KR102374197B1 - 이중-경로 펄스 폭 변조 시스템의 교정 - Google Patents
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Abstract
시스템은 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성된 제 1 경로, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성된 제 2 경로, 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 신호를 프로세싱하기 위해 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 사이에서 선택하는 제어기, 및 상기 제 1 경로의 제 1 이득 및 상기 제 2 경로의 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되어, 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득이 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 상기 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해 적어도 대략 동일하게 되도록 하는, 교정 서브시스템을 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 일반적으로 제한 없이, 무선 전화기들 및 미디어 플레이어들과 같은 개인용 오디오 디바이스들, 또는 햅틱 모듈(haptic module)을 포함한 디바이스들을 포함한 오디오 및 햅틱 디바이스들을 위한 회로들에 관한 것이다.
모바일/셀룰러 전화들과 같은 무선 전화들, 코드리스 전화들, mp3 플레이어들, 및 기타 소비자 오디오 디바이스들을 포함하는 개인용 오디오 디바이스들이 널리 사용되고 있다. 이러한 개인용 오디오 디바이스들은 한 쌍의 헤드폰들 또는 하나 이상의 스피커들을 구동하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 이러한 회로는 종종 오디오 출력 신호를 헤드폰들 또는 스피커들로 이끌기 위한 전력 증폭기를 포함한다. 일반적으로 말해서, 전력 증폭기는 전원 공급 장치로부터 에너지를 취하며 보다 큰 진폭을 가진 입력 신호 형태와 매칭시키도록 오디오 출력 신호를 제어함으로써 오디오 신호를 증폭시킨다.
오디오 증폭기의 일 예는 클래스-D 증폭기이다. 클래스-D 증폭기(또한 "스위칭 증폭기"로서 알려짐)는 증폭 디바이스들(예컨대, 트랜지스터들, 통상적으로 금속-산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터들)이 전자 스위치들로서 동작하는 전자 증폭기를 포함할 수 있다. 클래스-D 증폭기에서, 증폭될 신호는 펄스-폭 변조, 펄스-밀도 변조, 또는 또 다른 변조 방법에 의해 일련의 펄스들로 변환될 수 있으며, 따라서 신호는 변조된 신호의 펄스들의 특성(예컨대, 펄스 폭들, 펄스 밀도 등)이 신호의 크기의 함수인 변조 신호로 변환된다. 클래스-D 증폭기를 이용한 증폭 후, 출력 펄스 트레인은 수동형 저역-통과 필터를 통과시킴으로써 변조되지 않은 아날로그 신호로 변환될 수 있으며, 여기에서 이러한 저역-통과 필터는 클래스-D 증폭기 또는 클래스-D 증폭기에 의해 구동된 로드에 내재될 수 있다. 클래스-D 증폭기들은 그것들이 선형 아날로그 증폭기들보다 전력 효율적일 수 있다는 사실로 인해 종종 사용되는데, 그러한 사실은 클래스-D 증폭기들이 선형 아날로그 증폭기들에 비교하여 활성 디바이스들에서의 열로서 더 적은 전력을 소멸시킬 수 있다는 점이다.
통상적으로, 폐쇄-루프 PWM 증폭기는 바람직한 전고조파 왜곡(THD) 및 전력 공급 제거비(PSRR)를 갖는 정확한 로드 전압을 제공하기 위해 선택된다. 폐쇄-루프 PWM 증폭기는 통상적으로, 스피커 로드 상에서 전압을 구동하기 위해 폐쇄-루프 아날로그 PWM 변조기를 통해 공급되는 아날로그 전압 입력 및 감지된 피드백 전압 신호를 취한다.
