW1和SW2是斷開的。由於只有並聯路徑210_1被使能，這意味著輸出級130的靜態電流僅被並聯路徑210_1消耗，即輸出級130具有較小的靜態電流。
在第2圖中所示的一實施例中，控制信號Vc可以是離散時間信號或數位信號，以及，每個並聯路徑的偏置電流是固定的（即，P型電晶體MP和N型電晶體MN的偏置電壓（DC電壓）是固定的），但本發明並不受限於此示例實施例，凡是基於此設計思想能夠根據至少一個控制信號Vc調整總靜態電流（即輸出級的靜態電流）的輸出級均應落入本申請的保護範圍內。
應當說明的是，第2圖中所示的電路僅用於說明目的。
只要輸出級130的大小（例如，被使能的並聯路徑數量是可調整的）能根據控制信號Vc調整，輸出級130可以是其它的電路設計。例如，每個並聯路徑的偏置電壓可以不同，即每個並聯路徑的靜態電流可以相同或不同。
第3圖是根據本發明第二實施例示出的輸出級130的示意圖。如第3圖所示，輸出級130包括多個並聯路徑310_1-310_K，其中，並聯路徑310_1-310_K中的每一個包括P型電晶體MP和N型電晶體MN，K可以是任何合適的正整數。在該實施例中，類比信號Vin包括第一組信號Vinp,1至Vinp,k和第二組信號Vinn,1至Vinn,k，以及，並聯路徑310_1-310_K中的P型電晶體MP接收第一組信號Vinp,1至Vinp,k，並聯路徑310_1-310_K中的N型電晶體MN接收第二組信號Vinn,1至Vinn,k，以產生輸出信號Vout，其中，K=k。此外，檢測器140產生的控制信號Vc用於調整P型電晶體MP和N型電晶體MN的偏置電壓（DC電壓），以調整並聯路徑310_1-310_K的偏置電流。例如，如第1圖所示，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變大，檢測器140產生控制信號Vc去減小P型電晶體MP的偏置電壓並增大N型電晶體MN的偏置電壓，以增大並聯路徑310_1-310_K中的至少一部分的偏置電流。由於增大偏置電流意味著增大靜態電流，因此，輸出級130的總靜態電流因並聯路徑310_1-310_K中的至少一部分被控制為提供更大的偏置電流/靜態電流而增大。在另一種情況下，如果檢測器140檢測到數位輸入信號Din的強度變小，則檢測器140產生控制信號Vc去增大P型電晶體MP的偏置電壓並減小N型電晶體MN的偏置電壓，以減小並聯路徑310_1-310_K中的至少一部分的偏置電流。由於減小偏置電流意味著減小靜態電流，因此，輸出級130的總靜態電流因並聯路徑310_1-310_K中的至少一部分被控制為提供更小的偏置電流/靜態電流而減小。
應當說明的是，第3圖所示的電路僅用於說明目的。只要輸出級130的偏置電流可以根據控制信號Vc調整，輸出級130也可以通過其它的電路設計來實現，例如，輸出級130可以僅具有一個並聯路徑，再例如，輸出級130包括多個並聯路徑，但控制信號Vc用於控制該多個並聯路徑中的至少一個並聯路徑（例如，一個或全部等）的偏置電流。這些替代設計應屬於本發明的範圍。
在第3圖所示的一實施例中，控制信號Vc可以是連續時間信號或類比信號，以及，輸出級130的大小是固定的（即，並聯路徑310_1-310_K始終被使能）。
應當說明的是，第1圖所示的延遲電路110是可選裝置，即延遲電路110可以從類比輸出電路100移除而不影響適當的功能。特別地，由於DAC 120也具有延遲，因此，第1圖中示出的延遲量“tdelay”可以在不使用附加延遲電路110的情況下由DAC 120提供。只要DAC 120的延遲可被獲知且DAC 120的該延遲足以使檢測器140在該延遲所對應的時長內確定出數位輸入信號Din的強度變化並產生控制信號Vc，延遲電路110可以被移除，以節省製造成本。在該變型實施例中，檢測器140確定出數位輸入信號Din的強度變化的時間不大於DAC 120的延遲。
第4圖根據本發明另一實施例示出了類比輸出電路400。如第4圖所示，類比輸出電路400包括延遲電路410，輸出級430和檢測器440。在該實施例中，類比輸出電路400用於接收輸入信號（例如，類比信號），以產生輸出信號Vout，以及，類比輸出電路400可用於驅動揚聲器，輸出級430可以是AB類或D類輸出級。
在類比輸出電路400的操作中，延遲電路410接收輸入信號Vin，以產生延遲信號Vin'，以及，輸出級430接收延遲信號Vin'，以產生輸出信號Vout。與此同時，檢測器440檢測輸入信號Vin的內容，以產生至少一個控制信號Vc去調整輸出級430的靜態電流。特別地，檢測器440可以分析輸入信號Vin的內容，以確定輸入信號Vin的特徵。在該實施例中，該特徵是以下描述中涉及的信號強度（或者，也可體現為信號大小(signal magnitude)，信號能量(signal energy)，信號包絡大小(signal envelope)等…以下實施例以信號強度為例進行描述），例如，輸入信號Vin的強度，其中，輸入信號Vin（例如，音頻信號）的強度可以表示音頻信號的音量和/或輸出級430的輸出電流。在該實施例中，如果輸入信號Vin的強度變大或變小，則檢測器440參考輸入信號Din的強度產生控制信號Vc，以調整輸出級430的靜態電流。
在該實施例中，為了防止輸出信號Vout上的毛刺，檢測器440產生控制信號Vc，以在輸出信號Vout的過零點處調整輸出級430的靜態電流。特別地，由於延遲電路410位於輸出級430的前面，因此，檢測器440可以提前獲取輸入信號Vin的內容。從而，檢測器440可以預設輸出級430，並等待一段時間後再精確地發送控制信號Vc，以在輸出信號Vout的過零點處調整輸出級430的靜態電流。例如，如果檢測器440檢測到輸入信號Vin的強度變大，則檢測器440可以等待一段時間然後發送控制信號Vc以在輸出信號Vout的過零點處增大輸出級430的靜態電流。由於在過零點處增大輸出級430的靜態電流，因此，可以改善交叉失真，而又不會在輸出信號Vout處產生任何毛刺。在另一種情況下，如果檢測器440檢測到輸入信號Din的強度變小，則檢測器440可以等待一段時間然後發送控制信號Vc以在輸出信號Vout的過零點處減小輸出級430的靜態電流。由於在過零點處減小輸出級430的靜態電流，因此可以降低功耗。
輸出級430可以通過第2圖或第3圖中所示的實施例來實現。
簡而言之，在本發明的類比輸出電路中，根據輸入/輸出信號的特徵（例如，強度），在輸出信號的過零點處調整輸出級的靜態電流。因此，類比輸出電路在驅動大輸出電流時不受交叉失真的影響，而在驅動小輸出電流或零輸出電流時可以節省大量功耗。此外，由於輸出級是在輸出信號的過零點處調整的，因此，還可以避免輸出信號上出現毛刺。
