TW202326154A - 用於最大化放大器之線性度及最小化單端放大器中干擾之系統及方法 - Google Patents

用於最大化放大器之線性度及最小化單端放大器中干擾之系統及方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種系統，該系統可包含一驅動器及一處理系統，其中該驅動器經組態以用一單端驅動訊號驅動一負載，且該處理系統經組態以在該單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內。

Description

用於最大化放大器之線性度及最小化單端放大器中干擾之系統及方法
本發明大體上係關於用於觸覺器件之方法、裝置或實施方案。本文所闡述之實施例可揭示與如何感測一觸覺致動器或其他機電負載之一物理量(例如電感或位移)有關之改良。
振動觸覺傳感器(例如線性諧振致動器(LRA))被廣泛用於可攜式器件，諸如行動電話，以對一使用者產生振動回饋。各種形式之振動觸覺回饋對一使用者之皮膚產生不同觸感，且可在現代器件之人機互動中發揮越來越大的作用。
一LRA可經模型化為一質量彈簧機電振動系統。當用適當設計或控制驅動訊號經驅動時，LRA可產生某些振動之期望形式。例如，一使用者手指上之一尖銳且清晰之振動圖案可被用於產生模仿一機械按鈕點擊之一感覺。然後，此明確的振動可被用作一虛擬開關以代替機械按鈕。
圖1繪示在一器件100中之一振動觸覺系統之一實例。器件100可包括一控制器101，該控制器經組態以控制經施加至一放大器102之一訊號。然後，放大器102可基於該訊號驅動一振動致動器(例如，觸覺傳感器) 103。控制器101可藉由一觸發器觸發以輸出至該訊號。例如，觸發器可包括器件100之一螢幕或虛擬按鈕上之一壓力或力感測器。
在各種形式之振動觸覺回饋中，持續時間之音調振動可起到重要作用，以通知器件之使用者某些預定義事件，諸如來電或訊息、緊急警報及計時器警告等。為有效地產生音調振動通知，可期望以其諧振頻率操作觸覺致動器。
觸覺傳感器之諧振頻率 f 0 可近似地經估計為： (1) 其中C係彈簧系統之柔度，M係等效移動質量，其可基於觸覺傳感器中之實際移動部分及固持觸覺傳感器之可攜式器件之質量兩者判定。
由於在個別觸覺傳感器中之樣本對樣本之變化，行動器件總成變化、由老化引起之時間組件變化及諸如一使用者握住器件之各種不同強度之使用條件，觸覺傳感器之振動諧振可會不時變化。
圖2繪示經模型化為一線性系統之一線性諧振致動器(LRA)之一實例。LRA係一非線性組件，例如根據經施加之電壓位準、操作溫度及操作頻率，其行為可不同。然而，在某些條件下，該等組件可經模型化為線性組件。在此實例中，LRA經模型化為具有電力及機械元件之一三階系統。特定言之， 及 各自為線圈磁體系統之DC電阻及線圈電感；且 係線圈之磁力因數。驅動放大器輸出具有輸出阻抗 之電壓波形 。可在觸覺傳感器之端子兩端感測端子電壓 。質量彈簧系統201以速度 移動。
一觸覺系統可需要對觸覺傳感器之運動之精確控制。此種控制可依賴於磁力因數 ，其亦可被稱為觸覺傳感器之電磁傳遞函數。在一理想情況下，磁力因數 可藉由乘積 給出，其中 B係磁通密度，及 l係一磁場內電導體之一總長度。在一理想情況下，磁通密度 B及長度 l應保持恒定，且沿一單軸發生運動。
在產生觸覺振動時，一LRA可經歷位移。為保護一LRA免受損害，可限制此位移。因此，位移之精確量測對於最佳化LRA位移保護演算法至關重要。位移之精確量測亦可提高LRA之驅動位準。雖然現有方法量測位移，但此類方法有缺點。例如，可使用一霍爾感測器量測位移，但霍爾感測器之實施通常很昂貴。
根據本發明之教示，可減少或消除與用於感測一電磁傳感器之位移之現有方法相關聯之缺點及問題。
根據本發明之實施例，一系統可包含一驅動器及一處理系統，該驅動器經組態以用一單端驅動訊號驅動一負載，且該處理系統經組態以在該單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內。
根據本發明之該等及其他實施例，一種方法可包含用一單端驅動訊號驅動一負載，該單端驅動訊號在該單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內。
從本文所包含之圖示、描述及發明申請專利範圍，本發明之技術優勢對於一般技術者而言可為顯而易見的。將至少藉由發明申請專利範圍中所特別指出之元件、特徵及組合實現及達成實施例之目的及優點。
應理解，上文之一般說明及下文之詳細描述為實例及解釋性的，且不限制本發明中所闡述之發明申請專利範圍。
相關申請案
本申請案主張2021年11月8日申請第63/276,758號美國臨時專利申請案及2021年12月8日申請第17/545,378號美國實用申請案之優先權，該等案之全文以引用的方式併入本文中。