그러나, 특정 애플리케이션에 따라 개방-루프 또는 폐쇄-루프에서 단일 PWM 증폭기 회로를 사용하여 로드들(loads)을 대안적으로 구동하기 위한 옵션이 바람직할 수 있다. 이러한 단일 PWM 증폭기 회로를 사용할 때, 지각 가능한 오디오 아티팩트들이 개방-루프 동작과 폐쇄-루프 동작 사이에서 스위칭할 때 발생할 수 있으며, 따라서 이러한 오디오 아티팩트들을 감소시키거나 또는 제거하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시의 교시들에 따르면, 증폭기를 이용해서 신호들을 프로세싱하는 것에 대한 기존의 접근법들과 연관된 하나 이상의 단점들 및 문제들이 감소되거나 또는 제거될 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 시스템은 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성된 제 1 경로, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성된 제 2 경로로서, 상기 제 1 경로 및 상기 제 2 경로 중 하나가 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 신호를 프로세싱하기 위해 선택되는, 상기 제 2 경로, 및 상기 제 1 경로의 제 1 이득 및 상기 제 2 경로의 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되어, 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득이 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 상기 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해 적어도 대략 동일하게 되도록 하는, 교정 서브시스템(calibration subsystem)을 포함할 수 있다.
본 개시의 이들 및 다른 실시예들에 따르면, 방법은 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성된 제 1 경로, 및 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성된 제 2 경로를 포함하는 시스템에서의 사용을 위해 제공될 수 있으며, 여기에서 제 1 경로 및 제 2 경로 중 하나는 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 신호를 프로세싱하기 위해 선택된다. 상기 방법은 상기 제 1 경로의 제 1 이득 및 상기 제 2 경로의 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하여, 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득이 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 상기 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해 적어도 대략 동일하게 되도록 하는 교정 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 이점들은 여기에 포함된 도면들, 설명 및 청구항들로서 이 기술분야의 숙련자에게는 손쉽게 이해될 수 있을 것이다. 상기 실시예들의 목적들 및 이점들은 적어도 청구 범위에서 특별 지적된 요소들, 특징들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 것이다.
앞서 말한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명 양쪽 모두는 예들이고 설명적인 것이며 본 개시에서 제시되는 청구범위를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 실시예들과 그 이점들에 대한 더욱 완전한 이해는 수반된 도면들과 관련하여 취해진 다음의 설명을 참조함으로써 얻어질 수 있으며, 여기에서 유사한 참조 번호들은 유사한 특징들을 나타낸다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 개인용 오디오 디바이스의 예시이다;
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 디바이스의 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 펄스 폭 변조 증폭기의 선택된 구성요소들의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 또 다른 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 6는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 또 다른 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 개인용 오디오 디바이스의 예시이다;
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 디바이스의 예시적인 오디오 집적 회로의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 펄스 폭 변조 증폭기의 선택된 구성요소들의 블록도이다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 또 다른 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다;
도 6는 본 개시의 실시예들에 따른, 경로 이득들을 교정하기 위한 구성요소들을 포함하여, 또 다른 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기의 선택된 구성요소들의 블록도이다.
