本发明是有关于数字模拟转换电路，特别是关于一种减少或消除通讯设备或声音广播系统中在开启电源及关闭电源时所产生的瞬时噪声(transient noise or pop noise)的方法和系统。

一种典型的声音广播系统包含有音频放大电路，其用以驱动一广播模块，如扬声器。其中音频放大电路在电源开启及关闭的操作阶段中，放大器的输出电压会有一个突来的改变且此改变会造成一些不期望的瞬时噪声。对于任何使用放大器电路的通讯系统或装置，瞬时噪声一直是一主要的问题。而这些装置比如说是移动电话、家用音响或任何其他包括扬声器或麦克风的声音广播设备。瞬时噪声是发生在设备电源开启或关闭时所造成一爆出或敲击的噪声。而这些扰人的噪声对于使用者而言是令人厌恶的，同样，这些噪声也会伤害到元件本身。当然基于此理由以提供一个消除或减少这样的噪声的解决之道是最恰当不过的了。
现今针对该问题可能存在的解决方案通常需要利用一个大且昂贵的部件，如：需要多个大的电容器及多个外部接点。这些电容器通常很大且需要一个外部接脚连接到一集成电路。基于此观点，这样的电路大小及价格必定增加许多。尽管这些存在的解决方案可减少或避免瞬时噪声的发生，在此仍然需要一个简单的设计及低价位的解决方案。由于基于诸如软件和微处理器的技术不断地进步，所以用于实现这种解决瞬时噪声问题的技术的价格可以降低。
鉴于此，亟需提出一种附加弹性及低价位的设计以减少或消除瞬时噪声。

有鉴于上述现行技术的缺点，本发明提供一种改进的方法及系统，以减少或消除在声音广播系统中的瞬时噪声。
在一实施例中，经第一开关，可控地连接驱动放大器输出至第一预定低电压电平后，操作控制数据集的第一部分输入至数字模拟转换(DAC)电路以驱动本身的输出至一第二预定低电压电平，及操作控制数据集的第二部分也输入至数字模拟转换电路，进一步到驱动放大器以使驱动放大器的输出在一预定上升时间周期时为一共模电压电平，以控制瞬时噪声。当声音广播系统关闭时，也可以执行一电源关闭步骤。
但是，当结合附图进行阅读时，对于本发明的操作的结构和方法以及本发明附加的目的和优点将从下面特定实施例的描述中得到最好的理解。

图1A显示一根据本发明一个实施例的减少瞬时噪声的系统；图1B显示另一根据本发明另一个实施例的减少瞬时噪声的系统；及图2显示一根据本发明一个实施例的的输入波形及数字信号处理器输出的开关控制信号。

在此揭露一种系统及方法以减少在声音广播设备电源开启和/或关闭阶段时由放大器电路造成的声音广播设备的瞬时噪声。
在声音广播系统中，为了减少或消除在其电源开启及电源关闭步骤期间的瞬时噪声，软件控制及一开关组与一集成有数字模拟转换电路的放大器电路一起实现。在此因为使用软件来控制放大器，所以这样的系统的实现是具有十分灵活的。且因为其不需要外部的其他电路或如大电容的大的硬件元件，故本解决方式可以仅以较低的价格来完成。
图1A显示一根据本发明一个实施例的减少或消除瞬时噪声的一声音广播系统的一部分100。此系统与元件集成在一起，当一驱动放大器在电源开启或关闭时，所述元件用于在驱动放大器的输出端控制突发改变的电压。通过不同的开关与数字模拟转换电路一起以下述方式进行工作：其将不会引起或减少任何瞬时噪声传送至其所驱动的广播模块(如：扬声器)。软件代码灵活地用于电源开启或电源关闭步骤，从而确保在一预定时间周期内，放大器的输出是介于两互补供应电压的中点(共模电压)，所以瞬时噪声将会被大量的减少。在电源开启和/或关闭步骤时，因为对于电源开启与电源关闭步骤所需的低频信号不能通过高通滤波器，在一种典型的数字模拟转换电路的高通滤波器中可以搭配一组开关使用，以使系统能平顺的工作。
