專利名稱：放大系統以及改善放大器突發噪聲效應的方法
技術領域：
本發明有關于音頻放大系統以及相關方法，更具體地，有關于具有改善的突發噪 聲(glitch)效應的放大系統及其方法。
背景技術：
如圖1所示，音頻系統中，揚聲器(speaker)耦接音頻放大器，用于廣播音頻放大 器產生的音頻信號。圖1是傳統的音頻系統10的示意圖。音頻系統10包括放大器11、電 容12、斷電檢測模塊13和揚聲器14。放大器11在供應電壓Vdd和接地電壓Vgnd間操作， 且放大器11將輸入信號Vin放大為輸出信號Vout。電容12耦接于放大器11和揚聲器14 之間，對輸出信號Vout的直流分量進行濾波，并且將輸出交流(AC)信號Vac輸出至揚聲器 14。此外，斷電檢測模塊13耦接端點m (端點m位于電容12與揚聲器14之間)，當供應 電壓Vdd關閉時，斷電檢測模塊13將端點m的電壓電平鉗位至接地電壓Vgnd以消除放大 器11輸出端N2產生的氣爆噪聲(pop noise)。斷電檢測模塊13包括斷電檢測器13a和雙 極結型晶體管(bipolar junction transistor) 13b。當斷電檢測器13a檢測到供應電壓降 低至特定電壓電平時，其將雙極結型晶體管13b導通，將端點m處的電壓鉗位在接地電壓 Vgnd ο此外，放大器11輸出端N2的電壓與供應電壓Vdd的電壓的關系密切。舉例而言， 如果供應電壓Vdd的電壓急劇下降，則輸出端N2的電壓也會急劇下降。接著，當放大器11 輸出端N2的電壓降至接地電壓Vgnd過于快速時，則斷電檢測器13a來不及導通雙極結型 晶體管13b以將端點m處的電壓鉗位在接地電壓Vgnd，此時在端點m處產生突發噪聲信 號。突發噪聲信號經過放大并輸出后，成為氣爆噪聲。因此，在音頻系統中，有待于提供一 種更為有效的方式，能夠消除放大器產生的氣爆噪聲。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種放大系統以及一種改善放大器突發噪聲效應的方法。根據本發明之一實施例，提供一種放大系統，包括放大器，依據供應電壓操作； 以及檢測器，耦接所述放大器，產生第一控制信號至所述放大器，當檢測到所述供應電壓達 到閾值時，禁能所述放大器的輸出級。根據本發明之另一實施例，提供一種改善放大器突發噪聲效應的方法，所述放大 器依據供應電壓操作，所述方法包括檢測所述放大器的操作狀態；以及當檢測到所述供 應電壓達到閾值時，禁能所述放大器的輸出級。根據本發明之另一實施例，提供一種放大系統，包括放大器，依據供應電壓操作； 以及檢測器，耦接所述放大器，用于當所述供應電壓達到閾值時，調整所述放大器的輸出信 號；其中所述檢測器和所述放大器配置于單一芯片上。本發明所提供的放大系統以及改善放大器突發噪聲效應的方法，能夠有效地消除 氣爆噪聲，并且降低放大系統的成本。
圖1為傳統的音頻系統的示意圖。圖2為根據本發明實施例的放大系統的示意圖。圖3為操作于正常操作模式和關閉模式時，放大系統的輸出AC信號Va、輸出信號 V。第一供應電壓VDD和第一控制信號S1時序示意圖。圖4為根據本發明第二實施例的放大系統的示意圖。圖5為根據本發明另一個實施例，用于增強放大器突發噪聲性能的方法的流程 圖。
具體實施例方式在說明書及申請專利權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬領域 中普通技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書 及申請專利權利要求并不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異 作為區分的準則。在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為開放式的用語，故應解 釋成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一詞在此為包含任何直接及間接的電性連接手段。 因此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電性連接于該第二 裝置，或透過其它裝置或連接手段間接地電性連接至該第二裝置。參考圖2，圖2為根據本發明實施例的放大系統200的示意圖。放大系統200包 括放大器202、檢測器204、電容性裝置206、音頻播放裝置208、第一輔助電路(auxiliary circuit) 210和第二輔助電路212。