開關(guān)模式放大器操作的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種開關(guān)模式放大器和方法。包括兩個串聯(lián)的電抗組件在內(nèi)的分壓器(310、312)在中心線(308)上產(chǎn)生在第一線(304)和第二線(306)上接收到的電壓的一部分。開關(guān)結(jié)構(gòu)(316、318)通過以下配置之一來產(chǎn)生針對第一端口或第二端口的電源電壓的一部分：1)第一配置，將第一端口連接到第一輸入以及將第二端口連接到中心線(410)；或2)第二配置，將第一端口連接到中心線以及將第二端口連接到第二輸入(412)?？刂破?210)對命令序列進行響應(yīng)，以通過在第一配置和第二配置之間交替開關(guān)結(jié)構(gòu)來提供電壓的一部分。
【專利說明】開關(guān)模式放大器操作
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及開關(guān)模式信號放大器，且更具體地涉及多輸出電平開關(guān)模式功率放大器的高效操作。
【背景技術(shù)】
[0002]在很多應(yīng)用中將開關(guān)模式放大器(有時也被稱為“D類”放大器)作為信號放大器加以并入，特別是在重視高效率電功率利用的應(yīng)用中。并入開關(guān)模式放大器的應(yīng)用包括:揚聲器放大器、超聲波換能器驅(qū)動器、電機速度控制器、LED亮度控制器、以及很多其他放大或輸出電壓控制應(yīng)用。開關(guān)模式放大器通過在導(dǎo)電和不導(dǎo)電狀態(tài)之間快速切換輸出元件(例如，晶體管)來工作，以創(chuàng)建脈沖輸出波形。通常以比要放大或產(chǎn)生的信號的最高頻率分量大得多的頻率來切換輸出元件。輸出元件被配置為傳導(dǎo)的持續(xù)時間相對于輸出元件被配置為不傳導(dǎo)的持續(xù)時間控制了由放大器向負(fù)載傳遞的電壓的短期平均。使用用于移除開關(guān)切換分量的低通濾波來產(chǎn)生由脈沖寬度持續(xù)時間所表示的所需較低頻率信號。在一個示例中，負(fù)載并入了電抗組件，包括能量存儲器件，例如:電感器、電容器、或任何其他電學(xué)結(jié)構(gòu)，以執(zhí)行電壓平均功能并實現(xiàn)該低頻濾波，以允許負(fù)載僅在使用輸出電壓的短期平均的情況下工作。開關(guān)模式放大器的開/關(guān)特性一般導(dǎo)致高功率效率，特別是在與具有有源組件的放大器進行比較時，該放大器使用線性工作模式對信號進行放大。
[0003]本說明書描述了包括一個或多個電抗組件的電路。清楚的是:所述電抗組件能夠是嚴(yán)格電抗的，實質(zhì)上電抗的，或呈現(xiàn)出具有大電抗分量的阻抗。在電感的示例中，大多數(shù)實際電感具有電抗分量以及電阻分量，其中，電阻分量可以忽略或很小。如果組件具有電抗分量，即虛數(shù)電感分量，則能夠?qū)⒃摲至勘碚鳛閷嵸|(zhì)上是電抗，其導(dǎo)致流經(jīng)該器件的、隨時間變化的電流的相移取決于在該器件上的隨時間變化的電壓。在不考慮器件的電阻的情況下，這種分量引入了在對器件施加的電壓和電流之間的相移。在不考慮阻抗值的實數(shù)分量的值的情況下，可以將包括虛數(shù)在內(nèi)的阻抗值的分量視為實質(zhì)上是電抗的。
[0004]盡管開關(guān)模式放大器一般在將供電功率轉(zhuǎn)換為所需輸出信號方面是高效的，已注意到開關(guān)模式放大器的效率隨著輸出信號的輸出功率的降低而下降。當(dāng)以開關(guān)模式放大器的總輸出功率容量的一小部分來產(chǎn)生輸出信號時，產(chǎn)生非常短的持續(xù)時間輸出脈沖，且向輸出負(fù)載傳遞的由放大器消耗的功率量下降。
[0005]因此，當(dāng)放大器在較大的動態(tài)范圍上工作時，開關(guān)模式放大器的效率和性能受限于從電源到輸出信號的低效能量轉(zhuǎn)換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖用于進一步說明各實施例并解釋全部根據(jù)本公開的各原理和優(yōu)點，其中，在各視圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相同或功能上相似的元素，且它們與以下【具體實施方式】一起被并入說明書中并形成了說明書的一部分，在附圖中:
[0007]圖1不出了根據(jù)不例的手持首頻設(shè)備；[0008]圖2示出了根據(jù)一個示例的音頻放大器子系統(tǒng)；
[0009]圖3示出了根據(jù)一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器；
[0010]圖4示出了根據(jù)一個示例的切換配置表；
[0011]圖5示出了根據(jù)一個示例的正弦波形的脈沖寬度調(diào)制(PWM)表示；
[0012]圖6示出了根據(jù)一個示例的多電平PWM調(diào)制器設(shè)計；
[0013]圖7示出了根據(jù)一個示例的電抗分壓器電荷平衡過程；
[0014]圖8示出了根據(jù)一個示例的最小量值輸出切換過程；以及
[0015]圖9是電子設(shè)備及其關(guān)聯(lián)組件的框圖。
【具體實施方式】
[0016]根據(jù)需求，本文中公開了詳細(xì)的實施例；然而應(yīng)當(dāng)理解:所公開的實施例僅是示例且下文所述系統(tǒng)和方法可以用各種形式來體現(xiàn)。因此，不應(yīng)將本文所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)解釋為限制性的，而僅僅應(yīng)作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)以及教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式以實質(zhì)上任何恰當(dāng)?shù)脑敿?xì)結(jié)構(gòu)和功能來使用所公開的主題的代表基礎(chǔ)。此外，本文所使用的術(shù)語和短語不意在進行限制，而是提供可理解的描述。
[0017]將如本文所使用的術(shù)語“一”或“一個”定義為一個或多于一個。將如本文所使用的術(shù)語多個定義為兩個或多于兩個。將如本文所使用的術(shù)語“另一個”定義為至少第二個或更多個。將如本文所使用的術(shù)語“包括”和“具有”定義為包括(即，開放式語言)。將如本文所使用的術(shù)語“耦合”定義為“連接”，盡管其不一定是直接連接，也不一定是機械連接。術(shù)語“被配置為”描述了適于、被設(shè)置為、被布置為、被構(gòu)造為、被構(gòu)成為、被構(gòu)建為、被設(shè)計為、或具有這些特性的任何組合方式以執(zhí)行給定功能的硬件、軟件、或硬件和軟件的組合。術(shù)語“適于”描述具有能力、能夠適應(yīng)、進行、或適合執(zhí)行給定功能的硬件、軟件或硬件和軟件的組合。在以下討論中，“手持”用于描述具有在被握于人類手掌中時用于被攜帶和工作的尺寸、形狀、設(shè)計、或以其他方式配置的項，例如“手持設(shè)備”。
[0018]下面描述的是開關(guān)模式放大器及其操作方法，該開關(guān)模式放大器及其操作方法提供了例如在大的動態(tài)范圍上的高效率和低雜散信號內(nèi)容，允許在從單電壓電源接收電功率的同時在多個輸出電壓之間切換，且能夠適應(yīng)電抗分量值上的制造差異。在一個示例中，下述開關(guān)模式放大器從單電壓電源接收電功率，例如從電池或其他類型電源組，并通過使用分壓器來內(nèi)部生成至少一個中間電壓。在一個示例中，由電抗組件的串聯(lián)集合(例如，串聯(lián)的一對電容)構(gòu)成的電抗分壓器生成該中間電壓。在附加示例中，電抗分壓器能夠被實現(xiàn)為兩個或更多電感的串聯(lián)集合，且在電感集合中的電感之一與另一電路元件之間的連接處提供中間電壓。在其他示例中，任何類型的降壓元件能夠被并入開關(guān)模式放大器中，例如電阻分壓器、反向降壓穩(wěn)壓器(bucking voltage reducing regulartor)、或任何類型的降壓元件。還清楚的是:由具有多個元件的分壓器(例如，多個電容、電感、電阻、其他無源或有源電路元件或這些的任意組合)能夠產(chǎn)生多個中間電壓，其中，多個中間電壓中的每個中間電壓在這些元件的聯(lián)結(jié)點處可用。
[0019]對所示示例的描述參考了串聯(lián)的組件。在本描述中，串聯(lián)的兩個或更多組件包括(但不一定限于):嚴(yán)格串聯(lián)的兩個組件，其中通過一個組件的全部電流也通過另一個組件。清楚的是:對串聯(lián)的兩個或更多組件的引用包括實質(zhì)上串聯(lián)的兩個或更多組件的情況。如果組件實質(zhì)上表現(xiàn)得好像他們嚴(yán)格串聯(lián)一樣，且通過一個組件的全部或接近全部電流通過另一個組件，則組件可以具有實質(zhì)上串聯(lián)的配置。參考上述示例，具有實質(zhì)上串聯(lián)布置的兩個或更多電抗組件還能夠具有與這兩個電抗組件串行耦合的其他組件，例如電阻組件、其他電抗組件、有源組件、或兩個或更多這些類型組件的組合。類似地，被描述為并聯(lián)的組件也能夠被布置為實質(zhì)上并聯(lián)的配置。在實質(zhì)上并聯(lián)的配置中，組件表現(xiàn)得實質(zhì)上好像他們嚴(yán)格并聯(lián)。在實質(zhì)上并聯(lián)配置的一個示例中，各自具有第一電端子和第二電端子的兩個組件具有在各個組件的第一端子之間的電耦合以及在各個組件的第二電端子之間的電耦合。在兩個組件之間的一個或兩個電耦合能夠要么是直接耦合，要么是間接耦合。間接連接能夠包括例如以下連接:該連接包括電阻組件、電抗組件、有源組件、或兩個或更多這些類型組件的組合。
[0020]開關(guān)布置允許雙端口負(fù)載的每個端口可選擇地耦合到雙電源線中任意電源線或耦合到中間電壓。在以下描述中，開關(guān)結(jié)構(gòu)通過能夠?qū)⑻囟c連接到一個或多個其他電路點中任意電路點，能夠可選擇地將特定電路點(例如，端口)耦合到一個或多個其他電路點。
[0021]在各種示例中，開關(guān)結(jié)構(gòu)響應(yīng)于控制、信號、命令、或類似輸入，可選擇地將特定點耦合到其他電路點之一。通過將雙端口負(fù)載的每個端口可選擇地耦合到三條線之一，其中，每條線處于不同的電壓電勢，開關(guān)模式放大器輸出能夠被配置為在雙端口負(fù)載上傳輸5個電壓電平之一。在5個電壓電平之間切換允許將輸出電壓更好地匹配所需放大信號電平輸出，由此增加脈沖調(diào)制輸出的占空比(duty cycle)，降低雜散信號內(nèi)容并在寬的動態(tài)范圍上增加將電源能量轉(zhuǎn)換為輸出能量的效率。
[0022]下面描述的一個示例的開關(guān)模式放大器使用包括兩個串聯(lián)電容在內(nèi)的分壓器來生成作為從單電壓電源接收到的電壓的一部分的中間電壓。在該示例中，開關(guān)模式放大器通過在分壓器的兩個電容之間交替，傳輸來自分壓器的電流。如下面更詳細(xì)描述的，交替電容分壓器的抽取電流的電容用于維持電容分壓器的中點上的電流，且還用于適應(yīng)電容分壓器中每個電容的實際電容值的變化。
[0023]例如在下面描述的示例中的開關(guān)模式放大器特別適用于由電源組(例如電池)來操作的小型便攜設(shè)備。下面描述的系統(tǒng)通過使用由無源元件構(gòu)成的分壓器，從(例如，由電池或其他電源組有效提供的)單一電壓電源生成兩個或更多電壓電平。一個示例的電容分壓器高效操作，其不包括消耗能量或消散熱量的有源組件，且一般不包括抽取除了向其負(fù)載傳輸?shù)碾娏髦獾碾娏鞯碾娐仿窂健＿@種方案改進了將從電源接收到的能量轉(zhuǎn)換為向開關(guān)模式放大器的負(fù)載傳輸?shù)男盘柲芰康男省?br> [0024]將無源電容組件用于從單一電壓電源生成第二電壓允許實現(xiàn)具有小的物理尺寸并在其分壓組件和其輸出電壓切換組件中幾乎不消散功率(這將以浪費的熱量的形式消散)的開關(guān)模式放大器。除了保存能量之外，例如保存來自有限能量電源組的能量，分壓和電壓切換組件的低功率消散還允許設(shè)計具有更小物理尺寸和潛在更輕的開關(guān)模式放大器。消散更低浪費熱量的量的電路避免了對物理設(shè)計方面的需要，例如更大的組件間隔、大的散熱器、以及需要消散更大浪費熱量的量的其他消耗物理尺寸的設(shè)計特征。
