專利名稱：具有寬動(dòng)態(tài)范圍的低功率集成電路信號(hào)處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及要求寬動(dòng)態(tài)范圍，且功耗和電源復(fù)雜度最小化的模擬與混合信號(hào)集成電路(ICs)。更加具體的，本發(fā)明涉及要求寬動(dòng)態(tài)范圍，且從低電源電壓運(yùn)行的模擬與混合信號(hào)集成電路，諸如那些一般會(huì)在電池供電的設(shè)備中遇到的電路。
背景技術(shù)：
模擬信息信號(hào)處理電路的動(dòng)態(tài)范圍本質(zhì)上被電路噪聲與電源限制所抑制，電路噪聲會(huì)模糊最小的信息信號(hào)，而電源限制則會(huì)對(duì)可精確處理的最大信息信號(hào)產(chǎn)生限制。許多應(yīng)用，特別是便攜式電池供電的音頻產(chǎn)品，要求寬動(dòng)態(tài)范圍并且同時(shí)可以從低電壓電源低功率運(yùn)行。
這些應(yīng)用中有一種特殊類型，涉及調(diào)整從一個(gè)變換器或感應(yīng)器輸出的電壓。這一般有利于諸如在進(jìn)一步信號(hào)處理之前從信源放大輸出電壓。這一般也有利于終結(jié)諸如具有特定負(fù)載阻抗的信源，以最大化它的信噪比和/或調(diào)整它的頻率響應(yīng)。這些功能一般由前置放大器來完成。在從低電源電壓運(yùn)行的系統(tǒng)中，對(duì)于這種電路來說，經(jīng)常希望是對(duì)代表前置放大器輸出的電流，而不是電壓，來執(zhí)行進(jìn)一步的信號(hào)處理。本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，許多電流模式信號(hào)處理電路已經(jīng)被開發(fā)出來，其最小化電路中與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移。這些電路，即使被設(shè)計(jì)于運(yùn)行在AB類，也在靜態(tài)條件下消耗很少的電源電流。這就使得它們特別適合于電池供電的應(yīng)用。
當(dāng)這樣一個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)以集成電路形式實(shí)現(xiàn)時(shí)，這些電路的所有部分一般都從電源終端的一個(gè)單獨(dú)的配對(duì)開始運(yùn)行。在這種情況下，整個(gè)IC的電源電壓必須被設(shè)置為適應(yīng)于最大前置放大器輸出電壓，該輸出電壓用于達(dá)到期望的動(dòng)態(tài)范圍。在具有寬動(dòng)態(tài)范圍要求的系統(tǒng)中，這導(dǎo)致了電路的其他部分，例如電流模式信號(hào)處理電路，以高于必要的電源電壓運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，至少有三個(gè)獨(dú)立的電源終端被設(shè)置在集成電路中，至少一個(gè)被單獨(dú)耦接于那些必須要適應(yīng)最寬的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的電路部分，并且至少一個(gè)被單獨(dú)耦接于那些經(jīng)歷基本上比較小的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的部分。
附圖簡述

圖1為一個(gè)模擬集成電路的優(yōu)選實(shí)施例框圖，該電路具有公共正電源端，地端，其作為電流模式信號(hào)處理部分的負(fù)電源端，和用于輸入電壓前置放大器獨(dú)立負(fù)電源端；圖2為一個(gè)模擬集成電路的優(yōu)選實(shí)施例框圖，該電路具有正電源端，用于電流模式信號(hào)處理部分，獨(dú)立的第二正電源端，用于輸入電壓前置放大器，和公共地端，作為這兩個(gè)部分的負(fù)電源端；圖3為一個(gè)模擬集成電路的優(yōu)選實(shí)施例框圖，該電路具有與圖1所示相似的三個(gè)電源端，并進(jìn)一步包括音節(jié)壓縮器；圖4為一個(gè)模擬集成電路的另一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖5為一個(gè)模擬集成電路的優(yōu)選實(shí)施例框圖，進(jìn)一步包括音節(jié)擴(kuò)展器。
