CN102075833B

CN102075833B - 一片双通道电路实现2.1声道功率放大的方法、电路和装置

Info

Publication number: CN102075833B
Application number: CN 201110007153
Authority: CN
Inventors: 陈胜奇
Original assignee: Shenzhen Ttk Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Ttk Technology Co ltd
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: CN102075833A

Abstract

只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法、电路及装置，所述双通道电路N1拥有两路前置放大输入端和对应的两路半桥功率放大输出端，将两个立体声扬声器的一接线端各串联一只阻隔低频信号的电容器后，分别连接至所述集成电路的功率放大输出端，所述两扬声器的另一端连接电源公共零点；并将低音扬声器，即低音炮的两接线端分别连接于所述集成电路的两功率放大输出端，从而形成一个全桥功率放大电路为所述低音扬声器供给低频功率电源。本发明技术方案音频信号输出电路由两个半桥电路组成一个全桥电路，且仅采用一片双通道电路实现，有效降低了成本，能量消耗小，大大降低了发热量，待机功耗低，也更为高效、节能，且低音效果更好。

Description

一片双通道电路实现2.1声道功率放大的方法、电路和装置

技术领域本发明涉及只带有半导体器件作为放大元件的放大器，特别是涉及只用一片双通道电路实现2.1声道功率放大的方法、电路和装置。

背景技术随着电脑多媒体技术的发展，电脑多媒体音响装置已经成为电脑必不可少的外围设备。为了使音频回放效果更好，电脑多媒体音响除了左、右声道之外，还需要有一个低音单元，以达到更好的声场效果。现有技术最常见的多媒体电脑音响装置通常是2.1声道的音箱，其中：2代表左/右声道，.1代表低音声道，低音声道俗称低音炮单元。现有技术2.1声道音箱的功率放大电路常采用以下几种方式实现：

一是采用3片TDA2030(国产YD2030等)功放IC来组成2×8W+16W模式，功率分配上即左/右声道各为8W左右，低音声道功率为16W左右；或采用4片TDA2030(国产YD2030等)功放IC来组成2×15W+30W模式实现，即左/右声道各为15W左右，低音炮功率为30W左右(失真在10％时的功率)；二是采用1片4通道功率放大IC，如TDA7377、TDA7379实现，该种方式可以实现左/右声道输出功率10W，其余2路声道采用BTL接法实现低音声道20W的功率输出；三是采用2片2通道Class-D功放IC，如TDA8933、TDA7491，如图4所示，一片TDA8932实现2×10W，如图5所示，一片TDA8932采用BTL接法实现低音声道20W的功率输出。上述现有技术中低音声道的实现是在前级放大电路加运算放大器4558，将左/右声道的弱信号合成后再放大，虚拟一个低音信号来驱动低音声道，以推动低音喇叭发声，实现2.1多媒体音箱的左右立体声+低音的声场效果。

而上述几种2.1声道电脑多媒体音箱功率放大电路的现有技术均存在不足之处：

1、采用3片TDA2030或1片TDA7379的功耗较大，使得电源成本增加；功率放大的效率只能达到55％左右，效率转换较低；待机时功耗很大，发热严重，需要使用较大面积的散热器，因而导致整体成本升高；并且其低音是小信号合成实现的，临场感不强，存在相位失真问题。

2、采用2片Class-D功放IC(TDA8932)虽能满足节能要求，但成本较高。例如，1片4声道TDA7379的价格为人民币5元，同样是实现2.1声道的输出，2片Class-D的TDA8932的价格则为人民币10元，即单片TDA8932的价格就需要人民币5元。并且采用2片TDA8932的方案中，其低音同样是前级小信号合成实现，效果不真实，存在相位失真问题。

发明内容本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处，而对现有技术做进一步的改进，提出一种只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，所述双通道电路N1用正负对称的两组电源供电，并拥有两路前置的差分放大输入端和对应的两路半桥功率放大输出端，包括如下步骤：

A.将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端，所述两立体声扬声器的另一接线端连接电源公共零点GND；

B.将低音扬声器，即低音炮的两接线端分别连接于所述双通道电路N1的两功率放大输出端，从而形成一全桥功率放大电路为所述低音扬声器提供低音频功率；

C.来自左、右声道的两路音频信号分别输入至所述双通道电路N1两路前置的差分放大器的同相输入端和反相输入端，从而使所述电路的两路半桥功率放大电路协同放大同一低音频信号的正、负半周，组成一个全桥功率放大电路。

作为本发明方法的进一步改进，所述步骤A还包括如下分步骤：

A1.在将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，先各自串联连接阻隔低音频信号的电容器。

A2.在将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，先各自经过Γ型的L-C高频滤波节，从各该滤波节L-C的连接点引线连接至所述各立体声扬声器的相应接线端。