第一輔助電路210、第二輔助電路212、檢測器204和放 大器202配置于單一芯片上。放大器202操作于第一供應電壓VDD和第二供應電壓VSS之 間。檢測器204耦接放大器202，用于當第一供應電壓VDD達到閾值Vth時，調整放大器202 的輸出信號。在一個實施例中，當第一供應電壓VDD達到閾值Vth時，檢測器204產生第一 控制信號S1至放大器202，使放大器202的輸出級2022禁能。電容性裝置206位于該單一 芯片外部，其第一端N1耦接放大器202中輸出級2022的輸出端。音頻播放裝置208 (例如 揚聲器)也位于該單一芯片外部，耦接電容性裝置206的第二端N2。檢測器204檢測第一 供應電壓VDD的電壓，并確定其是否達到閾值Vth，或者從檢測第一供應電壓VDD的其它檢 測電路(圖中未顯示)中接收指示或控制信號。并且，請注意，檢測器204并不僅限于檢測 閾值Vth，以確定放大器202的操作狀態。在本發明的另一個實施例中，檢測器204可檢測 第一供應電壓VDD與第二供應電壓VSS間的電壓范圍，以確定放大器202的操作狀態。在本實施例中，第一輔助電路210和第二輔助電路212耦接于放大器202中輸出 級2022的輸出端與特定電壓電平之間，用于增加輸出端的漏電流，以便當放大器202的輸 出級2022被禁能時，加速輸出信號V。的斜降(下降速度)。為了簡化，本實施例中，設定特 定電壓電平為第二供應電壓VSS，但此并非用于限制本發明。在本實施例中，第一輔助電路 210由電阻性元件2102實現，電阻性元件2102可以為上述單一芯片上的寄生電阻或者半導 體電阻。第二輔助電路212為開/關切換器，由N型場效應晶體管M1實現。因此第一控制 信號S1也耦接N型場效應晶體管M1的控制端(即柵極)，用于控制N型場效應晶體管Mp N型場效應晶體管M1的第一端(即漏極)耦接放大器202中輸出級2022的輸出端，其第二端(即源極)耦接特定電壓電平。請注意，本發明并不僅限于在放大系統200中同時使用第 一輔助電路210和第二輔助電路212。所屬領域普通技術人員可以理解第一輔助電路210 或第二輔助電路212 二者之一均可達到下述相似的效果。此外，所屬領域普通技術人員也 可理解，為了降低N型場效應晶體管M1的導通電阻(on-resistance)，可在N型場效應晶體 管虬的漏極與電容性裝置206的第一端N1間設置電阻，這些均屬本發明的保護范疇。當放大系統200操作于正常操作模式，放大器202放大輸入信號Vi為輸出信號V。。 電容性裝置206對輸出信號V。的直流分量進行濾波，并且將相應于輸出信號V。的輸出交流 (AC)信號Va輸出至音頻播放裝置208。另一方面，當放大系統200即將離開正常操作模式 進入關閉(shut down)模式時，如圖3中所示放大器202的第一供應電壓VDD逐漸將放大 器202關閉。圖3為操作于正常操作模式和關閉模式時，放大系統200的輸出AC信號Va、 輸出信號V。、第一供應電壓VDD和第一控制信號S1的時序示意圖。放大系統200在時間Tl 前和時間 T3后處于正常操作模式，在時間Tl和時間T3之間處于關閉模式。在時間Tl處， 第一供應電壓VDD斷開與電源電壓的連接，使得放大系統200從正常操作模式進入關閉模 式。時間Tl后，第一供應電壓VDD逐漸減小。在時間T2，檢測器204檢測到第一供應電壓 VDD達到閾值Vth，并產生第一控制信號S1 (即產生如圖3所示的高電壓電平)以禁能放大 器202的輸出級2022，與此同時，導通N型場效應晶體管禮。當放大器202的輸出級2022 被禁能時，則輸出級2022的輸出端(即第一端N1)成為浮置狀態，此即意味著放大器202輸 出端的電壓電平(即輸出信號V。)獨立于第一供應電壓VDD的電壓電平。因此，時間T2后， 放大器202輸出端聚集的電荷由電阻性元件2102和N型場效應晶體管M1放電。請注意，在 本發明的另一個實施例中，可以用電阻性元件2102或者N型場效應晶體管M1對放大器202 輸出端聚集的電荷放電。因此，放大器202輸出端的電壓(即輸出信號V。)下降的斜率(slope)可由N型場 效應晶體管Ml以及電阻性元件2102控制。并且，通過調整N型場效應晶體管Ml以及電阻 性元件2102的大小(即寬/長)，可在放大系統200再次進入正常操作模式之前(即在時 間T3)，將輸出信號V。放電為實質上與第二供應電壓VSS(可以為接地電壓)相等。據此， 輸出AC信號Va的突發噪聲在時間T2和T3的間隔之間可平穩的減少。