發(fā)明詳述圖1顯示了一個(gè)集成電路11的框圖，具有用于輸入電壓前置放大器和電流模式信號(hào)處理部分的公共正電源端；與單獨(dú)的負(fù)電源端，用于輸入電壓前置放大器電路和電流模式信號(hào)處理部分。在該實(shí)施例中，前置放大器2經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc，并經(jīng)由端點(diǎn)6接收負(fù)電源電壓Vee。前置放大器2從端點(diǎn)1接收輸入電壓。在端點(diǎn)4，它的輸出電壓將具有正向偏移至接近正電源電壓Vcc，并且負(fù)向偏移至接近負(fù)電源電壓Vee的能力。如果Vcc和Vee在量值上是相等的，那么在前置放大器2的輸出上可用動(dòng)態(tài)范圍增加了大約6dB，超過該前置放大器2只使用電源電壓Vcc工作時(shí)可用動(dòng)態(tài)范圍。來自前置放大器2的輸出電壓經(jīng)由電流電壓轉(zhuǎn)換電阻R1與交流耦合電容C1，耦接至電流模式信號(hào)處理模塊3的輸入端。信號(hào)處理模塊3也經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc。它的負(fù)電源端經(jīng)由端點(diǎn)9連接至參考電勢或地。作為這樣一個(gè)典型的電流模式電路，信號(hào)處理模塊3被設(shè)計(jì)為具有低阻抗輸入(虛擬地)以接收輸入電流。在這個(gè)實(shí)施例中，電流模式信號(hào)處理模塊3的輸入端7最好具有一個(gè)在Vcc與地之間的直流偏壓電勢。前置放大器2最好被設(shè)計(jì)為具有一個(gè)在Vcc與Vee之間一半(half way)的直流偏壓電勢，以在它的輸出上使得可能的電壓擺幅最大。交流耦合電容C1阻止了由在端點(diǎn)4和7上的不同的直流偏壓電勢造成的直流電流。這樣的電流會(huì)增加IC的供給電流，并潛在的減少電流模式信號(hào)處理模塊3的動(dòng)態(tài)范圍，尤其在信號(hào)處理模塊3是AB類電路時(shí)更是這樣。應(yīng)當(dāng)注意的是，假設(shè)輸出端10為電流或其他不要求大電壓偏移的輸出。如果在這個(gè)輸出上要求大的電壓擺動(dòng)，那么可以增加從Vcc和Vee運(yùn)行的電流至電壓轉(zhuǎn)換器，以從該電流模式信號(hào)處理模塊的輸出端產(chǎn)生輸出電壓。
圖1所示實(shí)施例非常適合于使用了從單個(gè)正電源運(yùn)行的其他集成電路(例如大多數(shù)數(shù)字邏輯電路)的應(yīng)用。在這種情況下，正電源電壓Vcc被所有的IC共享。例如通過開關(guān)電容電壓反相器，可以從正電源Vcc生成用于前置放大器的負(fù)電源電壓Vee。由于這種反相器必須只為前置放大器2提供源電流，因此所要求的用于該反相器的電容器可以相對(duì)小一些。輔以適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體工藝，這種反相器可以被集成入集成電路11中，使得這種應(yīng)用的電源復(fù)雜度非常低。
圖2顯示了集成電路11的框圖，其具有兩個(gè)單獨(dú)的正電源端，用于為該輸入電壓前置放大器電路和該電流模式信號(hào)處理電路提供不同的電源電壓。在這個(gè)實(shí)施例中，前置放大器2經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc1。它的負(fù)電源端，與電流模式信號(hào)處理模塊3一起經(jīng)由端點(diǎn)9連接到參考電勢或地(如圖所示)。前置放大器2從端點(diǎn)1接收輸入電壓。在端點(diǎn)4，它的輸出電壓將能夠在接近正電源電壓Vcc1的值與接近于地的值之間正向偏移。第二電源電壓Vcc2經(jīng)過端點(diǎn)6應(yīng)用于該電流模式信號(hào)處理模塊3。為了在前置放大器2的輸出端允許大的電壓偏移，電源電壓Vcc1的選值要大于電源電壓Vcc2。經(jīng)由電流至電壓轉(zhuǎn)換電阻R1與交流耦合電容C1，來自前置放大器2的輸出電壓耦接至電流模式信號(hào)處理模塊3的輸入。經(jīng)由端點(diǎn)9，信號(hào)處理模塊3的負(fù)電源端連接至參考電勢或地。電流至電壓轉(zhuǎn)換電阻R1與交流耦合電容C1的作用如上述圖1中的描述。同樣，假設(shè)電流模式信號(hào)處理模塊3的輸出要求小的電壓偏移?？梢栽黾訌腣cc1與地運(yùn)行的電流至電壓轉(zhuǎn)換器，來從該電流模式信號(hào)處理模塊的輸出端產(chǎn)生輸出電壓。
圖2所示實(shí)施例也非常適合于使用了從單個(gè)正電源運(yùn)行的其他集成電路(例如大多數(shù)數(shù)字邏輯電路)的應(yīng)用。在這種情況下，正電源電壓Vcc2可以由所有的IC共享。用于前置放大器的正電源電壓Vcc1可以經(jīng)由電荷泵從該正電源電壓Vcc1生成。由于這種電荷泵必須只為前置放大器2提供源電流，因此所要求的電容器可以相對(duì)小一些。輔以適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體工藝，這種電荷泵可以被集成入集成電路11中，使得這種應(yīng)用的電源復(fù)雜度非常低。