下文描述根據本發明闡述實例實施例。對於一般技術者而言，其他實例實施例及實施方案將為顯而易見的。此外，一般技術者將認識到，可應用各種等效技術代替或結合下文所討論之實施例，且所有此類等效技術都應被視為經包含於本發明中。
各種電子器件或智慧型器件可具有傳感器、揚聲器及聲輸出傳感器，例如用於將一適合之電驅動訊號轉換成一聲輸出(諸如，一聲壓波或機械振動)的任何傳感器。例如，許多電子器件可包含用於產生聲音之一或多個揚聲器或揚聲器，例如用於音訊內容之重播、語音通信及/或用於提供可聽通知。
此類揚聲器或揚聲器可包括一電磁致動器(例如一音圈馬達)，其機械地經耦合至一可撓性隔膜，例如一習知揚聲器錐體，抑或其機械地經連接至一器件之一表面(例如一行動器件之玻璃螢幕)。一些電子器件亦可包含能夠產生超聲波之聲輸出傳感器，例如用於接近偵測型應用及/或機器對機器通信。
許多電子器件可額外地或替代地包含更專用聲輸出傳感器，例如經定製用於產生用於觸覺控制回饋或通知一使用者之振動之觸覺傳感器。額外地或替代地，一電子器件可具有一連接器(例如一插座)用於用一附件裝置之一相應連接器進行一可拆卸配合連接，且可經配置以向連接器提供一驅動訊號，以便在經連接時驅動附件裝置之上文所描述之一或多傳感器類型。因此，此一電子器件將包括驅動電路，其用於用一適合之驅動訊號驅動主機器件或經連接之附件。對於聲學或觸覺傳感器，驅動訊號大體上可為一類比時變電壓訊號，例如一時變波形。
為準確地感測一電磁負載之位移，本發明之方法及系統可判定電磁負載之一電感，然後將電感轉換為一位置訊號，如下文更詳細所描述。此外，為量測一電磁負載之電感，本發明之方法及系統可使用一相位量測方法及/抑或一高頻先導音驅動方法，亦如下文更詳細所描述。
為繪示，可藉由一驅動訊號 驅動一電磁負載，以在電磁負載之一線圈兩端產生一經感測之端子電壓 。經感測端子電壓 可由以下程式給出： 其中 係穿過電磁負載之一經感測電流， Z COIL 係電磁負載之一阻抗，且 為與電磁負載相關聯之反電動勢(back-EMF)。
如在本文中所用，「驅動」一電磁負載意味著產生一驅動訊號且將其與電磁負載通信，以引起電磁負載之一可移動質量之位移。
由於反電動勢電壓 可能與電磁負載之移動質量之速度成比例，因此反電動勢 繼而可提供此速度之一估計。因此，通過經感測之端子電壓 及經感測之電流 可恢復移動物體之速度，前提係：(a)經感測電流 等於零，在此情況下 = ；抑或(b)線圈阻抗 Z COIL 係已知的或係準確經估計的。
移動質量之位置可能與電磁負載之一線圈電感 L COIL 相關。在明顯高於電磁負載頻寬之高頻下，反電動勢電壓 可變得可以忽略不計，且電感可主導線圈阻抗 Z COIL 。在高頻下之經感測端子電壓 可藉由以下程式估計：
因此，在高頻下，可通過經感測之端子電壓 及經感測之電流 恢復電磁負載之移動質量之位置：(a)將高頻下之線圈阻抗估計為 ，其中 R @HF 係高頻下線圈阻抗之電阻部分，L @HF係高頻下之線圈電感，且 s係拉普拉斯變換；及(b)將經量測電感轉換成一位置訊號。速度及/或位置可被用於控制電磁負載之移動質量之振動。
圖3根據本發明之實施例繪示具有一電磁負載301之一實例主機器件300之選定組件。主機器件300可包含但不限於一行動器件、家居應用、車輛及/或包含一人機介面之任何其他系統、器件或裝置。電磁負載301可包含具有一複數阻抗之任何適合之負載，其包含但不限於觸覺傳感器、揚聲器、微揚聲器、壓電傳感器，音圈致動器、螺線管或其他適合之傳感器。
在操作中，主機器件300之一處理子系統305之一訊號產生器324可產生一原始傳感器驅動訊號 (在一些實施例中，其可為一波形訊號，諸如一觸覺波形訊號或音訊訊號)。可基於藉由信號產生器324接收之一期望重播波形產生原始傳感器驅動訊號 。在一些實施例中，原始傳感器驅動訊號 可包括一差分脈寬調變(PWM)信號。
可藉由波形預處理器326接收原始傳感器驅動訊號 ，如在下文更詳細地描述，波形預處理器可修改或以其他方式轉換原始傳感器驅動訊號 ，以產生經處理之傳感器訊號 。例如，波形預處理器326可包含一PWM調變器328及一非重疊及迴轉控制器330。PWM調變器328可包含經組態以從原始傳感器驅動訊號 產生一單端PWM訊號之任何適合之期間、系統或裝置。例如，PWM調變器328可包含一三角積分調變器，其包括一或多個積分器級、一量化器及經組態以將一差分訊號轉換為一單端訊號之一轉換區塊。因此，經處理之傳感器驅動訊號 可包括與放大器306通信之一單端訊號(例如，一單端PWM訊號)，放大器306亦可被稱為一「驅動器」。
繼而，可藉由放大器306放大經處理之傳感器驅動訊號 以產生用於驅動電磁負載301之一驅動訊號 。放大器306可包括一單端D類輸出級(例如，一H橋之一半)。回應於驅動訊號 ，電磁負載301之一經感測端子電壓 可藉由處理子系統305之一端子電壓感測區塊307 (例如，一電壓表)感測，且藉由一第一類比數位轉換器(ADC) 303轉換為一數位表示。如在圖3中所示，經耦合至一電磁負載301端子之一回饋電阻器316可提供閉環回饋以產生經處理之傳感器驅動訊號 。
