CN102006018A

CN102006018A - 一种用于ab类音频放大器的开启控制电路

Info

Publication number: CN102006018A
Application number: CN 201010606731
Authority: CN
Inventors: 陶园林
Original assignee: Shanghai Beiling Co Ltd
Current assignee: Shanghai Beiling Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102006018B

Abstract

本发明涉及一种用于AB类音频放大器的开启控制电路，它包括均具有一个控制端和两个信号端的第一至第四开关管、第一、第二分压网络、一比较器、一电流镜、一电流源和一电容，其中，所述第一开关管的一个信号端与一外部电源连接，另一个信号端与所述第一分压网络连接至地，所述第二开关管的一个信号端与所述外部电源连接，另一个信号端与所述第二分压网络连接至地，所述第一、第二开关管的控制端相连，并接收一外部使能信号。本发明可以方便地实现对AB类音频放大器开启过程的控制，并有效的减小AB类音频放大器在开启时产生的瞬态噪声。

Description

一种用于AB类音频放大器的开启控制电路

技术领域

本发明涉及集成电路，尤其涉及一种用于AB类音频放大器的开启控制电路。

背景技术

如图1所示，单端输入双端输出的伪差分桥接模式(BTL)是一种广泛应用于AB类音频功率放大器电路的系统架构。相比于其它的系统架构，BTL的优点是输出功率大，且具有较好的共模噪声抑制能力。

然而，在单电源系统中，运放PA的输入直流工作点一般为电源电压VDD的一半，它是通过电阻分压网络1’，即电阻R1’、R2’及旁路电容Cb实现的，这就要求输入音频信号Audio In需要通过一个隔直电容Ci加载到运放PA的输入端。然而，由于旁路电容Cb和隔直电容Ci的存在，会导致在放大器电路在开启过程中由于旁路电容Cb和隔直电容Ci充电速率的不同而在电路输出端产生一瞬时的电压脉冲，当这种瞬时电压脉冲大于15mV时，音频系统就会产生类似“噼”、“啪”的开启噪声。

如图2所示，通常，解决上述问题的方法是在放大器电路开启时先通过一开关M将第一级运放PA1的输入、输出端短接，构成一电压跟随器，再通过一个开启控制电路2’来精确控制旁路电容Cb的充电过程和上述开关M的关断过程，以此实现在音频放大器初始化过程中，正向输出端和负向输出端电压能够同步缓慢的提升到约电源电压一半附近，这样就可以尽可能减小音频放大器在开启过程中输出端瞬时电压脉冲的大小，避免出现“噼”、“啪”声。

然而，上述这种精确控制的过程往往比较复杂，需要例如电流源、电压比较器、计数器等较多的硬件资源，还需要严格的时序控制。因此，如何以较低成本及较简单的控制方式来完成音频放大器电路的启动，尽量减小输出瞬态噪声，是业内人士急需解决的问题。

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用于AB类音频放大器的开启控制电路，以达到在消耗较少硬件资源的条件下，有效减小AB类音频功率放大器开启时的瞬态噪声的目的。

本发明所述的一种用于AB类音频放大器的开启控制电路，它包括均具有一个控制端和两个信号端的第一至第四开关管、第一、第二分压网络、一比较器、一电流镜、一电流源和一电容，其中，

所述第一开关管的一个信号端与一外部电源连接，另一个信号端与所述第一分压网络连接至地，所述第二开关管的一个信号端与所述外部电源连接，另一个信号端与所述第二分压网络连接至地，所述第一、第二开关管的控制端相连，并接收一外部使能信号；

所述第一、第二分压网络的输出端分别连接到所述比较器的正向输入端和反向输入端，且该比较器的输出端分别连接到所述第三、第四开关管的控制端；

所述第三开关管的一个信号端与所述外部电源连接，另一个信号端与所述第四开关管的一个信号端连接，该第四开关管的另一个信号端与所述电流镜连接至地，且所述第三、第四开关管的相连端输出一控制信号；