所述步骤B还包括如下分步骤：

B1.在将所述低音扬声器两接线端分别连接于所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，也是先各自经过步骤A2中各该Γ型的L-C高频滤波节，从各该滤波节L-C的连接点引线连接至所述低音扬声器的两接线端。

所述双通道电路N1是双通道丁类放大，即使用PWM脉冲宽度调制的立体声音频功率放大电路。该双通道丁类音频功率放大电路N1包括TDA8932、TDA8933和TDA8922集成电路。

本发明技术方案还包括一种只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的电路，该双通道电路N1用正负对称的两组电源供电，并拥有两路前置的差分放大输入端，以及对应的两路半桥功率放大输出端，尤其是，还包括两立体声扬声器和一低音扬声器，该左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接所述双通道电路N1的两功率放大输出端，该两立体声扬声器各自的另一接线端则连接电源公共零点GND；所述低音扬声器的两接线端分别连接于所述电路的两功率放大输出端；并且来自左、右声道的两路音频信号分别输入至所述双通道电路N1两路前置的差分放大器的同相输入端11+和反相输入端11-，同时，反相输出通道的立体声扬声器也反相连接。

作为本发明电路的进一步改进，所述左、右两立体声扬声器各自的一接线端先分别串联连接阻隔低音频信号的电容器后再分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端。

所述双通道电路N1的两功率放大输出端先分别连接Γ型高频滤波节L1-C1、L2-C2，所述左、右两立体声扬声器各自的一接线端再直接地、或串联连接阻隔低音频信号的电容器后又分别连接至所述Γ型高频滤波节L1-C1、L2-C2的L-C连接点l、r；所述低音扬声器两接线端则分别连接于所述高频滤波节L1-C1、L2-C2的各该L-C连接点l、r。

所述双通道电路N1包括TDA8932、TDA8933和TDA8922集成电路。

本发明技术方案还包括一种只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的装置，包括一片用正负对称的两组电源供电、并拥有两路前置的差分放大输入端11+、11-和12+、12-，以及对应的两路半桥功率放大输出端的双通道电路N1，尤其是，所述双通道电路N1的两路半桥功率放大输出端分别连接左、右两立体声扬声器，低音扬声器则跨接在所述两路半桥功率放大输出端之间；所述双通道电路N1整体地，或至少其中功率放大部分被金属屏蔽盒罩住，该金属屏蔽盒连接供电源公共零点GND。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：1、成本低；现有技术实现2.1声道的输出需要采用的双通道放大集成电路至少2片以上，或者采用1片4通道的放大集成电路实现，本发明技术方案仅用1片双通道放大集成电路即可实现2.1声道的输出，有效降低了成本。2、高效、节能；本发明技术方案音频信号输出电路由两个半桥电路组成一个全桥电路，且仅采用1片放大集成电路实现，效率更高；1片放大集成电路能量消耗很小，也大大降低了发热量，待机功耗也更低，也更为节能。3、低音效果更好；现有技术采用双通道或4通道放大集成电路输出的低音是前级小信号合成，临场感不强，存在相位失真问题，低音效果差；本发明所采用的技术方案中，低音输出由功率输出级立体声的左、右通道的真实低频份量合成，功率输出完全符合标准低音通道要求，低音效果更好。

附图说明

图1是本发明只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法之简化电原理图；

图2是本发明电路优选实施例一的原理电路图；

图3是本发明电路优选实施例二的原理电路图；

图4是现有技术基于双通道放大集成电路实现2.1声道功率放大的简化电原理图之一；

图5是现有技术基于双通道放大集成电路实现2.1声道功率放大的简化电原理图之二。

具体实施方式

以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。

本发明技术方案只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，所述双通道电路N1用正负对称的两组电源供电(也可采用单电源)，并拥有两路前置的差分放大输入端(也称正反相输入端)和对应的两路半桥功率放大输出端，包括如下实现步骤：

B.将低音扬声器，即低音炮的两接线端分别连接于所述双通道电路N1的两功率放大输出端，从而形成一全桥功率放大电路(也称BTL接法电路)为所述低音扬声器提供低音频功率；

C.来自左、右声道的两路音频信号分别输入至所述双通道电路N1两路前置的差分放大器的同相输入端和反相输入端，从而使所述电路的两路半桥功率放大电路(也称OCL接法电路)协同放大同一低音频信号的正、负半周，犹如一个全桥电路一样工作。

为使左、右两立体声扬声器效果更好，上述步骤A还可以加入下述分步骤来实现：

A1.在将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，先各自串联连接阻隔低音频信号的电容器；

同时还可以加入下述分步骤进一步实现更好的效果：

A2.在将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，还可先各自经过Γ型的L-C高频滤波节，从各该滤波节L-C的连接点引线连接至所述各立体声扬声器的相应接线端；