類似地，可藉由一第二ADC 304將經感測電流 轉換為一數位表示。可在具有經耦合至電磁負載301之一端子之電阻R s之一分路電阻器302感測電流 。如在圖3中所示，ADC 304及分路電阻器302可為包含一地回電晶體312及一共模緩衝器314之一電流感測電路之部分。在一觸覺模式期間，當波形預處理器326驅動一觸覺波形作為經處理傳感器驅動訊號 時，可啟用(例如，導通、閉合、啟動)地回電晶體312且可停用(例如，關斷、撤銷啟動)共模緩衝器314，從而將電磁負載301之一端子耦合至接地。另一方面，在一負載感測模式期間，可停用地回電晶體312且可啟用共模緩衝器314，從而將電磁負載301之相同端子耦合至一共模電壓V CM。在負載感測模式中，波形預處理器326可驅動一先導音或適合於量測驅動訊號 及經感測電流 之其他訊號，以判定電磁負載301之一阻抗(例如，電阻及電感)，其中此種阻抗(例如，電感)之一組件可代表電磁負載301之位移。
如在圖3中所示，處理子系統305可包含可估計電磁負載301之線圈電感 L COIL 之一電感量測子系統308。根據此經估計線圈電感 L COIL ，電感量測子系統308可判定與電磁負載301相關聯之一位移。若此位移超過臨限值，高頻先導音驅動電感量測子系統308可通信一限制訊號(藉由圖3中之「LIMIT」指示)，以防止電磁負載301之位移過度偏移之一方式修改原始傳感器驅動訊號 。
在操作中，為估計阻抗 Z COIL ，電感量測子系統308可以任何適合方式量測阻抗，包含但不限於使用於2021年10月8日申請之第17/497,110號美國專利案中所闡述之方法，該案之完整內容特此以引用的方式併入。
圖3中所展示之結構之一個缺點係，即使當原始傳感器驅動訊號 為零(稱為「空閒通道干擾」)，由於波形預處理器326之傳遞函數中存在一盲區，其亦可在驅動訊號 上產生可感知干擾。可使用一干擾閘以減少或消除此缺點，但是一干擾閘之增添可對主機設備300中之其他地方之效能產生負面影響。另一種可能解決方案可為在原始傳感器驅動訊號 及驅動訊號 之訊號路徑內增添一小直流偏移，但此一解決方案不會產生一真正空閒通道條件。
圖3中所展示之架構之另一缺點係，放大器306可經歷非線性度，使得當經處理之傳感器驅動訊號 及因此驅動訊號 處於或接近放大器306之一電源電壓時，可依據原始傳感器驅動訊號 及可依據經處理之傳感器驅動訊號 之驅動訊號 係非線性。
因此，當一單端訊號 或 接近其軌道電壓(例如，接近零或接地電壓或接近放大器306之電源電壓)時，圖3中所展示之架構可具有訊號失真(例如，空閒通道干擾及/或非線性度)。為克服此類缺點，可對圖3中所展示之結構進行進一步改良，如在圖4至圖10中所繪示及在下文所描述。
圖4根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300A之選定組件。在圖4中所展示之主機器件300A在許多方面可能與在圖3中所展示之主器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300A與主機器件300之間之某些差異。此外，在圖4中所展示之處理子系統305A在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305A與處理子系統305之間之某些差異。此外，在圖4中所展示之波形預處理器326A在許多方面可能與在圖3中所展示之預處理器326相似，因此下文僅闡述波形預處理器326A與波形預處理器326之間之某些差異。額外地，在圖4中所展示之PWM調變器328A在許多方面可能與在圖3中所展示之PWM調變器328相似，因此下文僅闡述PWM調變器328A與PWM調變器328A之間之某些差異。
如在圖4中所展示，PWM調變器328可包含一迴路濾波器402、量化器404及一差分至單端轉換區塊406。儘管在圖3、圖5或圖6中未明確經描繪，主機器件300、主機器件300B (圖5)及主機器件300C (圖6)之PWM調變器328亦可包含迴路濾波器402、量化器404，及一差分至單端轉換區塊406。迴路濾波器、量化器及差分至單端轉換區塊在所屬技術領域係公知的，且因此本文不詳細描述。
如在圖4進一步所展示，PWM調變器328亦可包含一旁路開關408。在操作中，當主機器件300A進入一近軌模式時(此可在經處理之傳感器驅動訊號 之量值在放大器306之電壓軌之一臨限量值內(例如，在放大器306之一電源電壓軌抑或一接地電壓軌之一臨限量值內)時發生)，旁路開關408可經啟動(例如，閉合、接通、啟用)，從而將量化器404之差分輸出之正極性旁路至非重疊及迴轉控制器330。所得之旁路訊號可被用於產生用於驅動電磁負載301之一第一端子之經處理之傳感器驅動訊號 及驅動訊號 。