在一個(gè)類似于圖1的實(shí)施例與一個(gè)類似于圖2的實(shí)施例之間的選擇，可以部分的基于從該附加電源電壓運(yùn)行的該寬電壓擺幅電路的設(shè)計(jì)。如果該第二電源電壓由電荷泵或電容電壓反相器生成，那么它很可能具有比第一電源Vcc或Vcc1更大的噪聲。本領(lǐng)域眾所周知，許多放大器電路中，一個(gè)電源端都會(huì)比另一端顯示出更好的電源截止(rejection)。因此，這種集成電路的比較適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)是將該附加電源電壓連接于寬電壓擺幅電路中具有最佳電源截止率的一端。
應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的教導(dǎo)下可以實(shí)現(xiàn)這種實(shí)施例，其整合了用于要求大信號(hào)電壓擺幅的電路的正電源連接與負(fù)電源連接的電源端，與連接到其余集成電路的這些電源分開。這種實(shí)現(xiàn)方式以增加電源復(fù)雜度以及在該集成電路11中附加一個(gè)端點(diǎn)為代價(jià)，提高了電壓信號(hào)可用的最大動(dòng)態(tài)范圍。
無線麥克風(fēng)系統(tǒng)就是一種這樣的應(yīng)用，其可以使用如圖1或圖2中描述的那種集成電路來發(fā)揮優(yōu)勢。在大部分這樣的系統(tǒng)中，一個(gè)代表了由麥克風(fēng)部件拾取的聲音(聲學(xué)信號(hào))的模擬電壓經(jīng)過不同類型的信號(hào)調(diào)整而被放大，然后經(jīng)由射頻(RF)載波發(fā)射至位于遠(yuǎn)程的接收機(jī)。重要的是，發(fā)射機(jī)中的電路應(yīng)該是緊湊而輕巧的，因?yàn)樗话愣嘉挥谌菁{麥克風(fēng)部件的殼體中，而麥克風(fēng)一般是由表演者手持或配戴的。由于電池是所包封的尺寸與重量的主要組件，因此這就需要低功率，最好還是低電壓的電路。寬動(dòng)態(tài)范圍也是需要的，因?yàn)槿说穆犃Φ膭?dòng)態(tài)范圍大約是120dB的量級(jí)。
在高質(zhì)量無線麥克風(fēng)系統(tǒng)中，麥克風(fēng)部件與RF調(diào)制器之間的信號(hào)調(diào)整電路一般包括前置放大器、預(yù)加重和帶寬限制濾波器，與作為音節(jié)壓擴(kuò)系統(tǒng)的一部分的壓縮器電路。該前置放大器從上述部件放大輸出電壓(音頻信號(hào))，并以一個(gè)合適的負(fù)載阻抗對(duì)其進(jìn)行端接。這個(gè)前置放大器應(yīng)該最好具有較低的涉及輸入的噪聲，以使得該部件輸出信噪比的惡化盡可能的小。該前置放大器也應(yīng)該提供足夠的增益，以使信號(hào)路徑上的后續(xù)電路的噪聲影響可以被忽略。本領(lǐng)域眾所周知，預(yù)加重濾波器可以進(jìn)一步放大音頻信號(hào)的高頻分量，以使它們在電平上基本高于由RF信道加入的噪聲。在接收機(jī)方，一個(gè)互補(bǔ)的去加重濾波器用于在音頻帶寬內(nèi)恢復(fù)平整的整體頻率響應(yīng)，并同時(shí)削弱噪聲。當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)中，在這種情況下是由RF信道加入了噪聲的時(shí)候，音節(jié)壓擴(kuò)器是另一種保持動(dòng)態(tài)范圍的公知手段。一般來說，這種系統(tǒng)包括在噪聲信道前面的壓縮器電路，與在噪聲信道輸出上的互補(bǔ)擴(kuò)展器。典型的壓縮器電路至少包括可變增益元件與電平檢測器。在該壓縮器電路中的可變增益元件的增益響應(yīng)于電平檢測器的輸出而變化，這樣，當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平增加時(shí)，則減小增益，當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平減小時(shí)，則增加增益。這樣就保持了所關(guān)心的信號(hào)在振幅上基本高于信道的附加噪聲，并使所關(guān)心的信號(hào)超越在沒有嚴(yán)重失真的情況下信道所能適應(yīng)的最大可能振幅的機(jī)會(huì)降到最小。該擴(kuò)展電路工作在互補(bǔ)方式來恢復(fù)所關(guān)心的信號(hào)的原始動(dòng)態(tài)。
圖3顯示了一個(gè)集成電路的實(shí)施例框圖，該電路被設(shè)計(jì)作為一個(gè)信號(hào)處理器而用于無線麥克風(fēng)，并且包括前面描述過的類型的架構(gòu)。在這個(gè)實(shí)施例中，前置放大器2經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc，并經(jīng)由端點(diǎn)6接收負(fù)電源電壓Vee。前置放大器2從端點(diǎn)1接收輸入電壓。在端點(diǎn)4，它的輸出電壓將可以正向偏移高至一個(gè)接近于正電源電壓Vcc的值，而低至一個(gè)接近于負(fù)電源電壓Vee的值。如果Vcc與Vee在量值上是相等的，那么前置放大器的輸出可用動(dòng)態(tài)范圍增加了大約6dB，超過它單獨(dú)從Vcc運(yùn)行時(shí)的可用動(dòng)態(tài)范圍。