도 1은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 개인용 오디오 디바이스(1)의 예시이다. 도 1은 한 쌍의 이어버드 스피커들(8A 및 8B)의 형태로 헤드셋(3)에 결합된 개인용 오디오 디바이스(1)를 도시한다. 도 1에 도시된 헤드셋(3)은 단지 예일뿐이며, 개인용 오디오 디바이스(1)는 제한 없이, 헤드폰, 이어폰, 인-이어 이어폰(in-ear earphones), 및 외부 스피커를 포함하는 다양한 오디오 트랜스듀서들과 관련되어 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 플러그(4)는 개인용 오디오 디바이스(1)의 전기 단자에 헤드셋(3)을 연결할 수 있다. 개인용 오디오 디바이스(1)는 디스플레이를 사용자에게 제공하고 터치 스크린(2)을 사용하여 사용자 입력을 수신할 수 있거나, 또는 대안적으로 표준 액정 디스플레이(LCD)가 개인용 오디오 디바이스(1)의 표면(face) 및/또는 측면 상에 배치된 다양한 버튼, 슬라이더 및/또는 다이얼과 조합될 수 있다. 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 개인용 오디오 디바이스(1)는 헤드셋(3) 및/또는 또 다른 오디오 트랜스듀서(예컨대, 라우드스피커)로의 송신을 위한 아날로그 오디오 신호를 생성하기 위해 오디오 집적 회로(IC)(9)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예들에 따른, 개인용 오디오 디바이스의 예시적인 오디오 IC(9)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 몇몇 실시예들에서, 예시적인 오디오 IC(9)는 도 1의 오디오 IC(9)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로제어기 코어(18)(예컨대, 디지털 신호 프로세서 또는 "DSP")는 디지털 오디오 입력 신호를 아날로그 입력 신호(VIN)로 변환할 수 있는, 디지털-아날로그 변환기(DAC)(14)로 디지털 오디오 입력 신호(DIG_IN)를 공급할 수 있다. DAC(14)는 스피커, 헤드폰 트랜스듀서, 라인 레벨 신호 출력, 및/또는 다른 적절한 출력을 동작시킬 수 있는, 오디오 출력 신호(VOUT)를 제공하기 위해 아날로그 입력 신호(VIN)를 증폭시키거나 또는 감쇠시킬 수 있는 증폭기(16)로 아날로그 신호(VIN)를 공급할 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 펄스 폭 변조 증폭기(22)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 몇몇 실시예들에서, 예시적인 펄스 폭 변조 증폭기(22)는 도 2의 증폭기(16)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 펄스 폭 변조 증폭기(22)는 다중화기(28)와 함께 구현되는 직접 바이패스 기능과 함께, 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24) 및 아날로그 PWM 변조기(26)를 포함할 수 있다.
재구성 가능한 PWM 변조기(22)는 다중화기(28)에 의해 수신된 아날로그 변조기 바이패스 제어 신호가 디어서팅될(deasserted) 때 아날로그 PWM 변조기(26)의 사용을 통해 아날로그 폐쇄-루프 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 아날로그 폐쇄-루프 모드에서, 입력 신호(VIN)는 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)에 의해 변조될 수 있고, 아날로그 PWM 변조기(26)는 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)으로부터 그의 입력을 수신할 수 있으며, 아날로그 PWM 변조기(26)는 구동기 스테이지(34B)에 의해 수신되고 구동되는 것으로서, 아날로그 PWM 변조기(26)의 출력이 출력 신호(VOUT)로서 구동되도록 이용될 수 있다. 구동기 스테이지(34B)는 아날로그 PWM 변조기(26)에 의해 생성된 변조 신호로부터 출력 신호(VOUT)를 생성하도록 구성된 복수의 출력 스위치들을 포함할 수 있다.
재구성 가능한 PWM 변조기(22)는 또한 다중화기(28)에 의해 수신된 아날로그 변조기 바이패스 제어 신호가 어서팅될(asserted) 때 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)의 사용을 통해 디지털 개방-루프 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 디지털 개방-루프 모드에서, 아날로그 PWM 변조기(26) 및 아날로그 PWM 변조기(26)에 의해 구동되는 구동기 스테이지(34B)는 다중화기(28)에 의해 바이패스될 수 있으며, 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)은 입력 신호(VIN)가 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)에 의해 변조되며 개방-루프 구동기 스테이지(34A)에 의해 수신되고 구동되는 것으로서 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)의 출력이 출력 신호(VOUT)로서 구동되도록 이용될 수 있다. 구동기 스테이지(34A)는 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)에 의해 생성된 변조 신호로부터 출력 신호(VOUT)를 생성하도록 구성된 복수의 출력 스위치들을 포함할 수 있다.
아날로그 폐쇄-루프 모드 및 디지털 개방-루프 모드로부터 재구성 가능한 PWM 변조기(22)를 변경하는 것(및 그 반대)은, 다중화기(28)의 사용을 통해, 구동기 스테이지(34A) 및 구동기 스테이지(34B) 중 어떤 것이 출력 신호(VOUT)를 구동할지를 선택함으로써 달성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 재구성 가능한 PWM 변조기(22)를 위한 신호 프로세싱 경로를 선택하도록 다중화기(28)를 제어하기 위해 제어 회로(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 다중화기 제어 신호의 선택은 증폭기로의 입력 신호(VIN)의 하나 이상의 특성들(예컨대, 입력 신호(VIN)의 크기, 주파수, 또는 다른 특성)에 기초할 수 있다. 따라서, 재구성 가능한 PWM 변조기(22)는 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템(예컨대, 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)), 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 개방-루프 구동기 스테이지(예컨대, 구동기 스테이지(34A))를 구동하도록 구성된 제 1 경로, 및 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기(예컨대, 아날로그 PWM 변조기(26))를 구동하도록 구성된 제 2 경로를 포함할 수 있으며, 여기에서 제 1 경로 및 제 2 경로 중 하나는 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 신호를 프로세싱하기 위해 선택된다.
