本公開主張2013年9月16日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/878138的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容以引用方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及個(gè)人音頻設(shè)備(諸如無(wú)線電話和媒體播放器)的電路，更具體地，涉及檢測(cè)耦合至音頻設(shè)備的換能器設(shè)備(諸如耳麥或揚(yáng)聲器)的負(fù)載阻抗的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

個(gè)人音頻設(shè)備，包括無(wú)線電話(諸如移動(dòng)式電話/蜂窩式電話)、無(wú)繩電話、mp3播放器以及其他消費(fèi)類音頻設(shè)備，被普遍地使用。這種個(gè)人音頻設(shè)備可包括用于驅(qū)動(dòng)一對(duì)頭戴式耳機(jī)或一個(gè)或更多個(gè)揚(yáng)聲器的電路。這種電路通常包括功率放大器，用于將音頻輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)至頭戴式耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并且功率放大器往往可能是個(gè)人音頻設(shè)備中的主要功率消耗者，因此，可能對(duì)個(gè)人音頻設(shè)備的電池壽命影響最大。在具有輸出級(jí)線性功率放大器的設(shè)備中，因?yàn)闄M跨有源輸出晶體管的電壓降加上輸出電壓等于恒定電源軌道電壓，所以在低信號(hào)電平輸出期間浪費(fèi)功率。因此，放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(諸如G類和H類)對(duì)于減少橫跨(多個(gè))輸出晶體管的電壓降以及從而減少被(多個(gè))輸出晶體管浪費(fèi)的功耗是可取的。

為了向這種功率放大器提供可變電源電壓，可使用電荷泵電源，諸如在美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/610,496(“’496申請(qǐng)”)中公開的電荷泵電源，其中在電路輸出處的信號(hào)電平的指示被用來(lái)控制電源電壓。通常，只要在音頻源中存在低信號(hào)電平周期，上述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可提高音頻放大器的效率。通常在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，多個(gè)閾值定義與輸出信號(hào)電平相關(guān)的電荷泵電源的工作模式，其中不同電源電壓由電荷泵電源在每個(gè)模式下生成。在傳統(tǒng)方法中，為功率放大器的最壞情況設(shè)定各種閾值(例如，負(fù)載阻抗，工藝，溫度等)，使得在每個(gè)模式下，電源電壓足以提供足夠電壓裕度，以防止對(duì)由功率放大器生成的輸出信號(hào)進(jìn)行削波。然而，因?yàn)樵谶@種方法中假定最壞情況，所以當(dāng)不存在最壞情況(例如，負(fù)載阻抗與最壞情況負(fù)載阻抗不同)時(shí)，由電荷泵電源在一些模式下提供的電源電壓可能比提供足夠電壓裕度所需的電壓高得多，從而導(dǎo)致功率效率低。

因此，檢測(cè)負(fù)載阻抗的值，使得檢測(cè)值可被用來(lái)控制電荷泵電源，這將是可取的，該電荷泵電源向消費(fèi)類音頻設(shè)備的音頻功率放大器電路供電，其中音頻輸出級(jí)的效率得到提高。