電流模式壓縮器模塊3經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc。壓縮器模塊3有負(fù)電源端，經(jīng)由端點(diǎn)9連接到參考電勢或地。電流模式壓縮器模塊3至少包括可變增益元件和電平檢測器。在該壓縮器電路中的可變增益元件的增益響應(yīng)于電平檢測器的輸出而變化，這樣，當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平增加時(shí)，則減小增益，當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平減小時(shí)，則增加增益。前置放大器2的輸出電壓經(jīng)由電流至電壓轉(zhuǎn)換電阻R1與交流耦合電容C1，耦接至電流模式壓縮器模塊3的輸入端。交流耦合電容C1阻止了可以在端點(diǎn)4和7上由不同的直流偏壓電勢引起的直流電流。在壓縮器3中的可變增益元件經(jīng)由端點(diǎn)7接收輸入電流。輸入端7最好是低阻抗虛擬地，具有在Vcc與地之間的直流偏壓電勢。前置放大器2的輸出電壓經(jīng)由電流至電壓轉(zhuǎn)換電阻R1與交流耦合電容C1，耦接至電流模式壓縮器模塊3的輸入端。交流耦合電容C1阻止了在端點(diǎn)4和7上可以由不同的直流偏壓電勢引起的直流電流。電阻器R2和電容器C2形成了一種預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，在壓縮器3的可變增益模塊中在高頻上增加了輸入電流的電平。
在電流模式壓縮模塊3中的可變增益元件的輸出電流耦接到電流至電壓轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器11的反相輸入端，其可以通過端點(diǎn)10與外部連接。該運(yùn)算放大器11的輸出可通過端點(diǎn)12與外部連接。運(yùn)算放大器11的非反相輸入端內(nèi)部連接至參考電壓Vref。后者最好是在正電源電壓Vcc與地之間。外部的電流至電壓轉(zhuǎn)換電阻R3連接在端點(diǎn)10與端點(diǎn)12之間，因此形成一個(gè)用于該運(yùn)算放大器11的反饋電阻，并決定了響應(yīng)于壓縮器模塊3的輸出電流且作為壓縮器模塊3的輸出電流的函數(shù)而產(chǎn)生的輸出電壓的級(jí)別。本領(lǐng)域眾所周知，這種通過電阻R3圍繞運(yùn)算放大器11的反饋結(jié)構(gòu)在運(yùn)算放大器11的反相輸入端造成了一個(gè)低阻抗虛擬接地。然而，由于運(yùn)算放大器11產(chǎn)生的輸出電壓因壓縮模塊3的作用而被壓縮，輸出電壓擺幅可以基本上小于在不損失動(dòng)態(tài)范圍的情況下前置放大器2的輸出上的電壓擺幅。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)算放大器11可以工作在電源電壓Vcc與地之間。
經(jīng)由電壓至電流轉(zhuǎn)換電阻R4與交流耦合電容C4，在端點(diǎn)16，運(yùn)算放大器11的輸出耦接到電流模式壓縮器模塊3的檢測器輸入端。檢測器輸入端16最好是一個(gè)低阻抗虛擬接地，具有在Vcc與地之間的直流偏壓電勢。電阻R4與電容C4的作用與電阻R1與電容C1的作用相似。本領(lǐng)域眾所周知，用在音節(jié)壓擴(kuò)器中的電平檢測器響應(yīng)于對(duì)所關(guān)心信號(hào)的量值的一些測量的時(shí)間加權(quán)平均。經(jīng)由端點(diǎn)15連接于壓縮器模塊3與地之間的電容器C3，如本領(lǐng)域熟知的，隨同內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)了用于檢測器的較大平均時(shí)間常數(shù)。對(duì)于音頻段信號(hào)的音節(jié)壓擴(kuò)，該時(shí)間常數(shù)最好是幾十個(gè)毫秒的級(jí)別，這可能需要對(duì)于集成難以實(shí)現(xiàn)的大電容?？晒┻x擇的，在其他應(yīng)用中，可以包括這些電容與電阻作為集成的一部分。
在圖3的實(shí)施例中，運(yùn)算放大器11的輸出最好也連接到濾波器模塊13。RF調(diào)制前，按照需要將濾波器模塊13用于對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行帶寬限制。如上所述，由于運(yùn)算放大器11的輸出信號(hào)被壓縮，所以在模塊13中的濾波器電路可以工作在信號(hào)電壓上，與電流相反，同時(shí)仍然從正電源電壓Vcc和地運(yùn)行，無需犧牲動(dòng)態(tài)范圍。濾波器模塊13也可以作為電流模式電路實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，它最好置于壓縮器模塊3與運(yùn)算放大器11之間。
