Brevet FR2945167A1 — publié le 20101105

B9495 1 PROCEDE DE MISE EN VEILLE ET DE REMISE EN ROUTE D'UN DISPOSITIF AUDIO Domaine de l'invention La présente invention concerne les dispositifs audio comprenant une fonction de mise en veille. Elle vise plus particulièrement la mise en veille de l'étage de sortie d'un tel dispositif audio et propose une solution pour s'affranchir de l'émission de bruit audible lors de la mise en veille et/ou lors de la remise en route après une période de veille. Exposé de l'art antérieur La figure 1 représente de façon schématique l'archi- tecture d'un dispositif audio classique. Ce dispositif comprend une partie numérique 1, typiquement un circuit dont la fonction principale est de traiter et/ou de décoder un signal audio stocké sur un support quelconque, par exemple une mémoire interne, un disque optique ou tout signal audio incident. Un conver- tisseur numérique-analogique (non représenté), placé à la sortie de la partie numérique 1, fournit un signal audio analogique à une partie analogique 3. Un étage de sortie 5, disposé à la sortie de la partie analogique 3, a pour rôle de fournir un signal audio analogique amplifié, d'une puissance adaptée à une charge de sortie 11, typiquement un haut-parleur. De façon courante, la partie numérique 1, le convertisseur numérique- B9495 2 analogique, la partie analogique 3, et l'étage de sortie 5 sont réalisés sur un même circuit intégré 7. L'étage de sortie 5 est alimenté par une borne d'alimentation à potentiel haut VDDA et une borne d'alimentation à potentiel bas VSSA. Une capacité 9 dite de couplage est connectée en série entre le noeud de sortie VOUT de l'étage de sortie 5 et la charge 11. Dans les exemples exposés ci-après la borne d'alimentation de potentiel bas VSSA est à 0 V, toutefois, l'invention ne se restreint pas à ce seul cas particulier. L'étage de sortie 5 est tel qu'en fonctionnement normal, une composante de tension continue, dite de mode commun, est présente sur son noeud de sortie VOUT. Dans le cas où VSSA est à 0 V, la tension de mode commun est généralement choisie égale à VDDA/2 pour maximiser la dynamique du signal de sortie. Le rôle de la capacité 9 est de supprimer la composante de tension continue produite par l'étage de sortie 5. Le signal utile, présent aux bornes du haut-parleur, est alors un signal dynamique, fonction d'un signal dynamique VIN appliqué à l'entrée de l'étage de sortie 5. La capacité de couplage 9, du fait de sa grande valeur, typiquement 220 �F pour une charge de 16 ohms, est un composant externe au circuit intégré 7. Un inconvénient des dispositifs audio réside dans l'émission par les haut-parleurs d'un bruit basse fréquence désagréable à l'oreille, généralement désigné dans la technique par les termes anglo-saxons "pop noise", lors de la mise en veille ou lors de la remise en route du dispositif après une période de veille. Ce bruit résulte d'éventuelles variations rapides de la tension continue aux bornes de la capacité 9 qui peuvent résulter du fait que la tension de mode commun sur la borne VOUT chute rapidement à la mise en veille ou croît rapidement à la remise en route. C'est généralement la variation à la remise en route qui pose le plus de problèmes. Pour s'affranchir du bruit à la remise en route du dispositif, on peut procéder à une charge lente de la capacité 9. Typiquement, pour une durée de charge de 300 à 500 ms et une B9495 3 variation de tension aux bornes de la capacité 9 de VDDA/2 = 1,65 V, aucun bruit audible ne se produit. Cette solution n'est cependant pas satisfaisante car certaines applications nécessitent une réactivation rapide du dispositif, en une dizaine de millisecondes environ, après une période de veille. Certaines des solutions proposées pour éviter ce bruit impliquent l'utilisation d'un commutateur en série sur la sortie de l'étage de sortie 5. Ceci présente l'inconvénient de dégrader sensiblement les caractéristiques du signal audio, notamment en raison du caractère résistif non linéaire d'un tel commutateur à l'état passant. En outre, un tel commutateur est difficile à intégrer sur un circuit. En effet, il doit avoir une surface importante pour avoir une résistance faible à l'état passant et permettre le passage d'un courant important (courant de sortie de l'amplificateur). Résumé La présente invention vise à proposer un procédé permettant d'inhiber le "pop noise" lors d'une mise en veille et/ou lors d'une remise en route rapide (typiquement en une dizaine de millisecondes) de l'étage de sortie d'un dispositif audio après une