以上描述為本發明實施的較佳實施例。以上實施例僅用來例舉闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明的範疇。在通篇說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的組件。所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別組件的方式，而係以組件在功能上的差異來作為區別的基準。本發明的範圍應當參考後附的申請專利範圍來確定。在以上描述和申請專利範圍當中所提及的術語“包含”和“包括”為開放式用語，故應解釋成“包含，但不限定於…”的意思。此外，術語“耦接”意指間接或直接的電氣連接。因此，若文中描述一個裝置耦接至另一裝置，則代表該裝置可直接電氣連接於該另一裝置，或者透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該另一裝置。
文中所用術語“基本”或“大致”係指在可接受的範圍內，所屬技術領域中具有通常知識者能夠解決所要解決的技術問題，基本達到所要達到的技術效果。舉例而言，“大致等於”係指在不影響結果正確性時，所屬技術領域中具有通常知識者能夠接受的與“完全等於”有一定誤差的方式。
雖然已經對本發明實施例及其優點進行了詳細說明，但應當理解的係，在不脫離本發明的精神以及申請專利範圍所定義的範圍內，可以對本發明進行各種改變、替換和變更，例如，可以通過結合不同實施例的若干部分來得出新的實施例。所描述的實施例在所有方面僅用於說明的目的而並非用於限制本發明。本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為准。所屬技術領域中具有通常知識者皆在不脫離本發明之精神以及範圍內做些許更動與潤飾。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100、400‧‧‧類比輸出電路
110、410‧‧‧延遲電路
120‧‧‧數位至類比轉換器
130、430‧‧‧輸出級
140、440‧‧‧檢測器
210_1、…、210_K、310_1、…、310_K‧‧‧並聯路徑
MP‧‧‧P型電晶體
MN‧‧‧N型電晶體
SW1、SW2‧‧‧開關
第1圖根據本發明一實施例示出了類比輸出電路。 第2圖是根據本發明第一實施例示出的輸出級的示意圖。 第3圖是根據本發明第二實施例示出的輸出級的示意圖。 第4圖根據本發明另一實施例示出了類比輸出電路。 第5圖示出了獲取信號強度的其中一種方式。 在下面的詳細描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細節，以便所屬技術領域中具有通常知識者能夠更透徹地理解本發明實施例。然而，顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實施一個或複數個實施例，不同的實施例可根據需求相結合，而並不應當僅限於附圖所列舉的實施例。

Claims (15)

  1. 一種類比輸出電路，包括： 數位至類比轉換器（DAC），用於對數位輸入信號進行數位至類比轉換操作，以產生類比信號； 輸出級，耦接於該DAC，用於接收該類比信號，以產生輸出信號；以及， 檢測器，耦接於該輸出級，用於檢測該數位輸入信號的特徵，並參考該數位輸入信號的特徵產生至少一個控制信號，以在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的靜態電流。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述之類比輸出電路，其中，該類比輸出電路還包括： 延遲電路，用於延遲該數位輸入信號，以產生延遲信號； 其中，該DAC用於對該延遲信號執行數位至類比轉換操作，以產生該類比信號。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述之類比輸出電路，其中，該檢測器參考該數位輸入信號的特徵產生該至少一個控制信號，以通過在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的大小來調整該輸出級的靜態電流。
  4. 根據申請專利範圍第3項所述之類比輸出電路，其中，該輸出級包括： 多個並聯路徑，該多個並聯路徑中的每一個通過至少一個開關選擇性地接收該類比信號； 其中，該檢測器產生多個控制信號，以分別控制該多個並聯路徑中的開關。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述之類比輸出電路，其中，該類比信號包括第一信號和第二信號，以及，該多個並聯路徑中的每一個包括： P型電晶體，用於通過第一開關選擇性地接收該第一信號；以及 N型電晶體，用於通過第二開關選擇性地接收該第二信號，以及，該N型電晶體通過一節點耦接於該P型電晶體； 其中，該多個並聯路徑中的該節點連接在一起並產生該輸出信號。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述之類比輸出電路，其中，該檢測器參考該輸入信號的特徵產生該至少一個控制信號，以通過在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的偏置電流來調整該輸出級的靜態電流。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述之類比輸出電路，其中，該類比信號包括第一信號和第二信號，以及，該輸出級包括： P型電晶體，用於接收該第一信號；以及 N型電晶體，耦接於該P型電晶體，用於接收該第二信號； 其中，該檢測器產生該至少一個控制信號來調整該P型電晶體和該N型電晶體的偏置電壓，以調整該輸出級的偏置電流。
  8. 根據申請專利範圍第6項所述之類比輸出電路，其中，該類比信號包括第一組信號和第二組信號，以及，該輸出級包括： 多個並聯路徑，該多個並聯路徑中的每一個包括： P型電晶體，用於接收該第一組信號中的其中一個；以及， N型電晶體，通過一節點耦接於該P型電晶體，用於接收該第二組信號中的其中一個； 其中，該多個並聯路徑中的該節點連接在一起並產生該輸出信號；以及，該檢測器產生多個控制信號，以分別調整該多個並聯路徑中的該P型電晶體和該N型電晶體的偏置電壓。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述之類比輸出電路，其中，該數位輸入信號的特徵為該數位輸入信號的強度；和/或，該數位輸入信號是音頻信號，以及，該數位輸入信號的特徵為該數位輸入信號的強度或該數位輸入信號的音量。
