(57)【要約】  信号処理装置（２００、３００）は、信号のための信号経路であって、信号処理ステージ（２２０）を備える信号経路を備える。補助ステージ（２３０）は、信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）に結合されており、信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）での信号経路中の信号に応じて、補助ステージ（２３０）により定められる第２の閾値の信号による交差を検出することにより、信号処理ステージ（２２０）の出力（２２４）での信号経路中の信号による第１の閾値の交差の時間を示す制御信号を発生させる。第２の閾値は第１の閾値にほぼ等しい。
2013509762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号のための信号経路であって、信号処理ステージ（２２０）を備える信号経路と、
前記信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）に結合される補助ステージ（２３０）であって、前記信号経路における前記信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）の信号に応じて、当該補助ステージ（２３０）により定められる第２の閾値の信号による交差時間の指標を発生させることにより、前記信号経路における信号処理ステージ（２２０）の出力（２２４）の信号による第１の閾値との交差時間を示す制御信号を発生させる補助ステージ（２３０）と、を備え、
前記第２の閾値は、前記第１の閾値にほぼ等しい信号処理装置（２００、３００）。
【請求項２】
前記第１の閾値は、前記信号経路中に信号がない場合の前記信号処理ステージ（２２０）の出力でのＤＣレベルに等しく、
前記第２の閾値は、前記信号経路中に信号がない場合の前記補助ステージ（２３０）により定められるＤＣレベルに等しい請求項１に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項３】
前記信号処理ステージ（２２０）は、前記第１の閾値を定めるための第１の増幅器（２２５）を備え、
前記補助ステージ（２３０）は、前記第２の閾値を定めるための第２の増幅器（２３５）を備え、
前記第２の増幅器（２３５）は、前記第１の増幅器（２２５）の複製である請求項１または請求項２に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項４】
前記信号処理ステージ（２２０）は、フィードバックを伴って前記第１の増幅器（２２５）を動作させるためのフィードバック経路（２２６）を備え、
前記第２の増幅器（２３５）はフィードバックを伴うことなく動作されるように構成される請求項３に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項５】
前記フィードバック経路（２２６）は、前記信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）より前の位置で、信号処理装置（２００、３００）の出力（２２４）を信号経路に結合する請求項４に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項６】
前記第１の増幅器（２２５）は、少なくとも１つの第１のトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）を備え、
前記第２の増幅器（２３５）は、少なくとも１つの第２のトランジスタ（Ｔ３、Ｔ４）を備え、
前記第２のトランジスタ（Ｔ３、Ｔ４）は、少なくとも１つの前記第１のトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）の少なくとも１つの物理的寸法の縮小されたコピーである少なくとも１つの物理的寸法を有する請求項３、４または５に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１のトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）は、
第１のｐ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタ（Ｔ１）と、
第１のｎ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタ（Ｔ２）と、を備え、
これらのトランジスタのゲートは、前記第１の増幅器（２２５）の入力（２２１）に結合され、これらのトランジスタのドレインは、前記第１の増幅器（２２５）の出力（２２３）に結合され、
前記少なくとも１つの第２のトランジスタ（Ｔ３、Ｔ４）は、
第２のｐ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタ（Ｔ３）と、