[0025]例如如下面示例中描述的生成較低浪費熱量消散的量的開關(guān)模式放大器能夠讓開關(guān)模式放大器的組件以及在開關(guān)模式放大器附近的其他組件具有更低工作溫度。由于較少的熱應(yīng)力、環(huán)境溫度工作范圍的增加、對于例如手持設(shè)備有利的較低的外殼溫度、以及這些優(yōu)勢的組合，這種較低的工作溫度能夠?qū)е赂蟮目煽啃浴?br> [0026]下面描述的開關(guān)模式放大器能夠被并入任何類型的設(shè)備中。在一個示例中，開關(guān)模式放大器放大音頻信號，以提供放大的較高功率信號，以正確操作物理揚聲器來產(chǎn)生音頻信號。其他應(yīng)用包括驅(qū)動任何類型的負(fù)載，例如燈、電機、或任何類型負(fù)載。下面描述的開關(guān)模式放大器能夠被并入手持設(shè)備、安裝在車輛、設(shè)施或其他位置中的電子設(shè)備、較大的電子設(shè)備、或任何類型的電子組件。
[0027]圖1示出了根據(jù)示例的手持音頻設(shè)備100。手持音頻設(shè)備100是能夠包括如下面描述的開關(guān)模式音頻放大器在內(nèi)的便攜電子設(shè)備的示例。在本示例中，手持音頻設(shè)備100是無線語音和數(shù)據(jù)通信設(shè)備，例如智能電話。所示手持音頻設(shè)備100是能夠包括本文所述開關(guān)模式音頻放大器的示例在內(nèi)的電子設(shè)備的示例。能夠包括開關(guān)模式音頻放大器在內(nèi)的電子設(shè)備的其他示例包括:蜂窩電話手機、電話手機、個人音頻系統(tǒng)、便攜或固定音頻設(shè)備、其他音頻再現(xiàn)設(shè)備、擴音器系統(tǒng)等等。
[0028]手持音頻設(shè)備100包括手持主體102，手持主體102用作各種組件的外殼，且還包括用于一些組件的安裝位置。示出為安裝在手持主體102的外面位置的是:耳機揚聲器112、擴音器104、顯示屏110、以及語音麥克風(fēng)106。在手持主體102中安裝其他電子組件，以提供功能，由此手持音頻設(shè)備100能夠作為無線語音和數(shù)據(jù)通信設(shè)備來工作，并執(zhí)行其他音頻和數(shù)據(jù)處理功能。這些組件的所示位置僅是在手持主體102上用于這些各種組件的很多可能安裝位置的一個示例。
[0029]耳機揚聲器112位于手持主體102上在將手持音頻設(shè)備固定到用戶頭部時有可能與用戶的耳朵重合的位置上。該布置在將手持音頻設(shè)備用作電話時特別有用。一般而言，耳機揚聲器112生成具有相對低電平的聲學(xué)聲音，因為一般將耳機揚聲器固定到用戶的耳朵上。盡管耳機揚聲器112通常使用具有低電平的聲學(xué)信號，在手持音頻設(shè)備100中執(zhí)行一定量的音頻信號功率放大，以正確驅(qū)動耳機揚聲器。在一個不例中，由例如下面詳細(xì)描述的開關(guān)模式音頻放大器來提供該放大。
[0030]所示手持主體102示出了手持音頻設(shè)備100的外觀的視圖，其示出了手持音頻設(shè)備100的正面120和左側(cè)122。擴音器104位于手持音頻設(shè)備100的左側(cè)122，以允許從手持主體102有效廣播由擴音器104生成的聲音，同時當(dāng)擴音器正在產(chǎn)生聲音時將手持主體102無意中固定到用戶的耳朵時擴音器不會離用戶的耳朵過近。一般而言，擴音器104比耳機揚聲器112生成具有更高電平的聲學(xué)信號。手持音頻設(shè)備100包括音頻放大器(例如，下面描述的開關(guān)模式音頻放大器)，以生成用于正確驅(qū)動擴音器104產(chǎn)生所需聲學(xué)聲音電平的電信號。在其他示例中，擴音器104能夠被安裝在手持主體102上的任何位置處。此夕卜，能夠在手持主體102上任何位置處安裝多個擴音器、一個或多個其他聲音生成設(shè)備、或這二者。此外，能夠?qū)⒁粋€或多個擴音器或聲音生成設(shè)備電連接到手持音頻設(shè)備100并位于與手持主體102分離的位置處。
[0031]圖2示出了根據(jù)一個示例的音頻放大器子系統(tǒng)200。音頻放大器子系統(tǒng)200是上述手持音頻設(shè)備100的音頻放大器組件的示例，其用于生成較高功率音頻信號，以驅(qū)動例如一個或多個音頻換能器(例如，上述耳機揚聲器112和擴音器104中一個或兩個)。在其他示例中，音頻放大器子系統(tǒng)200是接收音頻信號并產(chǎn)生電子音頻輸出或聲學(xué)音頻輸出的音頻放大設(shè)備的示例。在該示例中，音頻放大器子系統(tǒng)200包括輸出驅(qū)動器214，該輸出驅(qū)動器214在開關(guān)或D類放大模式下工作，以向負(fù)載(例如,能夠包括聲音生成揚聲器在內(nèi)的負(fù)載Z220)提供合適的電信號，以在本示例中使得負(fù)載Z220發(fā)聲。
[0032]所示音頻放大器子系統(tǒng)200包括接收要放大的音頻信號的兩類信號接口:接受模擬輸入202的模擬接口 204和接受數(shù)字輸入206的數(shù)字接口 208。模擬接口 204和數(shù)字接口 208均是能夠提供音頻輸入的示例。在所示示例中，模擬輸入202和數(shù)字輸入206傳遞信息，該信息定義了要放大的聲波，以供接受較高電平電信號的組件來使用，例如由電抗負(fù)載Z220所表不的揚聲器。在各種不例中，這些輸入中的僅一個輸入能夠出現(xiàn)在音頻放大器中，或在具有或不具有這些所示接口中的一個接口或兩個接口的情況下能夠包括一個或多個其他類型的信號輸入。
[0033]如相關(guān)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所理解的，模擬輸入202 —般借助變化的電壓來傳遞信號，其中，變化的電壓表不要放大的信號，以驅(qū)動揚聲器來輸出由輸入信號表不的輸出聲學(xué)能量。數(shù)字輸入206類似地傳遞表不要放大的信號的信息，以驅(qū)動揚聲器輸出聲學(xué)能量，但是數(shù)字輸入206 —般傳遞數(shù)字值的時間序列，其指示了要放大的輸入音頻信號的電平，并輸出為聲學(xué)能量。在一個示例中，數(shù)字輸入206能夠傳遞與傳遞相同聲音信息的聲學(xué)輸入202的相對電壓電平相對應(yīng)的值序列。
[0034]模擬接口 204接收模擬輸入202并調(diào)節(jié)在模擬輸入上接收到的信號，以正確驅(qū)動音頻放大器子系統(tǒng)200的其他元件。在一個示例中，模擬接口接收表示要放大并作為聲學(xué)能量發(fā)射的音頻信號的具有時間變化電壓電平的模擬信號。數(shù)字接口 208接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，作為串行數(shù)據(jù)序列、并行數(shù)據(jù)接口、或多個級別數(shù)據(jù)接口中一項或多項。數(shù)字接口 208在一個示例中還執(zhí)行針對接收數(shù)字輸入206的時鐘同步，要么通過分離的數(shù)據(jù)時鐘信號，要么通過其他數(shù)據(jù)時鐘同步技術(shù)。
[0035]脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器210從模擬接口 204和數(shù)字接口 208中一個或兩個接收數(shù)據(jù)。PWM調(diào)制器210在一個示例中是基于從模擬接口 204和數(shù)字接口 208中任一個或兩個接收到的輸入信號的值來生成要向輸出驅(qū)動器214提供的輸出電壓命令的控制器。由PWM調(diào)制器210生成的命令時用于在負(fù)載Z220上提供特定輸出電壓的指示的示例。在一個示例中，PWM調(diào)制器210生成用于指示輸出驅(qū)動器214輸出特定電壓電平一段特定時間的命令，該特定電壓電平是從多個可能值之一中選擇的。PWM調(diào)制器210在一個示例中根據(jù)音頻D類開關(guān)模式放大器中的類似組件進行工作，其細(xì)節(jié)對于相關(guān)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員來說是熟悉的。在一個不例中，PWM調(diào)制器210能夠產(chǎn)生用于在負(fù)載的第一端口和第二端口上提供零電壓、電源電壓的一部分、或電源電壓之一的指示。在一個示例中，用于提供電源電壓的一部分和電源電壓的指示還能夠指定該電壓的極性，其中，極性能夠是第一極性或與第一極性相反的相反極性。
[0036]在一個示例中，PWM調(diào)制器210通過將輸入信號的當(dāng)前值與一個或多個高頻波形比較，來確定用于向輸出驅(qū)動器214提供的命令。一個示例的振蕩器212生成一個或多個高頻鋸齒波形或三角波形，該高頻鋸齒波形或三角波形在PWM調(diào)制器210中與輸入信號進行比較，以確定要向負(fù)載Z220提供的輸出電壓。在一個示例中，將接收到的輸入信號的當(dāng)前值與一個或多個高頻鋸齒波形或三角波形的當(dāng)前值比較，且在輸入信號超過振蕩器212生成的高頻波形的值時，PWM調(diào)制器210向輸出驅(qū)動器214發(fā)送命令:只要接收到的輸入信號超過振蕩器212生成的波形的當(dāng)前值,就改變向負(fù)載Z220傳輸?shù)妮敵鲭妷?。在各種不例中，能夠使用執(zhí)行例如對輸入信號與振蕩器212產(chǎn)生的一個或多個高頻波形的比較的模擬電路、數(shù)字電路、或模擬和數(shù)字電路的組合來實現(xiàn)PWM調(diào)制器210。
[0037]輸出驅(qū)動器214在一個示例中從電源216接收能量，并通過輸出218向負(fù)載Z220提供時間變化輸出電壓。在一個示例中，如下面更詳細(xì)描述的，電源216在兩個電源線上產(chǎn)生單輸出電壓，且如下面詳細(xì)描述的，一個示例的輸出驅(qū)動器214用于通過在不同的電源線上將負(fù)載Z220可選擇I禹合到分壓器的輸出來傳輸5種可能的輸出電壓。
[0038]在一個示例中，向負(fù)載Z220傳輸?shù)妮敵鲭妷阂哉袷幤?12生成的高頻鋸齒波形或三角波形的頻率的平均頻率來改變。隨著振蕩器212生成的高頻鋸齒波形或三角波形超過或低于模擬輸入202或數(shù)字輸入206接收到的輸入音頻信號的當(dāng)前值，輸出驅(qū)動器214改變向負(fù)載Z220傳輸?shù)妮敵鲭妷?。?fù)載Z220的電學(xué)特性在一個不例中對輸出驅(qū)動器214產(chǎn)生的輸出的高頻分量進行削弱，且由負(fù)載Z220向一些組件(例如對音頻信號進行響應(yīng)的聲學(xué)換能器)僅傳遞對輸入信號進行復(fù)制的較低頻率音頻信號，以產(chǎn)生要向周圍空間發(fā)射的聲學(xué)信號。
[0039]輸出負(fù)載Z220在一個不例中是聲學(xué)信號生成器,例如揚聲器。在各種不例中，輸出負(fù)載Z220能夠是可以被施加電信號的任何類型的負(fù)載。在各種示例中，負(fù)載Z220能夠是電抗、電阻、或具有針對電能量流的任何類型阻抗。
[0040]圖3示出了根據(jù)一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300。開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300是在上文所述音頻放大器子系統(tǒng)200中使用的輸出驅(qū)動器214的示例。開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300從電壓源302接收電功率，并可選擇地連接負(fù)載Z340的兩個端口中的每個端口，使得端口處于三種可能電壓之一的電勢上。
[0041]開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300具有來自電壓源302的直流(DC)功率輸入，電壓源302在正電壓線304和負(fù)電壓線306上提供電源電壓。正電壓線304是第一輸入的示例且負(fù)電壓線306是第二輸入的示例。正電壓線304和負(fù)電壓線306形成了電源輸入，其從電壓源302接收電源電壓。在各種示例中，電壓源302能夠是包括開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器在內(nèi)的設(shè)備的一部分，或電源能夠在這種設(shè)備的外部。