  10. 根據申請專利範圍第1項所述之類比輸出電路，其中，該輸出級是AB類輸出級或D類輸出級。
  11. 一種類比輸出電路，包括： 延遲電路，用於對輸入信號進行延遲，以產生延遲信號； 輸出級，耦接於該延遲電路，用於接收該延遲信號，以產生輸出信號；以及， 檢測器，耦接於該輸出級，用於檢測該輸入信號的特徵，並參考該輸入信號的特徵產生至少一個控制信號，以在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的靜態電流。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述之類比輸出電路，其中，該檢測器參考該輸入信號的特徵產生該至少一個控制信號，以通過在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的大小來調整該輸出級的靜態電流。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述之類比輸出電路，其中，該檢測器參考該輸入信號的特徵產生該至少一個控制信號，以通過在該輸出信號的過零點處調整該輸出級的偏置電流來調整該輸出級的靜態電流。
  14. 根據申請專利範圍第11項所述之類比輸出電路，其中，該輸入信號的特徵為該輸入信號的強度；和/或，該輸入信號是音頻信號，以及，該輸入信號的特徵為該輸入信號的強度或該輸入信號的音量。
  15. 根據申請專利範圍第11項所述之類比輸出電路，其中，該輸出級是AB類輸出級或D類輸出級。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11018644B2 (en) * 2018-11-27 2021-05-25 STMicroelectronics (Shenzen) R&D Co. Ltd. Audio amplifier with embedded buck controller for class-G application
CN113676163B (zh) * 2021-07-14 2023-04-07 芯华章科技股份有限公司 消除毛刺的电路

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070632A (en) 1976-09-22 1978-01-24 Tuttle John R Discrete-gain output limiter
JPS58187007A (ja) 1982-04-27 1983-11-01 Victor Co Of Japan Ltd プツシユプル増幅回路
US4458213A (en) * 1982-12-13 1984-07-03 Sony Corporation Constant quiescent current, class AB amplifier output stage
US4638260A (en) 1984-09-21 1987-01-20 Hamley James P Audio amplifier
US5055797A (en) 1989-04-03 1991-10-08 Chater William T Bias control for power amplifiers
US5258758A (en) * 1991-01-31 1993-11-02 Crystal Semiconductor Corporation DAC shutdown for low power supply condition
US5406425A (en) 1991-08-06 1995-04-11 R-Byte, Inc. ISO/IEC compatible digital audio tape digital data storage system with increased data transfer rate
US5311145A (en) 1993-03-25 1994-05-10 North American Philips Corporation Combination driver-summing circuit for rail-to-rail differential amplifier
US5408235A (en) 1994-03-07 1995-04-18 Intel Corporation Second order Sigma-Delta based analog to digital converter having superior analog components and having a programmable comb filter coupled to the digital signal processor
US5872481A (en) 1995-12-27 1999-02-16 Qualcomm Incorporated Efficient parallel-stage power amplifier
US5838269A (en) 1996-09-12 1998-11-17 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for performing automatic gain control with gain scheduling and adjustment at zero crossings for reducing distortion
US5841385A (en) 1996-09-12 1998-11-24 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for performing combined digital/analog automatic gain control for improved clipping suppression
US6256482B1 (en) 1997-04-07 2001-07-03 Frederick H. Raab Power- conserving drive-modulation method for envelope-elimination-and-restoration (EER) transmitters