圖4顯示了一個(gè)集成電路11的框圖，具有公共正電源端，用于電流模式信號(hào)處理部分和輸出電流至電壓轉(zhuǎn)換器，與獨(dú)立的負(fù)電源端，用于該電流模式信號(hào)處理部分和輸出電流至電壓轉(zhuǎn)換器。在這個(gè)實(shí)施例中，電流模式信號(hào)處理模塊3經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc。它的負(fù)電源端經(jīng)由端點(diǎn)9連接至參考電勢或地。電流模式信號(hào)處理模塊3從端點(diǎn)1接收輸入電流。正如這樣的電流模式電路的特性一樣，信號(hào)處理模塊3被設(shè)計(jì)為具有用于接收輸入電流的低阻抗輸入端(虛擬接地)。在這個(gè)實(shí)施例中，該電流模式信號(hào)處理模塊3的輸入端1最好有一個(gè)Vcc與地之間的直流偏壓電勢。電流至電壓轉(zhuǎn)換器17接收信號(hào)處理模塊3的輸出電流，并且在端點(diǎn)10產(chǎn)生一個(gè)與這個(gè)電流成比例的輸出電壓。正如這種電路的特性，電流至電壓轉(zhuǎn)換器17被設(shè)計(jì)為具有用于接收輸入電流的低阻抗輸入端(虛擬接地)。電流至電壓轉(zhuǎn)換器17也經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc，并經(jīng)由端點(diǎn)6接收負(fù)電源電壓Vee。在端點(diǎn)10，它的輸出電壓將可以正向偏移至接近于正電源電壓Vcc，并且負(fù)向偏移至接近于負(fù)電源電壓Vee。如果Vcc和Vee在量值上是相等的，那么在前置放大器2的輸出端的可用動(dòng)態(tài)范圍將增加大約6dB，超過該電流至電壓轉(zhuǎn)換器17只使用電源電壓Vcc工作的時(shí)候所獲得的動(dòng)態(tài)范圍。電流至電壓轉(zhuǎn)化器17最好被設(shè)計(jì)為在它的輸出端具有一個(gè)在Vcc與Vee之間一半的直流偏壓電勢，以在它的輸出上最大化可能的電壓擺幅。
圖5顯示了一個(gè)集成電路的實(shí)施例框圖，該電路被設(shè)計(jì)為擴(kuò)展器而使用，用于無線耳內(nèi)監(jiān)聽器之類的設(shè)備中。這樣的設(shè)備一般使用環(huán)繞RF信道的音節(jié)擴(kuò)展器，類似于上面描述過的用于無線麥克風(fēng)的那樣。然而，在這種情況下，包括音節(jié)擴(kuò)展器的接收器部分可以是表演者佩戴的系統(tǒng)中一個(gè)便攜的電池供電部分。在這個(gè)實(shí)施例中，電流至電壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)算放大器11經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc，并經(jīng)由端點(diǎn)6接收負(fù)電源電壓Vee。電流到電壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)算放大器11從電流輸出擴(kuò)展器18接收輸入電流。在端點(diǎn)14，它的輸出電壓將可以正向偏移高至一個(gè)接近正電源電壓Vcc的值，并且低至一個(gè)接近于負(fù)電源電壓Vee的值。如果Vcc與Vee在量值上是相等的，那么前置放大器的輸出的可用動(dòng)態(tài)范圍將增加大約6dB，超出它單獨(dú)從Vcc運(yùn)行時(shí)的可用動(dòng)態(tài)范圍。電阻R1和R2，以及電容C2提供了電流至電壓轉(zhuǎn)換阻抗，R2和C2實(shí)現(xiàn)的高頻去加重最好與使用于這種系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)部分的預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)形成互補(bǔ)。
電流輸出擴(kuò)展器18經(jīng)由端點(diǎn)5接收正電源電壓Vcc。電流輸出擴(kuò)展器18最好有經(jīng)由端點(diǎn)9連接于參考電勢或地的負(fù)電源端。電流輸出擴(kuò)展器18至少包括可變增益元件和電平檢測器。在該擴(kuò)展器電路中，該可變增益元件的增益是響應(yīng)于電平檢測器的輸出而變化的，這樣，當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平增加時(shí)，增加增益，并當(dāng)所關(guān)心的信號(hào)的電平減小時(shí)，則減小增益。電流輸出擴(kuò)展器18在端點(diǎn)1接收輸入信號(hào)。這個(gè)輸入信號(hào)可以是電流形式，也可以是電壓形式，因?yàn)樵撦斎胄盘?hào)將被擴(kuò)展，因此將需要基本上比在端點(diǎn)14被擴(kuò)展的輸出電壓更小的整體偏移。