第２のｎ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタ（Ｔ４）と、を備え、
これらのトランジスタのゲートは、前記第２の増幅器（２３５）の入力（２３１）に結合され、これらのトランジスタのドレインは、前記第２の増幅器（２３５）の出力に結合される請求項６に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項８】
前記制御信号に応じて、前記信号経路中の信号の振幅を調整するための可変利得ステージ（２１０）を備える請求項１から７のいずれか一項に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項９】
前記信号経路中の信号の振幅の調整間で補助ステージ（２３０）の少なくとも一部の機能を無効にすることにより電力を節約するための電力節約手段（３１０）を備える請求項１から８のいずれか一項に記載の信号処理装置（２００、３００）。
【請求項１０】
信号のための信号経路であって、信号処理ステージ（２２０）を有する信号経路を備える信号処理装置（２００、３００）での信号処理方法であって、
前記信号経路における信号処理ステージ（２２０）の入力（２２２）の信号に応じて、補助ステージ（２３０）により定められる第２の閾値の信号による交差時間の指標を発生させることにより、前記信号経路における信号処理ステージ（２２０）の出力（２２４）の信号による第１の閾値との交差時間を示す制御信号を発生させるステップを備え、
前記第２の閾値は、前記第１の閾値にほぼ等しい方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（開示の分野）
本開示は、信号の閾値交差を検出するための信号処理装置および方法に関し、例えば排他的ではないが、モバイル通信デバイスまたはポータブルパーソナルミュージックプレーヤにおける音声信号の利得制御に適用できる。
【背景技術】
【０００２】
（開示の背景）
音響機器において、典型的には、音声信号の利得はステップ状に制御される。しかしながら、利得のステップは音声信号に急激な変化をもたらす可能性があり、そのため、望ましくない可聴クリック音がもたらされる可能性がある。利得が制御される他の機器では、利得が制御される非音声信号に伴って同様の問題が生じる可能性がある。これは、利得の変化が、望ましくない障害または歪みを信号にもたらす可能性があるからである。
【０００３】
この問題に対処する１つの方法は、信号がゼロのときに利得の変化を実施することである。これは、信号のゼロ交差の検出を伴う。そのような方式の一例が図１に示されている。
【０００４】
図１を参照すると、信号処理装置は、処理されるべき信号のための入力１２を有する可変利得ステージ１０を有する。可変利得ステージ１０の出力は信号処理ステージ２０の入力２２に結合され、また、信号処理ステージ２０は、可変利得ステージ１０および信号処理ステージ２０によって処理された後の信号のための出力２４を有する。可変利得ステージ１０は、信号に印加される利得を調整すべき時期を可変利得ステージ１０が決定するために使用する制御信号のための入力１４を有する。ゼロ交差検出器３０は、信号がゼロの時期を検出するために信号処理ステージ２０の出力２４に結合される入力を有する。ゼロ交差検出器３０は、制御信号を発生させるとともに、制御信号を可変利得ステージ１０へ供給するために入力１４に結合される出力を有する。
【０００５】
ゼロ交差検出器３０は、信号が基準レベルを上回るか、あるいは下回るかどうかを決定するためにコンパレータを使用してもよい。第１および第２の供給電圧ＶＤＤ、ＶＳＳにより動作する信号処理装置において、基準レベルは、理想的には、供給電圧の平均、すなわち、（ＶＤＤ＋ＶＳＳ）／２であってもよい。例えば、供給電圧ＶＤＤ、ＶＳＳの大きさが等しく極性が反対の場合には、基準レベルが理想的にはゼロであってもよく、また、供給電圧の一方ＶＳＳがゼロである場合には、基準レベルが理想的には供給電圧の他方ＶＤＤの半分であってもよい。検出されるレベルの任意のエラーは、利得が調整される時間に影響を及ぼす。例えば、ゼロ交差検出器３０が高すぎる検出閾値を有する場合には、下方交差の検出が早すぎ、上方交差の検出が遅すぎる。逆に、ゼロ交差検出器３０が低すぎる検出閾値を有する場合には、下方交差の検出が遅すぎ、上方交差の検出が早すぎる。タイミングエラーの大きさは、交差時の信号の勾配によって決まる。ゼロ交差検出器３０は非常に低いＤＣオフセットを有するように設計できるが、そのような設計は、シリコン領域および電力消費量に関して高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
閾値交差検出を向上させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（好ましい実施形態の概要）