另一方面，供應電 壓VDD的電壓電平以相對陡峭的方式降低為第二供應電壓VSS(即接地電壓)，此與放大器 202輸出端的電壓電平的斜率無關，因為在時間T2和T3之間的時間間隔中輸出級2022被 禁能。請注意，為了將本發明精神表述的更為清楚，圖3中顯示了第一虛線302，表示傳 統音頻系統10的輸出端N2處的電壓電平，以及顯示了第二虛線304，表示傳統音頻系統10 的突發噪聲信號，該突發噪聲信號可產生上述的氣爆噪聲。請注意，第一虛線302陡峭的斜 率導致了突發噪聲信號。因此，通過使放大器202輸出信號V。的斜率變得緩和，可消除傳 統音頻系統10中出現的突發噪聲信號。參考圖4，圖4為根據本發明第二實施例的放大系統400的示意圖。與圖2所示的 第一實施例類似，放大系統400包括放大器402、檢測器404、電容性裝置406、音頻播放裝置 408、第一輔助電路410和第二輔助電路412。本實施例中與第一實施例中的相同之處，這 里不再贅述。第一輔助電路410和第二輔助電路412耦接于放大器402中輸出級4022的 輸出端和特定電壓電平之間，當放大器402的輸出級4022被禁能時，用于增加輸出級4022輸出端的漏電流。然而，第二輔助電路412由N型雙極結型晶體管M2實現。因此，檢測器404產生的第二控制信號S2’耦接N型雙極結型晶體管M2的控制端(即基極)，用于控制N 型雙極結型晶體管M2。N型雙極結型晶體管M2的第一端(即集極)耦接放大器402中輸出 級4022的輸出端(即第一端N/ )，N型雙極結型晶體管M2的第二端(即射極)耦接特定 電壓電平。請注意，本發明并不僅限于在放大系統400中同時使用第一輔助電路410和第 二輔助電路412。與圖2所示的放大系統200相比，放大系統400的第二輔助電路412由N型雙極 結型晶體管M2實現。由于控制放大器402輸出級4022的第一控制信號S/可為電壓信號， 以及控制N型雙極結型晶體管M2的第二控制信號S2’可為電流信號，放大器402和第二輔 助電路412并不共享相同的控制信號，此處與第一實施例并不相同。然而，所屬領域普通技 術人員可以理解，第一控制信號S/和第二控制信號S2’的控制時序可以與放大系統200中 控制信號S1的相同，簡潔起見，此處不再詳述。此外，所屬領域普通技術人員可以理解，放 大系統400可以實現與放大系統200類似或相同的優點。參考圖5。圖5為根據本發明另一個實施例，改善放大器突發噪聲效應的方法500 的流程圖。方法500可應用于任何放大系統；然而，簡潔起見，下面結合放大系統200描述 方法500。在可達到實質上相同效果的情況下，圖5中流程圖的步驟無需嚴格按照圖中所示 順序以及步驟無需嚴格相鄰，即可在中間插入其它步驟。方法500包括下列步驟步驟502 檢測放大器202的操作狀態，舉例而言，檢測第一供應電壓VDD的電壓；步驟504 當檢測到第一供應電壓VDD的電壓達到閾值Vth時，禁能放大器202的 輸出級2022 ；步驟506 當放大器202的輸出級2022被禁能時，應用第一輔助電路210和第二 輔助電路212增加放大器202中輸出級2022的輸出端(即第一端N1)的漏電流。步驟502中，放大器202可以為正常操作模式或者關閉模式。當放大系統200即將 離開正常操作模式并進入關閉模式時，放大器202的第一供應電壓VDD逐漸減小并將放大 器202關閉。步驟504中，當第一供應電壓VDD達到閾值Vth時，放大器202的輸出級2022 被禁能，輸出級2022的輸出端(即第一端N1)處于浮置狀態。藉此，放大器202對輸出信 號V。已沒有驅動能力。因此，放大器202的輸出端的電壓電平(即輸出信號V。)可獨立于 第一供應電壓VDD的電壓電平。接著，如果需要將輸出端的電壓電平更快的拉低，步驟506 中，應用第一輔助電路210和/或第二輔助電路212增加放大器202中輸出級2022的輸出 端(即第一端N1)的漏電流。換言之，第一輔助電路210和第二輔助電路212控制輸出信 號V。的斜率以消除突發噪聲信號。在本實施例中，第一輔助電路210可包括耦接于輸出級 2022輸出端的電阻性元件，第二輔助電路212可包括耦接于輸出級2022輸出端的有源元 件，例如N型場效應晶體管M1或N型雙極結型晶體管M2。因此，通過將輸出信號V。的斜率 變得緩和，在傳統放大方法中出現的氣爆噪聲問題得以消除。簡言之，通過將第一輔助電路、第二輔助電路、檢測器和放大器整合至單一芯片 上，并且當放大系統的供應電壓降低至閾值時，禁能放大器的輸出級，本發明不僅能夠有效 地消除氣爆噪聲，還能夠降低放大系統的成本。本發明雖以較佳實施例描述，然而并不限于此。各種變形、修改和所述實施例各種 特征的組合均屬于本發明所主張的范圍，本發明的權利范圍應以申請專利權利要求為準。
