[发明专利]声音输出装置的控制电路及方法以及电荷泵及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电荷泵及其控制方法，特别是用于声音输出装置的电荷泵及其控制方法。

背景技术

目前已有许多声音输出装置被提出，例如美国专利号第7,714,660号及第7,701,294号以及美国专利申请公开号第2011/0123048号。图1为现有双声道的声音输出装置，其包括放大电路10及13、功率级12及14、喇叭16及18、增益设定电路20及双模式电荷泵22，其中喇叭16及18也可以在声音输出装置的外部。放大电路10及功率级12组成右声道的声音放大器根据声音信号Sa1产生输出信号SOR驱动喇叭16，放大电路13及功率级14组成左声道的声音放大器根据声音信号Sa3产生输出信号SOL驱动喇叭18，其中喇叭16及18可以是扬声器或耳机。

由运算放大器32及可变电阻24、26、28及30组成的放大电路10根据声音信号Sa1产生差动信号Sa2P及Sa2N，可变电阻24及26分别连接运算放大器32的第一输入端及第二输入端，可变电阻28连接在运算放大器32的第一输入端及第一输出端之间，可变电阻30连接在运算放大器32的第二输入端及第二输出端之间。功率级12根据差动信号Sa2P及Sa2N产生输出信号SOR驱动喇叭16，功率级12包括运算放大器42及可变电阻34、36、38及40，可变电阻34连接在运算放大器32的第一输出端及运算放大器42的第一输入端之间，可变电阻36连接在运算放大器32的第二输出端及运算放大器42的第二输入端之间，可变电阻38连接在运算放大器42的第一输入端及输出端之间，可变电阻40连接在运算放大器42的第二输入端及接地端之间。

由运算放大器51及可变电阻43、45、47及49组成的放大电路13根据声音信号Sa3产生差动信号Sa4P及Sa4N，可变电阻43及45分别连接运算放大器51的第一输入端及第二输入端，可变电阻47连接在运算放大器51的第一输入端及第一输出端之间，可变电阻49连接在运算放大器51的第二输入端及第二输出端之间。功率级14根据差动信号Sa4P及Sa4N产生输出信号SOL驱动喇叭18，功率级14包括运算放大器52及可变电阻44、46、48及50，可变电阻44连接在运算放大器32的第一输出端及运算放大器52的第一输入端之间，可变电阻46连接在运算放大器32的第二输出端及运算放大器52的第二输入端之间，可变电阻48连接在运算放大器52的第一输入端及输出端之间，可变电阻50连接在运算放大器52的第二输入端及接地端之间。

增益设定电路20提供设定信号G1、G2、G3及G4控制可变电阻24、26、28、30、34、36、38、40、43、44、45、46、47、48、49及50以控制放大电路10及13以及功率级12及14的增益，进而决定声音输出装置的整体增益，而且增益设定电路20将根据该整体增益决定增益信息Gset给双模式电荷泵22，以控制双模式电荷泵22的操作模式。双模式电荷泵22将输入电压Vin转换为正电压Vp及负电压Vn给声音输出装置，当双模式电荷泵22在第一模式时，正电压Vp等于+Vin，负电压Vn等于-Vin，当双模式电荷泵22在第二模式时，正电压Vp等于+Vin/2，负电压Vn等于-Vin/2。

在声音输出装置中，功率效率(power efficiency)是影响功率消耗的重要参数，尤其是在使用电池提供电源(battery-powered)的系统中。此功率效率是指提供给喇叭16及18的功率与双模式电荷泵22所提供的功率之间的比值。如图1所示，在双模式电荷泵22的操作模式不变的情况下，如果输出信号SOR及SOL的振幅变小时，功率效率将变差。图2显示在双模式电荷泵22操作在第二模式时，正电压Vp、负电压Vn及输出信号SOR的波形，在时间t1时，输出信号SOR具有较大的振幅，故输出信号SOR的正半波与正电压Vp之间的差值ΔV1较小，因此功率效率较佳，在时间t2时，输出信号SOR的振幅缩小，故输出信号SOR的正半波与正电压Vp之间的差值ΔV2变大，因此功率效率较差。此外，现有的声音输出装置需要外部的自动测试设备(Automatic Test Equipment；ATE)来测试其声音回路转换(audio loop transition)是否正确，故需要增加测试成本。