第１の態様によれば、信号のための信号経路であって、信号処理ステージを備える信号経路と、信号処理ステージの入力に結合される補助ステージであって、信号経路における信号処理ステージの入力の信号に応じて、補助ステージにより定められる第２の閾値の信号による交差時間の指標を発生させることにより、信号経路における信号処理ステージの出力の信号による第１の閾値との交差時間を示す制御信号を発生させる補助ステージと、を備え、第２の閾値が第１の閾値にほぼ等しい信号処理装置が提供される。
【０００８】
第２の態様によれば、信号処理ステージを有する、信号のための信号経路を備える信号処理装置での信号処理方法であって、信号経路における信号処理ステージの入力の信号に応じて、補助ステージにより定められる第２の閾値の信号による交差時間の指標を発生させることにより、信号経路における信号処理ステージの出力の信号による第１の閾値との交差時間を示す制御信号を発生させるステップを備え、第２の閾値が第１の閾値にほぼ等しい方法が提供される。
【０００９】
したがって、信号処理ステージの入力での信号に応じて、補助ステージは、補助ステージにより定められる第２の閾値と信号が交差する時期を検出することにより、信号処理ステージの出力での信号が第１の閾値と交差する時間の指標を発生させる。そのような方式は、第１および第２の閾値がゼロでないことを許容し、したがって、設計制約を減らす。というのは、閾値交差検出回路がゼロに非常に近い閾値を有することを求めないからである。
【００１０】
随意的に、第１の閾値は、信号経路中に信号がない場合の信号処理ステージの出力でのＤＣレベルに等しくすることができ、また、第２の閾値は、信号経路中に信号がない場合の補助ステージにより定められるＤＣレベルに等しくすることができる。この特徴により、第１および第２の閾値を簡単な手法で定めることができる。
【００１１】
随意的に、信号処理ステージは第１の閾値を定めるための第１の増幅器を備えることができ、また、補助ステージは第２の閾値を定めるための第２の増幅器を備えることができ、第２の増幅器は第１の増幅器のコピー（複製）である。同様に、方法は、随意的に、第１の閾値を定めるための第１の増幅器を設けるステップと、第２の閾値を定めるための第２の増幅器を設けるステップとを備えることができ、第２の増幅器は第１の増幅器のコピーである。この特徴により、第１および第２の閾値を簡単かつ正確な手法で決定でき、これにより、制御信号を簡単かつ正確な手法で発生させることができる。
【００１２】
随意的に、信号処理ステージは、フィードバックを伴って第１の増幅器を動作させるためのフィードバック経路を備えてもよく、また、第２の増幅器がフィードバックを伴うことなく動作されるように構成されてもよい。同様に、方法は、随意的に、フィードバックを伴って第１の増幅器を動作させるステップと、第２の増幅器をフィードバックを伴うことなく動作させるステップとを備えることができる。この特徴により、信号経路中の信号の線形増幅と補助ステージでの非線形増幅とが可能になり、それにより、制御信号の発生が簡単かつ正確な手法で促される。非線形増幅の使用により、スルーレートが早い制御信号を簡単かつ正確に高速で発生させることができ、それにより、デジタル回路の切り換え閾値に関する厳しい要件を伴うことなく、制御信号を処理するために低電力デジタル回路の使用が容易になる。
【００１３】
随意的に、フィードバック経路は、信号処理ステージの入力より前の位置で、信号処理装置の出力を信号経路に結合してもよい。同様に、方法は、随意的に、信号処理装置の出力と信号処理ステージの入力より前の信号経路の位置との間にフィードバック経路を結合するステップを備えることができる。この特徴により、補助ステージは、信号経路中の信号に依存する制御信号を、フィードバック経路と信号経路とによって形成されるフィードバックループ内で発生させることができ、それにより、閾値交差検出を向上させることができる。
【００１４】
随意的に、第１の増幅器は、少なくとも１つの第１のトランジスタを備えることができ、また、第２の増幅器は、少なくとも１つの第２のトランジスタを備えることができる。同様に、方法は、随意的に、少なくとも１つの第１のトランジスタを有する第１の増幅器と、少なくとも１つの第２のトランジスタを有する第２の増幅器とを設けるステップを備えることができる。少なくとも１つの第２のトランジスタは、少なくとも１つの第１のトランジスタの少なくとも１つの物理的寸法の縮小されたコピーである少なくとも１つの物理的寸法を有してもよい。この特徴により、第２の増幅器は、第１の増幅器よりも少ない電力の消費で、第１の閾値にほぼ等しい第２の閾値を定めることができる。
【００１５】
