[发明专利]用于具有低IC功耗和高动态范围的电路的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及具有以任何数字压缩(例如MP3)或不压缩(例如PCM)格式编码的回放音频信号的音频通道的集成电路(IC)，具体地涉及同时希望具有低IC功耗和高动态范围(DR)的音频通道。

背景技术

通常，如本发明人所理解的，用于音频回放的现有的音频IC的状态会具有若干限制，即在工程上用户需要在功耗和信噪比(SNR)以及动态范围(DR)之间取舍。在一个实例中，已经报告最佳的便携式音频编解码器(即，能够编码或解码数字数据流或信号)在MPEG-1或MPEG-2音频层III(MP3)的静态功耗在4毫瓦，并且最好的SNR是l0l dB(幅值)。不过，这些参数不能同时实现。

例如，转向图1，其示出现有技术中数字-模拟(DAC)耳机回放通道的电路100。在电路100中，脉冲编码调制(PCM)编解码器110耦合到数字信号处理器(DSP)120。接着，DSP 230在解调器(DMOD)130处过采样，解调器130的输出端耦合到数模转换器(DAC)140的输入端。接着，DAC 140的模拟信号被输送到驱动器150，驱动器150由“G”类电荷泵160供电。电荷泵160进而用于向一对耳机170供电。

不过，如本发明人所认识到的，这种现有技术电路100存在问题。通常，用于耳机(HP)的音频回放的便携式IC的现有技术电路100以及其他电路在DMOD 120、DAC140和HP170内会遇到噪声问题，该噪声是白噪声或其他噪声，该噪声迫使在电路100的功耗、芯片大小等相对于动态范围之间进行取舍。

一些专利通常不解决用于耳机(HP)的音频回放的便携式IC的现有技术电路100的省电问题。例如，请参照Woodford等人的美国专利7,808,324，“Operating environment and process position selected charge-pump operating mode in an audio power amplifier integrated circuit”主要涉及G类效率，但不涉及SNR或DAC、HP放大器的功率。Tucker等人的美国专利申请11/610496，“Energy-Efficient Consumer Device Audio Power Output Stage”主要涉及专注于CP模式控制的低功率音频回放路径，但是没有描述同时发生的动态范围改善或功耗降低。Lesso等人的美国专利7,622,984，“Charge pump circuit and methods of operation thereof”描述利用单个CFLY生成多个正和负输出的电荷泵电路，但是没有解决同时的DR改善和功耗降低。Lesso等人题为“Amplifier circuit and methods of operation thereof”的美国专利7714660主要涉及电荷泵和耳机放大器电路，该专利涉及改善“效率”，但是不解决动态范围，相反660用于控制操作的CP模式，以跟踪信号的幅值。其他可以参考Wang等人的美国专利申请No.2011/0123048“Class G Audio Amplifiers and Associated Methods of Operation”以及Guo等人的美国专利申请2011.0084760Al，但是这两个专利申请不解决同时发生的动态范围改善或功耗降低。

因此，现有技术需要解决与同时发生的动态范围改善或功耗降低关联的至少某些问题。

发明内容

本发明第一方面提供装置，该装置包括：检测选定的输出音量的选定音量检测器；模拟输出信号放大器；数字音量放大器；耦合到该选定的音量检测器的数字增益控制元件；模拟输出信号放大器；以及数字音量放大器；其中该增益控制元件经配置：保持数字音量放大器和模拟输出信号放大器的路径的通道增益基本恒定，其中该数字增益控制元件可以调整以下两个：a)数字音量放大器的增益；以及b)模拟输出信号放大器的增益；从而保持数字音量放大器和模拟输出信号放大器的路径的增益基本恒定并等于针对合适收听电平所指定的选定的输出音量。