除了控制電荷泵電源，檢測(cè)負(fù)載阻抗的值還可提供其他優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的教示，可以減少或消除與用來(lái)驅(qū)動(dòng)音頻輸出信號(hào)的現(xiàn)有方法相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)和問(wèn)題。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，一種方法可包括通過(guò)音頻電路，生成換能器設(shè)備的收聽者基本上聽不到的測(cè)試模擬音頻信號(hào)，該音頻電路被構(gòu)造為生成回放給耦合至電氣端子的換能器設(shè)備的收聽者的模擬音頻信號(hào)，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻電路。該方法還可包括將測(cè)試阻抗耦合至電氣端子，使得當(dāng)換能器設(shè)備耦合至電氣端子時(shí)，負(fù)載阻抗耦合至測(cè)試阻抗。該方法還可包括響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，測(cè)量與測(cè)試阻抗相關(guān)聯(lián)的電壓或電流。該方法還可包括基于該電壓或該電流，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括音頻電路和換能器負(fù)載檢測(cè)電路。音頻電路可被構(gòu)造為耦合至電氣端子，該電氣端子用于將具有負(fù)載阻抗的換能器設(shè)備耦合至音頻電路，生成回放給換能器設(shè)備的收聽者的模擬音頻信號(hào)，并生成換能器設(shè)備的收聽者基本上聽不到的測(cè)試模擬音頻信號(hào)。換能器負(fù)載檢測(cè)電路可被構(gòu)造為將測(cè)試阻抗耦合至電氣端子，使得當(dāng)換能器設(shè)備耦合至電氣端子時(shí)，負(fù)載阻抗耦合至測(cè)試阻抗，響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，測(cè)量與測(cè)試阻抗相關(guān)聯(lián)的電壓或電流，并基于該電壓或該電流，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種方法可包括通過(guò)音頻電路，生成換能器設(shè)備的收聽者基本上聽不到的測(cè)試模擬音頻信號(hào)，該音頻電路被構(gòu)造為生成回放給具有負(fù)載阻抗且耦合至電氣端子的換能器設(shè)備的收聽者的模擬音頻信號(hào)，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻電路。該方法還可包括響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，執(zhí)行指示基準(zhǔn)電流的第一信號(hào)與指示傳送給負(fù)載阻抗的電流的第二信號(hào)的比較，以檢測(cè)負(fù)載阻抗。該方法還可包括基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括音頻電路和換能器負(fù)載檢測(cè)電路。音頻電路可被構(gòu)造為耦合至電氣端子，該電氣端子用于將具有負(fù)載阻抗的換能器設(shè)備耦合至音頻電路，生成回放給換能器設(shè)備的收聽者的模擬音頻信號(hào)，并生成換能器設(shè)備的收聽者基本上聽不到的測(cè)試模擬音頻信號(hào)。換能器負(fù)載檢測(cè)電路可被構(gòu)造為響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，執(zhí)行指示基準(zhǔn)電流的第一信號(hào)與指示傳送給負(fù)載阻抗的電流的第二信號(hào)的比較，以檢測(cè)負(fù)載阻抗，并基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種方法可包括通過(guò)功率放大器，根據(jù)功率放大器的預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，向音頻輸出生成模擬音頻信號(hào)至，其中功率放大器包括電源輸入，該電源輸入被構(gòu)造為接收電源電壓，并且音頻輸出被構(gòu)造為耦合至電氣端子，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻輸出。該方法還可包括執(zhí)行指示預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的第一信號(hào)與指示電源電壓的第二信號(hào)的比較。該方法還可包括基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括音頻電路和換能器負(fù)載檢測(cè)電路。音頻電路可包括功率放大器，該功率放大器具有被構(gòu)造為接收預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的音頻輸入、被構(gòu)造為耦合至電氣端子的音頻輸出以及被構(gòu)造為接收電源電壓的電源輸入，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻電路，其中功率放大器被構(gòu)造為根據(jù)預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向音頻輸出生成模擬音頻信號(hào)。換能器負(fù)載檢測(cè)電路可被構(gòu)造為執(zhí)行指示預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的第一信號(hào)與指示電源電壓的第二信號(hào)的比較，并基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種方法可包括通過(guò)功率放大器，根據(jù)功率放大器的預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向音頻輸出生成模擬音頻信號(hào)，其中功率放大器包括電源輸入，該電源輸入被構(gòu)造為接收電源電壓，并且音頻輸出被構(gòu)造為耦合至電氣端子，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻輸出。該方法還可包括執(zhí)行指示至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備的電流乘以可編程阻抗的第一信號(hào)與指示模擬音頻信號(hào)的第二信號(hào)的比較。該方法還可包括基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括音頻電路和換能器負(fù)載檢測(cè)電路。音頻電路可包括功率放大器，該功率放大器具有被構(gòu)造為接收預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的音頻輸入、被構(gòu)造為耦合至電氣端子的音頻輸出以及被構(gòu)造為接收電源電壓的電源輸入，該電氣端子用于將換能器設(shè)備耦合至音頻電路，其中功率放大器被構(gòu)造為根據(jù)預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向音頻輸出生成模擬音頻信號(hào)。換能器負(fù)載檢測(cè)電路可被構(gòu)造為執(zhí)行指示至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備的電流乘以可編程阻抗的第一信號(hào)與指示模擬音頻信號(hào)的第二信號(hào)的比較，并基于比較，確定負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種方法可包括從電荷泵電源向功率放大器的電源輸入提供電源電壓，該功率放大器具有被構(gòu)造為接收音頻輸入信號(hào)的音頻輸入和被構(gòu)造為生成在換能器設(shè)備處回放的模擬音頻信號(hào)的音頻輸出，該換能器設(shè)備具有負(fù)載阻抗且經(jīng)由電氣端子耦合至音頻輸出。該方法還可包括響應(yīng)于模擬音頻輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)變，檢測(cè)電源電壓的電壓紋波的峰值振幅。該方法還可包括檢測(cè)引起模擬音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變的數(shù)字音頻輸入信號(hào)變化的峰值振幅，其中數(shù)字音頻輸入信號(hào)被輸入至數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路，該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路耦合至功率放大器并被構(gòu)造為將數(shù)字音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻輸入信號(hào)。該方法還可包括基于電壓紋波的峰值振幅以及數(shù)字音頻輸入信號(hào)變化的峰值振幅，估算負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本公開的這些和其他實(shí)施例，一種裝置可包括功率放大器、電荷泵電源、數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路和換能器負(fù)載檢測(cè)電路。功率放大器可包括：音頻輸入，被構(gòu)造為接收模擬音頻輸入信號(hào)；音頻輸出，被構(gòu)造為生成模擬音頻輸出信號(hào)并被構(gòu)造為耦合至具有負(fù)載阻抗的換能器設(shè)備；和電源輸入。電荷泵電源可被構(gòu)造為向功率放大器的電源輸入提供電源電壓。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路可耦合至功率放大器，并被構(gòu)造為將數(shù)字音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬音頻輸入信號(hào)。換能器負(fù)載檢測(cè)電路可包括：第一測(cè)量電路，被構(gòu)造為響應(yīng)于模擬音頻輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)變，檢測(cè)電源電壓的電壓紋波的峰值振幅；和第二測(cè)量電路，被構(gòu)造為檢測(cè)引起模擬音頻輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變的數(shù)字音頻輸入信號(hào)變化的峰值振幅，其中換能器負(fù)載檢測(cè)電路被構(gòu)造為基于電壓紋波的峰值振幅以及數(shù)字音頻輸入信號(hào)變化的峰值振幅，估算負(fù)載阻抗的值。

根據(jù)本文中所包括的附圖、說(shuō)明書和權(quán)利要求書，本公開的技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可以顯而易見。實(shí)施例的目的和優(yōu)點(diǎn)可以至少通過(guò)權(quán)利要求書中特別指出的元件、功能及組合來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成。

應(yīng)當(dāng)理解，前面概述和下面詳述都為舉例說(shuō)明，且不限制本公開中所闡述的權(quán)利要求。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖參照以下說(shuō)明，可更完整地理解本發(fā)明實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，其中相同附圖標(biāo)記表示相同功能，以及其中：

圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性個(gè)人音頻設(shè)備；

圖2為根據(jù)本公開的實(shí)施例的個(gè)人音頻設(shè)備的示范性音頻集成電路的選定部件的方塊圖；

圖3為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路的選定部件的電路圖；

圖4為根據(jù)本公開的實(shí)施例的另一個(gè)示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路的選定部件的電路圖；

圖5為根據(jù)本公開的實(shí)施例的另一個(gè)示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路的選定部件的電路圖；

圖6為根據(jù)本公開的實(shí)施例的另一個(gè)示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路的選定部件的方塊圖；

圖7為根據(jù)本公開的實(shí)施例的另一個(gè)示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路的選定部件的方塊圖；以及