随意的に、少なくとも１つの第１のトランジスタは、第１のｐ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタと、第１のｎ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタとを備えることができ、これらのトランジスタのゲートは第１の増幅器の入力に結合されるとともに、これらのトランジスタのドレインは第１の増幅器の出力に結合され、また、少なくとも１つの第２のトランジスタは、第２のｐ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタと、第２のｎ−チャネル金属酸化膜半導体トランジスタとを備えることができ、これらのトランジスタのゲートは第２の増幅器の入力に結合されるとともに、これらのトランジスタのドレインは第２の増幅器の出力に結合される。この特徴により、第１の増幅器および第２の増幅器を簡単に実施できる。
【００１６】
随意的に、信号処理装置は、制御信号に応じて、信号経路中の信号の振幅を調整するための可変利得ステージを備えることができる。同様に、方法は、随意的に、制御信号に応じて、信号経路中の信号の振幅を調整するステップを備えることができる。この特徴により、利得の変化を信号処理ステージの出力での閾値交差の発生と同期させることができ、それにより、信号処理ステージの出力の信号に殆ど影響を与えずに利得の変化を形成できる。
【００１７】
信号処理装置は、信号経路中の信号の振幅の調整間で補助ステージの少なくとも一部の機能を無効にするための電力節約手段を備えることができる。同様に、方法は、随意的に、信号経路中の信号の振幅の調整間で補助ステージの少なくとも一部の機能を無効にすることにより電力を節約するステップを備えることができる。これにより、利得調整間で電力消費量を減らすことができる。
【００１８】
ここで、添付図面を参照して、単なる一例として好ましい実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術の信号処理装置のブロック図である。
【図２】第１の好ましい実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。
【図３】第２の好ましい実施形態に係る信号処理装置のブロック図である。
【図４】増幅器および増幅器のコピーの概略図である。
【図５】電力節約のための策を伴う信号処理装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図２を参照すると、第１の好ましい実施形態に係る信号処理装置１００は、信号処理装置１００によって処理されるべき信号のための入力１１２を有する可変利得ステージ１１０を有する。可変利得ステージ１１０の出力は信号処理ステージ１２０の入力１２２に結合され、また、信号処理ステージ１２０は、可変利得ステージ１１０および信号処理ステージ１２０によって処理された後の信号のための出力を有し、この出力は信号処理装置１００の出力１２４に結合される。したがって、信号処理装置１００は、可変利得ステージ１１０および信号処理ステージ１２０を介して、信号処理装置１００の入力１１２から信号処理装置１００の出力１２４へと至る信号経路を備える。信号経路は、可変利得ステージ１１０の前に、および／または、可変利得ステージ１１０と信号処理ステージ１２０との間に、および／または、信号処理ステージ１２０の後に、更なる図示しない要素を含んでもよい。信号処理装置１００の出力１２４を可変利得ステージ１１０の信号経路に結合するフィードバック経路１２６が存在する。
【００２１】
可変利得ステージ１１０は、それ自体、利得調整が必要とされることを決定してもよく、利得が増大されるべきか、あるいは減少されるべきかどうかを決定してもよく、また、利得調整の大きさを決定してもよく、あるいは、可変利得ステージ１１０は、これらのパラメータの指示を受けるための図示しない入力を有してもよい。可変利得ステージ１１０は、利得調整のタイミングを決定するために可変利得ステージ１１０が使用する制御信号のための入力１１４を有する。
【００２２】
補助ステージ１３０は、信号処理ステージ１２０の入力１２２に結合される入力を有する。補助ステージ１３０は、制御信号を発生させるとともに出力を有し、この出力は、制御信号を可変利得ステージ１１０へ供給するために、可変利得ステージ１１０の入力１１４に結合される。補助ステージ１３０は、信号処理ステージ１２０の入力１２２に結合される信号を受けるが、その信号を処理後にその出力で供給せず、信号経路の一部であると見なされない。
【００２３】