유리하게는, 앞서 말한 것은 기존의 증폭기 시스템들의 것에 비교하여 최소의 부가적인 디지털 로직을 갖고 아날로그 폐쇄-루프 변조 증폭기와 디지털 개방-루프 변조 증폭기 사이에서의 스위칭이 가능한 재구성 가능한 증폭기를 포함한 시스템을 구현하고 사용하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 그러나, 앞서 말한 시스템은, 그러한 아티팩트들을 감소시키거나 또는 피하기 위한 단계들이 취해지지 않는다면, "팝들" 및 클릭들"과 같은 지각 가능한 오디오 아티팩트들에 영향을 받기 쉬울 수 있다. 따라서, 도 4 내지 도 6에 대하여 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 재구성 가능한 PWM 변조기(22)는 스위칭으로 인한 지각 가능한 오디오 아티팩트들을 최소화하기 위해, 제 1 이득 및 제 2 이득이 제 1 경로와 제 2 경로 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 대략 동일하게 되도록 제 1 경로(디지털 PWM 변조기 서브시스템(24) 및 구동기 스테이지(34A)의 개방-루프 경로)의 제 1 이득과 제 2 경로(아날로그 PWM 변조기(26)의 폐쇄-루프 경로)의 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하기 위해 구성된 교정 서브시스템(calibration subsystem)을 포함할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기(22A)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 몇몇 실시예들에서, 재구성 가능한 PWM 변조기(22A)는 도 3의 재구성 가능한 PWM 변조기(22)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단일 디지털 PWM 변조기(24A)는 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24)을 구현하기 위해 사용될 수 있으며, 아날로그 PWM 변조기(26)는 하나 이상의 부가적인 스테이지 적분기들(42)에 앞서 제 1-스테이지 적분기(40)를 포함할 수 있으며, 상기 적분기들은 구동기 스테이지(34B)로의 아날로그 PWM 신호를 생성할 수 있는 양자화기(44) 앞에 있게 된다. 버퍼(46)는 디지털 PWM 변조기(24A)에 의해 생성된 디지털 PWM 신호를 아날로그 PWM 변조기(26)의 입력으로 버퍼링하기 위해 디지털 PWM 변조기(24A)와 아날로그 PWM 변조기(26) 사이에서 인터페이싱될 수 있다. 이득 저항기들(48 및 49)이 또한 아날로그 PWM 변조기(26)의 이득을 정의하기 위해 존재할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 버퍼(46)의 이득, 이득 저항기(48), 및/또는 이득 저항기(49)는 가변적일 수 있다. 교정(calibration)이 가능하게 될 때, 아날로그 PWM 변조기(26)의 제 1-스테이지 적분기(40)는 구동기 스테이지(34A)를 포함한 개방-루프 경로의 이득을 검출하기 위해 필터 및 비교기 조합으로서 재사용될 수 있다. 제 1-스테이지 적분기(40)를 사용하여 구현된 비교기로의 하나의 입력이 디지털 PWM 변조기(24A)에 의해 생성된 디지털 신호(또는 대안적인 실시예들에서, 디지털 PWM 변조기(24A)로의 입력 신호)이며 제 1-스테이지 적분기(40)를 사용하여 구현된 비교기로의 다른 입력이 구동기 스테이지(34A)의 출력이기 때문에, 교정이 가능하게 될 때, 제 1-스테이지 적분기(40)의 출력은 개방-루프 경로의 이득을 나타낸다. 