圖8為在圖7所示根據(jù)本公開的實(shí)施例的換能器負(fù)載檢測(cè)電路中用于校準(zhǔn)電阻的選定部件的方塊圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性個(gè)人音頻設(shè)備1。圖1示出了耦合至以一對(duì)耳塞式揚(yáng)聲器8A和8B形式的耳麥3的個(gè)人音頻設(shè)備1。圖1所示的耳麥3僅僅作為示范，應(yīng)當(dāng)理解，個(gè)人音頻設(shè)備1可以連同各種音頻換能器一起使用，包括但不限于頭戴式耳機(jī)、耳塞、入耳式耳機(jī)和外部揚(yáng)聲器。插頭4可將耳麥3連接至個(gè)人音頻設(shè)備1的電氣端子。個(gè)人音頻設(shè)備1可向用戶提供顯示并使用觸摸屏2來(lái)接收用戶輸入，或另選地，標(biāo)準(zhǔn)LCD可與設(shè)置在個(gè)人音頻設(shè)備1的表面和/或側(cè)面上的各種按鈕、滑塊和/或撥號(hào)盤結(jié)合。如圖1中還示出，個(gè)人音頻設(shè)備1可包括音頻集成電路(IC)9，用于生成傳輸至耳麥3和/或另一個(gè)音頻換能器的模擬音頻信號(hào)。

圖2為根據(jù)本公開的實(shí)施例的個(gè)人音頻設(shè)備的示范性音頻集成電路9的選定部件的方塊圖。如圖2所示，微控制器核18可向數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)14提供數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN，該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)14可進(jìn)而向第一放大器級(jí)A2提供模擬音頻輸入信號(hào)，該第一放大器級(jí)A2可通過(guò)固定電壓電源而操作。在以圖2為代表的實(shí)施例中，至DAC 14的輸入為數(shù)字音頻源，但這不限制本公開，因?yàn)楸竟_的技術(shù)可適用于具有純模擬信號(hào)路徑的音頻放大器。第一放大器級(jí)A2的輸出處的信號(hào)可提供給衰減器16，該衰減器16接收音量控制信號(hào)并相應(yīng)地衰減該信號(hào)。衰減器16可為數(shù)字電位計(jì)，該數(shù)字電位計(jì)具有對(duì)用戶界面、音量旋鈕編碼器或程序指令作出響應(yīng)而從微控制器或其他數(shù)字控制電路提供的控制，或衰減器16可為模擬電位計(jì)，該模擬電位計(jì)從次級(jí)走帶機(jī)構(gòu)(耦合至共用軸或其他機(jī)構(gòu)的單獨(dú)電位計(jì)電路)提供音量控制信號(hào)作為輸出指示，以供在’496申請(qǐng)中所述的電源控制算法中使用，該申請(qǐng)以引用方式并入本文中。雖然衰減器16被示出為音量控制機(jī)構(gòu)，但是應(yīng)當(dāng)理解，通過(guò)在放大器A2或信號(hào)路徑中的另一個(gè)放大器級(jí)的反饋中的可編程電阻器或可調(diào)節(jié)增益，可提供等同音量控制。最后一個(gè)功率放大器級(jí)A1可對(duì)從衰減器16接收的音頻輸入信號(hào)V_IN進(jìn)行放大并提供音頻輸出信號(hào)V_OUT，該音頻輸出信號(hào)V_OUT可操作揚(yáng)聲器、頭戴式耳機(jī)換能器和/或線路層信號(hào)輸出。電容器CO可被用來(lái)將輸出信號(hào)耦合至換能器或線路層輸出，特別是倘若放大器A1通過(guò)具有與接地基本上不同的靜態(tài)電壓的單極電源而操作。

電荷泵電源10可提供放大器A1的電源軌道輸入，并可通常從電池或其他電源接收電源輸入，示出為電池端子連接Vbatt+和Vbatt-。模式控制電路12可向電荷泵電源10提供模式選擇信號(hào)，該模式選擇信號(hào)選擇電荷泵電源10的工作模式，如在’496申請(qǐng)中更詳細(xì)說(shuō)明。此外，根據(jù)在本公開中和/或在’496申請(qǐng)中另行公開的技術(shù)，電荷泵電源10的輸出電壓V_SUPPLY可根據(jù)放大器輸出處的預(yù)期音頻信號(hào)電平和/或?qū)嶋H音頻信號(hào)電平而調(diào)整。

當(dāng)在放大器輸出V_OUT處存在和/或預(yù)期低信號(hào)電平時(shí)，通過(guò)將差分電源電壓V_SUPPLY改變?yōu)榕c輸出信號(hào)V_OUT或指示輸出信號(hào)V_OUT的信號(hào)(例如，音量控制信號(hào)Volume，音頻輸入信號(hào)V_IN)一致，可提高音頻輸出級(jí)的功率效率。為了確定在放大器A1的輸出處的實(shí)際信號(hào)振幅和/或預(yù)期信號(hào)振幅，音量控制信號(hào)Volume、音頻輸出信號(hào)V_OUT和/或音頻輸入信號(hào)V_IN可提供給模式控制電路12，用于將由電荷泵電源10生成的差分電源電壓V_SUPPLY控制為與輸出信號(hào)的預(yù)期振幅一致。

在操作中，模式控制電路12可基于音頻信號(hào)(例如，由DAC 14接收的數(shù)字音頻輸入信號(hào)，模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，音頻輸出信號(hào)V_OUT和/或在音頻輸出信號(hào)的路徑中的一個(gè)或更多個(gè)其他信號(hào))的信號(hào)電平與一個(gè)或更多個(gè)閾值信號(hào)電平的比較，選擇電荷泵電源10的工作模式，其中不同電源電壓由電荷泵電源在每個(gè)模式下生成(例如，電源電壓隨輸出信號(hào)電平增加而增加，反之亦然)。如以上背景技術(shù)部分中提到，在傳統(tǒng)方法中，為功率放大器的最壞情況設(shè)定各種閾值(例如，負(fù)載阻抗，工藝，溫度等)，使得在每個(gè)模式下，電源電壓足以提供足夠電壓裕度，以防止對(duì)由功率放大器生成的輸出信號(hào)進(jìn)行削波。然而，在本公開的實(shí)施例中，當(dāng)換能器設(shè)備耦合至音頻設(shè)備的音頻輸出時(shí)，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20可基于指示音頻集成電路9的音頻輸出處的電氣特性的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)(例如，由DAC 14接收的數(shù)字音頻輸入信號(hào)，模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，音頻輸出信號(hào)V_OUT和/或其衍生的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào))，確定換能器設(shè)備(例如，耳麥、揚(yáng)聲器或其他換能器)的負(fù)載阻抗。另外地或另選地，當(dāng)換能器設(shè)備耦合至音頻設(shè)備時(shí)，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20可根據(jù)數(shù)字音頻輸入信號(hào)和雙極電源電壓的測(cè)量特性來(lái)確定換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗?；谒_定的負(fù)載阻抗，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20可傳遞控制信號(hào)給模式控制電路12，并且基于控制信號(hào)，模式控制電路12可設(shè)定各種閾值，用于基于控制信號(hào)在多個(gè)模式之間切換。因此，模式控制電路12可基于輸出信號(hào)V_OUT(或表示輸出信號(hào)V_OUT的另一個(gè)信號(hào))以及耦合至音頻設(shè)備的換能器的所確定的負(fù)載阻抗來(lái)選擇電荷泵電源10的工作模式。換能器負(fù)載檢測(cè)電路20可以任何合適的方式實(shí)現(xiàn)，包括但不限于以下以圖3至圖7為代表的實(shí)施例。