權利要求
一種放大系統，包括放大器，依據供應電壓操作；以及檢測器，耦接所述放大器，當檢測到所述供應電壓達到閾值時，產生第一控制信號至所述放大器，禁能所述放大器的輸出級。
2.根據權利要求1所述的放大系統，其特征在于，所述檢測器和所述放大器配置于單 一芯片上。
3.根據權利要求2所述的放大系統，其特征在于，進一步包括電容性裝置，位于所述單一芯片外部，所述電容性裝置的第一端耦接所述放大器中所 述輸出級的所述輸出端；以及音頻播放裝置，位于所述單一芯片外部，耦接所述電容性裝置的第二端。
4.根據權利要求1所述的放大系統，其特征在于，進一步包括輔助電路，耦接于所述放大器中所述輸出級的輸出端與特定電壓電平之間，用于當所 述放大器的所述輸出級被禁能時，增加所述輸出端處的漏電流。
5.根據權利要求4所述的放大系統，其特征在于，所述輔助電路、所述檢測器和所述放 大器配置于單一芯片上。
6.根據權利要求5所述的放大系統，其特征在于，所述輔助電路包括電阻性元件。
7.根據權利要求4所述的放大系統，其特征在于，所述輔助電路包括由所述檢測器控 制的場效應晶體管，所述場效應晶體管的控制端耦接所述檢測器、第一端耦接所述放大器 中所述輸出級的所述輸出端以及第二端耦接所述特定電壓電平。
8.根據權利要求7所述的放大系統，其特征在于，當檢測到所述供應電壓達到所述閾 值時，所述檢測器進一步產生所述第一控制信號至所述場效應晶體管的所述控制端，賦能 所述場效應晶體管。
9.根據權利要求4所述的放大系統，其特征在于，所述輔助電路包括由所述檢測器控 制的雙極結型晶體管，所述雙極結型晶體管的控制端耦接所述檢測器、第一端耦接所述放 大器中所述輸出級的所述輸出端以及第二端耦接所述特定電壓電平。
10.根據權利要求9所述的放大系統，其特征在于，當檢測到所述供應電壓達到所述閾 值時，所述檢測器進一步產生第二控制信號至所述雙極結型晶體管的所述控制端，驅動所 述場效應晶體管。
11.一種改善放大器突發噪聲效應的方法，所述放大器依據供應電壓操作，所述方法包括檢測所述放大器的操作狀態；以及當檢測到所述供應電壓達到閾值時，禁能所述放大器的輸出級。
12.根據權利要求11所述的改善放大器突發噪聲效應的方法，其特征在于，進一步包括當所述放大器的所述輸出級被禁能時，增加所述輸出級的所述輸出端處的漏電流。
13.根據權利要求12所述的改善放大器突發噪聲效應的方法，其特征在于，增加所述 輸出端處的所述漏電流的步驟包括耦接電阻性元件或有源元件至所述輸出端。
14.根據權利要求13所述的改善放大器突發噪聲效應的方法，其特征在于，進一步包括當檢測到所述供應電壓達到所述閾值時，賦能所述有源元件。
15.一種放大系統，包括 放大器，依據供應電壓操作；以及檢測器，耦接所述放大器，用于當所述供應電壓達到閾值時，調整所述放大器的輸出信號；其中所述檢測器和所述放大器配置于單一芯片上。
16.根據權利要求15所述的放大系統，其特征在于，進一步包括電容性裝置，位于所述單一芯片外部，所述電容性裝置的第一端，耦接于所述放大器中 輸出級的輸出端；以及音頻播放裝置，位于所述單一芯片外部，耦接所述電容性裝置的第二端。
17.根據權利要求15所述的放大系統，其特征在于，當所述供應電壓達到所述閾值時， 通過產生第一控制信號以禁能所述放大器的輸出級，所述檢測器調整所述放大器的所述輸 出信號。
18.根據權利要求17所述的放大系統，其特征在于，進一步包括 輔助電路，耦接于所述放大器中所述輸出級的輸出端與特定電壓電平之間，用于當所 述放大器的所述輸出級被禁能時，增加所述輸出端處的漏電流。
19.根據權利要求18所述的放大系統，其特征在于，所述輔助電路、所述檢測器和所述 放大器配置于所述單一芯片上。
全文摘要
一種放大系統以及改善放大器突發噪聲效應的方法。放大系統包括依據供應電壓操作的放大器；以及檢測器，耦接所述放大器，產生第一控制信號至所述放大器，當檢測到所述供應電壓達到閾值時，禁能所述放大器的輸出級。本發明所提供的放大系統以及改善放大器突發噪聲效應的方法，能夠有效地消除氣爆噪聲，并且降低放大系統的成本。
文檔編號H03F3/20GK101814897SQ20101000012
公開日2010年8月25日 申請日期2010年1月5日 優先權日2009年2月23日
發明者侯鈞豑, 黃英兆 申請人:聯發科技股份有限公司