額外地，具有一驅動器強度顯著弱於放大器306之一對應高側電晶體之一驅動器強度的一弱高側電晶體410 (例如，一p型場效應電晶體)可經耦合至地回電晶體312，且經配置以使得高側電晶體410及地回管312形成與放大器306類似之一第二驅動器，用於驅動電磁負載301之一第二端子。可藉由一非重疊及迴轉控制器330A驅動藉由高側電晶體410及地回電晶體312形成之驅動器本身，該非重疊及迴轉控制器330A可能與非重疊及迴轉控制器330類似或相同。 非重疊及迴轉控制器330A可接收及處理量化器404之差分輸出之負極性。
因此，當主機器件300A進入近軌模式時，處理子系統305A可經組態以旁路差分至單端區塊406，使得高側電晶體410及地回電晶體312可經驅動為一差分放大器之一第二驅動器對。結果，量化器404可在近軌模式期間產生一50%工作週期波形，導致相同訊號被驅動至電磁負載301之兩個端子，從而減少或消除訊號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
圖5根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300B之選定組件。在圖5中所展示之主機器件300B在許多方面可能與在圖3中所展示之主機器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300B與主機器件300之間之特定差異。此外，在圖5中所展示之處理子系統305B在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305A與處理子系統305之間之特定差異。
如在圖5中所展示，處理子系統305B可實施一邏輯AND閘502，從而可啟動地回電晶體312，且當啟用觸覺模式且停用近軌模式時(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限量值外)，將電磁負載301之一端子耦合至接地。否則，可撤銷啟動地回電晶體312。此外，在近軌模式期間(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之臨限值量值內)及在負載感測模式期間，可藉由一緩衝器啟用控制訊號啟動共模緩衝器314。在近軌模式期間，共模緩衝器314可在電磁負載301之端子處設定一共模電壓，該共模電壓可用於近軌模式期間降低輸出干擾。
應注意，在主機器件300A與主機器件300B中，當處於近軌模式時，訊號路徑之一返迴路徑中之一電壓模式驅動器被用於建立一訊號偏移。在主機器件300A中，此電壓模式驅動器係藉由高側電晶體410及地回電晶體312形成之驅動器，而在主機器件300B中，藉由共模緩衝器314形成此電壓模式驅動器。此類訊號偏移可最小化訊號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
圖6根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300C之選定組件。在圖6中所展示之主機器件300C在許多方面可能與在圖3中所展示之主機器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300C與主機器件300之間之特定差異。此外，在圖6中所展示之處理子系統305C在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305C與處理子系統305之間之特定差異。額外地，在圖6中所展示之波形預處理器326C在許多方面可能與在圖3中所展示之預處理器326相似，因此下文僅闡述波形預處理器316C與波形預處理器336之間之特定差異。
如在圖6中所展示，波形預處理器326C可包含一非重疊及可旁路之迴轉控制器330C，以代替圖3之非重疊及迴轉控制器330。正如其名稱所示，在主機器件300C之一近軌模式下(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值內)，非重疊及可旁路之迴轉控制器330C可經組態以旁路迴轉率控制邏輯(或替代地，使用一極大迴轉率設定)以控制放大器306之迴轉率。結果，放大器306可將窄脈衝驅動至電磁負載301，且該窄脈衝對一使用者係覺察不到的，且此窄脈衝可無足量以引起不重疊及可旁路之回轉控制器330C用來避免之電磁輻射。
圖7根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300D之選定組件。在圖7中所展示之主機器件300D在許多方面可能與在圖3中所展示之主器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300D與主機器件300之間之特定差異。額外地，在圖7中所展示之處理子系統305D在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305D與處理子系統305之間之特定差異。