[0042]一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300具有在中心線308上產(chǎn)生電壓的電抗分壓器，其中，中心線308上的電壓是在正電壓線304和負(fù)電壓線306處出現(xiàn)的電壓的一部分。在各種示例中，能夠使用任何類型的分壓器，例如反向分壓器(bucking voltagedivider)、電阻分壓器、在分壓電路中包括電抗組件的分壓器、或能夠使用的任何類型降壓處理。
[0043]在所示示例中，產(chǎn)生正電壓線304和負(fù)電壓線306之間的電壓的降壓處理器包括在分壓布置中布置的電抗組件。開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300具有分壓器，該分壓器由在正電壓線304和負(fù)電壓線306之間串聯(lián)的兩個電容構(gòu)成。第一電容310連接正電壓線304和中心線308，且第二電容312將中心線308連接到負(fù)電壓線306。第一電容310和第二電容312作為分壓器工作，使得在中心線308處出現(xiàn)的電壓在正電壓線304和負(fù)電壓線306處出現(xiàn)的電壓之間。在中心線308處出現(xiàn)的電壓取決于這兩個電容中每個電容的極板上的電荷量。在一個示例中，第一電容310和第二電容312被規(guī)定為具有相等值，且這些電容的實際值將一般在這些組件彼此的制造公差內(nèi)。[0044]基于在開關(guān)模式放大器的操作期間要通過這些電容傳輸?shù)碾娏髁?來選擇第一電容310和第二電容312的電容值。這些電容的電容值一般取決于輸出驅(qū)動器214的切換頻率，如上所述，該輸出驅(qū)動器214的切換頻率基于從振蕩器212接收到的波形的頻率。隨著輸出驅(qū)動器的切換頻率增加，要由這些電容提供的能量下降，且因此電容的值下降。
[0045]將電壓源302不出為在正電壓線304和負(fù)電壓線306之間傳輸單輸出電壓。一般而言，能夠?qū)碜噪妷涸?02的輸出線之一連接到系統(tǒng)接地電勢。例如，電子設(shè)備(例如，手持音頻設(shè)備100)能夠具有電池、電源組、或其他電源，其具有連接到設(shè)備內(nèi)的接地結(jié)構(gòu)的一個輸出線。在一個示例中，負(fù)電壓線306能夠被連接到電子設(shè)備的系統(tǒng)接地，且正電壓下304對應(yīng)于正電源電壓。一般而言，一個電源輸出到系統(tǒng)接地電勢的連接不影響開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300的操作。例如，負(fù)載340在一個示例中與系統(tǒng)接地電勢絕緣。
[0046]開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300包括第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318。第一開關(guān)S1316可選擇的將負(fù)載340的第一端口連接到正電壓線304、中心線308、和負(fù)電壓線306中任意一個。第二開關(guān)S2318可選擇的將負(fù)載340的第二端口連接到正電壓線304、中心線308、和負(fù)電壓線306中任意一個。在該示例中，第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318形成了開關(guān)結(jié)構(gòu)，該開關(guān)結(jié)構(gòu)可被配置為:將負(fù)載340的第一端口和第二端口可選擇地耦合到正電壓線、負(fù)電壓線和中心線中任意一個。
[0047]在一個示例中，第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318由PWM調(diào)制器來控制，例如上述PWM調(diào)制器210。第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318能夠通過任何可控開關(guān)設(shè)計來實現(xiàn)。在一個示例中，第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318中的每一個包括三個半導(dǎo)體開關(guān)器件，例如場效應(yīng)晶體管(FET)。在各種示例中，第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318能夠通過由一個或多個任何類型FET構(gòu)成的電路來實現(xiàn)，例如J-FET、CMOS-FET, SiC-MOS-FET、或雙極性晶體管(例如，絕緣柵雙極性晶體管(IGBT))。
[0048]在包括FET以實現(xiàn)負(fù)載到電源線的耦合的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300的示例中，第一開關(guān)S1316的第一 FET將負(fù)載340的第一端口 342經(jīng)由第一開關(guān)正接觸器320耦合到正電壓線304。第一開關(guān)S1316的第二 FET將負(fù)載340的第一端口 342經(jīng)由第一開關(guān)中心線接觸器322耦合到中心線308。第一開關(guān)S1316的第三FET將負(fù)載340的第一端口經(jīng)由第一開關(guān)負(fù)接觸器324耦合到負(fù)電壓線306。第二開關(guān)S2318的三個FET類似地將負(fù)載340的第二端口 344:1)經(jīng)由第二開關(guān)正接觸器330耦合到正電壓線304 ；2)經(jīng)由第二開關(guān)中心線接觸器332耦合到中心線308 ;以及3)經(jīng)由第二開關(guān)負(fù)接觸器334耦合到負(fù)電壓線306。在一個示例中，這些FET由來自PWM調(diào)制器210的信號來控制，該信號基于例如要放大的輸入信號的電平來指示特定耦合。
[0049]如下所述，第一開關(guān)S1316和第二塊開關(guān)S2318的配置允許在負(fù)載340上的電壓是五(5)種可能電壓之一。在以下討論中，參考負(fù)載340的第一端口 342來描述負(fù)載340上的電壓極性，將負(fù)載340的第一端口 342視為負(fù)載340的“正”端口。根據(jù)該定向來描述負(fù)載340上的電壓極性，以清楚地描述本示例中開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300的操作。選擇該極性定向不以任何方式限制負(fù)載340的操作。
[0050]當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)正接觸器340時，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正接觸器330，能夠在負(fù)載340上施加零電壓。此外，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)正接觸器320時，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，能夠在負(fù)載340上施加電源電壓V的一部分,該電源電壓V的一部分是通過在第一電容器C1310和第二電容器C312的值之間的關(guān)系來確定的。在以下討論中，假定在正電壓線304和中心線308之間出現(xiàn)的電源電壓(用“V”來指示)的一部分是I / 2V伏。通過在第一開關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)正接觸器320時將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)接觸器334，能夠在負(fù)載340上施加電源電壓V。
[0051]當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)中心線接觸器322時，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正接觸器330，能夠在負(fù)載340上施加負(fù)的二分之一電壓(-1 / 2V)，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，能夠在負(fù)載340上施加零電壓，以及通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)接觸器334，能夠在負(fù)載340上施加正的二分之一電壓(+1 /2V)。
[0052]當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)負(fù)電壓接觸器324時，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正接觸器330，能夠在負(fù)載340上施加電壓源302的具有負(fù)極性的輸出電壓(即，-V)。此外，通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，能夠在負(fù)載340上施加-1 / 2V，以及通過將第二開關(guān)318配置為將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)接觸器334，能夠在負(fù)載340上施加零電壓。
[0053]第一開關(guān)S1316的三種可能配置與第二開關(guān)S2318的三種可能配置的組合產(chǎn)生了九種可能的狀態(tài)。如針對第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318的配置的上述組合所指示的，能夠選擇多于一個開關(guān)配置來產(chǎn)生負(fù)載340上的相同電壓。例如，通過以下方式在負(fù)載上施加+1 / 2V:1)將第一端口 342耦合到第一開關(guān)正接觸器320以及將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，或2)將第一端口 342耦合到第一開關(guān)中心線接觸器322以及將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)電壓接觸器334。
[0054]上述開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300示出了具有兩個電容(第一電容310和第二電容312)的產(chǎn)生一個中間電壓的電抗分壓器。在其他示例中，能夠通過包括由彼此串聯(lián)的多個電容構(gòu)成的分壓器，來產(chǎn)生附加的中間電壓，其中，在這些串聯(lián)電容中的每個電容的聯(lián)結(jié)處產(chǎn)生不同的中間電壓。這種示例的輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)用于將負(fù)載340的兩個端口中的每個端口可選擇地耦合到正電壓線、負(fù)電壓線、或被配置為多電平分壓器的多個電容的串聯(lián)序列的兩個電容之間的任何聯(lián)結(jié)。
[0055]圖4示出了根據(jù)一個示例的切換配置表400。對切換配置表400的以下描述參考了圖3所示的、并關(guān)于開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300來描述的組件。切換配置表400示出了由第一開關(guān)S316和第二開關(guān)S2318的九種可能配置中的每種可能配置中的第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318所進行的可選擇耦合。切換配置表400包括配置號列402，該配置號列402具有標(biāo)題“切換配置”，并規(guī)定了每個配置的標(biāo)識符，如下文描述的。切換配置表400還包括輸出電壓列404,該輸出電壓列404指不了向負(fù)載Z340傳輸?shù)妮敵鲭妷?。如上所述，基于開關(guān)的配置，向負(fù)載Z340傳輸?shù)碾妷耗軌蚓哂姓龢O性或負(fù)極性。切換配置表400還包括切換耦合列406，該切換耦合列406定義了第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318的耦