如数字信号处理器102的信号处理单元为广泛使用于如移动电话的声音广播系统，信号处理单元提供电源开启或关闭步骤所需要的输入的操作控制数据集(其也可以为普通技术人员所知的代表一特定波形的写入波形码)。在图中，可由控制器104控制所有开关。且可以理解的是也可由数字信号处理器所输出的数据控制这些开关。在此，仅仅为了说明的目的，假设控制器104分别地操作这些开关，且数字信号处理器提供操作控制数据集。在电源开启或关闭操作期间，经由传送预定的操作控制数据集，数字信号处理器可以控制放大器的输出斜坡上升至共模电压的速度，因此随着控制器的操作而减少了瞬时噪声。
至于开关，在本例中，图1A显示四个开关：旁路开关106、输入开关或隔离开关108、放大器电源开关109、以及输出开关110。对于电源开启或关闭步骤中，这些开关在一预定的时间周期接通或断开。在四个开关中，开关108及109为非必要的，然而开关108及109的存在可以提升本发明的性能。任何时候这两个开关108及109可由固接连接所取代，而无任何独立的控制，因此这两个开关108及109是非必要的。此选择性的实施例显示于图1B，一连接线永久性地连接于数字模拟转换模块120的输出与放大器112的输入之间，另一连接线为永久性地连接于电源与放大器之间。
在此结构下，一典型的数字模拟转换电路114用以作数字模拟数据的转换，其中包含高通滤波器116、低通滤波器118及音频数字模拟转换模块120。数字模拟转换电路114有助于滤除不必要的噪声并将数字信号加以解码为模拟信号。因为初始操作控制数据集是与低频率数据相关的，所以需要旁路开关106以允许数据旁路高通滤波器116的滤波功能，从而可以解决瞬时噪声的问题。
当例如移动电话的声音广播系统开启时，首先开始执行电源开启步骤。而在系统中电源开启步骤的起始阶段中，除了开关110外的所有的开关106、108及109的默认值皆为断开，同时系统其他部分仍为关闭状态。输出开关110一端连接至放大器112的输出端，而另一端连接至最低电源供给电压电平。在此可以理解，为了说明本发明的目的，如果放大器同时使用正负电源供给电压时，负电源供给电压是指最低的电源供给电压。同样地，当放大器使用正电源供给电压及0伏特(通常指接地)为其供给电压时，0伏特电源供给电平或接地为最低的电源供给电压。实际上，放大器112与数字模拟转换电路114隔离。然后驱动放大器112也被设定在其最大增益。通过这样的配置，放大器112的输出可在一短周期时间内达到最低的电源供给电压电平。
一旦数字模拟转换电路114开启，旁路开关106将会关闭，因此允许初始操作控制数据集旁路高通滤波器116。高通滤波器116对于数字模拟转换电路114的正常数据提供阻隔低频的功能。但因为初始操作控制数据集以一种人耳听不见的低频进行传送，所以如果没有旁路开关106，则初始操作控制数据集将会被完全阻隔于此。一般来说，人耳可听见的最低的频率大约是20赫兹(Hz)。然而初始操作控制数据集的频率可设定为低于5赫兹，所以在声音广播系统100中，使用者是完全不会听到电源开启步骤的操作。
透过数字信号处理器102，一部分的操作控制数据集，例如习知的向下码(downward code)或斜下码(ramp-down code)，被传送到数字模拟转换电路114。这些码或其相关的信号经由旁路开关106的操作而旁路高通滤波器，再经过低通滤波器118即进入音频数字模拟转换模块120，直到音频数字模拟转换模块120的输出到达一取决于向下码的最负代码(或是对应于最低电源供应电压电平的代码)的一低电压电平。如果有隔离开关108时，此时仍然保持断开以使驱动放大器不会被数字模拟转换电路的当前操作或“斜下操作(ramp-down operation)”干扰。无论隔离开关108是否使用，放大器112的输入现在具有一接近于最低电源供应电压(如之前定义为接地或负电源供应电压)或与其相同的低电位。可以看出，为了更进一步减少可在扬声器122检测到的任何瞬时噪声的机率，隔离开关108可以隔离放大器112不实体连接于音频数字模拟转换模块120，直到数字模拟转换电路114的输出准备好进行下一步的操作为止。此结构的性能要比没有隔离开关108如图1B显示的结构性能要好。