圖3為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A的選定部件的電路圖，該換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A的選定部件耦合至功率放大器A1的選定部件。如圖3所示，功率放大器A1可接收差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，該差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可包括由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30(例如，p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的正極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32(例如，n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的負(fù)極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30，32能夠驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)V_OUT，根據(jù)各自預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和NDRV。此外，功率放大器A1可以以橫跨功率放大器A1的一對(duì)電源軌道連接VDD和VSS的雙極電源電壓形式從電荷泵電源10接收電源電壓V_SUPPLY。

換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A可包括一個(gè)或更多個(gè)比較分支電路，其中每個(gè)分支電路比較指示預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)(例如，PDRV或NDRV)的第一信號(hào)與指示電源電壓(例如，VDD或VSS)的第二信號(hào)。例如，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A可包括具有p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管40的分支電路，該p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管40在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VSS，以及在第二非柵極端子處耦合至具有電流I_S的電流源，使得等于預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV加上閾值電壓V_TP(這樣指示預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV)的電壓形成在第二非柵極端子處。該分支電路還可包括具有電阻R的電阻器，該電阻器在第一端子處耦合至電源電壓VDD，以及在第二端子處耦合至具有電流I_R的電流源，使得等于電源電壓VDD減去乘積R x I_R(這樣指示電源電壓VDD)的電壓形成在第二端子處。在一些實(shí)施例中，R和I_R的值可被選擇為使得形成在電阻器的第二端子處的電壓約等于電源電壓VDD(例如，在一些實(shí)施例中，乘積R x I_R可約等于50毫伏特或更小)。比較器44可比較第一電壓信號(hào)PDRV+V_TP與第二電壓信號(hào)VDD-RI_R，以確定耦合至功率放大器A1的輸出的換能器的負(fù)載阻抗(例如，負(fù)載電阻)。例如，電壓PDRV+V_TP大于電壓VDD-RI_R可指示存在高負(fù)載阻抗(例如，大于或等于3000歐姆)，而電壓PDRV+V_TP小于電壓VDD-RI_R可指示存在低負(fù)載阻抗(例如，小于或等于200歐姆)。

另外地或另選地，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A可包括具有n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管42的分支電路，該n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管42在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VDD，以及在第二非柵極端子處耦合至具有電流I_S的電流源，使得等于預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV減去閾值電壓V_TN(這樣指示預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV)的電壓形成在第二非柵極端子處。該分支電路還可包括具有電阻R的電阻器，該電阻器在第一端子處耦合至電源電壓VSS，以及在第二端子處耦合至具有電流I_R的電流源，使得等于電源電壓VSS加上乘積R x I_R(這樣指示電源電壓VSS)的電壓形成在第二端子處。在一些實(shí)施例中，R和I_R的值可被選擇為使得形成在電阻器的第二端子處的電壓約等于電源電壓VSS(例如，在一些實(shí)施例中，乘積R x I_R可約等于50毫伏特或更小)。比較器46可比較第一電壓信號(hào)NDRV-V_TP與第二電壓信號(hào)VSS+RI_R，以確定耦合至功率放大器A1的輸出的換能器的負(fù)載阻抗(例如，負(fù)載電阻)。例如，電壓NDRV-V_TN小于電壓VSS+RI_R可指示存在高負(fù)載阻抗(例如，大于或等于3000歐姆)，而電壓NDRV-V_TN小于電壓VSS+RI_R可指示存在低負(fù)載阻抗(例如，小于或等于200歐姆)。

在一些實(shí)施例中，模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可為由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A用來(lái)執(zhí)行其功能的測(cè)試音頻信號(hào)，而不是用來(lái)輸出至換能器的實(shí)際音頻信號(hào)。例如，測(cè)試音頻信號(hào)可包括周期性(例如，每隔100毫秒一次)音頻信號(hào)，該周期性音頻信號(hào)具有在人類聽覺(jué)范圍之外的頻率成分(例如，低于約50赫茲或高于約20000赫茲)和/或具有人類收聽者基本上察覺(jué)不到測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度。在這些和其他實(shí)施例中，只有當(dāng)無(wú)其他音頻內(nèi)容播放給耦合至功率放大器的輸出的換能器設(shè)備時(shí)，才可播放這種測(cè)試信號(hào)。

圖4為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B的選定部件的電路圖，該換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B的選定部件耦合至功率放大器A1的選定部件。如圖4所示，且類似于如圖3所示，功率放大器A1可接收差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，該差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可包括由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30(例如，p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的正極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32(例如，n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的負(fù)極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30，32能夠根據(jù)各自預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和NDRV驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)V_OUT。此外，功率放大器A1可以以橫跨功率放大器A1的一對(duì)電源軌道連接VDD和VSS的雙極電源電壓形式從電荷泵電源10接收電源電壓V_SUPPLY。

