CN101764579A - 一种增益可调的音频功放电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增益可调的音频功放电路，该功放电路包括一由第一放大器和第二放大器组成的伪差分结构，所述的功放电路还包括一串联在所述第一放大器的输出端和第二放大器的输出端之间的电阻增益网络，该电阻增益网络对从第一放大器输出的第一放大电压以及从第二放大器输出的第二放大电压进行分压，并向第一放大器的同相输入端输出第二反馈电压、向第二放大器的反相输入端输出第一反馈电压。本发明无需增加功放电路芯片的引脚数目，并且在保证由功放电路芯片外部的输入电阻与反馈电阻控制音频功放电路闭环增益的基础上，还可以在功放电路芯片内部调整音频功放电路的闭环增益，使闭环增益增加或减小一定比例。

Description

一种增益可调的音频功放电路

技术领域

本发明涉及一种增益可调的音频功放电路。

背景技术

一般情况下，当输入音频信号幅度过大，或系统电源下降时，音频功放电路的输出会因为幅度过大而产生失真，从而严重破坏音频质量，常见的解决方案是调整音频功放电路的闭环增益，避免产生失真。对于数字形式的音频功放电路芯片而言，现有的技术是通过调整芯片内部数字滤波器的增益来调整音频功放电路的闭环增益。

然而对于现有的模拟形式的音频功放电路芯片而言，其增益由输入电阻与反馈电阻的比例确定，通常为了保证芯片的通用性，其输入电阻与反馈电阻由外部应用电路提供，而不是包含在芯片内部的；另外，现有的模拟形式的音频功放电路芯片为了缩小封装、节省电路板空间、简化设计，通常尽可能地减少芯片外围元件的数目，以节省芯片引脚数目；例如，比较典型的是用伪差分结构的功放电路代替全差分结构的功放电路，这样可以节省一半的外围元件；伪差分结构的功放电路采用两个单输出放大器，即第一放大器和第二放大器组合而成，这两个放大器的输出构成了整个功放电路的差分输出，其中第一放大器与电路芯片外部的输入电阻、反馈电阻构成闭环增益网络，第二放大器与电路芯片内部的输入电阻、反馈电阻构成闭环增益网络，且第二放大器以第一放大器的输出作为输入，并输出一反相跟随信号。因此，这类音频功放电路芯片目前无法在其内部调整音频功放电路的闭环增益。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种增益可调的音频功放电路，以达到既不增加电路芯片的引脚数目，又能在保证由电路芯片外部输入电阻与反馈电阻控制电路闭环增益的基础上，实现在电路芯片内部调整电路闭环增益的目的。

本发明所述的一种增益可调的音频功放电路，该功放电路包括一第一放大器和第二放大器，且第一放大器输出第一放大电压，第二放大器输出第二放大电压，所述的功放电路还包括一串联在所述第一放大器的输出端和第二放大器的输出端之间的电阻增益网络，该电阻增益网络对所述的第一放大电压和第二放大电压进行分压，并向第一放大器的同相输入端输出第二反馈电压、向第二放大器的反相输入端输出第一反馈电压。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述的电阻增益网络包括第一电阻网络、第二电阻网络和多路选择器，

所述第一电阻网络连接在所述第一放大器的输出端与第二放大器的反相输入端之间；

所述第二电阻网络连接在所述第二放大器的反相输入端与输出端之间；

所述多路选择器接收外部的控制信号和所述的第一反馈电压，输出所述的第二反馈电压。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述多路选择器与所述第一电阻网络连接，接收该第一电阻网络输出的一个或一组分压。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述多路选择器与所述第二电阻网络连接，接收该第二电阻网络输出的一个或一组分压。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述多路选择器包括若干个均具有两个信号端和一个控制端的开关，且所有开关的其中一个信号端连接在一起形成连接多路选择器的一个输出端，每个开关的另一个信号端分别形成多路选择器的一个输入端，每个开关的控制端分别接收所述的外部控制信号。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述的第一电阻网络包括一个或一组串联连接的电阻。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述的第一电阻网络还包括一分流电阻，且该分流电阻并联在所述的一个或一组电阻的两端。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述的第二电阻网络包括一个或一组串联连接的电阻。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述的第二电阻网络还包括一个分流电阻，且该分流电阻并联在所述的一个或一组电阻的两端。

在上述的增益可调的音频功放电路中，所述第一放大器的同相输入端悬空。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过在第一放大器的输出端和第二放大器的输出端之间增加一电阻增益网络，实现了可以在功放电路内部调整闭环增益，并使闭环增益增加或减小一定比例的目的。

附图说明

图1是本发明一种增益可调的音频功放电路的实施例之一的电路框图；

图2是本发明一种增益可调的音频功放电路的实施例之二的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例进行详细介绍。