US6141541A (en) 1997-12-31 2000-10-31 Motorola, Inc. Method, device, phone and base station for providing envelope-following for variable envelope radio frequency signals
US6285767B1 (en) 1998-09-04 2001-09-04 Srs Labs, Inc. Low-frequency audio enhancement system
US6377315B1 (en) 1998-11-12 2002-04-23 Broadcom Corporation System and method for providing a low power receiver design
US7937118B2 (en) 2001-10-30 2011-05-03 Unwired Technology Llc Wireless audio distribution system with range based slow muting
US6614309B1 (en) * 2002-02-21 2003-09-02 Ericsson Inc. Dynamic bias controller for power amplifier circuits
JP3910868B2 (ja) * 2002-03-19 2007-04-25 富士通株式会社 集積回路
US7551688B2 (en) 2002-04-18 2009-06-23 Nokia Corporation Waveforms for envelope tracking transmitter
DE10255354B3 (de) * 2002-11-27 2004-03-04 Infineon Technologies Ag A/D-Wandler mit minimiertem Umschaltfehler
AU2003288480A1 (en) * 2002-12-09 2004-06-30 Analog Devices, Inc. A multi-channel integrated circuit comprising a plurality of dacs, and a method for monitoring the output of the dacs
US7043213B2 (en) 2003-06-24 2006-05-09 Northrop Grumman Corporation Multi-mode amplifier system
SE527677C2 (sv) 2004-02-18 2006-05-09 Peter Sandquist Förstärkare med låg utgångsimpedans och låg distortion
US7327803B2 (en) 2004-10-22 2008-02-05 Parkervision, Inc. Systems and methods for vector power amplification
US7286009B2 (en) 2005-12-30 2007-10-23 D2Audio Corporation Digital PWM amplifier with simulation-based feedback
US7782141B2 (en) 2008-12-29 2010-08-24 Texas Instruments Incorporated Adaptive signal-feed-forward circuit and method for reducing amplifier power without signal distortion
US8212619B2 (en) 2009-07-23 2012-07-03 Qualcomm, Incorporated Split-biased current scalable buffer
US7944302B2 (en) 2009-08-24 2011-05-17 Fender Musical Instruments Corporation Method and apparatus for biasing an amplifier
KR20110026065A (ko) 2009-09-07 2011-03-15 삼성전자주식회사 무선통신 시스템에서 전력 제어를 지원하는 포락선 추적 전력 증폭기를 위한 장치 및 방법
US8717211B2 (en) 2010-11-30 2014-05-06 Qualcomm Incorporated Adaptive gain adjustment system
JP5996559B2 (ja) 2011-02-07 2016-09-21 スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッドＳｋｙｗｏｒｋｓ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ． 包絡線トラッキング較正のための装置および方法
GB2500429B (en) 2012-03-22 2019-02-06 Snaptrack Inc Bias control for push-pull amplifier arrangement
US9143157B1 (en) * 2014-03-02 2015-09-22 Dsp Group Ltd. Dynamic gain switching digital to analog converter
US9768800B1 (en) 2016-09-13 2017-09-19 Analog Devices, Inc. Envelope dependent output stage scalability
CN106656085B (zh) 2017-01-20 2018-09-25 深圳市中移联半导体科技有限公司 一种增益控制装置
GB2563093B (en) * 2017-06-02 2021-08-25 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd Analogue signal paths

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