그러한 검출된 이득은 그 후 아날로그 PWM 변조기(26)를 포함한 폐쇄-루프 경로의 이득을 개방-루프 경로의 이득에 매칭시키기 위해, 버퍼(46)의 이득, 이득 저항기(48)의 저항, 및/또는 이득 저항기(49)의 저항을 적절하게 설정하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기(22B)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 몇몇 실시예들에서, 재구성 가능한 PWM 변조기(22B)는 도 3의 재구성 가능한 PWM 변조기(22)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 2의 디지털 PWM 변조 서브시스템(24)은 제 1 디지털 PWM 변조기(24B) 및 제 2 디지털 PWM 변조기 서브시스템(24C)을 사용하여 구현될 수 있다. 디지털 PWM 변조기(24B)는 개방-루프 구동기 스테이지(34A)를 구동할 수 있으며, 디지털 PWM 변조기(24C)는 디지털 PWM 변조기(24C)에 의해 생성된 디지털 PWM 신호를 아날로그 PWM 변조기(26)의 입력으로 버퍼링하도록 구성된 버퍼(46)를 통해 아날로그 PWM 변조기(26)를 구동할 수 있다. 이득 저항기들(48 및 49)은 또한 아날로그 PWM 변조기(26)의 이득을 정의하기 위해 존재할 수 있다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 이득 요소(50)는 재구성 가능한 PWM 변조기(22B)로의 입력과 디지털 PWM 변조기(24B) 사이에서 인터페이스할 수 있으며 이득 요소(52)는 재구성 가능한 PWM 변조기(22B)로의 입력과 디지털 PWM 변조기(24C) 사이에서 인터페이스할 수 있다. 이득 요소(50)는 개방-루프 경로에 대략적인 이득 설정(coarse gain setting)을 적용할 수 있으며 이득 요소(52)는 폐쇄-루프 경로에 보다 작은 미세 이득 설정을 적용할 수 있다. 교정 엔진(54)은 아날로그 필터(59)에 의해 필터링되고, ADC(58)에 의해 아날로그 도메인에서 디지털 도메인으로 변환되며, 디지털 필터(56)에 의해 필터링된 것으로서 출력 신호(VOUT)를 검출할 수 있다. 이러한 필터링은 교정이 대역-내 신호 콘텐트에만 기초하여 수행된다는 것을 보장할 수 있다. 교정 엔진(54)은 또한 개방-루프 경로의 이득을 결정하기 위해 출력 신호(VOUT)의 디지털 도메인 표현에 입력 신호를 비교하는 것을 허용하기 위해 입력 신호를 감지할 수 있다. 도시되지 않았지만, 출력 신호(VOUT)의 것과 유사한 디지털 필터링이 교정 엔진(54)에 의한 수신 이전에 입력 신호에 대해 수행될 수 있으며, 입력 신호 및 출력 신호(VOUT)는 또한 이득을 적절하게 측정하기 위해 지연-매칭(delay-matched)될 수 있다. 결정된 이득에 기초하여, 교정 엔진(54)은 개방-루프 경로 및 폐쇄-루프 경로가 동일한 경로 이득을 갖도록 디지털 변조 이전에 디지털 도메인에서 이득 요소(50) 및/또는 이득 요소(52)를 교정할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 교정 엔진(54)은 또한 개방-루프 경로 및 폐쇄-루프 경로의 이득들을 교정하기 위해 이득 저항기(48)의 저항 및/또는 이득 저항기(49)의 저항을 변경할 수 있을 것이다.
동작 시, 도 5에 도시된 교정 시스템은 입력 신호에 의해 표현된 실제 재생 콘텐트에 대해 또는 단지 교정을 위해서만 사용될 수 있는 들리지 않는 파일럿 톤에 기초하여 교정할 수 있다.