période de veille. Un objet de la présente invention vise à proposer un tel procédé ne dégradant pas les caractéristiques du signal audio. De façon générale, la présente invention prévoit de maintenir pendant les périodes de veille la tension de sortie VOUT à un niveau proche de la tension de mode commun. Ainsi, un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de mise en veille d'un dispositif audio comportant un étage de sortie recevant des tensions d'alimentation et une tension de mode commun, au moins un courant de polarisation déterminant le fonctionnement de cet étage, ce procédé comprenant les étapes suivantes interrompre les signaux audio en entrée de l'étage de sortie ; et diminuer ledit au moins un courant de polarisation jusqu'à un point de fonc- B9495 4 tionnement basse consommation pour lequel la sortie de l'étage de sortie reste à une tension continue proche de la tension de mode commun. Un mode de réalisation de la présente invention prévoit un procédé de remise en route d'un dispositif audio mis en veille selon le procédé de mise en veille susmentionné, ce pro-cédé de remise en route comprenant les étapes suivantes : augmenter ledit au moins un courant de polarisation de l'étage de sortie jusqu'à un point de fonctionnement nominal ; et fournir un signal audio à l'entrée de l'étage de sortie. Un mode de réalisation de la présente invention pré-voit un dispositif audio comportant un étage de sortie recevant des tensions d'alimentation et une tension de mode commun, au moins un courant de polarisation déterminant le fonctionnement de cet étage, cet étage comprenant en outre : un circuit de contrôle dudit au moins un courant de polarisation ; et un circuit logique pour commander le circuit de contrôle de courant de polarisation. Selon un mode de réalisation de la présente invention le circuit de contrôle de courant de polarisation comporte : un transistor MOS à canal N de déviation de courant, le drain de ce transistor étant relié à un noeud de sortie recevant un courant nominal constant et fournissant le courant de polarisation de l'étage de sortie et la source de ce transistor étant reliée à une borne d'alimentation à potentiel bas ; et des moyens pour faire varier le potentiel de la grille du transistor de déviation de courant. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le circuit de contrôle de courant comporte en outre un second commutateur connecté entre la grille et la source du transistor de déviation de courant, un signal de commande maintenant le second commutateur fermé en fonctionnement normal et ouvert pendant la phase de mise en veille du dispositif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 35 le second commutateur est un transistor MOS à canal N. B9495 Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif 5 en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1, précédemment décrite, représente de façon schématique une architecture de dispositif audio classique ; la figure 2 représente un exemple d'architecture d'un mode de réalisation de l'étage de sortie d'un dispositif audio selon un mode de réalisation de la présente invention ; les figures 3A et 3B sont des chronogrammes partiels et schématiques illustrant l'évolution de la tension et du courant de polarisation en fonction du temps en certains points de l'étage de sortie de la figure 2 ; et la figure 4 représente un exemple de circuit permet-tant de commander le courant de polarisation de l'étage de sortie d'un dispositif audio. Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. En outre, les chronogrammes des figures 3A et 3B ne sont pas tracés à l'échelle. La figure 2 représente un exemple d'architecture d'étage de sortie d'un dispositif audio. L'étage de sortie 5 est connecté aux bornes d'alimentation à potentiel haut VDDA et à potentiel bas VSSA. L'étage de sortie 5 comporte un amplificateur différentiel 21. La capacité de couplage 9 est connectée entre la sortie VOUT de l'amplificateur 21 et la charge de sortie 11. Une résistance de contre-réaction 23 est connectée entre l'entrée inverseuse E- de l'amplificateur 21 et le noeud de sortie VOUT. L'étage de sortie 5 comprend un circuit de pola- risation 25, connecté aux bornes d'alimentation VDDA et VSSA, qui fournit une tension VCM égale à la tension de mode commun souhaitée (généralement VDDA/2 pour maximiser la dynamique du B9495 6 signal de sortie). La tension VCM est appliquée à l'entrée noninverseuse E+ de l'amplificateur 21. Ainsi, la composante continue de la tension de sortie VOUT est fixée à VCM• De façon