例如，如在圖7中所展示，處理子系統305D可包含電源控制電路350，該電源控制電路經組態以調變藉由可依據經處理之傳感器驅動訊號 之一可程式化電壓源352產生之放大器306之電源電壓VDD。因此，在主機器件300D之一近軌模式下(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值內)，電源控制電路350可引起電源電壓VDD在量值上增加或減少，以最小化訊號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
圖8根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300E之選定組件。在圖8中所展示之主機器件300E在許多方面可能與在圖3中所展示之主器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300E與主機器件300之間之特定差異。額外地，在圖8中所展示之處理子系統305E在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305E與處理子系統305之間之特定差異。
例如，如在圖8中所展示，處理子系統305E可包含頻率控制電路354，其經組態以調變可依據經處理之傳感器驅動訊號 之放大器306之一切換頻率f s(例如，一D類切換頻率)。因此，在主機器件300E之一近軌模式下(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值內)，頻率控制電路354可引起放大器306之切換頻率f s在量值上增加或減少，以最小化信號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
圖9根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300F之選定組件。在圖9中所展示之主機器件300F在許多方面可能與在圖3中所展示之主器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300F與主機器件300之間之特定差異。額外地，在圖9中所展示之處理子系統305F在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305F與處理子系統305之間之特定差異。
例如，代替在圖3中所展示之一單個放大器306，主機器件300F可包含一第一放大器306-1 (例如，一D類放大器)及一第二放大器306-2 (例如，一AB類放大器)。此外，處理子系統305F可包含模式控制電路356，其經組態以產生用於可依據經處理之傳感器驅動訊號 選擇性地啟用第一放大器306-1抑或第二放大器306-2中之一者之一控制訊號。因此，當在主機器件300F之一近軌模式外操作時(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值外)，模式控制電路356可選擇用於產生驅動訊號 之第一放大器306-1。然而，當在主機器件300F之近軌模式下操作時(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值內)，模式控制電路356可選擇用於驅動訊號 之第二放大器306-2，以最小化訊號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
圖10根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件300G之選定組件。在圖10中所展示之主機器件300G在許多方面可能與在圖3中所展示之主器件300相似，因此下文僅闡述主機器件300G與主機器件300之間之特定差異。額外地，在圖10中所展示之處理子系統305G在許多方面可能與在圖3中所展示之處理子系統305相似，因此下文僅闡述處理子系統305G與處理子系統305之間之特定差異。
例如，如在圖10中所展示，處理子系統305G可包含干擾成形控制電路358，其經組態以調變可依據經處理之傳感器驅動訊號 之放大器306之一干擾成形濾波器360之特性(例如，濾波器係數、極點、零點、角頻率等)。因此，在主機器件300G之一近軌模式下(例如，經處理之傳感器驅動訊號 在放大器306之任一電壓軌之一臨限值量值內)，干擾成形控制電路358修改干擾成形控制系統之一或多個特性，以便最小化訊號失真(例如，空閒通道干擾、非線性度等)。