所述电流源的输入端与所述外部电源连接，输出端与所述电流镜连接至地；

所述电容的一端连接在所述第三、第四开关管的相连端，另一端接地。

在上述的用于AB类音频放大器的开启控制电路中，

所述第一分压网络包括依次串联在所述第一开关管与地之间的第一电阻和第二电阻，且所述比较器的正向输入端连接在该第一、第二电阻之间；

所述第二分压网络包括依次串联在所述第二开关管与地之间的第三电阻和第四电阻，且所述比较器的反向输入端连接在该第三、第四电阻之间；

所述电流镜包括第一MOS管和第二MOS管，其中，所述第一MOS管的漏极与第四开关管连接，其源极接地，其栅极分别与所述第二MOS管的栅极和漏极连接，且该第二MOS管的漏极与所述电流源连接，其源极接地。

在上述的用于AB类音频放大器的开启控制电路中，所述第一电阻和第二电阻的电阻值相同，所述第三电阻和第四电阻的电阻值相同。

在上述的用于AB类音频放大器的开启控制电路中，所述的第一至第四开关管分别为一个MOS器件，且所述MOS器件的栅极为控制端，其源极和漏极均为信号端。

在上述的用于AB类音频放大器的开启控制电路中，所述第一至第三开关管的源极与所述外部电源连接，所述第四开关管的源极与所述第一MOS管的漏极连接。

在上述的用于AB类音频放大器的开启控制电路中，所述第一至第三开关管为PMOS管，所述第四开关管和第一、第二MOS管为NMOS管。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用第一分压网络与外接音频放大器中的旁路电容构成该旁路电容的充放电回路，以实现对旁路电容充电过程的精确控制，并将该第一分压网络连接至比较器的正向输入端，同时通过第二分压网络向比较器的反相输入端提供一个参考电平，利用比较器内建输入失调电压的特性，即在其正向输入端电压略小于但接近于反向输入端电压时，其输出端的电平就发生翻转，因此，只需将经由此比较器处理后最终输出的控制信号输送至外接音频放大器中第一级运放上的开关，即可实现对该开关导通和关断过程的精确控制；综上所述，本发明可以方便地实现对AB类音频放大器开启过程的控制，并有效的减小AB类音频放大器在开启时产生的瞬态噪声。本发明可以应用于任何AB类音频放大器电路中，尤其是应用于一些低成本的音频放大器电路中。

附图说明

图1是常用的伪差分桥接模式音频放大器的结构示意图；

图2是具有抑制音频放大器开启瞬态噪声作用的电路原理图；

图3是本发明一种用于AB类音频放大器的开启控制电路的结构示意图；

图4是本发明一种用于AB类音频放大器的开启控制电路的工作波形图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图3所示，本发明，即一种用于AB类音频放大器的开启控制电路，它包括均具有一个控制端和两个信号端的第一至第四开关管P1、P2、P3、N1、第一、第二分压网络1、2、一比较器A1、一电流镜3、一电流源Iref和一电容Ce，其中，第一至第四开关管P1、P2、P3、N1分别为一个MOS器件，且它们的栅极为控制端，其源极和漏极均为信号端。

第一开关管P1的源极与一外部电源VDD连接，其漏极与第一分压网络1接至地GND；第二开关管P2的源极与外部电源VDD连接，其漏极与第二分压网络2连接至地，第一、第二开关管P1、P2的栅极相连，并接收一外部使能信号SD；

第一分压网络1包括依次串联在第一开关管P1与地GND之间的第一电阻R1和第二电阻R2，且第一电阻R1和第二电阻R2的电阻值相同；第二分压网络2包括依次串联在第二开关管P2与地GND之间的第三电阻R3和第四电阻R3，且第三电阻R3和第四电阻R4的电阻值相同；

比较器A1的正向输入端连接在该第一、第二电阻R1、R2之间，其反向输入端连接在该第三、第四电阻R3、R4之间，其输出端分别连接到第三、第四开关管P3、N1的栅极；

第三开关管P3的源极与外部电源VDD连接，其漏极与第四开关管N1的漏极连接，该第四开关管N1的源极与电流镜3连接至地GND，且第三、第四开关管P3、N1的相连端输出一控制信号ENB；

电流镜Iref包括第一MOS管N2和第二MOS管N3，其中，第一MOS管N2的漏极与第四开关管N1连接，其源极接地GND，其栅极分别与第二MOS管N3的栅极和漏极连接，且该第二MOS管N3的漏极与电流源Iref的输出端连接，其源极接地GND，电流源Iref的输入端与外部电源VDD连接；