本領(lǐng)域眾所周知，在音節(jié)擴(kuò)展器中使用的電平檢測器響應(yīng)于所關(guān)心的信號(hào)量值的一些測量的時(shí)間加權(quán)平均。經(jīng)由端點(diǎn)15連接于電流輸出擴(kuò)展器18和地之間的電容C3，如本領(lǐng)域熟知的，隨同內(nèi)部電路一起實(shí)現(xiàn)了用于檢測器的較大平均時(shí)間常數(shù)。對(duì)于音頻段信號(hào)的音節(jié)擴(kuò)展，該時(shí)間常數(shù)最好是幾十個(gè)毫秒的級(jí)別，這可能需要對(duì)于集成難以實(shí)現(xiàn)的大電容?？晒┻x擇的，在其他應(yīng)用中，可以包括這些電容與電阻而作為集成的一部分。
本說明書中描述的這些實(shí)施例和實(shí)踐運(yùn)用已經(jīng)以示例而非限制的方式呈現(xiàn)，在不偏離本發(fā)明各個(gè)廣義的方面及闡明于附加的權(quán)利要求書中的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)各種修改、組合和替換。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一個(gè)模擬電路部分的集成電路，該模擬電路部分用于響應(yīng)于第一模擬輸入信息信號(hào)產(chǎn)生最終模擬輸出信息信號(hào)，該集成電路包括第一模擬電路子部分，響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)產(chǎn)生中間模擬輸出電壓；第二模擬電路子部分，接收與所述中間輸出電壓成比例的中間模擬輸入電流，并響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流產(chǎn)生所述最終輸出信息信號(hào)；第一電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分；第二電源電壓端，耦接至所述第二模擬電路子部分；及第三電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分和所述第二模擬電路子部分；其中所述中間模擬輸出電壓的可用動(dòng)態(tài)范圍被設(shè)計(jì)為超過施加在所述第二與第三電源端之間的電壓差。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一模擬電路子部分、第一電源電壓端與所述第三電源電壓端被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源電壓端，負(fù)電壓被施加到所述第一電源電壓端上，并且所述第二模擬電路子部分、第二電源電壓端與第三電源電壓被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源電壓端，負(fù)電壓被施加到所述第二電源電壓端上。
3.如權(quán)利要求2所述的集成電路，包括電容電壓反相器，用于響應(yīng)于被施加至所述第三電源電壓端的正電源電壓來產(chǎn)生負(fù)電源電壓，其中所述負(fù)電源電壓與所述第一電源電壓端相連。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第一模擬電路子部分、第一電源電壓端與所述第三電源電壓端被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源電壓端將正電壓施加于所述第一電源電壓端，并且所述第二模擬電路子部分、第二電源電壓端與第三電源電壓被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源端將正電壓施加于所述第二電源端。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路，包括電荷泵裝置，響應(yīng)于施加到所述第二電源電壓端的第二正電源，產(chǎn)生第一正電源電壓，其中所述第一電源電壓與所述第一電源電壓端連接，且其中所述第一正電源電壓大于所述第二電源電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生模擬輸出電流。
7.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，使得響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生最終模擬輸出電壓，并且所述最終模擬輸出電壓在整體偏移上基本小于所述中間輸出電壓。
8.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分產(chǎn)生最終模擬電壓或電流，該最終模擬電壓或電流是所述中間輸出電壓的一種音節(jié)壓縮形式。