信号経路に信号が存在しない場合、信号経路は静止ＤＣレベルにある。回路不完全性に起因して、静止ＤＣレベルは、信号経路に沿う異なる要素によってもたらされるＤＣオフセットに依存して、信号経路の異なる領域において異なることもあり、また、信号経路で利得を調整すべき最適時間は、利得の急激な変化の有害な影響が抑制されるべき領域に依存する。特に、音声信号に望ましくないクリック音を引き起こすことがある、信号処理ステージ１２０の出力１２４での信号の急激な変化を避けるために、理想的には、信号処理装置１００の出力１２４の信号がその出力１２４での静止ＤＣレベルと交差するときに、可変利得ステージ１１０の利得が変えられるべきである。その出力１２４での静止ＤＣレベルは第１の閾値と称される。仮に補助ステージ１３０が、信号処理ステージ１２０の入力１２２ではなく、信号処理装置１００の出力１２４に結合されていたとすると、検出された交差時間にどんな大きな摂動をももたらさないように、補助ステージ１３０はその時点で静止ＤＣレベルに厳密に適合される検出閾値を有することが求められ、また、任意の更なるＤＣオフセットをもたらすべきではない。しかしながら、ゼロＤＣオフセットを有する補助ステージは、シリコン領域および電力に関して高価である。
【００２４】
図２の信号処理装置において、補助ステージ１３０は、代わりに、信号処理ステージ１２０の入力１２２に結合され、第２の閾値の交差を検出する。この場合、第２の閾値は、第１の閾値にほぼ等しくなるように補助ステージ１３０で設定される。この設定では、補助ステージ１３０がゼロＤＣオフセットを与える必要がなく、代わりに、補助ステージは、信号処理ステージ１２０のＤＣオフセットと同じ、あるいは類似するＤＣオフセットを有することができる。このようにして、補助ステージ１３０は、信号処理装置１００の出力１２４に結合されることなく、信号処理装置１００の出力１２４での信号経路中の信号による第１の閾値との交差時間を示す制御信号を生成できる。
【００２５】
第２の好ましい実施形態に係る信号処理装置２００を示す図３を参照して、更に詳しく説明する。図３を参照すると、第２の好ましい実施形態の信号処理装置２００は、処理されるべき信号のための入力２１２を有する可変利得ステージ２１０を有する。可変利得ステージ２１０による処理後の信号を供給する可変利得ステージ２１０の出力は、信号処理ステージ２２０の入力２２２に結合される。信号処理ステージ２２０は出力を有し、この出力は、可変利得ステージ２１０および信号処理ステージ２２０によって処理された後の信号のための信号処理装置２００の出力２２４に結合される。したがって、信号処理装置２００は、可変利得ステージ２１０および信号処理ステージ２２０を介して、信号処理装置２００の入力２１２から信号処理装置２００の出力２２４へと至る信号経路を備える。信号経路は、可変利得ステージ２１０の前に、および／または、可変利得ステージ２１０と信号処理ステージ２２０との間に、および／または、信号処理ステージ２２０の後に、更なる図示しない要素を含むことができる。信号処理装置の出力２２４を可変利得ステージ２１０の信号経路に結合するフィードバック経路２２６が存在する。
【００２６】
可変利得ステージ２１０は、それ自体、利得調整が必要とされることを決定してもよく、利得が増大されるべきか、あるいは減少されるべきかどうかを決定してもよく、また、利得調整の大きさを決定してもよく、あるいは、可変利得ステージ２１０は、これらのパラメータの指示を受けるための図示しない入力を有してもよい。可変利得ステージ２１０は、利得調整のタイミングを決定するために可変利得ステージ２１０が使用する制御信号のための入力２１４を有する。
【００２７】
信号処理ステージ２２０の入力２２２に結合される入力２３２を有する補助ステージ２３０が存在する。補助ステージ２３０は、制御信号を発生させるとともに出力を有し、この出力は、制御信号を可変利得ステージ２１０へ供給するために、可変利得ステージ２１０の入力２１４に結合される。補助ステージ２３０は、信号処理ステージ２２０の入力２２２に結合される信号を受けるが、その信号を処理後にその出力で供給せず、信号経路の一部であると見なされない。
【００２８】
信号処理ステージ２２０は信号経路増幅器２２５を備え、該信号経路増幅器は、信号処理装置２００の出力２２４に結合される出力２２３と、信号処理ステージ２２０の入力２２２に結合される入力２２１とを有する。信号経路増幅器２２５は内部利得を有し、フィードバック経路２２６および可変利得ステージ２１０の組み合わせは、信号処理ステージ２２０の全利得を規定する。信号処理ステージ２２０の全利得は信号経路増幅器２２５の内部利得よりも小さいフィードバックを含み、信号処理ステージ２２０は信号経路中の信号の線形増幅を行なう。
【００２９】
図２に示される信号処理装置１００の可変利得ステージ１１０、信号処理ステージ１２０、および、補助ステージ１３０に関する動作の先の説明は、対応する可変利得ステージ２１０、信号処理ステージ２２０、および、補助ステージ２３０に関して図３に示される信号処理装置２００にも適用できる。
【００３０】
第２の好ましい実施形態の補助ステージ２３０は補助増幅器２３５を有し、これは信号経路増幅器２２５のコピー（複製）である。補助増幅器２３５は、補助ステージ２３０の入力２３２に結合される入力２３１と、コンパレータ２３８の第１の入力に結合される出力２３９とを有する。コンパレータ２３８は基準電圧Ｖｒｅｆのための第２の入力も有する。コンパレータ２３８の出力は補助ステージ２３０の出力に結合される。