八
口 ο[0056]切換配置表400包括第一行410，第一行410示出了第一配置的信息。第一配置在負(fù)載Z340上傳輸+1 / 2V電壓。在該第一配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342稱合到第一開關(guān)正接觸器320，且由此耦合到正電壓線304。在第一配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，并由此耦合到中心線308。
[0057]切換配置表400包括第二行412，第二行412示出了第二配置的信息。第二配置在負(fù)載Z340上也傳輸+1 / 2V電壓。在該第二配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342 f禹合到第一開關(guān)中心接觸器322，且由此耦合到中心線308。在第二配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)電壓接觸器334，并由此耦合到負(fù)電壓線306。
[0058]切換配置表400包括第三行414，第三行414示出了第三配置的信息。第三配置在負(fù)載Z340上傳輸-1 / 2V電壓。在該第三配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342稱合到第一開關(guān)中心接觸器322，且由此耦合到中心線308。在第三配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正電壓接觸器330，并由此耦合到正電壓線304。
[0059]切換配置表400包括第四行416，第四行416示出了第四配置的信息。除了第三配置之外，第四配置在負(fù)載Z340上也傳輸-1 / 2V電壓。在該第四配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)正接觸器320，且由此耦合到正電壓線304。在第四配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，并由此耦合到中心線308。
[0060]切換配置表400包括第五行418，第五行418示出了第五配置的信息。第五配置在負(fù)載Z340上傳輸零伏(OV)電壓。在該第五配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342 f禹合到第一開關(guān)正電壓接觸器320，且由此耦合到正電壓線304。在第五配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正電壓接觸器330，并由此耦合到正電壓線304。
[0061]切換配置表400包括第六行420，第六行420示出了第六配置的信息。除了第五配置之外，第六配置在負(fù)載Z340上也傳輸OV電壓。在該第六配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)中心接觸器322，且由此耦合到中心線308。在第六配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)中心線接觸器332，并由此耦合到中心線308。
[0062]切換配置表400包括第七行422，第七行422示出了第七配置的信息。除了第五配置和第六配置之外，第七配置在負(fù)載Z340上也傳輸OV電壓。在該第七配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342耦合到第一開關(guān)負(fù)電壓接觸器324，且由此耦合到負(fù)電壓線306。在第七配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)電壓接觸器334，并由此耦合到負(fù)電壓線306。
[0063]切換配置表400包括第八行424，第八行424示出了第八配置的信息。第八配置在負(fù)載Z340上傳輸電壓+V。在該第八配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342稱合到第一開關(guān)正電壓接觸器320，且由此耦合到正電壓線304。在第八配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)負(fù)電壓接觸器334，并由此耦合到負(fù)電壓線306。
[0064]切換配置表400包括第九行426，第九行426示出了第九配置的信息。第九配置在負(fù)載Z340上傳輸電壓-V。在該第九配置中，第一開關(guān)S1316將第一端口 342稱合到第一開關(guān)負(fù)電壓接觸器324，且由此耦合到負(fù)電壓線306。在第九配置中，第二開關(guān)S2318將第二端口 344耦合到第二開關(guān)正電壓接觸器330，并由此耦合到正電壓線304。
[0065]圖5示出了根據(jù)一個示例的正弦波形500的脈寬調(diào)制(PWM)表示。正弦波形500的PWM表示是由音頻放大器子系統(tǒng)200產(chǎn)生的輸出電子波形的示例，即通過第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318的操作向負(fù)載Z220或負(fù)載340呈現(xiàn)的電子波形。對正弦波形500的PWM表示的以下描述參考了音頻放大器子系統(tǒng)200的組件，以方便對所示信號進行描述以及更清楚地解釋特定特征。在對正弦波形500的PWM表示的該描述中所提出的原理代表了并入本文所述原理的開關(guān)模式放大器電路的操作和輸出。
[0066]對正弦波形500的PWM表示的描述示出了表示由輸出驅(qū)動器214和開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300產(chǎn)生的切換電壓的低頻分量的正弦波形520。正弦波形500的PWM表示示出了切換輸出波形522，切換輸出波形522是通過在上面參考圖4針對切換配置表400所描述的切換配置之間對開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器214的切換配置進行交替所產(chǎn)生的。
[0067]一般而言，輸出驅(qū)動器214的輸出是以比音頻放大器子系統(tǒng)200接收到的輸入波形的最高頻率分量高得多的頻率來切換的。如上所述，在開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300中的切換是由PWM調(diào)制器210來配置的，以將雙端口負(fù)載阻抗的每個端口連接到處于不同電壓電平的三條線之一。如上所述，輸出驅(qū)動器300可選擇地將每個端口連接到作為正電壓線304的+V線、作為負(fù)電壓線306的-V線、以及作為在+V線304和-V線306的電壓電平之間的電壓的中心線308。如上所述，中心線的電壓電平在一個示例中在+V線304和-V線306的電壓電平之間一半處，且由包括兩個電抗組件(例如,第一電容310和第二電容312)在內(nèi)的分壓器來創(chuàng)建該電壓電平。
[0068]正弦波形500的PWM表示示出了由輸出驅(qū)動器216響應(yīng)于上面參考圖2來描述的由音頻放大器子系統(tǒng)200接收到的正弦波形輸入所產(chǎn)生的電壓電平。能夠在模擬接口 204或數(shù)字接口 208處接收該輸入波形。如上所述，針對音頻放大器子系統(tǒng)200或類似系統(tǒng)的輸入能夠具有任何類型的數(shù)字或模擬形式。
[0069]正弦波形500的PWM表示示出了正弦波形520，在該示例中，正弦波形520對應(yīng)于正弦輸入波形。示出正弦波形，以簡化對所示示例的特定方面的描述，且針對開關(guān)模式放大器的輸入波形能夠具有任何形狀或值序列。一般而言，輸入波形的頻率分量一般被限制為定義帶寬，例如音頻信號的帶寬。所示正弦波形520反映了由輸出驅(qū)動器214產(chǎn)生的切換電壓電平的低頻分量。由輸出驅(qū)動器214產(chǎn)生的切換電壓電平的較高頻率分量一般由負(fù)載Z220的組件過濾掉。在一個示例中，負(fù)載Z220包括第二換能器(例如，揚聲器)，該第二換能器對輸入信號的落入可聽頻段的頻率分量加以響應(yīng)，該可聽頻段對應(yīng)于例如人類聽覺。聲音換能器在一個示例中還不對落在可聽頻段之外的頻率分量(例如，在頻率方面更高的頻率分量)加以響應(yīng)。
[0070]正弦波形500的PWM表示示出了沿著水平方向的時間軸502和沿著垂直方向的電壓軸504。電壓軸504示出了五(5)個電壓電平:-V電平506、-1 / 2V電平508、零(O)電壓電平510、+1 / 2V電平512、以及+V電平514。這些輸出電壓電平對應(yīng)于關(guān)于圖4描述的切換配置表400中示出的輸出電壓。在該示例中，+V電平514和-V電平506之間的電壓等于由電源216產(chǎn)生的單端電源電壓。如在切換配置表400的描述中注意到的:能夠通過多個切換配置來生成某些電壓，例如零電壓或+1 / 2V電平或-1 / 2V電平。
[0071]將時間軸502分為六個時間間隔或持續(xù)時間，這六個時間間隔基于由輸出驅(qū)動器214產(chǎn)生的正弦波形520的電壓范圍來識別。該電壓范圍對應(yīng)于輸入信號(根據(jù)該輸入信號來生成輸出信號)的電壓范圍。在第一持續(xù)時間550期間，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300通過在各電壓電平之間交替連接負(fù)載340的兩個端口來產(chǎn)生切換輸出波形522的第一部分532，電壓電平要么相等，且在負(fù)載340上產(chǎn)生具有等于零伏電平510的凈電壓的第一部分輸出530，電壓電平要么相差正的半(+1 / 2) V，且因此產(chǎn)生等于+1 / 2V電平512的凈電壓。在本示例中，通過改變在負(fù)載阻抗上施加的零伏的時間和在負(fù)載阻抗上施加+1 /2V的時間量的比率，能夠產(chǎn)生由正弦波形520表示的短期平均電壓。當(dāng)具有與正弦波形520的類似形狀的輸入信號具有接近零的值時，輸出驅(qū)動器在負(fù)載340上施加零伏的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加+1 / 2V的持續(xù)時間更長。隨著輸入波形電壓增加到更接近與正弦波形520的更接近+1 / 2V的輸出電壓相對應(yīng)的值，輸出驅(qū)動器在負(fù)載340上施加+1 / 2V的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加零伏的持續(xù)時間更長。
[0072]在第二持續(xù)時間552期間，正弦波形520具有在+1 / 2V電平512和+V電平514之間的值。為了產(chǎn)生切換輸出波形522的第二部分532,開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在各電壓電平之間交替連接負(fù)載340的兩個端口，該電壓電平要么在負(fù)載340上產(chǎn)生+1 / 2V電平512,要么在負(fù)載340上產(chǎn)生+V電平514。以類似于上面關(guān)于第一部分530描述的在產(chǎn)生不同輸出電壓范圍中的輸出時的方式，當(dāng)輸入信號具有與正弦波形520值相對應(yīng)的接近+1 / 2V電平512的電壓值時，輸出驅(qū)動器在負(fù)載340上施加+1 / 2V的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加+V的持續(xù)時間更長。隨著輸入信號接近接近與正弦波形520相對應(yīng)的更接近+V電平514的值，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在負(fù)載340上施加+V的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加+1 / 2伏的持續(xù)時間更長。