电容Ce的一端连接在第三、第四开关管P3、P4的相连端，另一端接地GND。

本发明中，第一至第三开关管P1至P3为PMOS管，第四开关管N1和第一、第二MOS管N2、N3为NMOS管。

请结合图2至图4，本发明的工作原理如下：

第二分压网络2提供比较器A1反向输入端的参考电平Vref，由于第三、第四电阻R3、R4阻值相等，故参考电平Vref约为外部电源VDD电压的一半；由阻值相等的第一、第二电阻R1、R2构成的第一分压网络1与外接的音频放大器中的旁路电容Cb一起构成它的充放电回路，同时连接至比较器A1的正向输入端；第一、第二分压网络1、2分别通过第一、第二开关管P1、P2在外接的使能信号SD的控制下开启和关断；比较器A1的输出端连接至第三、第四开关管P3、N1的栅极，控制电容Ce的充放电，第三开关管P3提供电容Ce的充电电流，第四开关管N1的源极接电流镜3，构成电容Ce的放电回路；电流镜3的参考输入电流由电流源Iref提供；第一、第二MOS管N1、N2的宽长比的比值及电流源Iref的大小共同决定了电容Ce放电电流的大小。

当外接的使能信号SD变为低电平时，本发明开始工作。此时，第一、第二开关管P1、P2导通，由第一、第二分压网络1、2开始工作，参考电平Vref迅速上升至电源电压VDD的一半附近，而由于外接旁路电容Cb的存在，BYPASS端的电压随着时间的推移指数上升；在一定的时间内，参考电平Vref的大于BYPASS端电压的大小，比较器A1输出的电平Vc为低电平，于是第三开关管P3导通，第四开关管N1关断，电容Ce通过第三开关管P3迅速充电至电源电压VDD附近，控制信号ENB输出为高电平。在这一过程中，控制信号ENB控制跨接在音频放大器第一级运放PA1上的开关M导通，成为一个电压跟随器；此时，音频放大器电路处在初使化状态，其正向、反向输出端电压同步上升，因此在输出负载上产生的瞬时电压差很小，不会产生“噼”、“啪”声；

随着时间的推移，BYPASS端电压上升到电源电压VDD一半的附近，此时，比较器A1发生翻转，输出的电平Vc为高电平。于是第三开关管P3关断，第四开关管N1导通，电容Ce通过第四开关管N1和第一MOS管N2放电，由于该放电电流的大小是由电流镜3控制的，为一固定值，所以这一放电过程为一线性过程。随着放电过程的持续，电容Ce输出端的控制信号ENB的电压线性变小，使得跨接在音频放大器第一级运放PA1上的开关M导通电阻逐渐加大，并最终关断；由于上述过程是一个缓慢渐近的过程，所以可以大大减小音频放大器输出端的瞬态电压脉冲的大小，不会导致输出过大的“噼”、“啪”噪声；

此后，音频放大器进入正常工作状态。

显然，对于本发明所述的开启控制电路，整个AB类音频放大器的开启时间由两方面因素决定，一是由外接旁路电容Cb通过第一、第二电阻R1、R2的充电时间，二是电容Ce通过第四开关管N1、第一MOS管N2的放电时间。

综上所述，本发明可以方便地实现对AB类音频放大器开启过程的控制，并有效的减小AB类音频放大器在开启时产生的瞬态噪声。本发明可以应用于任何AB类音频放大器电路中，尤其是应用于一些低成本的音频放大器电路中。

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

1.一种用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，所述控制电路包括均具有一个控制端和两个信号端的第一至第四开关管、第一、第二分压网络、一比较器、一电流镜、一电流源和一电容，其中，

2.根据权利要求1所述的用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的电阻值相同，所述第三电阻和第四电阻的电阻值相同。

4.根据权利要求1或2所述的用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，所述的第一至第四开关管分别为一个MOS器件，且所述MOS器件的栅极为控制端，其源极和漏极均为信号端。

5.根据权利要求4所述的用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，所述第一至第三开关管的源极与所述外部电源连接，所述第四开关管的源极与所述第一MOS管的漏极连接。

6.根据权利要求5所述的用于AB类音频放大器的开启控制电路，其特征在于，所述第一至第三开关管为PMOS管，所述第四开关管和第一、第二MOS管为NMOS管。