courante, l'amplificateur 21 comporte pour son bon fonctionnement diverses sources de courant permettant de fixer le point de fonctionnement de ses différents étages. Ces diverses sources de courant déterminent le gain de l'amplificateur et sont, en fonctionnement normal, alimentées par un courant de polarisation nominal IBIASN fourni par le circuit de polarisation 25. Selon l'invention, le courant de polarisation de l'amplificateur 21 est réglable. Un circuit de contrôle de courant 27 reçoit le courant de polarisation nominal IBIASN fourni par le circuit de polarisation 25 et fournit un courant IBIASC de polarisation de l'amplificateur 21. Le circuit 27 permet de faire varier progressivement le courant de polarisation IBIASC de l'amplificateur 21 entre sa valeur nominale IBIASN et un certain pourcentage de IBIASN par exemple 10% pour une mise en veille en 10 ms. L'invention ne se restreint cependant pas au cas particulier susmentionné dans lequel le circuit 27 contrôle un unique courant de polarisation. Le circuit 27 pourra contrôler de façon indépendante différents courants de polarisation de différents étages de l'amplificateur 21. En outre, l'invention ne se restreint pas au seul cas mentionné ci-dessus dans lequel le circuit de polarisation 25 et le circuit de contrôle de courant 27 sont alimentés par la même tension (VDDA, VSSA) que l'amplificateur 21. Les circuits 25 et 27 pourront recevoir des tensions d'alimentation différentes de la tension d'alimentation de l'amplificateur 21. L'étage de sortie 5 comprend en outre un circuit logique 31 recevant en entrée un signal CMD de commande de la mise en veille. Le circuit logique 31 fournit un signal S1 de commande de l'arrêt des signaux audio et un signal S2 de commande du circuit de contrôle de courant 27. B9495 7 Les figures 3A et 3B sont des chronogrammes partiels et schématiques illustrant un exemple d'évolution de la tension VOUT de sortie de l'amplificateur 21 (figure 3A) et du courant IBIASC de polarisation de l'amplificateur 21 (figure 3B), au cours des phases de mise en veille et de remise en route du dispositif. On considèrera des instants successifs t1 à t6. Lorsque le dispositif fonctionne normalement, le courant de polarisation IBIASC de l'amplificateur 21 est égal au courant de polarisation nominal IBIASN et la sortie VOUT de l'amplificateur 21 reçoit un signal dynamique centré sur la tension de mode commun VCM. A l'instant t1 auquel l'étage de sortie 5 reçoit la commande CMD de mise en veille, l'arrêt des signaux audio est commandée par le signal S1 de sortie du circuit logique 31. La tension VOUT n'est plus qu'une composante de tension continue égale à la tension de mode commun VCM. Le courant de pola- risation IBIASC reste égal au courant de polarisation nominal IBIASN• A l'instant t2, la diminution progressive du courant IBIASC de polarisation de l'amplificateur 21 est commandée par le signal de sortie S2 du circuit 31. Entre l'instant t2 et l'instant t3 de fin de la phase de mise en veille, le courant IBIASC diminue donc de façon progressive et monotone depuis sa valeur nominale IBIASN jusqu'à un certain pourcentage de IBIASN par exemple 10% pour une mise en veille en 10 ms. La diminution du courant de polarisation IBIASC bien qu'elle rende l'amplificateur 21 non-opérationnel (l'amplificateur n'est plus apte à amplifier correctement un signal), permet de maintenir le potentiel du noeud de sortie VOUT très proche du potentiel de mode commun VCM. En effet, l'erreur AV entre la tension de sortie VOUT et la tension de mode commun VCM fixée par le circuit de polarisation 25 reste très faible, typiquement quelques dizaines de mV pour une tension de mode commun fixée à 1,65 V. B9495 8 De l'instant t3 à l'instant t4, le dispositif reste dans l'état de veille, le courant IBIASC reste maintenu à sa valeur minimale susmentionnée. A l'instant t4 auquel l'étage de sortie 5 reçoit la commande CMD de remise en route du dispositif, l'augmentation progressive du courant de polarisation IBIASC de l'amplificateur 21 est commandée par le signal S2. Entre l'instant t4 et l'instant t5, le courant IBIASC augmente donc de façon progressive et monotone jusqu'à sa valeur nominale IBIASN• Parai- lèlement à l'augmentation du courant IBIASC l'erreur AV entre la tension de sortie VOUT et la tension de mode commun VCM diminue. A l'instant t6, c'est-à-dire lorsque le courant de polarisation IBIASC est rétabli à sa valeur nominale IBIASN et le potentiel du noeud de sortie VOUT est rétabli au potentiel de mode commun VCM, la reprise du