【００３１】
補助増幅器２３５はフィードバックを備えておらず、そのため、比較的高い補助増幅器２３５の内部利得に等しい利得をもって増幅する。これは、補助増幅器２３５を通過する信号の制限をもたらし、それにより、補助増幅器２３５の出力２３９における信号は、実質的に、補助増幅器２３５の供給電圧レール間で高速遷移する２レベル信号となる。遷移は、補助増幅器２３５の入力２３１での信号が、第２の閾値である補助増幅器２３５における静止ＤＣレベルを上回るか下回るかを示し、この第２の閾値は、信号処理装置２００の入力２１２に信号が存在しない場合の補助増幅器２３５の静止ＤＣレベルである。補助増幅器２３５が信号経路増幅器２２５のコピーであるため、補助増幅器２３５のＤＣオフセットレベルは信号経路増幅器２２５のＤＣオフセットレベルにほぼ等しく、したがって、第２の閾値は第１の閾値にほぼ等しい。
【００３２】
コンパレータ２３８は、可変利得ステージ２１０が使用するのに適したバイナリ形式の制御信号を与えるためのバッファとして機能するが、補助増幅器２３５の出力２３９での信号が可変利得ステージ２１０によって直接に使用するのに適する場合には省かれてもよい。別の実施形態では、コンパレータ２３８は、基準電圧Ｖｒｅｆを必要としないデジタルインバータと置き換えられてもよい。したがって、制御信号は、信号処理装置２００の入力２１２に信号が存在しない場合の補助増幅器２３５の出力での信号が、信号処理装置２００の出力２２４に存在する静止ＤＣレベルを上回るか下回るかを示す。補助増幅器２３５の出力での信号が実質的に高速遷移を伴う２レベル信号であるため、コンパレータ２３８が低いＤＣオフセットを有すること、あるいは電圧基準Ｖｒｅｆが正確な値を有することは必須ではない。というのも、これらの電圧の偏差が制御信号の遷移で時間シフトを引き起こさないからである。
【００３３】
理想的な作動状態下で、信号処理装置２００の出力２２４で信号に急激な変化をもたらすのを避けるため、可変利得ステージ２１０での利得の変化の時間は、制御信号における遷移時間と一致しなければならず、したがって、信号処理装置２００の出力２２４での信号がその出力２２４の静止ＤＣレベルと交差する時間と一致しなければならない。しかしながら、実際には、交差の検出と利得の変化との間に有限の遅延が存在する可能性が高い。それにもかかわらず、利得の変化を信号における交差時間と同期させることは、たとえその同期化が一致を与えない場合であっても、望ましいものであり、また、交差の検出と利得の変化との間の遅延を最小限に抑えることが望ましい。
【００３４】
図４は、信号経路増幅器２２５および補助増幅器２３５に関する更なる詳細を与えている。信号経路増幅器２２５はｐチャネル金属酸化膜半導体（ＰＭＯＳ）トランジスタＴ１とｎチャネル金属酸化膜半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタＴ２とを備えており、これらのドレインが信号経路増幅器２２５の出力２２３に結合される。信号経路増幅器２２５の入力２２１における信号は、信号経路増幅器２２５の一部であるとともに、信号をトランジスタＴ１、Ｔ２を駆動させるのに適した形状へと変換するドライバステージ４４０を介して、信号経路増幅器２２５のトランジスタＴ１、Ｔ２のゲートに結合される。あるいは、ドライバ回路が信号経路増幅器２２５の外部にあってもよい。例えば、ドライバ回路は、可変利得ステージ２１０内にあってもよく、あるいは、可変利得ステージ２１０と信号処理ステージ２２０の入力２２２との間の信号経路中にあってもよい。この場合、ドライバ回路は、信号経路増幅器２２５および補助増幅器２３５の両方に共通のものであってもよい。ＰＭＯＳトランジスタＴ１のソースは第１の電圧ＶＤＤを与える第１の給電レールに結合され、また、ＮＭＯＳトランジスタＴ２のソースは相対的に低い第２の電圧ＶＳＳを与える第２の給電レールに結合される。
【００３５】
同様に、補助増幅器２３５は、信号経路増幅器２２５のＰＭＯＳトランジスタＴ１と同一のＰＭＯＳトランジスタＴ３と、信号経路増幅器２２５のＮＭＯＳトランジスタＴ２と同一のＮＭＯＳトランジスタＴ４とを備え、これらのドレインが補助増幅器２３５の出力２３９に結合される。補助増幅器２３５の入力２３１における信号は、補助増幅器２３５の一部であるとともに、信号をトランジスタＴ３、Ｔ４を駆動させるのに適した形状へと変換するドライバステージ４５０を介して、補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４のゲートに結合される。あるいは、信号経路増幅器２２５の場合と同様に、ドライバ回路が補助増幅器２３５の外部にあってもよい。例えば、前述したように、ドライバ回路は、可変利得ステージ２１０内にあってもよく、あるいは、可変利得ステージ２１０と信号処理ステージ２２０の入力２２２との間の信号経路中にあってもよい。この場合、ドライバ回路は、補助増幅器２３５および信号経路増幅器２３５の両方に共通のものであってもよい。補助増幅器２３５のＰＭＯＳトランジスタＴ３のソースは第１の電圧ＶＤＤを与える第１の給電レールに結合され、また、補助増幅器２３５のＮＭＯＳトランジスタＴ４のソースはより低い第２の電圧ＶＳＳを与える第２の給電レールに結合される。