同样，上述步骤B还可以优选加入下述分步骤实现：

B1.在将所述低音扬声器两接线端分别连接于所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，也先各自经过步骤A2中各该Γ型的L-C高频滤波节，从各该滤波节L-C的连接点引线连接至所述低音扬声器的两接线端。

根据上述只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的实施方法，本发明技术方案只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的电路具体实施方式如下，其基本电路原理如图1所示，双通道电路10拥有两路前置放大输入端11、12，以及对应的两路半桥功率放大输出端13、14，该双通道电路10优选采用丁类放大，即Class-D电路实现，其内部电路属现有技术，在此不赘述；本发明功率放大电路负载包括两个立体声扬声器21、22和一个低音扬声器23，在两个立体声扬声器中，一个扬声器21的正相接线端串联电容器30后经低通滤波节L1-C1同双通道电路10的一路输出端13电连接，反相接线端连接电源公共零点GND，同样地，另一扬声器22的正相接线端也串联电容器30后经又一低通滤波节L2-C2同双通道电路10的另一路输出端14电连接，反相接线端连接电源公共零点GND；低音扬声器23的两接线端则分别经上述同一低通滤波节L1-C1和L2-C2同双通道电路10的两路输出端13、14电连接。其工作原理是，当立体声音频信号从R通道输入至双通道电路10的前置放大输入端11时，Q1和Q2工作在半桥方式，当R信号从同相输入端输入正半波时，Q1导通，电流从正电源经Q1->L1->C7->RL1(为其中一个立体声扬声器21)，到电源零点后完成半波导通，同时，L1与C1让20Hz～20KHz的音频电流通过，而将脉冲宽度调制产生的开关高频谐波滤除；当R信号输入负半波时，Q2导通，电流由电源零点->RL1->C7->L1->Q2->电源零点完成另一半波导通，同时，C1与L1让20Hz～20KHz的音频电流通过，而将脉冲宽度调制产生的开关高频谐波滤除，这样，立体声扬声器21两端得到一个交变的音频波以推动扬声器发声。L通道的工作方式与上述R通道工作方式相同，但实施本发明方法时，R和L通道输入必须是差分放大输入(也称正反相输入端)，并且R通道和L通道的输入路径必须分别是各自差分放大电路的同相输入端和反相输入端，或反之，从而在Q1导通时，Q4导通，而Q2导通时，Q3导通，从而由Q1～Q4组成全桥推挽放大电路，由正、负两组电源同时供电，为低音频信号做全波功率放大，用以驱动低音扬声器RL3。而扬声器21、22分别串接有电容器C7、C8(该两个电容规格为47μF～330μF，优选采用47μF，具体规格可根据立体声扬声器特性不同进行调整)，电容器对低音频信号呈现高阻抗，只能通过中、高音频信号，从而让低音频电流流入低音扬声器23发声。

以上是本发明技术方案只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大电路的优选实施方案，具体应用时，电路中的两个立体声扬声器21、22不串联电容器30也可以实现本发明目的，只是会损失一些低音频功率。

图2和图3示出了本发明只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的电路具体实施完整电路应用图。图2是基于TDA8932芯片实现的，输出功率为两个立体声扬声器均为10W，低音扬声器为20W。图3是基于TDA8922芯片实现的，两个立体声扬声器均为50W，低音扬声器为100W。

本发明图2和图3所示的优选实施例具体应用电路使用的主要元器件明细表如下，表1为采用TDA8932芯片的元器件明细表，表2为采用TDA8922芯片的元器件明细表。

表1：

表2：

本发明实施例还包括只用一片双通道电路10实现2.1声道功率放大的装置，如图1简化原理图所示，包括一片用正负对称的两组电源供电、并拥有两路前置的差分放大输入端11+、11-和12+、12-，以及对应的两路半桥功率放大输出端13、14的双通道电路10，所述双通道电路10的两路半桥功率放大输出端13、14分别连接左、右两立体声扬声器21、22，低音扬声器23则跨接在所述两路半桥功率放大输出端13、14之间；所述双通道电路10整体地，或至少其中功率放大部分被金属屏蔽盒罩住，该金属屏蔽盒连接电源公共零点GND。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干推演或替换，比如，低音扬声器23在连接左、右声道之前，还可以先各自串接一Γ型的L-C低通滤波节，低音扬声器的效果更好，这些都应视为属于本发明所确定的专利保护范围。

Claims

1.一种只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，所述双通道电路N1用正负对称的两组电源供电，并拥有两路前置的差分放大输入端和对应的两路半桥功率放大输出端，其特征在于包括如下步骤：