一旦音频数字模拟转换模块120的输出到最低电压电平，驱动放大器112则通过连接开关109而开启。同时，隔离开关108也关闭，因此允许信号进入驱动放大器112。
驱动放大器112是用以放大任何音频信号及驱动输出至扬声器122的音频放大器。由于驱动放大器112的输出被输出开关110驱动至最低电源供应电压，其中当放大器112开启时，关闭输出开关110，因此驱动放大器112将不会产生任何突波(spike)或瞬时噪声至扬声器122。但为更确保在实际的通讯信号至扬声器122之前阻止所有的瞬时噪声出现，在电源开启步骤后，输出开关110将维持另一个短时间周期的关闭，诸如是4或5毫秒(ms)。
在这短时间周期后，输出开关110打开并且与低电源供应电压(接地或负电源供应轨)的连接被断开，然后从数字信号处理器102传送如斜上码(ramp-up code)的另一部分的操作控制数据集以通过受控方式或预定时间周期来产生放大器112的输出到共模电压，所以可以避免瞬时噪声。以移动电话为例，操作供应电压可能波动介于0至3伏特，而共模电压在此例子中，则可能为该总波动的一半，如1.5伏特。
此斜上码代表波形如：线性波，其在一个周期时间内缓慢地上升，在一些优选实施例中，周期时间可最少持续超过300毫秒(ms)。而在此波形结束处，驱动放大器112的输出就是在或大约在其共模电压。此即为电源开启步骤的终点，以及声音广播系统100开始正常工作的起点。声音广播系统使用的波形是可以灵活设计，举例而言：1/4正弦波(如正弦波的上升的第一个1/4)也可作为斜上码，在此只要它对应于不可听见的低频率而使使用者无法完全检测到电源开启步骤即可。就如前所述，极少人的耳朵可以听见20赫兹的声音，然而如果正弦波为远小于20赫兹的1赫兹，则我们就可以确保电源开启步骤不会被听到了。更进一步说，此斜上码驱动放大器的输出成为共模电压，但是只要能符合此基本条件，(即，使放大器的输出达到共模电压而且结合了人耳无法听到的频率，如此就不会引起瞬时噪声发生在扬声器)，其他实施方式均可应用。
举例而言，一个线性波与余弦波的组合可为另一种实施方式。在刚开始平缓斜向上的线性部分使数字模拟转换电路114在没有准确知道数字模拟转换增益下缓和地离开饱和，因此可以容许模拟增益中的误差。一旦放大器的输出进入线性区域(对于最遭的误差情况)，波形改变为上升的余弦波以使在放大器的输出尽可能快地到达共模电压的同时，使可听见的噪声降至最低。在此因为过度信号的加入，使得曲线为连续而没有高频率(可听见声音)的成分。如一般情况下，操作控制数据集是可用不同的方式来编写的，且软件的控制提供灵活性的优点。举例而言：一与此相关的频率以及波形的长度可以变化，只要其满足驱动放大器的输出至共模电压的目的即可。
当声音广播系统100在一般操作下，如声音通讯信号的通讯信号可以在经过传统的交流耦合电容124后再经由扬声器122被广播。交流耦合电容124通常伴随着扬声器出现，且根据电容值用以滤除来自特定频率的额外的噪声。应该理解，一旦斜上码执行完，系统需断开旁路开关106以使一般具有相对高频的通讯信号因其断开而通过高通滤波器116。