為清楚及說明，藉由圖4至圖10表示之實施例之各種特徵被描繪為單獨經使用。然而，一般技術者將認識到，用於建立及修改在圖4及圖5中所展示之一訊號返迴路徑偏移之各種技術中之任一種可能與用於關於圖6中所展示及所描述旁路迴轉率控制、關於圖7中所展示及所描述調變放大器供應電壓、關於圖8中所展示及所描述用於調變放大器切換頻率、關於圖9中所展示及所描述選擇輸出驅動器；及/或關於圖10中所展示及所描述修改干擾成形濾波器特性之一或多種技術相組合。
此外，一般技術者將認識到，用於關於圖6中所展示及所描述旁路迴轉率控制之技術可能與用於關於圖7中所展示及所描述調變放大器電源電壓；關於圖8中所展示及所描述調變放大器切換頻率；於圖9中所展示及所描述選擇輸出驅動器；及/或關於圖10中所展示及所描述修改干擾成形濾波器特性之一或多種技術相組合。
此外，一般技術者將認識到，用於關於圖7中所展示及所描述調變放大器電源電壓之技術可能與用於關於圖8中所展示及所描述調變放大器切換頻率、關於圖9中所展示及所描述選擇輸出驅動器、關於圖10中所展示；及所描述修改干擾成形濾波器特性之一或多種技術相組合。
此外，一般技術者將認識到，用於關於圖8中所展示及所描述調變放大器切換頻率技術可能與用於關於圖9中所展示及所描述選擇輸出驅動器、關於圖10中所展示及所描述修改干擾成形濾波器特性之一或多種技術相組合。
額外地，一般技術者將認識到，用於關於圖9中所展示及所描述調變放大器切換頻率技術可能與用於關於圖10中所展示及所描述修改干擾成形濾波器特性之一或多種技術相組合。
根據上文所描述之系統及方法，本發明可實現一種系統，該系統可包含一驅動器及一處理系統，其中該驅動器經組態以用一單端驅動訊號驅動一負載，且該處理系統經組態以在單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌(例如電源電壓軌或接地電壓軌)之一臨限值量值內。此功能可包含以下一或多者：(a)修改系統之一訊號返迴路徑偏移(例如，圖4及圖5)；旁路用於單端驅動訊號之迴轉率控制(例如，圖6)；調變驅動器之一電源電壓(例如，圖7)；調變驅動器之一切換頻率(例如，圖8)；在驅動器與用於驅動單端驅動訊號之一替代驅動器之間進行選擇(例如，圖9)；及/或修改與驅動器相關聯之干擾成形濾波器特性(例如，圖10)。
如在本文中所使用，當兩或多個元件被稱為彼此「經耦合」時，此術語指示此等兩或多個元件位於電子通信或機械通信中(如適用)，無論係間接經連接抑或直接經連接，有無中介元件。
本發明包含一般技術者將理解之本文實例實施例之所有改變、替換、變化、變更及修改。類似地，在適當之情況下，隨附發明申請專利範圍包含一般技術者將理解之本文實例實施例之所有改變、替換、變化、變更及修改。此外，在隨附發明申請專利範圍中，對一裝置或系統或一裝置或系統之一組件之引用經調適以、經配置以、能夠、經組態以、使能、可操作成或可操作成執行一特定功能，其包含裝置、系統或組件，無論其或該特定功能是否被啟動、開啟或解鎖，只要該裝置，系統或組件係如此經調適、經配置、能夠、經組態、使能、可操作成或可操作的。因此，在不脫離本發明之範圍之情況下，可對本文中所描述之系統、裝置及方法進行修改、添加或省略。例如，系統及裝置之組件可經整合或經分離。此外，在本文中所揭示之系統及裝置之操作可藉由更多、更少或其他組件執行，且所描述之方法可包含更多、更少或其他步驟。額外地，可以任何適合之順序執行步驟。如在本檔案中所用，「各者(each)」係指一集合種之各部件或一集合之一子集之各部件。
儘管在圖示中描繪及在下文描述例示性實施例，但可使用任何數量之技術(無論當前係否已知)實施本發明之原理。本發明決不應局限於在圖示中所描繪及在下文所描述之例示性實施方案及技術。
除非另有明確說明，否則圖示中所描繪之物品不一定按比例繪製。
在本文中所引用之所有實例及條件語言旨在用於教學目的，以幫助讀者理解本發明及藉由發明人貢獻之概念以進一步發展本發明，且被解釋為不限於此類明確引用之實例及條件。儘管已經詳細描述本發明之實施例，但應理解，在不脫離本發明之精神及範圍之情況下，可對其進行各種改變、替換及改變。
儘管上文列舉特定優點，但各種實施例可包含一些、沒有或所有經列舉之優點。此外，在回顧上文圖示及描述之後，其他技術優勢對一般技術者而言很容易顯而易見。
為幫助專利局及根據本申請所發佈之任何專利之任何讀者解釋本申請所隨附之發明申請專利範圍，申請人希望注意，除非在特定發明申請專利範圍明確使用「構件(means for)」或「步驟(step for)」，否則他們不旨在任何隨附發明申請專利範圍或發明申請專利範圍元件援引35 U.S.C. § 112(f)。