도 6는 본 개시의 실시예들에 따른, 예시적인 재구성 가능한 PWM 변조기(22C)의 선택된 구성요소들의 블록도이다. 몇몇 실시예들에서, 재구성 가능한 PWM 변조기(22C)는 도 3의 재구성 가능한 PWM 변조기(22)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 2의 디지털 PWM 변조 서브시스템(24)은 단일 디지털 PWM 변조기(24D)를 사용하여 구현될 수 있다. 디지털 PWM 변조기(24D)는 개방-루프 구동기 스테이지(34A)를 구동할 수 있으며, 그 사이 디지털 PWM 변조기(24D)는 디지털 PWM 변조기(24C)에 의해 생성된 디지털 PWM 신호를 아날로그 PWM 변조기(26)의 입력으로 버퍼링하도록 구성된 버퍼(46)를 통해 아날로그 PWM 변조기(26)를 구동할 수 있다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 이득 요소(60)는 재구성 가능한 PWM 변조기(22C)로의 입력과 디지털 PWM 변조기(24D) 사이에서 인터페이스할 수 있다. 이득 요소(60)는 PWM 변조기(22C)에 의한 변조 전에 입력 신호에 가변 이득을 적용할 수 있다. 교정 엔진(64)은 아날로그 필터(69)에 의해 필터링되고, ADC(68)에 의해 아날로그 도메인에서 디지털 도메인으로 변환되며, 디지털 필터(66)에 의해 필터링된 것으로서 출력 신호(VOUT)를 검출할 수 있다. 이러한 필터링은 교정이 대역-내 신호 콘텐트에만 기초하여 수행된다는 것을 보장할 수 있다. 교정 엔진(64)은 또한 개방-루프 경로의 이득을 결정하기 위해 출력 신호(VOUT)의 디지털 도메인 표현에 입력 신호를 비교하는 것을 허용하기 위해 입력 신호를 감지할 수 있다. 도시되지 않았지만, 출력 신호(VOUT)의 것과 유사한 디지털 필터링이 교정 엔진(64)에 의한 수신 이전에 입력 신호에 대해 수행될 수 있으며, 입력 신호 및 출력 신호(VOUT)는 또한 이득을 적절하게 측정하기 위해 지연-매칭될 수 있다. 결정된 이득에 기초하여, 교정 엔진(64)은 개방-루프 경로 및 폐쇄-루프 경로가 동일한 경로 이득을 갖도록 디지털 변조 이전에 디지털 도메인에서 이득 요소(60)를 교정할 수 있다.
여기에 따라 수행된 이득 교정은, 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해, 개방-루프 경로의 제 1 이득 및 폐쇄-루프 경로의 제 2 이득이 개방-루프 경로와 폐쇄-루프 경로 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 대략 동일하다는 것을 보장할 수 있다.
여기에 따라 수행된 이득 교정은 임의의 적절한 시간에 착수될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 여기에서 개시된 교정 서브시스템은 재구성 가능한 PWM 변조기(22) 또는 재구성 가능한 PWM 변조기(22)가 존재하는 디바이스의 제품 테스트 동안 이득을 교정하도록 구성될 수 있으며, 따라서 교정은 그의 최종 사용 이전에 한 번 수행된다. 또 다른 예로서, 여기에서 개시된 교정 서브시스템은 입력 신호의 오디오 콘텐트가 재생되는(played back) 동안 실시간으로 이득을 교정하도록 구성될 수 있다. 도 5 및 도 6에 묘사된 바와 같이, 실시간 교정의 특정 예로서, 교정 서브시스템은, 개방-루프 경로가 선택될 때, 이득을 교정하기 위해 개방-루프 경로의 출력을 검출하도록 구성될 수 있다.
이들 및 다른 실시예들에서, 교정 서브시스템은 사용자 지각 가능한 오디오 아티팩트들을 최소화하기 위해 입력 신호의 오디오 콘텐트가 재생되는 동안 일련의 단계들에서 교정을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 교정 서브시스템이 이득이 x의 비율만큼 변경되어야 한다고 결정하면, 교정 서브시스템은 일련의 y 단계들에서 이득을 변경할 수 있으며, 여기에서 각각의 단계 동안, 이득은 x/y의 양만큼 변경된다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 교정 서브시스템은 또한 입력 신호의 제로 크로싱 및 시스템 내에서의 입력 신호로부터 도출된 펄스 폭 변조 신호의 제로 크로싱 중 하나에서 일련의 단계들의 연속 단계들 사이에서 전이시키도록 구성된다.
이들 및 다른 실시예들에서, 교정 서브시스템은 또한 재구성 가능한 PWM 변조기(22)와 연관된 온도(도시되지 않지만, 예컨대, 온도 센서로부터)를 나타내는 온도 신호를 수신하고 경로 이득들 중 하나 이상에 정정 인자를 적용함으로써 이득을 교정하도록 구성될 수 있다.