请参阅图1、图2，本发明，即一种增益可调的音频功放电路，它包括第一放大器101、第二放太器102和电阻增益网络104，其中，第一放大器101和第二放大器102组成伪差分结构103，第一放大器101的反相输入端Vn1通过一外围输入电阻Rin与整个功放电路芯片的反相输入端Vin连接，同时，第一放大器101的反相输入端Vn1还通过一外围反馈电阻Rfb与其输出端连接，第一放大器101的同相输入端Vn3直接与整个功放电路芯片的同相输入端Vip连接，第二放大器102的同相输入端Vn4直接与整个功放电路芯片的共模输入端Vim连接，为第二放大器102提供共模工作点，同时该共模输入端Vim的电压也成为音频功放电路输出的共模电压；

电阻增益网络104串联在第一放大器101的输出端和第二放大器102的输出端之间，对从第一放大器101输出的第一放大电压Voa以及从第二放大器102输出的第二放大电压Vob进行分压，并向第二放大器102的反相输入端Vn2输出第一反馈电压、向第一放大器101的同相输入端Vn3输出第二反馈电压，该第二反馈电压将功放电路的一部分输出信号反馈到第一放大器101的同相输入端Vn3，由此可改变第一放大器101的闭环增益，从而最终改变功放电路的闭环增益。具体地说，电阻增益网络104包括第一电阻网络201、第二电阻网络202和多路选择器203，其中，

第一电阻网络201连接在第一放大器101的输出端与第二放大器102的反相输入端Vn2之间，即对第一放大电压Voa和第一反馈电压进行分压，并产生一组分压输出；第二电阻网络202连接在第二放大器102的反相输入端Vn2与输出端之间，即对第一反馈电压和第二放大电压Vob进行分压，并产生一组分压输出；多路选择器203接收外部的控制信号和第一反馈电压，其输出端与第一放大器101的同相输入端Vn3连接，即输出第二反馈电压。

对于第二放大器102来说，第一电阻网络201构成其输入电阻支路，第二电阻网络202构成其反馈电阻支路，共同决定了第二放大器102的闭环增益。比较典型的情况是，当第二放大器102的闭环增益为-1时，其输出的第二放大电压Vob的值与第一放大器101输出的第一放大电压Voa的值反相，此时，整个音频功放电路差分输出的闭环增益是第一放大器101闭环增益的2倍。

在本发明中，多路选择器203还分别与第一电阻网络201、第二电阻网络202连接，接收第一电阻网络201、第二电阻网络202分别输出的一个或一组分压；具体来说：

多路选择器203包括若干个均具有两个信号端和一个控制端的开关，且所有开关的其中一个信号端连接在一起形成连接多路选择器203的一个输出端，每个开关的另一个信号端分别形成多路选择器203的一个输入端，每个开关的控制端分别接收外部控制信号。在图2所示的第二实施例中，多路选择器203包括第一开关M1和第二开关M2，且第一开关M1和第二开关M2均为MOS器件，第一开关M1的一个信号端和第二开关M2的一个信号端相连，形成多路选择器203的输出端；第一开关M1的另一个信号端构成多路选择器203的一个输入端，以第一反馈电压作为输入信号；第二开关M2的另一个信号端构成多路选择器203的另一个输入端，以第二电阻网络102的一个分压输出作为输入信号；第一开关M1的控制端和第二开关M2的控制端作为多路选择器203的一组控制端由外部的一组控制信号控制，在任意时刻仅有一路开关导通：当第一开关M1导通时，本发明功放电路的闭环增益与传统音频功放情况相同，当第二开关M2导通时，本发明功放电路的闭环增益减小。

在图1所示的第一实施例中，第一电阻网络201包括一组串联连接的电阻，即第一可变电阻R1和第二可变电阻R2，此时，多路选择器203的一个输入端连接到第一可变电阻R1和第二可变电阻R2的中间；第二电阻网络202包括串联连接的第三可变电阻R3和第四可变电阻R4，多路选择器203的另一个输入端连接到第三可变电阻R3和第四可变电阻R4的中间。

若功放电路不需要增加闭环增益时，第一电阻网络201也可以是一个单独的电阻器件，如图2所示，在本发明的第二实施例中，第一电阻网络201由电阻Ra构成，第二电阻网络202包括电阻Rb、Rc。同理，若功放电路不需要减小闭环增益时，第二电阻网络202也可以是一个单独的电阻器件。

在本发明中，第一电阻网络201还可以包括一个分流电阻，且该分流电阻并联在一个或一组串联电阻的两端。在本发明的实施例中，分流电阻的电阻值可以远小于这一个或一组电阻的总电阻值，从而减弱第一反馈电压与第二反馈电压的相互影响，也有利于在差分输入的应用中分隔设定功放电路的输入阻抗与输出阻抗。同理，第二电阻网络202也可以包括上述的分流电阻。