【００３６】
作動時、信号経路増幅器２２５では、ＰＭＯＳトランジスタＴ１がＮＭＯＳトランジスタＴ２よりも多くの電流を伝導するようにトランジスタＴ１、Ｔ２のゲート電圧が供給されると、過電流が信号経路増幅器２２５から信号処理装置２００の出力２２４に結合される負荷へと流れる。逆に、ＮＭＯＳトランジスタＴ２がＰＭＯＳトランジスタＴ１よりも多くの電流を伝導するように信号経路増幅器２２５のトランジスタＴ１、Ｔ２のゲート電圧が供給されると、過電流が信号処理装置２００の出力２２４に結合される負荷から信号経路増幅器２２５へと流れ込む。
【００３７】
同じ駆動条件下ではあるが、フィードバックを伴わない開ループにおいて、無負荷あるいはハイインピーダンス負荷を伴って動作される補助増幅器２３５においては、ＰＭＯＳトランジスタＴ３がＮＭＯＳトランジスタＴ４よりも多くの電流を伝導しようとするようにトランジスタＴ３、Ｔ４のゲート電圧が供給されると、ＰＭＯＳトランジスタＴ３のドレイン−ソース電圧が小さくなり、補助ステージ２３０の出力２３９での電圧が第１の電圧ＶＤＤに近くなる。逆に、ＮＭＯＳトランジスタＴ４がＰＭＯＳトランジスタＴ３よりも多くの電流を伝導しようとするようにトランジスタＴ３、Ｔ４のゲート電圧が供給されると、ＮＭＯＳトランジスタＴ４のドレイン−ソース電圧が小さくなり、補助ステージ２３０の出力２３９での電圧が第２の電圧ＶＳＳに近くなる。信号経路増幅器２２５のＰＭＯＳトランジスタＴ１と補助増幅器２３５のＰＭＯＳトランジスタＴ３との間の整合が良好で、かつ、信号経路増幅器２２５のＮＭＯＳトランジスタＴ２と補助増幅器２３５のＮＭＯＳトランジスタＴ４との間の整合が良好な状態であれば、補助増幅器２３５の出力２３９の第１の電圧ＶＤＤへの上昇は、信号経路増幅器２２５の出力２２３で信号経路増幅器２２５から流れ出る電流を示し、また、補助増幅器２３５の出力２３９の第２の電圧ＶＳＳへの低下は、信号経路増幅器２２５の出力２２３で信号経路増幅器２２５に流れ込む電流を示す。
【００３８】
図５は、電力節約のための策を有する信号処理装置３００を示している。図３および図４の要素と同一の図５の要素は同じ参照符号を有しており、したがって、これらの要素については再び説明しない。特に、図４に示される補助増幅器２３５が図５に示される補助ステージ２３０で再現されているが、更なるスイッチを含む点が異なる。補助増幅器２３５のドライバステージ４５０と補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４のそれぞれのゲートとの間には、補助増幅器の入力２３１を補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４に結合する／補助増幅器の入力２３１を補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４から切り離すためのスイッチ４１０ａ、４１０ｂが結合される。補助増幅器２３５のトランジスタＴ３のゲートを第１の電圧ＶＤＤを供給する第１の給電レールに結合する／補助増幅器２３５のトランジスタＴ３のゲートを第１の電圧ＶＤＤを供給する第１の給電レールから切り離すためのスイッチ４２０ａが存在し、また、補助増幅器２３５のトランジスタＴ４のゲートを第２の電圧ＶＳＳを供給する第２の給電レールに結合する／補助増幅器２３５のトランジスタＴ４のゲートを第２の電圧ＶＳＳを供給する第２の給電レールから切り離すためのスイッチ４２０ｂが存在する。
【００３９】
スイッチ４１０ａ、４１０ｂ、４２０ａ、４２０ｂの動作は電力管理デバイス３１０によって制御され、この制御が図５に破線で表わされている。電力管理デバイス３１０は、可変利得ステージ２１０で利得の変化が必要とされる時期を指示するための入力３１２を有する。利得の変化が必要とされると、スイッチ４１０ａ、４１０ｂが閉じられ、それにより、補助増幅器２３５の入力２３１が補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４のゲートに結合されるとともに、スイッチ４２０ａ、４２０ｂが開かれ、それにより、補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４のゲートが第１および第２の電圧ＶＤＤ、ＶＳＳから切り離される。この状態では、補助ステージ２３０の動作が前述したとおりである。利得の変化が完了され、あるいは必要とされなかった場合には、スイッチ４１０ａ、４１０ｂが開かれ、それにより、補助増幅器２３５の入力２３１が補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４から切り離されるとともに、スイッチ４２０ａ、４２０ｂが閉じられ、それにより、補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４のゲートがそれぞれの電圧ＶＤＤ、ＶＳＳに結合される。この状態で、補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４は、非導電状態にあり、電力を消費しない。コンパレータ２３８もその動作が必要とされないときには同様に作動停止されてもよい。