換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B可包括一個(gè)或更多個(gè)比較分支電路，其中每個(gè)分支電路比較指示至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備(例如，驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30和/或驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32)的電流乘以可編程阻抗的第一信號(hào)與指示模擬音頻信號(hào)(輸出信號(hào)V_OUT)的第二信號(hào)，以檢測(cè)耦合至功率放大器A1的輸出的換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗。例如，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B可包括具有p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管50的分支電路，該p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管50在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VDD，以及在第二非柵極端子處耦合至具有可變電阻R_ref的可編程電阻器54a。晶體管50和驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30可具有物理特性(例如，大小)，使得驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的跨導(dǎo)和晶體管50的跨導(dǎo)之比等于常數(shù)M。因此，晶體管50可形成驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流反射鏡，使得電流I_OUT/M可流過(guò)晶體管50，其中I_OUT為流過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流，以及換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗耦合至功率放大器A1的輸出并具有電阻R_L。通過(guò)晶體管50的這種電流可使等于I_OUTR_ref/M(這樣指示通過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流)的電壓形成在晶體管50的第二端子處。比較器58可比較這個(gè)電壓I_OUTR_ref/M與輸出信號(hào)V_OUT，并且(例如，根據(jù)二分查找)可改變可編程電阻器54a的電阻R_ref，以確定電壓I_OUTR_ref/M約等于輸出信號(hào)V_OUT的點(diǎn)(例如，近似電阻R_ref，在近似電阻R_ref處，比較器58的輸出DETP從一個(gè)二進(jìn)制值變到另一個(gè)二進(jìn)制值)。在這個(gè)點(diǎn)處，I_OUTR_ref/M＝V_OUT＝I_OUTR_L，這意味著R_L＝R_ref/M。

另外地或另選地，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B可包括具有n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管52的分支電路，該n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管52在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VSS，以及在第二非柵極端子處耦合至具有可變電阻R_ref的可編程電阻器54b。晶體管52和驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32可具有物理特性(例如，大小)，使得驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32的跨導(dǎo)和晶體管52的跨導(dǎo)之比等于常數(shù)M。因此，晶體管52可形成驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32的電流反射鏡，使得電流I_OUT/M可流過(guò)晶體管52，其中I_OUT為流過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32的電流，以及換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗耦合至功率放大器A1的輸出并具有電阻R_L。通過(guò)晶體管52的這種電流可使等于I_OUTR_ref/M(這樣指示通過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32的電流)的電壓形成在晶體管52的第二端子處。比較器59可比較這個(gè)電壓I_OUTR_ref/M與輸出信號(hào)V_OUT，并且(例如，根據(jù)二分查找)可改變可編程電阻器54b的電阻R_ref，以確定電壓I_OUTR_ref/M約等于輸出信號(hào)V_OUT的點(diǎn)(例如，近似電阻R_ref，在近似電阻R_ref處，比較器59的輸出DETN從一個(gè)二進(jìn)制值變到另一個(gè)二進(jìn)制值)。在這個(gè)點(diǎn)處，I_OUTR_ref/M＝V_OUT＝I_OUTR_L，這意味著R_L＝R_ref/M。

在一些實(shí)施例中，模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可為由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20B用來(lái)執(zhí)行其功能的測(cè)試音頻信號(hào)，而不是用來(lái)輸出至換能器的實(shí)際音頻信號(hào)。例如，測(cè)試音頻信號(hào)可包括周期性(例如，每隔100毫秒一次)音頻信號(hào)，該周期性音頻信號(hào)具有在人類聽覺(jué)范圍之外的頻率成分(例如，低于約50赫茲或高于約20000赫茲)和/或具有人類收聽者基本上察覺(jué)不到測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度。在這些和其他實(shí)施例中，只有當(dāng)無(wú)其他音頻內(nèi)容播放給耦合至功率放大器的輸出的換能器設(shè)備時(shí)，才可播放這種測(cè)試信號(hào)。

圖5為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C的選定部件的電路圖，該換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C的選定部件耦合至功率放大器A1的選定部件。如圖5所示，且類似于如圖3和圖4所示，功率放大器A1可接收差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，該差分模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可包括由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30(例如，p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的正極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和由驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32(例如，n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)接收的負(fù)極性預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30，32能夠根據(jù)各自預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV和NDRV驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)V_OUT。此外，功率放大器A1可以以橫跨功率放大器A1的一對(duì)電源軌道連接VDD和VSS的雙極電源電壓形式從電荷泵電源10接收電源電壓V_SUPPLY。

換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C可包括一個(gè)或更多個(gè)比較分支電路，其中每個(gè)分支電路比較指示基準(zhǔn)電流的第一信號(hào)與指示傳送給負(fù)載阻抗的電流的第二信號(hào)，以檢測(cè)耦合至功率放大器A1的輸出的換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗。例如，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C可包括具有p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管60的分支電路，該p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管60在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)PDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VDD，以及在第二非柵極端子處耦合至具有可編程電流I_ref的電流源64。晶體管60和驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30可具有物理特性(例如，大小)，使得驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的跨導(dǎo)和晶體管60的跨導(dǎo)之比等于常數(shù)M。因此，晶體管60可形成驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流反射鏡，使得通過(guò)晶體管60的電流等于I_OUT/M，其中I_OUT為流過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流，以及換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗耦合至功率放大器A1的輸出并具有電阻R_L。比較器68可比較電流I_ref與電流I_OUT，并且(例如，根據(jù)二分查找)可改變電流源64的電流I_ref，以確定電流I_OUT約等于可編程電流I_ref的點(diǎn)(例如，近似電流I_ref，在近似電流I_ref處，比較器68的輸出DETP從一個(gè)二進(jìn)制值變到另一個(gè)二進(jìn)制值)。在這個(gè)點(diǎn)處，I_OUT/M＝I_ref＝I_OUTR_L，這意味著R_L＝V_OUT/I_OUT＝V_OUT/MI_ref。

另外地或另選地，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C可包括具有n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管62的分支電路，該n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管62在其柵極處耦合至預(yù)驅(qū)動(dòng)器信號(hào)NDRV，在第一非柵極端子處耦合至電源電壓VSS，以及在第二非柵極端子處耦合至具有可編程電流I_ref的電流源66。晶體管62和驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32可具有物理特性(例如，大小)，使得驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的跨導(dǎo)和晶體管62的跨導(dǎo)之比等于常數(shù)M。因此，晶體管62可形成驅(qū)動(dòng)器設(shè)備30的電流反射鏡，使得通過(guò)晶體管62的電流等于I_OUT/M，其中I_OUT為流過(guò)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備32的電流，以及換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗耦合至功率放大器A1的輸出并具有電阻R_L。比較器69可比較電流I_ref與電流I_OUT，并且(例如，根據(jù)二分查找)可改變電流源66的電流I_ref，以確定電流I_OUT約等于可編程電流I_ref的點(diǎn)(例如，近似電流I_ref，在近似電流I_ref處，比較器69的輸出DETN從一個(gè)二進(jìn)制值變到另一個(gè)二進(jìn)制值)。在這個(gè)點(diǎn)處，I_OUT/M＝I_ref＝I_OUTR_L，這意味著R_L＝V_OUT/I_OUT＝V_OUT/MI_ref。