[0073]類似于第一部分530來描述正弦波形500的PWM表示的第三持續(xù)時間554，除了在第三部分534期間，正弦波形520的值是遞減的。在第三持續(xù)時間534期間，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300通過將開關(guān)配置為在負(fù)載阻抗上要么施加+1 / 2V電平512要么施加零伏電平510相應(yīng)持續(xù)時間，在第三持續(xù)時間期間產(chǎn)生與正弦波形520相對應(yīng)的低頻分量，來生成切換輸出波形522的第三部分輸出554。
[0074]在第四持續(xù)時間556期間，輸入信號具有導(dǎo)致正弦波形520具有在零伏電平510和-1 / 2V電平508之間的值的電壓值。為了產(chǎn)生第四部分輸出536,開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在零伏電平510或-1 / 2V電平508之間交替連接負(fù)載340的兩個端口。以類似于上述的方式，當(dāng)正弦波形520具有接近零伏電平510的值時，輸出驅(qū)動器214在負(fù)載340上時間零伏的持續(xù)時間比在負(fù)載阻抗具有在其上的-1 / 2V電平508的持續(xù)時間更長。隨著正弦波形520更接近-1 / 2V電平，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在負(fù)載340上施加-1 / 2V電平508的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加零伏電平510的持續(xù)時間更長。正弦波形500的PWM表示還示出了第六持續(xù)時間560，其類似于第四持續(xù)時間556，相似之處在于第六部分輸出540是通過在-1 / 2V電平508和零伏電平510之間切換來創(chuàng)建的，但區(qū)別之處在于:在第六持續(xù)時間560期間正弦波形520的值是遞增的。
[0075]在第五持續(xù)時間558期間，輸入信號具有與正弦波形520相對應(yīng)的值，正弦波形520具有在-1 / 2V電平508和-V電平506之間的值。為了產(chǎn)生該輸出波形，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在要么在負(fù)載340上產(chǎn)生-1 / 2V電平508，要么在負(fù)載340上產(chǎn)生-V電平506之間交替連接負(fù)載340的兩個端口。以類似于上述的方式，當(dāng)正弦波形520具有接近-1 / 2V電平508的值時，輸出驅(qū)動器在負(fù)載340上施加-1 / 2V電平508的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加-V電平506的持續(xù)時間更長。隨著正弦波形520更接近-V電平506,開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300在負(fù)載340上施加-V電平506的持續(xù)時間比在負(fù)載340上施加-1 / 2V電平508的持續(xù)時間更長。
[0076]如上所述，一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300改變在負(fù)載340上施加兩個所述電壓中每個所述電壓的時間的比率，以創(chuàng)建所需的短期平均電壓。如正弦波形500的PWM表示中的正弦波形520所表示的低頻分量信號中包含的短期平均電壓能夠通過改變在負(fù)載340上施加上述電壓中每個電壓的持續(xù)時間的比率來準(zhǔn)確控制。
[0077]上述開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300能夠在負(fù)載340上施加五(5)種電壓之一。一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300用于在基于向負(fù)載阻抗提供的低頻分量信號的值來選擇的兩個電壓之間進行切換。一個示例的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300還在最彼此接近的兩個電壓之間切換在負(fù)載阻抗上施加的電壓。在上述示例中，在量值相差I(lǐng) /2V的兩個電壓之間切換在輸出負(fù)載340上的電壓。
[0078]與在相差I(lǐng) / 2V的電壓之間切換的上述示例相對地，其他示例能夠通過在具有更大差異的電壓之間切換，在負(fù)載阻抗處生成特定低頻分量信號。這種其他示例的一個實例能夠通過在零伏和+V之間切換生成具有正電壓的低頻分量。通過在零伏和-V之間切換生成負(fù)電壓。調(diào)整在負(fù)載阻抗上施加的這些電壓中的每個電壓的持續(xù)時間的比率，以使得向負(fù)載阻抗傳輸所需低頻分量。與上述示例的I / 2V切換量值相比，將輸出電壓切換更大的量可以導(dǎo)致要濾掉的更大量的更高頻率信號，以產(chǎn)生所需低頻分量。
[0079]圖6示出了根據(jù)一個示例的多電平調(diào)制器設(shè)計600。多電平PWM調(diào)制器設(shè)計600示出了 PWM調(diào)制器602的一個設(shè)計及其關(guān)聯(lián)連接，PWM調(diào)制器602能夠接受輸入信號604并配置開關(guān)模式放大器的輸出驅(qū)動器，以提供輸入信號的放大版本。如上所述，輸入信號604能夠具有模擬格式、數(shù)字格式、或向PWM調(diào)制器602傳輸輸入信號信息的任何格式。
[0080]該示例的PWM調(diào)制器602包括電平檢測器606和電平比較器608。參考上述通過在設(shè)置的輸出電壓電平之間切換來產(chǎn)生切換輸出信號的不例，電平檢測器606被配置為確定與這些設(shè)置的輸出電壓電平相對應(yīng)的輸入信號電平。如上所述，將有效輸入信號規(guī)定為具有在+全量程值和-全量程值之間的電平。在一個示例中，對超過該范圍的輸入值如同該范圍的最大值一樣來處理，即，將超過+全量程值的輸入值如同它們在+全量程值處一樣處理，將小于-全量程值的輸入值如同它們在-全量程值處一樣處理。
[0081]使用圖5所不不例，通過在五(5)種輸出電壓電平之間切換來產(chǎn)生切換輸出信號:-V電平506、-1 / 2V電平508、零(O)電壓電平510、+1 / 2V電平512、以及+V電平514。在這種示例中，響應(yīng)于具有等于+全量程值的值的輸入信號來產(chǎn)生+V電平514，以及響應(yīng)于具有等于-全量程值的值的輸入信號來產(chǎn)生-V電平506。電平檢測器606檢測輸入信號的值相對于導(dǎo)致輸出規(guī)定輸出電壓電平(即，與-V電平506、-1 / 2V電平508、零(O)電壓電平510、+1 / 2V電平512、以及+V電平514相對應(yīng)的上述五(5)種輸出電壓電平)中任意電壓電平的閾值的關(guān)系。
[0082]電平比較器608從振蕩器212接收鋸齒波形622或三角波形620。由振蕩器212生成的鋸齒波形622和三角波形620如上所述。電平比較器608在一個示例中確定了在電平檢測器606檢測到的電平之間的范圍內(nèi)的輸入信號604的值。在上述輸出驅(qū)動器在五個電平之間切換的示例中，在這五個值之間內(nèi)在4個值區(qū)間。參考圖5，落在與輸出電壓電平相對應(yīng)的值之間的輸入信號值落在四個區(qū)間中。具體地，第一輸入?yún)^(qū)間存在于與-V電平506和-1 / 2V電平508之間的輸出相對應(yīng)的輸入值之間，第二輸入?yún)^(qū)間存在于與零(O)電壓電平510和-1 / 2V電平508之間的輸出相對應(yīng)的輸入值之間，第三輸入?yún)^(qū)間存在于與零電壓電平510和+1 / 2V電平512之間的輸出相對應(yīng)的輸入值之間，以及第四輸入?yún)^(qū)間存在于與+1 / 2V電平512和+V電平514之間的輸出相對應(yīng)的輸入值之間。
[0083]電平比較器608確定在兩個輸出電壓電平之間切換的定時。在一個示例中，電平比較器608從電平檢測器606接收電平信息，以例如偏移輸入信號604的電平，以將輸入?yún)^(qū)間中的輸入信號正確對準(zhǔn)，用于與從振蕩器212接收到的鋸齒波形或三角波形進行比較。
[0084]一個示例的PWM調(diào)制器602產(chǎn)生區(qū)間輸出612和改變輸出614。區(qū)間輸出612和改變輸出614是對在負(fù)載(例如，上述負(fù)載Z220)上提供的電壓的命令或指示的示例。區(qū)間輸出定義了輸出電壓所落入的區(qū)間。在一個示例中，這些區(qū)間由兩個電壓來定義，在這兩個電壓之間切換輸出。在第一區(qū)間的示例中，在-V電平506和-1 / 2V電平508之間切換輸出電壓。使用改變輸出614來確定產(chǎn)生這兩個輸出電壓中的哪一個。不同的聲明:改變輸出614規(guī)定了何時在定義區(qū)間的兩個輸出電壓之間改變。
[0085]向切換驅(qū)動器630提供區(qū)間輸出612和改變輸出614。切換驅(qū)動器630接收區(qū)間輸出612和改變輸出614，它們是對在負(fù)載的兩個端口上提供的電壓的指示。切換驅(qū)動器630通過產(chǎn)生用于控制在輸出驅(qū)動器(例如，開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300)中的切換的控制信號，對接收到這些指示加以響應(yīng)。切換驅(qū)動器630產(chǎn)生SI控制信號632，其配置開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300的第一開關(guān)316。切換驅(qū)動器630還產(chǎn)生S2控制信號634,其配置開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300的第二開關(guān)318。在一個示例中，切換驅(qū)動器630響應(yīng)于接收到對輸出電壓的指示來產(chǎn)生SI控制信號632和S2控制信號634，以在負(fù)載上提供由區(qū)間輸出612和改變輸出614傳遞的輸出電壓。
[0086]圖7示出了根據(jù)一個示例的電抗分壓器電荷平衡過程700。電抗分壓器電荷平衡過程700是在操作上述開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300時執(zhí)行的處理的示例，其用于維護在由第一電容310和第二電容312形成的電抗分壓器上的電荷的平衡。下面描述的電抗分壓器電荷平衡過程700描述了與在由第一開關(guān)S1316和第二開關(guān)S2318構(gòu)成的開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300中示出的開關(guān)結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)的配置。以下描述還參考了上面關(guān)于圖4所示的切換配置表400來描述的切換配置。
[0087]電抗分壓器電荷平衡過程700的操作還用于減少可能由構(gòu)成用于在中心線308上產(chǎn)生電壓的分壓器的兩個電容(例如，在上述不例中是第一電容310和第二電容312)的實際值中的變化來感生的失真。在一個示例中，中心線308具有作為+V線304和-V線306上的電壓的一半的電壓，且將第一電容310規(guī)定為具有與第二電容312的電容值相等的電容值。然而在實際設(shè)備中，這兩個電容的值將由于例如以下原因而不同:電容的制造公差、由于各種原因而發(fā)生這些組件的老化或劣化。第一電容310和第二電容312的電容值的值的差異導(dǎo)致了在中心線308上出現(xiàn)的電壓不同與其規(guī)定值。在中心線308的規(guī)定電壓和實際電壓之間的電壓差異與第一電容310和第二電容312的實際電容值的差異成正比。