【００４０】
ＤＣレベルおよびＤＣオフセットへの言及は、電圧または電流のいずれか、すなわち、ＤＣ電圧レベル、ＤＣ電流レベル、ＤＣ電圧オフセット、または、ＤＣ電流オフセットを表わしてもよい。同様に、静止ＤＣレベルへの言及は、静止ＤＣ電圧レベルまたは静止ＤＣ電流レベルのいずれかを表わしてもよく、また、第１および第２の閾値が電流閾値または電圧閾値のいずれかであってもよい。
【００４１】
信号処理ステージの回路のコピーである補助ステージ回路を使用することによって、第２の閾値が第１の閾値にほぼ等しくなるように設定される実施形態を説明してきたが、これは必須ではなく、第２の閾値を設定する他の手法が使用されてもよい。例えば、信号がない場合には、信号処理ステージ１２０の出力での静止ＤＣレベルを補助ステージ１３０の出力での静止ＤＣレベルと比較することができ、それに応じて、補助ステージ１３０の静止ＤＣレベルを調整できる。
【００４２】
信号処理装置１００、２００が信号処理ステージ１２０、２２０に先行して可変利得ステージを備える実施形態を説明してきたが、これは必須ではなく、信号処理装置１００、２００の任意のステージで、例えば信号処理ステージ１２０、２２０で利得調整を行なうことができる。
【００４３】
フィードバック経路２２６が信号処理装置２００、３００の出力２２４を可変利得ステージ２１０の信号経路に結合する実施形態を説明してきたが、これは必須ではなく、代わりに、フィードバック経路２２６が信号処理装置２００、３００の出力２２４を信号処理ステージ２２０の入力２２２に先行する任意の位置で信号経路に結合してもよい。
【００４４】
補助増幅器２３５がフィードバックを伴わない開ループで動作される実施形態を説明してきたが、これは必須ではなく、フィードバックが使用されてもよい。
【００４５】
補助ステージ２３０が信号処理ステージ２２０の信号経路増幅器２２５のコピーである補助増幅器２３５を備える実施形態を説明してきたが、補助増幅器２３５は、例えば信号経路増幅器２２５と同じ作動電圧を有するが信号経路増幅器２２５における電流のスケーリングされたコピーである電流を有する信号経路増幅器２２５のスケーリングされたコピーであってもよい。特に、補助増幅器２３５のトランジスタＴ３、Ｔ４は、信号経路増幅器２２５のトランジスタＴ１、Ｔ２の少なくとも１つの物理的寸法の縮小されたコピーである少なくとも１つの物理的寸法を有してもよい。
【００４６】
信号処理ステージ２２０が信号経路増幅器２２５を備える実施形態を説明してきたが、信号処理ステージ２２０は、別のまたは更なる追加のデバイスを備えてもよく、増幅以外の処理、または増幅に加えて更なる処理を備えてもよい。
【００４７】
補助増幅器２３５が信号経路増幅器２２５のコピーである実施形態を説明してきたが、これは必須ではない。制御信号を発生させるための補助増幅器２３５の代わりに、コピーではなく増幅器である必要がない別のデバイスが使用されてもよい。ただし、それが第２の閾値の交差を検出できる場合に限る。例えば、コンパレータが使用されてもよい。
【００４８】
他の変形および改良が当業者に明らかである。そのような変形および改良は、既に知られかつ本明細書中に記載される特徴の代わりに、あるいは該特徴に加えて使用されてもよい等価物および他の特徴を含んでもよい。別個の実施形態との関連で記載される特徴は、単一の実施形態で組み合わせて与えられてもよい。逆に、単一の実施形態との関連で記載される特徴が別個に与えられ、あるいは任意の適したサアブコンビネーションで与えられてもよい。
【００４９】
なお、用語「備える（comprising）」は他の要素またはステップを排除せず、用語「１つの（ａ、  ａｎ）」は複数を排除せず、単一の特徴が特許請求の範囲に挙げられる幾つかの特徴の機能を果たしてもよく、また、特許請求の範囲の参照符号は特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。また、図面が必ずしも一定の尺度であるとは限らず、むしろ、一般的には、本発明の原理を示すことに重点が置かれていることに留意すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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