在本发明的实施例中，第一放大器101的同相输入端悬空，即断开第一放大器101的同相输入端与功放电路芯片的同相输入端Vip的连接，这种结构特别适合应用在单端输入的情况下，可以节省功放电路芯片的一个引脚。

若功放电路芯片的同相输入端Vip悬空，则音频功放电路工作在单端输入模式，如图1所示，第一放大器101对功放电路芯片反相输入端Vin的输入信号进行放大；比较典型的是图1中第一电阻网络201、第二电阻网络202中各电阻的阻值满足R1+R2＝R3+R4，此时第二放大器102的闭环增益为-1。

在上述情况下，当外部控制信号控制多路选择器203，选中第一反馈电压作为多路选择器203的输出时，第一放大器101的工作点完全由多路选择器203的输出决定，即与第二放大器102的工作点相同，此时第一放大器101的闭环增益为外围的反馈电阻Rfb和输入电阻Rin的比值Rfb/Rin，即与传统音频功放电路情况相同；

当外部控制信号控制多路选择器203，选中所述第一电阻网络201的某一分压输出作为多路选择器203的输出时，功放电路的闭环增益增大，其增大的幅度取决于该分压输出的分压比例，即第一可变电阻R1和第二可变电阻R2的阻值比例；多路选择器203在第一电阻网络201各分压输出之间选择的过程，可以等效成调整第一可变电阻R1和第二可变电阻R2的电阻值的过程，以实现最终得到相应的第二反馈电压；

当外部控制信号控制多路选择器203，选中第二电阻网络202的某一分压输出作为多路选择器203的输出时，功放电路的闭环增益减小，其减小的幅度取决于该分压输出的分压比例。即第三可变电阻R3和第四可变电阻R4的阻值比例；多路选择器203在第二电阻网络202各分压输出之间选择的过程，可以等效成调整第三可变电阻R3和第四可变电阻R4的电阻值的过程，以实现最终得到相应的第二反馈电压。

若功放电路芯片的同相输入端Vip有信号输入，则音频功放电路工作在差分输入模式，第二反馈电压会受到功放电路芯片同相输入端Vip的输入信号以及阻抗的影响，但对音频功放增益调整的规律与单端输入模式相同。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增益可调的音频功放电路，该功放电路包括一第一放大器(101)和第二放大器(102)，且第一放大器(101)输出第一放大电压，第二放大器(102)输出第二放大电压，其特征在于，所述的功放电路还包括一串联在所述第一放大器(101)的输出端和第二放大器(102)的输出端之间的电阻增益网络(104)，该电阻增益网络(104)对所述的第一放大电压和第二放大电压进行分压，并向第一放大器(101)的同相输入端输出第二反馈电压、向第二放大器(102)的反相输入端输出第一反馈电压。

2.根据权利要求1所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述的电阻增益网络(104)包括第一电阻网络(201)、第二电阻网络(202)和多路选择器(203)，

所述第一电阻网络(201)连接在所述第一放大器(101)的输出端与第二放大器(102)的反相输入端之间；

所述第二电阻网络(202)连接在所述第二放大器(102)的反相输入端与输出端之间；

所述多路选择器(203)接收外部的控制信号和所述的第一反馈电压，输出所述的第二反馈电压。

3.根据权利要求2所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述多路选择器(203)与所述第一电阻网络(201)连接，接收该第一电阻网络(201)输出的一个或一组分压。

4.根据权利要求2所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述多路选择器(203)与所述第二电阻网络(202)连接，接收该第二电阻网络(202)输出的一个或一组分压。

5.根据权利要求2所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述多路选择器(203)包括若干个均具有两个信号端和一个控制端的开关，且所有开关的其中一个信号端连接在一起形成连接多路选择器(203)的一个输出端，每个开关的另一个信号端分别形成多路选择器(203)的一个输入端，每个开关的控制端分别接收所述的外部控制信号。

6.根据权利要求3所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述的第一电阻网络(201)包括一个或一组串联连接的电阻。

7.根据权利要求6所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述的第一电阻网络(201)还包括一分流电阻，且该分流电阻并联在所述的一个或一组电阻的两端。

8.根据权利要求4所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述的第二电阻网络(202)包括一个或一组串联连接的电阻。

9.根据权利要求8所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述的第二电阻网络(202)还包括一个分流电阻，且该分流电阻并联在所述的一个或一组电阻的两端。

10.根据权利要求1所述的增益可调的音频功放电路，其特征在于，所述第一放大器(101)的同相输入端悬空。

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