[0088]在中心線308的規(guī)定或設(shè)計電壓與中心線308上的實際電壓之間的電壓差異的說明中，將第一電容310和第二電容312規(guī)定為具有相同的電壓值，但是實際的第一電容310的電容值小于第二電容312的電容值。電容值的差異引起中心線308上的電壓高于規(guī)定值。如上所述，第一開關(guān)316和第二開關(guān)318的切換配置允許用兩種可能配置在負(fù)載340上施加+1 / 2V:1)第一配置，將負(fù)載340置于在+V線304和中心線308之間；或2)第二配置，將負(fù)載340置于中心線308和-V線306之間。在第一配置中，由第一電容310和第二電容312的不等值引起的中心線308上的較高電壓使得在負(fù)載340上的電壓小于規(guī)定的+1 / 2V，且在第二配置中，在負(fù)載340上的電壓大于規(guī)定的+1 / 2V。
[0089]通過對將負(fù)載340的端口連接到中心線的切換配置進行交替，在負(fù)載上施加+1 /2V時在負(fù)載上的電壓中的變化將隨著時間過去而抵消。不同的生命:當(dāng)Cl > C2時，中心線具有電壓+1 / 2V+X，其對應(yīng)于在第二配置下的負(fù)載上的電壓。因此第一配置在負(fù)載340上產(chǎn)生了電壓+1 / 2V-xο通過在+1 / 2V+x和+1 / 2V-x之間交替，平均輸出電壓(如本示例中負(fù)載340的低通濾波所執(zhí)行的)創(chuàng)建了具有降低的由第一電容310和第二電容312相對于它們的規(guī)定值的組件值差異所引起的失真的輸出。當(dāng)在負(fù)載340上施加-1 / 2V時，通過電抗分壓器電荷平衡過程700來執(zhí)行類似的失真移除。
[0090]參考上面對音頻放大器子系統(tǒng)200和多電平PWM調(diào)制器設(shè)計600的描述，電抗分壓器電荷平衡過程700在一個示例中至少部分由PWM調(diào)制器210的組件來執(zhí)行，例如PWM調(diào)制器602的組件。PWM調(diào)制器210和PWM調(diào)制器602是執(zhí)行處理以產(chǎn)生對在負(fù)載Z220上提供電壓的指示的控制器的示例，且還包括用于接收這些指示并將輸出驅(qū)動器214配置為提供這些電壓的組件。
[0091]電抗分壓器電荷平衡過程700開始于在702接收輸出電壓命令。在上面針對開關(guān)模式放大器輸出驅(qū)動器300描述的不例中，輸出電壓命令能夠規(guī)定五種可能值之一:+V、+1 / 2V、0V、-1 / 2V、以及-V。在其他示例中，能夠構(gòu)造其他分壓結(jié)構(gòu)且不同的可能輸出電壓命令是可能的。
[0092]在接收到輸出電壓命令之后，電抗分壓器電荷平衡過程700在704確定輸出電壓命令是否是+V。如果命令是將輸出電壓設(shè)置為+V，則電抗分壓器電荷平衡過程700通過在706將輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第八配置(如上面關(guān)于圖4所描述的)來繼續(xù)。然后過程返回在702接收下一個輸出電壓命令。
[0093]如果輸出電壓命令不是+V，則電抗分壓器電荷平衡過程700在708確定輸出電壓命令是否是-V。如果命令是將輸出電壓設(shè)置為-V，則電抗分壓器電荷平衡過程700通過在710將輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第九配置(如上面關(guān)于圖4所描述的)來繼續(xù)。然后過程返回在702接收下一個輸出電壓命令。
[0094]如果輸出電壓命令不是-V，則電抗分壓器電荷平衡過程700在712確定輸出電壓命令是否是+1 / 2V。如果輸出電壓命令是+1 / 2V，則過程在714確定將輸出設(shè)置為+1 /2V的在先命令是否是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置。如果在先+1 / 2V命令是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置，則過程在716將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第二配置。如果在先+1 / 2V命令不是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置，則過程通過在718將輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置來繼續(xù)。然后過程返回，以在702接收下一個輸出電壓命令。不同的聲明:響應(yīng)于作為對在負(fù)載上提供電壓的一部分(例如，+1 / 2V)的指示的輸出電壓命令而執(zhí)行的處理，通過將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置來對提供電源電壓的一部分的第一指示進行響應(yīng)，且通過將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第二配置來對提供電源電壓的一部分的后續(xù)指示進行響應(yīng)。
[0095]如果輸出電壓命令不是+1 / 2V，則電抗分壓器電荷平衡過程700在720確定輸出電壓命令是否是-1 / 2V。如果輸出電壓命令是-1 / 2V，則過程在722確定將輸出設(shè)置為-1 / 2V的在先命令是否是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置。如果在先-1 / 2V命令是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置，則過程在724將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第四配置。如果在先-1 / 2V命令不是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置，則過程通過在726將輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置來繼續(xù)。然后過程返回，以在702接收下一個輸出電壓命令。不同的聲明:響應(yīng)于作為對在負(fù)載上提供具有相反極性的電壓的一部分(例如，-1 / 2V)的指示的輸出電壓命令而執(zhí)行的處理，通過將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置來對提供具有相反極性的電源電壓的一部分的第一指示進行響應(yīng)，且通過將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第四配置來對提供電源電壓的一部分的后續(xù)指示進行響應(yīng)。
[0096]如果輸出電壓命令不是-1 / 2V，則假定電壓命令時將輸出電壓設(shè)置為零(O)伏，因為這是剩下的唯一有效輸出電壓電平。如果輸出電壓命令是0V，則過程在728確定將輸出設(shè)置為OV的在先命令是否是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置。如果在先OV命令是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置，則過程在730將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置。如果在先OV命令不是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置，則過程在732確定將輸出設(shè)置為OV的在先命令是否是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置。如果在先OV命令是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置，則過程在734將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第四配置。如果在先OV命令不是將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置，則過程通過在736將輸出開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置來繼續(xù)。然后過程返回，以在702接收下一個輸出電壓命令。
[0097]電抗分壓器電荷平衡過程700在一個示例中用于交替在接收到規(guī)定相同輸出電壓的命令序列時使用的開關(guān)結(jié)構(gòu)的配置。如上所述，用于將輸出電壓設(shè)置為零的命令序列使得開關(guān)結(jié)構(gòu)在接收到序列的第一命令時被配置為第五配置，在接收到序列的第二命令時被配置為第六配置，以及在接收到序列的第三命令時被配置為第四配置。然后隨著接收到將輸出電壓設(shè)置為零的其他命令，重復(fù)該配置序列。如本文所使用的，用于將輸出電壓設(shè)置為特定電壓電平的多個命令或其他指示通過在時間上彼此連續(xù)出現(xiàn)，出現(xiàn)在序列中。用于將輸出電壓設(shè)置為特定電壓的這些命令或其他指示能夠彼此緊接著連續(xù)出現(xiàn)，或能夠由一個或多個用于將輸出電壓設(shè)置為其他電壓的命令或其他指示來間隔。在序列中出現(xiàn)的用于將輸出電壓設(shè)置為特定電壓電平的每個命令能夠由用于將輸出電壓電平設(shè)置為另一電壓電平的一個命令或指示來間隔，或它們能夠由用于將輸出電壓電平設(shè)置為其他電壓電平的多個命令或指示來間隔，其中，這多個命令能夠指示相同的其他電壓電平或不同的其他電壓電平。
[0098]圖8示出了根據(jù)一個示例的最小量值輸出切換過程800。最小量值輸出切換過程800在一個示例中由PWM調(diào)制器214來執(zhí)行，以命令輸出驅(qū)動器214以下述方式作為開關(guān)模式放大器來工作:響應(yīng)于切換電壓電平的輸出電壓的改變導(dǎo)致了每個切換間隔處的最小電壓改變。這種操作導(dǎo)致減少了由輸出驅(qū)動器的切換操作所產(chǎn)生的雜散信號，并進一步增強了開關(guān)模式放大器的性能。
[0099]參考上述圖2，以下討論涉及一般在“+全量程”值和全量程”
[0100]值之間的“輸入信號(Vin) ”。如在音頻放大器中共同的，通常針對放大器的輸入來規(guī)定輸入電壓范圍(或在數(shù)字輸入信號接口的實例中的數(shù)字值范圍)，且正常放大器操作假定輸入電壓在該輸入電壓范圍中。在以下討論中，將該輸入電壓范圍稱為在-全量程值和全量程值之間。在以下討論中，將輸出驅(qū)動器的操作描述為在兩個電壓之間切換。如上所述，使用取決于輸入信號Vin的值的占空比來執(zhí)行在兩個電壓之間的輸出驅(qū)動器電壓的切換，以在對輸出進行低通濾波時在輸出驅(qū)動器的輸出處復(fù)制輸入信號的波形。
[0101]最小量值輸出切換過程800開始于在802接收指示為“Vin”的輸入信號。在圖3所示示例中，能夠通過模擬接口 204或數(shù)字接口 208來接收Vin。如上面也描述的，在一個示例中，將接收到的輸入信號與鋸齒波形或三角波形進行比較，以確定何時在兩個電壓之間切換輸出驅(qū)動器，使得它們的低頻分量(其大致對應(yīng)于短期平均值)復(fù)制輸入波形。
[0102]在接收到輸入信號Vin之后，最小量值輸出切換過程800在804確定輸入信號的值是否在O和+1 / 2全量程之間。如果輸入信號在O和+1 / 2全量程之間，則最小量值輸出切換過程800操作輸出驅(qū)動器214，以在806在O和I / 2V之間切換向負(fù)載Z220提供的輸出218上的輸出電壓。然后該過程返回，以在802接收下一個輸入信號值(Vin)。
[0103]如果輸入信號的值不在O和+1 / 2全量程之間，過程在808確定輸入信號是否在+1 / 2全量程和全量程之間。如果輸入信號在+1 / 2全量程和全量程之間，則最小量值輸出切換過程800操作輸出驅(qū)動器214，以在810在I / 2V和V之間切換向負(fù)載Z220提供的輸出電壓。然后該過程返回，以在802接收下一個輸入信號值(Vin)。
[0104]如果輸入信號的值不在+1 / 2全量程和+全量程之間，過程在812確定輸入信號是否在-1 / 2全量程和零(O)之間。如果輸入信號在-1 / 2全量程和零之間，則最小量值輸出切換過程800操作輸出驅(qū)動器214，以在814在-1 / 2V和OV之間切換向負(fù)載Z220提供的輸出電壓。然后該過程返回，以在802接收下一個輸入信號值(Vin)。