A.将左侧立体声扬声器的负接线端连接至所述双通道电路N1的一功率放大输出端，该左侧立体声扬声器的正接线端连接电源公共零点GND；将右侧立体声扬声器的正接线端连接至所述双通道电路N1的另一功率放大输出端，该右侧立体声扬声器的负接线端连接电源公共零点GND；

2.根据权利要求1所述的只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，其特征在于，所述步骤A中，还包括分步骤：

3.根据权利要求1所述的只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，其特征在于，在所述步骤A中还包括分步骤：

A2.在将左、右两立体声扬声器各自的一接线端分别连接至所述双通道电路N1的两功率放大输出端时，先各自经过Γ型的L-C高频滤波节，从各该滤波节L-C的连接点引线连接至所述各立体声扬声器的相应接线端；

在所述步骤B中还包括分步骤：

4.根据权利要求1至3任一项所述的只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，其特征在于：

所述双通道电路N1是双通道丁类放大，即使用PWM脉冲宽度调制的立体声音频功率放大电路。

5.根据权利要求4所述的只用一片双通道电路N1实现2.1声道功率放大的方法，其特征在于：

所述双通道电路N1包括TDA8932、TDA8933、或TDA8922集成电路。

6.一种只用一片双通道电路N1(10)实现2.1声道功率放大的电路，该双通道电路N1(10)用正负对称的两组电源供电，并拥有两路前置的差分放大输入端(11+、11-)和(12+、12-)，以及对应的两路半桥功率放大输出端(13、14)，其特征在于：

还包括左、右两立体声扬声器(21、22)和一低音扬声器(23)，该左侧立体声扬声器(22)的负接线端连接所述双通道电路N1(10)的一功率放大输出端(14)，所述左侧立体声扬声器(22)的正接线端则连接电源公共零点GND；所述右侧立体声扬声器(21)的正接线端连接所述双通道电路N1(10)的另一功率放大输出端(13)，该右侧立体声扬声器(21)的负接线端则连接电源公共零点GND；所述低音扬声器(23)的两接线端分别连接于所述电路(10)的两功率放大输出端(13、14)；并且来自左、右声道的两路音频信号分别输入至所述双通道电路N1(10)两路前置的差分放大器的同相输入端(11+)和反向输入端(12-)。

7.根据权利要求6所述的只用一片双通道电路N1(10)实现2.1声道功率放大的电路，其特征在于：

所述左、右两立体声扬声器(21、22)各自的一接线端先分别串联连接阻隔低音频信号的电容器(30)后再分别连接至所述双通道电路N1(10)的两功率放大输出端(13、14)。

8.根据权利要求6或7所述的只用一片双通道电路N1(10)实现2.1声道功率放大的电路，其特征在于：

所述双通道电路N1(10)的两功率放大输出端(13、14)先分别连接Γ型高频滤波节(L1-C1、L2-C2)，所述左、右两立体声扬声器(21、22)各自的一接线端再直接地、或串联连接阻隔低音频信号的电容器(30)后又分别连接至所述Γ型高频滤波节(L1-C1、L2-C2)的 L-C连接点(l、r)；所述低音扬声器(23)两接线端则分别连接于所述高频滤波节(L1-C1、L2-C2)的各该L-C连接点(l、r)。

9.根据权利要求8所述的只用一片双通道电路N1(10)实现2.1声道功率放大的电路，其特征在于：

所述双通道电路N1(10)包括TDA8932、TDA8933、或TDA8922集成电路。

10.一种只用一片双通道电路N1(10)实现2.1声道功率放大的装置，包括一片用正负对称的两组电源供电、并拥有两路前置的差分放大输入端(11+、11-)和(12+、12-)，以及对应的两路半桥功率放大输出端(13、14)的双通道电路(10)，其特征在于：

所述双通道电路N1(10)的两路半桥功率放大输出端(13、14)分别连接左、右两立体声扬声器(21、22)，所述左侧立体声扬声器(22)的负接线端连接所述双通道电路N1(10)的一功率放大输出端(14)，所述左侧立体声扬声器(22)的正接线端则连接电源公共零点GND；所述右侧立体声扬声器(21)的正接线端连接所述双通道电路N1(10)的另一功率放大输出端(13)，该右侧立体声扬声器(21)的负接线端则连接电源公共零点GND；低音扬声器(23)则跨接在所述两路半桥功率放大输出端(13、14)之间；来自左、右声道的两路音频信号分别输入至所述双通道电路N1(10)两路前置的差分放大器的同相输入端(11+)和反向输入端(12-)；所述双通道电路N1(10)整体地，或至少其中功率放大部分被金属屏蔽盒罩住，该金属屏蔽盒连接电源公共零点GND。