9.如權(quán)利要求8所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分包括可變增益裝置，用于響應(yīng)于所述中間輸入電流而產(chǎn)生所述最終模擬輸出電壓；及電平檢測器裝置，用于響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓而產(chǎn)生增益控制信號(hào)；其中所述可變增益裝置的增益響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)，以響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓或電流的增加使所述增益減小，并且響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓或電流的減小使所述增益增加。
10.如權(quán)利要求8所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分包括可變增益級(jí)，用于響應(yīng)于所述中間輸入電流而產(chǎn)生所述最終模擬輸出電壓；及電平檢測器，用于響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓而產(chǎn)生增益控制信號(hào)；其中所述可變增益級(jí)的增益響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)，以響應(yīng)于所述中間輸入電流的增加使所述增益減小，并且響應(yīng)于所述中間輸入電流的減小使所述增益增加。
11.一種包括至少一個(gè)模擬電路部分的集成電路，該模擬電路部分用于響應(yīng)于第一模擬輸入信息信號(hào)產(chǎn)生最終模擬輸出信息信號(hào)，該集成電路包括第一模擬電路子部分，響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)而產(chǎn)生中間模擬輸出電壓；第二模擬電路子部分，接收與所述中間輸出電壓成比例的中間模擬輸入電流，并響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生所述最終輸出信息信號(hào)；第一正電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分；第二正電源電壓端，耦接至所述第二模擬電路子部分；第一負(fù)電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分；及第二負(fù)電源電壓端，耦接至所述第二模擬電路子部分；其中所述中間輸出電壓的可用動(dòng)態(tài)范圍被設(shè)計(jì)為超過所述第二正與第二負(fù)電源端之間的電壓差。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生模擬輸出電流。
13.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生最終模擬輸出電壓，并且所述最終模擬輸出電壓在整體偏移上基本小于所述中間輸出電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生模擬輸出電流。
15.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生最終模擬輸出電壓，其中所述最終模擬輸出電壓在整體偏移上基本小于所述中間輸出電壓。
16.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分被這樣配置，從而產(chǎn)生最終模擬電壓或電流，該最終模擬電壓或電流是所述中間輸出電壓的音節(jié)壓縮形式。
17.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分包括可變增益級(jí)，用于響應(yīng)于所述中間輸入電流而產(chǎn)生所述最終模擬輸出電壓；及電平檢測器，用于響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓而產(chǎn)生增益控制信號(hào)；其中所述可變增益級(jí)的增益響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)，以響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓或電流的增加使所述增益減小，并且響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓或電流的減小使所述增益增加。
18.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其中所述第二模擬子部分包括可變增益級(jí)，用于響應(yīng)于所述中間輸入電流而產(chǎn)生所述最終模擬輸出電壓；及電平檢測器，用于響應(yīng)于所述最終模擬輸出電壓而產(chǎn)生增益控制信號(hào)；其中所述可變增益級(jí)的增益響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)，以響應(yīng)于所述中間輸入電流的增加使所述增益減小，并且響應(yīng)于所述中間輸入電流的減小使所述增益增加。