在一些實(shí)施例中，模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可為由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20C用來(lái)執(zhí)行其功能的測(cè)試音頻信號(hào)，而不是用來(lái)輸出至換能器的實(shí)際音頻信號(hào)。例如，測(cè)試音頻信號(hào)可包括周期性(例如，每隔100毫秒一次)音頻信號(hào)，該周期性音頻信號(hào)具有在人類聽覺(jué)范圍之外的頻率成分(例如，低于約50赫茲或高于約20000赫茲)和/或具有人類收聽者基本上察覺(jué)不到測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度。在這些和其他實(shí)施例中，只有當(dāng)無(wú)其他音頻內(nèi)容播放給耦合至功率放大器的輸出的換能器設(shè)備時(shí)，才可播放這種測(cè)試信號(hào)。

基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20C中的任何一個(gè)換能器負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化音頻集成電路9的工作參數(shù)。如上所述，模式控制電路12可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20C檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)選擇電荷泵電源10的工作模式(例如，通過(guò)改變輸出信號(hào)V_OUT的閾值電平，其中電荷泵電源10可在多個(gè)工作模式之間轉(zhuǎn)換)。又如，基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20C檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化功率放大器A1的工作參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，功率放大器A1可包括可變補(bǔ)償電容器，該可變補(bǔ)償電容器的電容可以改變，以使放大器在大范圍的負(fù)載阻抗的反饋中穩(wěn)定。在這些實(shí)施例中，用于控制電容補(bǔ)償電容器的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20C檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)設(shè)定電容，以提高功率放大器A1的性能。在這些和其他實(shí)施例中，功率放大器A1可具有靜態(tài)功率分布。靜態(tài)功率分布可保持放大器A1中的靜態(tài)電流，以保持A1在給定范圍的負(fù)載阻抗的情況下的穩(wěn)定性。如果已知負(fù)載阻抗，那么對(duì)該特定負(fù)載值，可優(yōu)化靜態(tài)電流，這可導(dǎo)致功率節(jié)省。因此，用于控制靜態(tài)功率分布的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20C確定的負(fù)載阻抗來(lái)優(yōu)化靜態(tài)電流。

圖6為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D的選定部件的方塊圖。在操作中，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D可將至少一個(gè)測(cè)試阻抗(例如，電阻器78A，78B和78C中的至少一個(gè)電阻器)耦合至換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗(具有阻抗Z_L)的一個(gè)端子，該端子與耦合至輸出信號(hào)V_OUT的端子相對(duì)，從而在負(fù)載阻抗與測(cè)試阻抗之間形成輸出信號(hào)V_OUT的分壓器。換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D可對(duì)由音頻集成電路9生成的測(cè)試模擬信號(hào)作出響應(yīng)，響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，測(cè)量與測(cè)試阻抗相關(guān)聯(lián)的電壓或電流，以檢測(cè)負(fù)載阻抗Z_L。在其他實(shí)施例中，換能器負(fù)載檢測(cè)電路可(例如，經(jīng)由晶體管70A，70B，70C或其他合適的開關(guān))將各自具有不同阻抗值(例如，分別R1，R2，R3)的多個(gè)測(cè)試阻抗(例如，電阻器78A，78B和78C)和一個(gè)或更多個(gè)附加測(cè)試阻抗按順序耦合至電氣端子，該電氣端子耦合至換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗的端子，該端子與耦合至輸出信號(hào)V_OUT的端子相對(duì)，從而在負(fù)載阻抗與各種測(cè)試阻抗之間形成輸出信號(hào)V_OUT的分壓器，因?yàn)檫@些阻抗按順序耦合至負(fù)載阻抗。對(duì)于每個(gè)測(cè)試阻抗，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D可對(duì)由音頻集成電路9生成的測(cè)試模擬信號(hào)作出響應(yīng)，響應(yīng)于測(cè)試模擬音頻信號(hào)，測(cè)量與每個(gè)測(cè)試阻抗相關(guān)聯(lián)的電壓或電流，以檢測(cè)負(fù)載阻抗Z_L。

舉例說(shuō)明，對(duì)于每個(gè)測(cè)試阻抗，測(cè)試信號(hào)可施加于模擬音頻輸入信號(hào)V_IN，該模擬音頻輸入信號(hào)V_IN可通過(guò)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)72轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。同樣地，響應(yīng)于施加于V_IN的測(cè)試信號(hào)而生成的輸出信號(hào)V_OUT可在換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗與測(cè)試阻抗之間進(jìn)行分壓以生成電壓V_{OUT_TEST}，該電壓V_{OUT_TEST}還可通過(guò)ADC 74轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。計(jì)算方塊76可將數(shù)學(xué)應(yīng)用于V_IN和V_{OUT_TEST}的數(shù)字形式以生成負(fù)載阻抗的指示，包括負(fù)載阻抗的電阻分量、電容分量和電感分量。計(jì)算方塊76或換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D的另一個(gè)部件還可將控制信號(hào)施加于晶體管70A，70B和70C，以控制哪一個(gè)測(cè)試阻抗耦合至負(fù)載阻抗。

作為負(fù)載阻抗的計(jì)算實(shí)例，負(fù)載阻抗Z_L可以建模為具有電容C_L的電容器并聯(lián)具有電阻R_L的電阻器和具有電感L_L的電感器的串聯(lián)組合。對(duì)于足夠低的電容值(例如，C_L≤2毫微法拉)和電阻值(例如，R_L≤1000歐姆)，電阻可通過(guò)以下公式來(lái)估算：

R_L＝R_T(1/M√(1+tan²Θ)-1)

對(duì)于足夠小的電感值L_L，電阻可通過(guò)以下公式來(lái)估算：

R_L＝R_T(1/M-1)

以及電感可通過(guò)以下公式來(lái)估算：

L_L＝-(R_TtanΘ)/(2πf/M√(1+tan²Θ))

式中，R_T為測(cè)試電阻，M＝|V_IN/V_{OUT_TEST}|，Θ等于V_IN與V_{OUT_TEST}之差，以及f為信號(hào)V_IN的頻率。

對(duì)于足夠高的電容值(例如，C_L≥2毫微法拉)和電阻值(例如，R_L≥3000歐姆)，電容可通過(guò)以下公式來(lái)估算：

C_L≥(1/2πfR_T)√(m²/(1-m²))[for R_L>>R_T]