100:器件 101:控制器 102:放大器 103:振動致動器 201:質量彈簧系統 300:主機器件 300A:主機器件 300B:主機器件 300C:主機器件 300D:主機器件 300E:主機器件 300F:主機器件 300G:主機器件 301:電磁負載 302:分路電阻器 303:第一類比數位轉換器/ADC 304:第二類比數位轉換器/ADC 305:處理子系統 305A:處理子系統 305B:處理子系統 305C:處理子系統 305D:處理子系統 305E:處理子系統 305F:處理子系統 305G:處理子系統 306:放大器 306-1:放大器 306-2:放大器 307:端子電壓感測區塊 308:電感量測子系統 312:地回電晶體 314:共模緩衝器 316:回饋電阻器 324:訊號產生器 326:波形預處理器 326A:波形預處理器 326C:波形預處理器 328:PWM調變器 328A:PWM調變器 330:非重疊及迴轉控制器 330A:非重疊及迴轉控制器 330C:非重疊及迴轉控制器 350:電源控制電路 352:可程式化電壓源 354:頻率控制電路 356:模式控制電路 358:干擾成形控制電路 402:迴路濾波器 404:量化器 406:差分至單端轉換區塊 408:旁路開關 410:高側電晶體 502:邏輯AND閘
藉由參考以下描述，結合隨附圖式，可獲得對本實施例及其優點之一更完整之理解，其中類似元件符號指示類似特徵，且其中： 圖1繪示在本技術中已知之一器件中之一振動觸覺系統之一實例； 圖2繪示在本技術中已知之經模型化為一線性系統之一線性諧振致動器(LRA)之一實例； 圖3根據本發明之實施例繪示一實例主機器件之選定組件； 圖4根據本發明之實施例繪示另一實例主機器件之選定組件； 圖5根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件； 圖6根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件； 圖7根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件； 圖8根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件； 圖9根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件；及 圖10根據本發明之實施例繪示又一實例主機器件之選定組件。
300:主機器件
301:電磁負載
302:分路電阻器
303:第一類比數位轉換器/ADC
304:第二類比數位轉換器/ADC
305:處理子系統
306:放大器
307:端子電壓感測區塊
308:電感量測子系統
312:地回電晶體
314:共模緩衝器
316:回饋電阻器
324:訊號產生器
326:波形預處理器
328:PWM調變器
330:非重疊及迴轉控制器

Claims (28)

  1. 一種系統，其包括： 一驅動器，其經組態以用一單端驅動訊號驅動一負載；及 一處理系統，其經組態以在該單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內。
  2. 如請求項1之系統，其中該電壓軌包括一電源電壓軌抑或一接地電壓軌中之一者。
  3. 如請求項1或2之系統，其中該功能包括以下一或多項： 修改該單端驅動訊號之一訊號返迴路徑之一訊號偏移； 修改用於該單端驅動訊號之一迴轉率； 調變用於該驅動器之一電源電壓； 調變該驅動器之一切換頻率； 選擇代替該驅動器之一替代驅動器用於驅動該單端驅動訊號；及 修改與該驅動器相關聯之一干擾成形濾波器之干擾成形濾波特性。
  4. 如請求項3之系統，其中修改用於該單端驅動訊號之該迴轉率包括： 針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之該電壓軌之該臨限量值外，使得該單端驅動訊號具有一第一迴轉率；及 針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之該電壓軌之該臨限量值外，使得該單端驅動訊號具有高於該第一迴轉率之一第二迴轉率。
  5. 如請求項4之系統，其中，該處理系統經組態以藉由旁路在該驅動器之一訊號路徑中之迴轉率控制，使該單端驅動訊號具有高於該第一迴轉率之一第二迴轉率。
  6. 如請求項1之系統，其進一步包括： 用於該負載之一訊號返迴路徑，其中該訊號返迴路徑包括經組態以建立一訊號偏移之一電壓模式驅動器，且其中實施該功能包括針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內，建立該訊號偏移。
  7. 如請求項6之系統，其中該電壓模式驅動器包括一第二驅動器，其包含用於感測與該負載相關聯之一或多個參數的負載感測電路之一地回電晶體。
  8. 如請求項6之系統，其中該電壓模式驅動器包括用於感測與該負載相關聯之一或多個參數的負載感測電路之一共模電壓緩衝器。