traitement des signaux audio est commandée par le signal S1. Le dispositif est alors à nouveau en mode de fonctionnement normal et l'amplificateur 21 émet à sa sortie VOUT un signal dynamique centré sur la tension continue de mode commun VCM. Le courant de polarisation IBIASC est égal au courant de polarisation nominal IBIASN• On notera que parmi les intervalles de temps compris entre t1 et t6 : - les intervalles de temps entre les instants t1 et t2, ainsi 25 qu'entre les instants t5 et t6 pourront avoir une durée nettement inférieure à la milliseconde, - les intervalles de temps [t2-t3] et [t4-t5] auront une durée de l'ordre de 10 ms, par exemple comprise entre 5 et 50 ms, et - l'intervalle de temps [t3-t4] ne dépendra que de la durée 30 choisie par l'utilisateur pendant laquelle le dispositif est en veille. Ainsi, la présente invention permet de réduire la consommation de l'étage de sortie audio pendant la période de veille sans pour autant perturber significativement le potentiel 35 du noeud de sortie VOUT. Les inventeurs ont déterminé qu'une B9495 9 diminution de 80 à 90% du courant de polarisation IBIASC engendre une variation AV de la tension de sortie suffisamment réduite (typiquement, quelques dizaines de mV environ pour une tension de mode commun de 1,650 V à VDDA = 3,3 V) pour ne pas générer de bruit audible lors d'une remise en route rapide (10 ms environ entre les instants t4 et t6) du dispositif. La figure 4 représente un mode de réalisation du circuit 27 permettant de contrôler progressivement le courant de polarisation IBIASC de l'amplificateur de sortie 21. Le circuit 27 est connecté aux bornes d'alimentation VDDA et VSSA. Deux transistors MOS à canal N identiques, 41 et 43, forment un premier miroir de courant 45. Les sources des transistors 41 et 43 sont reliées à la borne d'alimentation basse VSSA. Les grilles des transistors 41 et 43 sont reliées ensemble et au drain du transistor 41 qui est relié à la borne d'entrée E recevant le courant de polarisation nominal IBIASN• Ainsi, le courant traversant le transistor 43 est égal au courant d'entrée IBIASN• Deux transistors MOS à canal P identiques, 47 et 49, forment un second miroir de courant 51. Les sources des tran- sistors 47 et 49 sont connectées à la borne d'alimentation haute VDDA. Les grilles des transistors 47 et 49 sont reliées ensemble et au drain du transistor 47 qui est connecté au drain du transistor 43. Ainsi, le courant traversant le transistor 49 est égal au courant d'entrée IBIASN• Un transistor MOS à canal N 53 est connecté entre le transistor 49 et la borne d'alimentation basse VSSA. Les drains des transistors 49 et 53 sont reliés à la sortie S du circuit 27 fournissant le courant IBIASC• Le circuit 27 comporte en outre un amplificateur opérationnel 55 monté en suiveur de tension, connecté pour son alimentation aux bornes VDDA et VSSA. La grille G' du transistor 53 est connectée à la sortie du suiveur 55. Un commutateur SW2 est connecté entre le point de connexion G des grilles du premier miroir de courant 45 et l'entrée du suiveur 55. Un commutateur SW3 est connecté entre grille et source du transistor 53. Les commutateurs SW2 et SW3 B9495 10 sont commandés par le signal S2 de commande du circuit de contrôle de courant 27. Les transistors 41 et 43 du miroir de courant 45 et le transistor 53 sont tels que, lorsque leurs noeuds de grille G et G' sont au même potentiel, le transistor 53 laisse passer un certain pourcentage (typiquement 80 à 90%) du courant IBIASN d'entrée, diminuant d'autant le courant IBIASC de sortie. Le rôle du suiveur 55 est de recopier sur la grille G' du transistor 53 le potentiel du noeud G de jonction des grilles du premier miroir de courant 45. La constante d'intégration du suiveur 55 est choisie de façon que la montée du potentiel de la grille G' du transistor 53 soit suffisamment progressive. Ainsi, la diminution du courant de sortie IBIASC est suffisamment lente (typiquement, d'une durée de 10 ms environ) pour ne pas générer de bruit audible sur la sortie audio. En fonctionnement normal, lorsque le dispositif audio est actif, le commutateur SW2 est maintenu ouvert et le commutateur SW3 fermé. Le transistor 53 est donc bloqué et le courant IBIASC de sortie du circuit 27 est égal au courant d'entrée IBIASN• A l'instant t2 (figures 3A et 3B), lorsque le signal S2 commande la diminution progressive du courant de polarisation IBIASC au cours de la phase de mise en veille du dispositif, le commutateur SW2 est fermé et le commutateur SW3 est ouvert. Le potentiel de la grille G' du