瞬时噪声相同地，也会发生在系统的电源关闭步骤。电源关闭步骤开始时，先闭合开关106以再一次旁路高通滤波器116。然后一斜下码经低通滤波器118传送至音频数字模拟转换模块120，最后经由放大器112以使驱动放大器输出斜下(ramp-down)至没有任何瞬时噪声发生的最低电压电平(接地或负电源供应电压)。
经由闭合输出开关110，驱动放大器112随后被驱动到最低电源供应电压电平，因而允许所有的噪声，包括任何潜在的瞬时噪声以旁路至最低电源供应电压(接地或负电源供应轨)而不使其至扬声器122。然后隔离开关108断开以阻隔任何信号进入驱动放大器112。此时所有的电路元件都可以安全的关断而没有任何瞬时噪声。相同于电源开启步骤，隔离开关108也可以选择性地替换为直接的连接方式。
图2中的附图标记200包括在操作的不同阶段的由数字信号处理器102提供至系统的输入信号，以及在根据前面所描述本发明实施例的电源开启步骤中，控制器104的信号如何控制开关的操作。控制信号202、204及206可被控制器104、数字信号处理器102或两者的结合来传送藉以控制开关。
在图2中，当对应的控制信号为“高”时开关为开路，而当信号为“低”时开关即为闭合。控制信号202传送至旁路开关106。因为旁路开关106缺省为开路，所以电源开启步骤的第一命令之一为闭合它，因此允许低频率信号旁路高通滤波器116。如信号202所示，旁路开关106并未开路，直到斜上码结束后或开始正常操作为止。控制信号204显示隔离开关108在旁路高通滤波器116以及放大器112开启之后的步骤初期的初始值为开路。信号206控制输出开关110。如前所提，驱动放大器112电源开启以及隔离开关108闭合时，输出开关11在其再断开之前仍需一短周期时间，如5毫秒(ms)。信号206显示输出开关110缺省初始值为闭合且在隔离开关108闭合5毫秒(ms)后开路。
在电源开启步骤期间，信号208为结合操作控制数据集的波形用以传送至系统。此波形允许一平滑及相对地缓慢而没有引起瞬时噪声的过度区。如图所示，如驱动放大器112的输出在隔离开关108闭合之前被初始地驱动至最低电源供应电压电平。此意味着在隔离开关108闭合之前，驱动放大器112的输入必须尽可能的低。数字信号处理器102在此例中将传送负码给驱动放大器112的输入，如信号208所示，直到经由信号206断开输出开关110为止。为避免任何额外的瞬时噪声，数字信号处理器102也需要传送斜上码，因此允许数据信号随时间慢慢地提升。为了说明起见，对于音频数字模拟转换模块120的输出到达共模电压所需的时间花费，在此实施例约为300毫秒(ms)。而一旦电源开启步骤完毕，预期一般的高频通讯信号将通过高通滤波器116，此时的旁路开关也已经断开。
本发明以上的描述并不需要额外的元件加至典型的数字模拟转换电路及放大器使用。而当减少瞬时噪声时，控制操作控制数据集的软件提供放大器的更灵活的操作。利用数字数据控制共模电压上升及下降的时间常数取代一外部的大旁路电容器，同时也带来了编程的灵活性。在一些实施例中，可使用一半导体开关晶片以及预先存好的波形用于电源开启或电源关闭步骤。开关的动作是灵活的，由分别的控制器、其他的信号处理器如数字信号处理器或它们两者所控制。实现本发明的花费也很低，因为它仅需要加入开关至一般的放大器电路以及储存产生波形的少量数据需求。
以上所述提供了用于实现本公开的不同特征的许多实施例或例子。描述了特定的组件和处理的示例以有助于明了本公开。当然，这些例子不是试图限制本公开，本公开的范围由权利要求书中描述。
尽管在此以用于减少或消除瞬时噪声的设计和方法描述和说明了本发明，不用说，其并不试图将本发明限制于所描述的细节，因为在不脱离本发明所揭示的精神下，在权利要求的等价范围内，对此可产生多种修改和结构改变。因此，如在后的权利要求所述的，应该广义地并与本公开范围一致地理解所附权利要求书。