C_L≤(1/2πfR_T)√(4m²/(1-m²))[for R_L＝R_T]

基于使用參照?qǐng)D6所述的技術(shù)而檢測(cè)到的復(fù)阻抗，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D和/或音頻集成電路9的另一個(gè)部件可識(shí)別耦合至音頻集成電路9的換能器類型(例如，耳麥類型)，并且換能器類型的標(biāo)識(shí)可被用來(lái)優(yōu)化音頻集成電路9和/或換能器的性能或準(zhǔn)許音頻設(shè)備(包括換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D)的制造商提供與某些類型的換能器相關(guān)聯(lián)的功能。例如，基于檢測(cè)到相對(duì)高的電阻和相對(duì)低的電容，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D和/或音頻集成電路9的另一個(gè)部件可以推斷開路負(fù)載耦合至個(gè)人音頻設(shè)備1的插頭4。又如，基于檢測(cè)到相對(duì)高的電阻和相對(duì)高的電容，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D和/或音頻集成電路9的另一個(gè)部件可以推斷線路負(fù)載耦合至個(gè)人音頻設(shè)備1的插頭4。又如，基于檢測(cè)到相對(duì)低的電阻，換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D和/或音頻集成電路9的另一個(gè)部件可以推斷耳麥耦合至個(gè)人音頻設(shè)備1的插頭4，且在一些實(shí)施例中，可確定估算電阻值，耳麥類型可根據(jù)估算電阻值而識(shí)別。

此外，基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化音頻集成電路9的工作參數(shù)。如上所述，模式控制電路12可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)選擇電荷泵電源10的工作模式(例如，通過(guò)改變輸出信號(hào)V_OUT的閾值電平，其中電荷泵電源10可在多個(gè)工作模式之間轉(zhuǎn)換)。又如，基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化功率放大器A1的工作參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，功率放大器A1可包括可變補(bǔ)償電容器，該可變補(bǔ)償電容器的電容可以改變，以使放大器在大范圍的負(fù)載阻抗的反饋中穩(wěn)定。在這些實(shí)施例中，用于控制電容補(bǔ)償電容器的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)設(shè)定電容，以提高功率放大器A1的性能。在這些和其他實(shí)施例中，功率放大器A1可具有靜態(tài)功率分布。靜態(tài)功率分布可保持放大器A1中的靜態(tài)電流，以保持A1在給定范圍的負(fù)載阻抗的情況下的穩(wěn)定性。如果已知負(fù)載阻抗，那么對(duì)該特定負(fù)載值，可優(yōu)化靜態(tài)電流，這可導(dǎo)致功率節(jié)省。因此，用于控制靜態(tài)功率分布的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D確定的負(fù)載阻抗來(lái)優(yōu)化靜態(tài)電流。

如上所述，模式控制電路12可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)選擇電荷泵電源10的工作模式(例如，通過(guò)改變輸出信號(hào)V_OUT的閾值電平，其中電荷泵電源10可在多個(gè)工作模式之間轉(zhuǎn)換)。又如，基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化功率放大器A1的工作參數(shù)。例如，功率放大器A1可包括可變補(bǔ)償電容器，且基于負(fù)載阻抗，可設(shè)定該可變補(bǔ)償電容器的電容，以提高功率放大器A1的性能。又如，基于負(fù)載阻抗，可修改功率放大器的靜態(tài)功率分布，以優(yōu)化靜態(tài)功率和降低閑置功耗。

如上所述，測(cè)試模擬信號(hào)可施加于模擬音頻輸入信號(hào)V_IN以允許換能器負(fù)載檢測(cè)電路20D執(zhí)行其功能，而不是用來(lái)輸出至換能器的實(shí)際音頻信號(hào)。例如，測(cè)試音頻信號(hào)可包括音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)具有在人類聽覺(jué)范圍之外的頻率成分(例如，低于約50赫茲或高于約20000赫茲)和/或具有人類收聽者基本上察覺(jué)不到測(cè)試信號(hào)的強(qiáng)度。在這些和其他實(shí)施例中，只有當(dāng)無(wú)其他音頻內(nèi)容播放給耦合至功率放大器的輸出的換能器設(shè)備時(shí)，才可播放這種測(cè)試信號(hào)。

圖7為根據(jù)本公開的實(shí)施例的示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E的選定部件的方塊圖。在操作中，當(dāng)換能器設(shè)備耦合至音頻設(shè)備時(shí)，示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E可根據(jù)由DAC 14接收的數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN和由電荷泵電源10生成的雙極電源電壓的測(cè)量特性來(lái)確定換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗。示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E可包括第一測(cè)量分支電路，用于響應(yīng)于模擬音頻輸出信號(hào)V_OUT的轉(zhuǎn)變，確定雙極電源電壓的電壓紋波的峰值振幅。這種測(cè)量分支電路可包括由兩個(gè)電阻器80形成的電源電壓VDD的分壓器，以及包括由兩個(gè)電阻器81和82形成的電源電壓VSS的分壓器。這些分壓器可通過(guò)晶體管83、晶體管84或其他開關(guān)選擇性地啟用，使得當(dāng)示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E不活動(dòng)時(shí)，電源電壓VDD和VSS未載有電阻器80，81和82。分壓電源電壓可由抗混疊濾波器和ADC 86接收，以將模擬分壓電源電壓轉(zhuǎn)換為其數(shù)字對(duì)應(yīng)形式。包絡(luò)檢測(cè)器89可響應(yīng)于模擬音頻輸出信號(hào)V_OUT的轉(zhuǎn)變，檢測(cè)雙極電源電壓的峰值紋波，并將表示這種峰值紋波的信號(hào)傳遞給負(fù)載估算方塊90。

示范性換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E還可包括第二測(cè)量分支電路，用于確定引起模擬音頻輸出信號(hào)V_OUT轉(zhuǎn)變的數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN變化的峰值振幅。這種分支電路可包括包絡(luò)檢測(cè)器88，該包絡(luò)檢測(cè)器88接收數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN，檢測(cè)引起模擬音頻輸出信號(hào)V_OUT轉(zhuǎn)變的數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN變化的峰值振幅，并將指示這種峰值振幅的信號(hào)傳遞給負(fù)載估算方塊90。