[0105]如果輸入信號的值不在-1 / 2全量程和零之間，過程在816確定輸入信號是否在-全量程和-1 / 2全量程之間。如果輸入信號在-全量程和-1 / 2全量程之間，則最小量值輸出切換過程800操作輸出驅(qū)動器214，以在818在-1 / 2V和-V之間切換向負(fù)載Z220提供的輸出電壓。然后該過程返回，以在802接收下一個輸入信號值(Vin)。
[0106]圖9是能夠包括上述系統(tǒng)并執(zhí)行上述方法的電子設(shè)備及關(guān)聯(lián)組件900的框圖。在該示例中，電子設(shè)備952是具有語音和數(shù)據(jù)通信能力的無線雙向通信設(shè)備。這種電子設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)950通信，無線網(wǎng)絡(luò)950能夠包括使用一個或多個無線通信協(xié)議的無線語音網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、或這二者。使用模擬或數(shù)字無線通信信道來執(zhí)行無線語音通信。數(shù)據(jù)通信允許電子設(shè)備952經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)與其他計算機系統(tǒng)通信。能夠并入上述系統(tǒng)和方法的電子設(shè)備的示例包括例如:數(shù)據(jù)消息收發(fā)設(shè)備、雙向?qū)ず魴C、具有數(shù)據(jù)消息收發(fā)能力的蜂窩電話、無線互聯(lián)網(wǎng)電器、或可以包括或可以不包括電話能力的數(shù)據(jù)通信設(shè)備。
[0107]所示電子設(shè)備952是包括雙向無線通信功能的示例電子設(shè)備。這種電子設(shè)備并入了包括無線通信子系統(tǒng)在內(nèi)的無線通信組件，該無線通信子系統(tǒng)包括諸如無線發(fā)射機910、無線接收機912、以及關(guān)聯(lián)組件(例如，一個或多個天線元件914和916)在內(nèi)的元件。數(shù)字信號處理器(DSP) 908執(zhí)行處理，以從接收到的無線信號中提取數(shù)據(jù)，并生成要發(fā)送的信號。通信子系統(tǒng)的具體設(shè)計取決于該設(shè)備預(yù)期工作所使用的無線通信網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)無線通信協(xié)議。
[0108]電子設(shè)備952包括控制電子設(shè)備952的整體操作的微處理器902。微處理器902與上述通信子系統(tǒng)元件交互，且還與其他設(shè)備子系統(tǒng)交耳，例如閃存906、隨機存取存儲器(RAM) 904、輔助輸入/輸出(I / O)設(shè)備938、USB端口 928、顯示器934、觸摸傳感器940、鍵盤936、揚聲器932、音頻放大器942、耳機944、短距通信子系統(tǒng)920、定向傳感器954、左右手指示器948、電源系統(tǒng)和充電控制器926、以及任何其他設(shè)備子系統(tǒng)。
[0109]電子設(shè)備952在一個示例中包括麥克風(fēng)930，其類似于上述麥克風(fēng)106，其獲取包括用戶說出的話在內(nèi)的周圍聲音。在一個示例中，向微處理器902提供麥克風(fēng)930獲取的聲音。該示例中的微處理器902對這種音頻信號進行調(diào)節(jié)并處理，以例如通過上述雙向無線通信功能來廣播該音頻。電子設(shè)備952還包括音頻放大器942，音頻放大器942從例如微處理器902接收音頻信號，并對這些信號放大，供揚聲器932和耳機944之一或二者再現(xiàn)之用。在一個示例中，揚聲器932類似于上述擴音器104，且耳機944類似于上述耳機揚聲器112。
[0110]顯示器934在一個示例中能夠是例如上述觸摸屏顯示器。在該示例中，顯示器934具有附著的觸摸傳感器940。在觸摸屏顯示器的情況下，除了呈現(xiàn)由微處理器902提供的信息之外，顯示器934和觸摸傳感器940還向微處理器902提供用戶輸入信息。在具有與顯示器934結(jié)合使用的觸摸傳感器940的觸摸屏顯示器的情況下，電子設(shè)備952可以不包括鍵盤936或鍵盤936可以包括減少數(shù)目的按鍵。
[0111]電源組924連接到電源子系統(tǒng)和充電控制器926。電源組924向電子設(shè)備952的電路提供功率。電源子系統(tǒng)和充電控制器926包括用于向電子設(shè)備952提供功率的功率分發(fā)電路，且還包含電源組充電控制器電路，以管理對電源組924充電。
[0112]USB端口 928提供了在電子設(shè)備952和一個或多個外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。通過USB端口 928的數(shù)據(jù)通信使得用戶能夠通過外部設(shè)備或通過軟件應(yīng)用來設(shè)置首選項，并通過使得通過電子設(shè)備952和外部數(shù)據(jù)源之間的直接連接(而不是通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò))能夠進行信息或軟件交換，來擴展設(shè)備的能力。
[0113]微處理器902使用的操作系統(tǒng)軟件存儲在閃存906中。其他示例能夠使用電源組備份的RAM或其他非易失性存儲數(shù)據(jù)元件來存儲操作系統(tǒng)、其他可執(zhí)行程序或這二者。操作系統(tǒng)軟件、設(shè)備應(yīng)用軟件、或它們的一部分能夠被臨時加載到易失性數(shù)據(jù)存儲器中，例如RAM904。經(jīng)由無線通信信號或通過有線通信接收到的數(shù)據(jù)也能夠存儲到RAM904。
[0114]除了其操作系統(tǒng)功能之外，微處理器902能夠在電子設(shè)備952上執(zhí)行軟件應(yīng)用。能夠在制造期間在電子設(shè)備952上安裝至少包括數(shù)據(jù)和語音通信應(yīng)用在內(nèi)的控制基本設(shè)備操作的預(yù)定應(yīng)用集合。能夠加載到設(shè)備上的應(yīng)用的示例可以是具有用于組織和管理與設(shè)備用戶相關(guān)的數(shù)據(jù)項(例如，但不限于:電子郵件、日歷事件、語音郵件、約會、和任務(wù)項)的能力的個人信息管理器(PM)應(yīng)用。
[0115]還可以通過例如無線網(wǎng)絡(luò)950、輔助I / O設(shè)備938、USB端口 928、短距通信子系統(tǒng)920、或這些接口的任意組合向電子設(shè)備952上夾在其他應(yīng)用。然后能夠由用戶在RAM904或非易失性存儲器中安裝這種應(yīng)用，供微處理器902執(zhí)行。
[0116]在數(shù)據(jù)通信模式中，由包括無線接收機912和無線發(fā)射機910在內(nèi)的通信子系統(tǒng)來處理接收到的信號，例如文本消息或網(wǎng)頁下載，且向微處理器902提供通信數(shù)據(jù)，微處理器902能夠進一步處理接收到的數(shù)據(jù)，以向顯示器934或備選地向輔助I / O設(shè)備938或USB端口 928輸出。電子設(shè)備952的用戶還可以使用鍵盤936結(jié)合顯示器934以及可能的輔助I / O設(shè)備938來撰寫數(shù)據(jù)項，例如電子郵件消息，鍵盤936能夠包括完整字母數(shù)字鍵盤或電話類型鍵區(qū)。然后能夠通過通信子系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送這種撰寫的項。
[0117]對于語音通信，電子設(shè)備952的整體操作實質(zhì)上是類似的，除了一般由揚聲器932或耳機944來再現(xiàn)接收到的信號，且一般由麥克風(fēng)(例如，麥克風(fēng)930)來產(chǎn)生用于發(fā)送的信號。還可以在電子設(shè)備952上實現(xiàn)備選語音或音頻I / O子系統(tǒng)，例如語音消息記錄子系統(tǒng)。盡管一般主要通過揚聲器932來完成語音或音頻信號輸出，顯示器934也可以用于提供對以下各項的指示:例如，主叫方的身份、語音呼叫的持續(xù)時間、或其他語音呼叫相關(guān)信息。
[0118]取決于電子設(shè)備952的條件或狀態(tài)，可以禁用與子系統(tǒng)電路相關(guān)聯(lián)的一個或多個特定功能，或可以禁用整個子系統(tǒng)電路。例如，如果電源組溫度高，則可以禁用語音功能，但在通信子系統(tǒng)上依然可以啟用數(shù)據(jù)通信，例如電子郵件。
[0119]短距通信子系統(tǒng)920是可以在電子設(shè)備952和不同系統(tǒng)或設(shè)備之間提供通信的另一可選組件，該不同系統(tǒng)或設(shè)備不需要一定是相似的設(shè)備。例如，短距通信子系統(tǒng)920可以包括紅外設(shè)備和關(guān)聯(lián)電路和組件或基于射頻的通信模塊(例如，支持Bluetooth?通信的通信模塊)，以提供與啟用類似功能的系統(tǒng)和設(shè)備的通信。
[0120]介質(zhì)讀取器960能夠連接到輔助I / O設(shè)備938，以允許例如向電子設(shè)備952中加載計算機程序產(chǎn)品的計算機可讀程序代碼，以存儲到閃存906中。介質(zhì)讀取器960的一個示例是光驅(qū)動器，例如CD / DVD驅(qū)動器，其可以用于向計算機可讀介質(zhì)或存儲產(chǎn)品(例如，計算機可讀存儲介質(zhì)962)存儲數(shù)據(jù)和從計算機可讀介質(zhì)或存儲產(chǎn)品讀取數(shù)據(jù)。合適的計算機可讀存儲介質(zhì)的示例包括光存儲介質(zhì)(例如CD或DVD)、磁介質(zhì)、或任何其他合適的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。介質(zhì)讀取器960備選地能夠通過USB端口 928連接到電子設(shè)備，或備選地能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)950向電子設(shè)備952提供計算機可讀程序代碼。
[0121]信息處理系統(tǒng)
[0122]可以用硬件、軟件、或硬件和軟件的組合來實現(xiàn)本主題。可以在一個計算機系統(tǒng)中以中心化的方式實現(xiàn)系統(tǒng)，或在不同元件分散在若干互聯(lián)的計算機系統(tǒng)的情況下以分布式的方式實現(xiàn)系統(tǒng)。任何類型的計算機系統(tǒng)或適用于執(zhí)行本文所述方法的其他設(shè)備是合適的。硬件和軟件的通常組合可以是具有計算機程序的通用計算機系統(tǒng)，當(dāng)加載并執(zhí)行計算機程序時，該計算機程序控制該計算機系統(tǒng)使得其執(zhí)行本文所述方法。
[0123]還可以在計算機程序產(chǎn)品中嵌入本主題，該計算機程序產(chǎn)品包括使得實現(xiàn)本文所述方法成為可能的所有特征，且當(dāng)在計算機系統(tǒng)中加載該計算機程序產(chǎn)品時，該計算機程序產(chǎn)品能夠執(zhí)行這些方法。在本上下文中的計算機程序意味著指令集合的以任何語言、代碼或標(biāo)記的任何表達，該指令集合意在使得具有信息處理能力的系統(tǒng)要么直接執(zhí)行特定功能，要么在以下各項中的一項或兩項之后執(zhí)行特定功能:a)轉(zhuǎn)換到另一語言、代碼或標(biāo)記；以及b)以不同材料形式再現(xiàn)。
[0124]每個計算機系統(tǒng)可以包括一個或多個計算機和至少允許計算機讀取數(shù)據(jù)、指令、消息或消息分組、以及來自計算機可讀介質(zhì)的其他計算機可讀信息的計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)可以包括體現(xiàn)非易失性存儲器的計算機可讀存儲介質(zhì)，例如只讀存儲器(ROM)、閃存、盤驅(qū)動存儲器、CD-ROM、以及其他持久性存儲器。此外，計算機介質(zhì)可以包括易失性存儲器，例如:RAM、緩沖區(qū)、高速緩存存儲器、以及網(wǎng)絡(luò)電路。此外，計算機可讀介質(zhì)可以包括在瞬時狀態(tài)介質(zhì)中的計算機可讀信息，例如允許計算機讀取這種計算機可讀信息的網(wǎng)絡(luò)鏈路和/或網(wǎng)絡(luò)接口，包括有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)。