19.一種集成電路，包括至少三個(gè)獨(dú)立電源端，至少一個(gè)用于那些必須要適應(yīng)最寬的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的電路部分，至少一個(gè)用于那些經(jīng)歷基本上比較小的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的部分，以及公共端。
20.一種包括至少一個(gè)模擬電路部分的集成電路，該模擬電路部分用于響應(yīng)于第一模擬輸入信息信號(hào)而產(chǎn)生最終模擬輸出電壓，該集成電路包括第一模擬電路子部分，響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)而產(chǎn)生中間模擬輸出電流；第二模擬電路子部分，接收與所述中間輸出電流成比例的中間模擬輸入電流，并響應(yīng)于所述中間模擬輸入電流而產(chǎn)生所述最終輸出電壓；第一電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分；第二電源電壓端，耦接至所述第二模擬電路子部分；及第三電源電壓端，耦接至所述第一模擬電路子部分和所述第二模擬電路子部分；其中所述最終模擬輸出電壓的可用動(dòng)態(tài)范圍被設(shè)計(jì)為超過施加在所述第一與第三電源端之間的電壓差。
21.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中所述第一模擬電路子部分、第一電源電壓端與所述第三電源電壓端被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源電壓端將負(fù)電壓施加于該第一電源電壓端，并且所述第二模擬電路子部分、第二電源電壓端與第三電源電壓被這樣配置，從而在工作中相對(duì)于所述第三電源端將負(fù)電壓施加于該第二電源端。
22.如權(quán)利要求21所述的集成電路，包括電容電壓反相器，用于響應(yīng)于被施加到所述第三電源電壓端的正電源電壓而產(chǎn)生負(fù)電源電壓，其中所述負(fù)電源電壓與所述第二電源電壓端相連。
23.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中所述第一模擬電路子部分、第一電源電壓端與所述第三電源電壓端被這樣配置，從而在工作中相對(duì)于所述第三電源電壓端將正電壓施加到該第一電源電壓端，并且所述第二模擬電路子部分、第二電源電壓端和第三電源電壓被這樣配置，使得在工作中相對(duì)于所述第三電源端將正電壓施加到該第二電源端。
24.如權(quán)利要求23所述的集成電路，包括電荷泵裝置，用于響應(yīng)于被施加到所述第一電源電壓端的第一正電源而產(chǎn)生第二正電源電壓，其中所述第二電源電壓與所述第二電源電壓端相連，并且其中所述第二正電源電壓大于所述第一電源電壓。
25.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中所述第一模擬子部分產(chǎn)生中間模擬電流，該中間模擬電流是所述第一模擬輸入信息信號(hào)的音節(jié)擴(kuò)展形式。
26.如權(quán)利要求25所述的集成電路，其中所述第一模擬子部分包括可變增益裝置，用于響應(yīng)于第一模擬輸入信息信號(hào)而產(chǎn)生所述中間模擬電流；及電平檢測器裝置，用于響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)而產(chǎn)生增益控制信號(hào)；其中所述可變增益裝置的增益響應(yīng)于所述增益控制信號(hào)，以響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)的增加使所述增益增加，并且響應(yīng)于所述第一模擬輸入信息信號(hào)的減小使所述增益減小。
全文摘要
一種集成電路，包括至少三個(gè)獨(dú)立電源端(5，6，9)，至少一個(gè)(6)用于那些必須要適應(yīng)最寬的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的電路部分，至少一個(gè)(9)用于那些經(jīng)歷基本上較小的與信號(hào)相關(guān)的電壓偏移的電路部分，以及公共端(5)。
文檔編號(hào)H03G3/00GK1890880SQ200480035727
公開日2007年1月3日 申請日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者加里·K·赫伯特, 弗蘭克·W·托馬斯 申請人:塔特公司