  9. 如請求項1至2中任一項之系統，其中該負載係一電磁負載。
  10. 如請求項1至2中任一項之系統，其中該負載係一觸覺致動器。
  11. 如請求項1至2中任一項之系統，其進一步包括： 一電流感測電路，其具有經耦合於該負載之一第一端子與經驅動至一共模電壓之一電節點之間的一感測電阻器；及 一控制電路，其經組態以： 在該系統之一觸覺模式期間，將該負載之一第一端子耦合至一接地電壓；及 在該系統之一負載感測模式期間，該負載感測模式用於感測與該負載相關聯之一電流，將該第一端子耦合至該電流感測電路； 其中該電流感測電路進一步經組態以藉由針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內而建立該訊號偏移來實施該功能。
  12. 如請求項11之系統，其中該電流感測電路包括一電壓模式驅動器，該電壓模式驅動器經組態以針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內而建立該訊號偏移。
  13. 如請求項12之系統，其中該電壓模式驅動器包括一第二驅動器，該第二驅動器包含該電流感測電路之一地回電晶體。
  14. 如請求項12之系統，其中該電壓模式驅動器包括該電流感測電路之一共模電壓緩衝器。
  15. 一種方法，其包括： 用一單端驅動訊號驅動一負載；及 在該單端驅動訊號之一訊號路徑內實施最小化訊號失真之一功能，該功能發生於該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內。
  16. 如請求項15之方法，其中該電壓軌包括一電源電壓軌抑或一接地電壓軌中之一者。
  17. 如請求項15或16之方法，其中該功能包括以下一或多項： 修改該單端驅動訊號之一訊號返迴路徑之一訊號偏移； 修改用於該單端驅動訊號之一迴轉率； 調變用於該驅動器之一電源電壓； 調變該驅動器之一切換頻率； 選擇代替該驅動器之一替代驅動器以驅動該單端驅動訊號；及 修改與該驅動器相關聯之一干擾成形濾波器之干擾成形濾波特性。
  18. 如請求項17之方法，其中修改用於該單端驅動訊號之該迴轉率包括： 針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之該電壓軌之該臨限量值外，使得該單端驅動訊號具有一第一迴轉率；及 針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之該電壓軌之該臨限量值外，使得該單端驅動訊號具有高於該第一迴轉率之一第二迴轉率。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包括藉由旁路在該驅動器之一訊號路徑中之迴轉率控制，使該單端驅動訊號具有高於該第一迴轉率之一第二迴轉率。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包括用用於該負載之一訊號返迴路徑之一電壓模式驅動器建立一訊號偏移，其中實施該功能包括針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內，建立該訊號偏移。
  21. 如請求項20之方法，其中該電壓模式驅動器包括一第二驅動器，該第二驅動器包含用於感測與該負載相關聯之一或多個參數的負載感測電路之一地回電晶體。
  22. 如請求項20之方法，其中該電壓模式驅動器包括用於感測與該負載相關聯之一或多個參數的負載感測電路之一共模電壓緩衝器。
  23. 如請求項15至16中任一項之方法，其中該負載係一電磁負載。
  24. 如請求項15至16中任一項之方法，其中該負載係一觸覺致動器。
  25. 如請求項15至16中任一項之方法，其進一步包括： 在包括該負載之一系統之一觸覺模式期間，將該負載之一第一端子耦合至一接地電壓；及 在該系統之一負載感測模式期間，該負載感測模式用於感測與該負載相關聯之一電流，將該第一端子耦合至具有一感測電阻器之一電流感測電路，該感測電阻器經耦合於該電磁負載之一第一端子與經驅動至一共模電壓之一電節點之間；及 藉由針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內而建立該訊號偏移，以利用該電流感測電路實施該功能。
  26. 如請求項25之方法，其中該電流感測電路包括一電壓模式驅動器，該電壓模式驅動器經組態以針對該單端驅動訊號之量值在該驅動器之一電壓軌之一臨限量值內，建立該訊號偏移。
  27. 如請求項26之方法，其中該電壓模式驅動器包括一第二驅動器，該第二驅動器包含該電流感測電路之一地回電晶體。
  28. 如請求項26之方法，其中該電壓模式驅動器包括該電流感測電路之一共模電壓緩衝器。
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