transistor 53 passe alors progressivement d'un état bas au potentiel du noeud G de jonction des grilles du premier miroir de courant 45. Le transistor 53 passe donc progressivement, entre les instants t2 et t3, d'un état bloqué à un état passant, et a alors un rôle de déviation de courant, ce qui entraîne la diminution progressive du courant de polarisation IBIASC• La présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, l'invention ne se restreint pas au seul cas décrit ci-dessus dans lequel l'amplificateur de sortie est a B9495 11 entrées différentielles. L'invention s'applique lorsque les entrées et sorties de l'amplificateur de sortie sont référencées à la masse et lorsque l'amplificateur de sortie est à entrées/sorties différentielles. En outre, l'invention ne se restreint pas aux seuls dispositifs audio comportant une partie numérique et une partie analogique comme cela a été décrit ci-dessus en relation avec la figure 1, mais elle s'applique à tout dispositif audio comportant un étage de sortie amplificateur de signal. De même, l'homme de l'art saura mettre en oeuvre le fonctionnement recherché quelle que soit la classe de l'amplificateur de sortie utilisé. Par ailleurs, l'invention ne se restreint pas aux seuls dispositifs de reproduction de signaux sonores comportant un circuit de commande du courant d'alimentation de l'étage de sortie identique à celui décrit ci-dessus en relation avec la figure 4. L'homme de l'art saura mettre en oeuvre le fonctionnement recherché quel que soit le dispositif de commande du courant d'alimentation utilisé. Par ailleurs, l'homme de l'art saura choisir de contrôler de façon indépendante un ou plusieurs courants de polarisation des différents étages internes de l'amplificateur de sortie. L'invention décrite propose une solution de mise en veille/remise en route d'un étage de sortie de dispositif audio. Il est bien entendu que l'homme de l'art saura combiner la solution proposée avec les solutions habituelles de mise en veille/remise en route des autres composants du dispositif audio. REVENDICATIONS1. Procédé de mise en veille d'un dispositif audio comportant un étage de sortie (5) recevant des tensions d'alimentation (VDDA, VSSA) et une tension de mode commun (VCM), au moins un courant de polarisation (IBIASC) déterminant le fonctionnement de cet étage, ce procédé comprenant les étapes suivantes : - interrompre les signaux audio en entrée de l'étage de sortie (5), et - diminuer ledit au moins un courant de polarisation (IBIASC) jusqu'à un point de fonctionnement basse consommation pour lequel la sortie (VOUT) de l'étage de sortie (5) reste à une tension continue proche de la tension de mode commun (VCM). 2. Procédé de remise en route d'un dispositif audio mis en veille selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes : - augmenter ledit au moins un courant de polarisation (IBIASC) de l'étage de sortie jusqu'à un point de fonctionnement nominal (IBIASN), et - fournir un signal audio à l'entrée de l'étage de sortie. 3. Dispositif audio comportant un étage de sortie (5) recevant des tensions d'alimentation (VDDA, VSSA) et une tension de mode commun (VCM), au moins un courant de polarisation (IBIASC) déterminant le fonctionnement de cet étage (5), cet étage (5) comprenant en outre : - un circuit (27) de contrôle dudit au moins un courant de polarisation (IBIASC) et - un circuit logique pour commander le circuit (27) de contrôle de courant de polarisation (IBIASC)• 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le 30 circuit (27) de contrôle de courant de polarisation (IBIASC) comporte : - un transistor MOS à canal N de déviation de courant (53), le drain de ce transistor (53) étant relié à un noeud de sortie (S) recevant un courant nominal constant (IBIASN) et fournissant leB9495 13 courant de polarisation (IBIASC) de l'étage de sortie (5) et la source de ce transistor (53) étant reliée à une borne d'alimentation à potentiel bas (VSSA), et - des moyens pour faire varier le potentiel de la grille (G') 5 du transistor de déviation de courant (53). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le circuit (27) de contrôle de courant comporte en outre un second commutateur (SW3) connecté entre la grille et la source du transistor de déviation de courant (53), un signal de commande (S2) 10 maintenant le second commutateur fermé en fonctionnement normal et ouvert pendant la phase de mise en veille du dispositif. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le second commutateur (SW3) est un transistor MOS à canal N.