負(fù)載估算方塊90可基于電壓紋波的峰值振幅以及數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN變化的峰值振幅來(lái)估算負(fù)載阻抗。例如，數(shù)字音頻輸入信號(hào)DIG_IN變化的峰值振幅V_pk和電壓紋波的峰值振幅V_ripple的關(guān)系可能為公式V_ripple＝V_pkR_switch/R_L，式中，R_switch為與電荷泵電源10相關(guān)聯(lián)的輸入串聯(lián)電阻。因此，如果估算V_ripple和V_pk，且已知R_switch，那么負(fù)載估算方塊90可以求出負(fù)載阻抗R_L。在一些實(shí)施例中，在確定負(fù)載阻抗R_L中，可在VDD和VSS的多個(gè)峰值周期內(nèi)測(cè)量V_pk和V_ripple的值并進(jìn)行平均化。

圖8為根據(jù)本公開的實(shí)施例用于校準(zhǔn)輸入串聯(lián)電阻R_switch的選定部件的方塊圖。如圖8所示，當(dāng)換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E通電時(shí)，已知電壓V_KNOWN可經(jīng)由開關(guān)92施加于電荷泵電源10(例如，代替Vbatt+和Vbatt-)，該開關(guān)92可在這種校準(zhǔn)期間閉合，否則斷開。在這種校準(zhǔn)期間，電阻器90的已知電阻R_KNOWN可耦合在VDD與接地電壓之間，使得當(dāng)開關(guān)94在啟動(dòng)校準(zhǔn)階段期間閉合(以及開關(guān)83也在這種啟動(dòng)校準(zhǔn)階段期間閉合)時(shí)，電阻器90與第一分壓器并聯(lián)，該第一分壓器包括各自具有電阻R₁的電阻器80。此外，在這種校準(zhǔn)期間，電阻器91的已知電阻R_KNOWN可耦合在VSS與接地電壓之間，使得當(dāng)開關(guān)95在啟動(dòng)校準(zhǔn)階段期間閉合(以及開關(guān)84也在這種啟動(dòng)校準(zhǔn)階段期間閉合)時(shí)，電阻器91與第二分壓器并聯(lián)，該第二分壓器包括各自分別具有電阻5R₂和3R₂的電阻器81和82。第一分壓器和第二分壓器的輸出可傳遞給抗混疊濾波器和ADC 86，該抗混疊濾波器和ADC 86可根據(jù)圖8所示的各種電阻的數(shù)學(xué)原理分別估算電荷泵電源10的正極性和負(fù)極性的輸入電阻R_switch+和R_switch-。在一些實(shí)施例中，對(duì)于電荷泵電源10的每個(gè)工作模式，可估算電阻R_switch+和R_switch-。圖7和圖8中所公開的技術(shù)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在不影響傳遞給換能器設(shè)備的音頻信號(hào)的回放路徑的情況下，該技術(shù)提供了換能器設(shè)備的負(fù)載阻抗R_L的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20A-20E中的任何一個(gè)換能器負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化音頻集成電路9的工作參數(shù)。如上所述，模式控制電路12可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)選擇電荷泵電源10的工作模式(例如，通過(guò)改變輸出信號(hào)V_OUT的閾值電平，其中電荷泵電源10可在多個(gè)工作模式之間轉(zhuǎn)換)。又如，基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E檢測(cè)到的負(fù)載阻抗，可優(yōu)化功率放大器A1的工作參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，功率放大器A1可包括可變補(bǔ)償電容器，該可變補(bǔ)償電容器的電容可以改變，以使放大器在大范圍的負(fù)載阻抗的反饋中穩(wěn)定。在這些實(shí)施例中，用于控制電容補(bǔ)償電容器的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E檢測(cè)到的負(fù)載阻抗來(lái)設(shè)定電容，以提高功率放大器A1的性能。在這些和其他實(shí)施例中，功率放大器A1可具有靜態(tài)功率分布。靜態(tài)功率分布可保持放大器A1中的靜態(tài)電流，以保持A1在給定范圍的負(fù)載阻抗的情況下的穩(wěn)定性。如果已知負(fù)載阻抗，那么對(duì)該特定負(fù)載值，可優(yōu)化靜態(tài)電流，這可導(dǎo)致功率節(jié)省。因此，用于控制靜態(tài)功率分布的控制電路可基于由換能器負(fù)載檢測(cè)電路20E確定的負(fù)載阻抗來(lái)優(yōu)化靜態(tài)電流。

貫穿本公開的多個(gè)部分，電荷泵電源10被示出為向放大器A1提供差分雙極電源。然而，如在本說(shuō)明書中和在權(quán)利要求書中使用，術(shù)語(yǔ)“電源”和“電源電壓”可能通常是指單端電源(例如，參照接地電壓)和差分電源(例如，雙極電源)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，本公開包括對(duì)本文中示例性實(shí)施例的所有改變、替代、變形、更改和修改。同樣地，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在適當(dāng)?shù)那闆r下，所附權(quán)利要求包括對(duì)本文中示例性實(shí)施例的所有改變、替代、變形、更改和修改。此外，所附權(quán)利要求中對(duì)裝置或系統(tǒng)或裝置或系統(tǒng)的部件的提及包括該裝置、系統(tǒng)或部件，該裝置、系統(tǒng)或部件適應(yīng)執(zhí)行特定功能，被布置為執(zhí)行特定功能，可執(zhí)行特定功能，被構(gòu)造為執(zhí)行特定功能，能夠執(zhí)行特定功能，可操作為執(zhí)行特定功能或操作為執(zhí)行特定功能，無(wú)論它或該特定功能是否啟動(dòng)、打開或開啟，只要該裝置、系統(tǒng)或部件適應(yīng)執(zhí)行特定功能，被布置為執(zhí)行特定功能，可執(zhí)行特定功能，被構(gòu)造為執(zhí)行特定功能，能夠執(zhí)行特定功能，可操作為執(zhí)行特定功能或操作為執(zhí)行特定功能。

本文中陳述的所有實(shí)例和條件性語(yǔ)言旨在教學(xué)目的，以幫助讀者理解本發(fā)明及發(fā)明者深化技術(shù)所提供的概念，且被解釋為并不限于這些具體陳述的實(shí)例和條件。雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行各種改變、替代和更改。