[0125]非限制性示例[0126]盡管已公開了本主題的具體實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解可以在不脫離所公開的主題的精神和范圍的情況下對具體實施例進行改變。因此，本公開的范圍不應(yīng)受限于具體實施例，且預(yù)期所附權(quán)利要求涵蓋在本公開的范圍內(nèi)的任何和所有這種應(yīng)用、修改和實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種開關(guān)模式放大器，包括: 電源輸入(304、306),接收在第一輸入(304)和第二輸入(306)上的電源電壓； 電抗分壓器(310、312)，將所述第一輸入和所述第二輸入耦合到中心線(308)，以及在所述中心線上產(chǎn)生所述電源電壓的一部分； 開關(guān)結(jié)構(gòu)(316、318)，可被配置為: 可選擇地將第一端口(342)耦合到所述第一輸入、所述第二輸入、以及所述中心線之一；以及 可選擇地將第二端口(344)耦合到所述第一輸入、所述第二輸入、以及所述中心線之一；以及 控制器(210)，被配置為: 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供所述電源電壓的所述一部分的第一指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置(718)，所述第一配置將所述第一端口耦合到所述第一輸入以及將所述第二端口耦合到所述中心線(410);以及 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供所述電源電壓的所述一部分的后續(xù)指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第二配置(716)，所述第二配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合 到所述第二輸入(412)，其中，所述后續(xù)指示發(fā)生在所述第一指不之后。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述控制器還被配置為:響應(yīng)于接收到用于在所述第一端口和所述第二端口(714)上提供所述電源電壓的所述一部分的每個指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)交替配置為所述第一配置和所述第二配置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述電抗分壓器包括串聯(lián)連接的具有第一值的第一電抗組件和具有第二值的第二電抗組件，其中，所述第一值實質(zhì)上等于所述第二值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述第一電抗組件包括第一電容器(310)，以及所述第二電抗組件包括第二電容器(312)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4中任一項所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述控制器還被配置為: 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的第一指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置(726)，所述第三配置將所述第一端口耦合到所述第二輸入以及將所述第二端口耦合到所述中心線(414);以及 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的第二指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第四配置(724)，所述第四配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合到所述第二輸入(416)，其中，用于在所述第一端口和所述第二端口上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的所述第二指示發(fā)生在用于在所述第一端口和所述第二端口上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的所述第一指示之后。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述控制器還被配置為:響應(yīng)于接收到用于在所述第一端口和所述第二端口(722)上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的每個指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)交替配置為所述第三配置和所述第四配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6中任一項所述的開關(guān)模式放大器，其中，所述控制器還被配置為: 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第一指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置(736)，所述第五配置將所述第一端口耦合到所述第一輸入以及將所述第二端口耦合到所述第一輸入(418)； 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第二指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置(730)，所述第六配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合到所述中心線(420);以及 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第三指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第七配置(734)，所述第七配置將所述第一端口耦合到所述第二輸入以及將所述第二端口耦合到所述第二輸入(422)， 其中，用于提供零電壓的所述第一指示、用于提供零電壓的所述第二指示、以及用于提供零電壓的所述第三指示順序發(fā)生。
8.一種用于操作開關(guān)模式放大器的方法，所述方法包括: 響應(yīng)于用于在第一端口(342)和第二端口(344)上提供電源電壓的一部分的第一指示，將開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第一配置(718)，其中，所述開關(guān)結(jié)構(gòu)(316、318)可選擇地將所述第一端口耦合到第一輸入(304)、第二輸入(306)、以及中心線(308)之一；以及可選擇地將所述第二端口耦合到所述第一輸入、所述第二輸入、以及所述中心線之一， 其中，所述第一輸入和所述第二輸入接收所述電源電壓，` 其中，電抗分壓器(310、312)將所述第一輸入和所述第二輸入耦合到所述中心線，以及在所述中心線上產(chǎn)生所述電源電壓的一部分，以及 其中，所述第一配置將所述第一端口耦合到所述第一輸入以及將所述第二端口耦合到所述中心線(410);以及 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供所述電源電壓的一部分的后續(xù)指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第二配置(716)，所述第二配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合到所述第二輸入(412)，其中，所述后續(xù)指示發(fā)生在所述第一指不之后O
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述電抗分壓器包括串聯(lián)連接的具有第一值的第一電抗組件和具有第二值的第二電抗組件，其中，所述第一值實質(zhì)上等于所述第二值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項所述的方法，還包括:響應(yīng)于接收到用于在所述第一端口和所述第二端口(714)上提供所述電源電壓的一部分的每個指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)交替配置為所述第一配置和所述第二配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10中任一項所述的方法，還包括: 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供具有相反極性的所述電源電壓的一部分的第一指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第三配置(726)，所述第三配置包括將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為將所述第一端口耦合到所述第二輸入以及將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為將所述第二端口耦合到所述中心線(414);以及 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供所述電源電壓的一部分的第二指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第四配置(724)，所述第四配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合到所述第二輸入，其中，所述第二指示發(fā)生在所述第一指示(416)之后。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括:響應(yīng)于接收到用于在所述第一端口和所述第二端口(722)上提供具有相反極性的所述電源電壓的所述一部分的每個指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)交替配置為所述第三配置和所述第四配置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8、9、10、11或12中任一項所述的方法，還包括: 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第一指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第五配置(736)，所述第五配置將所述第一端口耦合到所述第一輸入以及將所述第二端口耦合到所述第一輸入(418)； 響應(yīng)于用于在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第二指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第六配置(730)，所述第六配置將所述第一端口耦合到所述中心線以及將所述第二端口耦合到所述中心線(420);以及 響應(yīng)于用于 在所述第一端口和所述第二端口上提供零電壓的第三指示，將所述開關(guān)結(jié)構(gòu)配置為第七配置(734)，所述第七配置將所述第一端口耦合到所述第二輸入以及將所述第二端口耦合到所述第二輸入(422)， 其中，用于提供零電壓的所述第一指示、用于提供零電壓的所述第二指示、以及用于提供零電壓的所述第三指示順序發(fā)生。
【文檔編號】H03F3/217GK103633952SQ201310435289
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月23日
【發(fā)明者】艾桑·吉恩·阿納扎瓦 申請人:捷訊研究有限公司