이들 및 다른 실시예들에서, 교정 서브시스템은 간헐적 주기들에서 교정을 수행하도록 가능하게 될 수 있다. 예를 들어, 교정 서브시스템은 일정 기간 동안 교정을 수행하며 다시 교정하기 전에 또 다른 기간 동안 교정을 중단할 수 있다. 또 다른 예로서, 교정 서브시스템은 온도에서의 변화에 응답하여 제 1 이득 및 제 2 이득 중 적어도 하나의 교정을 가능하게 할 수 있다.
이들 및 다른 실시예들에서, 교정 서브시스템은 또한 입력 신호(예컨대, 재구성 가능한 PWM 변조기로의 입력 신호)가 임계 크기를 초과하는 경우에만 이득 교정을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 교정 서브시스템은 또한 교정 프로세스 동안 입력 신호가 임계 크기 아래로 떨어지는 경우 이득을 중단시키도록 구성될 수 있다.
이들 및 다른 실시예들에서, 교정 서브시스템은 또한 개방-루프 경로가 프로세싱을 위해 선택되는 경우에만 이득 교정을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 교정 서브시스템은 또한 교정 프로세스 동안 언제든지 폐쇄-루프 경로가 프로세싱을 위해 선택된다면 이득 교정을 중단시키도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 둘 이상의 요소들이 서로 "결합된” 것으로 언급될 때, 그러한 용어는 그러한 둘 이상의 요소들이 간접적으로 또는 직접적으로 또는 개재 요소들의 여부와 상관없이 적용 가능한 것으로서 전자 통신 또는 기계적 통신 상태에 있음을 나타낸다.
본 개시 내용은 당업자가 이해할 수 있는 본 명세서의 예시적인 실시예에 대한 모든 변화, 대체, 변형, 변경, 및 수정을 망라한다. 유사하게, 바람직한 것으로서, 첨부된 청구범위는 당업자가 이해할 수 있는 본 명세서의 예시적인 실시예에 대한 모든 변화, 대체, 변형, 변경, 및 수정을 망라한다. 또한, 특정 기능을 수행하도록 적응되거나, 배열되거나, 할 수 있거나, 구성되거나, 할 수 있게 되거나, 동작 가능하거나, 또는 동작하는 장치 또는 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 구성요소에 대한 첨부된 청구범위에서의 참조는, 그 장치, 시스템, 또는 구성성분이 적응되고, 배열되고, 할 수 있고, 구성되고, 할 수 있게 되고, 동작 가능하고, 동작하는 한, 그 장치, 시스템, 또는 구성성분, 또는 그 특정 기능이 활성화되거나, 턴 온되거나, 또는 잠금해제되는 것과는 무관하게 그 장치, 시스템, 또는 구성요소를 망라한다.
본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건부 표현은 독자가 본 발명과 기술을 발전시키기 위해 발명자에 의해 기여된 개념을 이해하는 데 도움이 되도록 교수적인 목적으로 의도된 것이며, 그와 같이 특정하게 인용된 예들 및 조건들에 대한 제한은 없는 것으로 해석된다. 본 발명의 실시예들이 상세히 설명되었지만, 본 개시 내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화, 대체 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
Claims (17)
- 시스템에 있어서,
디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템;
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력에 결합되고, 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성된 제 1 경로;
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력과 결합되고, 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성된 제 2 경로로서, 입력 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 입력 신호를 프로세싱하기 위해 상기 제 1 경로 및 상기 제 2 경로 중 하나가 선택되는, 상기 제 2 경로; 및
교정 서브시스템을 포함하고,
상기 교정 서브시스템은,
상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로의 사이, 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 상기 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해, 상기 제 1 경로의 제 1 이득 및 상기 제 2 경로의 제 2 이득이 동일하도록 간헐적인 주기들에서 교정을 수행하고;
상기 시스템의 온도를 나타내는 온도 신호를 수신하고;
적어도 최소량 만큼의 온도 변화에 응답하여 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나의 교정을 가능하게 하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템은,
상기 제 1 경로를 구동하도록 구성되는 제 1 디지털 펄스 폭 변조기; 및
상기 제 2 경로를 구동하도록 구성되는 제 2 디지털 펄스 폭 변조기를 포함하는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템은,
상기 제 1 경로 및 상기 제 2 경로 양쪽 모두를 구동하는 하나의 펄스 폭 변조기를 포함하는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
아날로그 도메인에서 상기 제 1 이득을 검출하도록 구성되는, 시스템. - 제 4 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
상기 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기의 적분기(integrator)를 이용하여 상기 제 1 경로의 이득을 검출하도록 구성되는, 시스템. - 제 4 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
아날로그 도메인에서 상기 제 2 이득을 검출하도록 구성되는, 시스템. - 제 6 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
상기 아날로그 도메인에서 상기 제 1 이득, 상기 제 2 이득 또는 양쪽 모두의 이득을 교정하도록 구성되는, 시스템. - 제 6 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
디지털 도메인에서 상기 제 1 이득, 상기 제2 이득 또는 양쪽 모두의 이득을 교정하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
아날로그-디지털 변환기를 이용하여 디지털 도메인에서 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나를 검출하도록 구성되는, 시스템. - 제 9 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은,
상기 디지털 도메인에서 상기 제 1 이득, 상기 제 2 이득 또는 양쪽 모두의 이득을 교정하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은,
상기 시스템의 제품 테스트 동안에 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되는, 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은,
상기 입력 신호의 오디오 콘텐트가 트랜스듀서(transducer)로 재생되는 동안에 실시간으로 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하도록 구성되는, 시스템. - 제 12 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은,
상기 제 1 경로가 활성일 때, 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나를 교정하기 위해 상기 제 1 경로의 출력을 검출하도록 구성되는, 시스템. - 제 12 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은,
사용자 지각 가능한 오디오 아티팩트들을 최소화하기 위해 상기 입력 신호의 콘텐트가 상기 트랜스듀서로 재생되는 동안 일련의 단계들에서 교정을 수행하도록 구성되는, 시스템. - 제 14 항에 있어서, 상기 교정 서브시스템은 추가적으로
상기 입력 신호의 제로 크로싱(zero crossing) 및 상기 시스템 내에서의 상기 입력 신호로부터 도출된 펄스 폭 변조 신호의 제로 크로싱 중 하나에서, 상기 일련의 단계들 중 연속 단계들 사이에서 전이시키도록 구성되는, 시스템. - 시스템에 있어서,
디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템;
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력과 결합되고, 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성되는 제 1 경로; 및
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력과 결합되고, 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성되는 제 2 경로에 있어서, 입력 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 입력 신호를 프로세싱하기 위해 상기 제 1 경로 및 상기 제 2 경로 중 하나가 선택되는, 상기 제 2 경로;를 포함하고,
상기 입력 신호의 신호 스펙트럼 중 일부에 대하여, 상기 제 1 경로와 상기 제 2 경로의 사이, 또는 그 반대 사이에서의 스위칭 선택 시 상기 스위칭으로 인한 아티팩트들을 최소화하기 위해, 상기 제 1 경로의 제 1 이득 및 상기 제 2 경로의 제 2 이득은 동일한, 시스템. - 시스템에 있어서,
디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템;
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력과 결합되고, 개방-루프 구동기 스테이지를 구동하도록 구성되는 제 1 경로;
상기 디지털 펄스 폭 변조기 서브시스템의 출력과 결합되고, 폐쇄-루프 아날로그 펄스 폭 변조기를 구동하도록 구성되는 제 2 경로로서, 입력 신호의 하나 이상의 특성들에 기초하여 상기 입력 신호를 프로세싱하기 위해 상기 제 1 경로 및 상기 제 2 경로 중 하나가 선택되는, 상기 제 2 경로; 및
상기 입력 신호가 임계 크기 미만이면 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나의 교정을 불가능하게 하고, 상기 입력 신호가 상기 임계 크기 이상이면 상기 제 1 이득 및 상기 제 2 이득 중 적어도 하나의 교정을 가능하게 하도록 구성되는 교정 서브시스템을 포함하는, 시스템.
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