CN102931943A

CN102931943A - 一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路

Info

Publication number: CN102931943A
Application number: CN2012104381982A
Authority: CN
Inventors: 石大勇
Original assignee: CHANGSHA JINGJIA MICROELECTRONIC Co Ltd
Current assignee: CHANGSHA JINGJIA MICROELECTRONIC Co Ltd
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: CN102931943B

Abstract

本发明公开了一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，所述的二阶有源RC低通滤波器电路包括第一电阻器（11），第二电阻器（12），第三电阻器（13），第四电阻器（14），第五电阻器（15），第六电阻器（16），第一电容器（17），第二电容器（18），第三电容器（19），第一放大器（20），第二放大器（21），第三放大器（22），N型MOS晶体管（24）和P型MOS晶体管；所述的二阶有源RC低通滤波器采用的是Sallen-Key结构，差分输入，单端输出，并在滤波器中间集成了一个单位增益的Class-AB功率放大器（2），增加了输出的驱动能力，使得本发明电路可以直接驱动耳机负载，不需要外接其它功放器件，节省了PCB板的面积和空间。

Description

一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路

技术领域

本发明主要涉及到有源RC低通滤波器电路设计领域，特指一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路。

背景技术

随着移动多媒体的发展，音频起着越来越重要的作用，新型的移动电话将不再只是一部普通的电话，它同时也是MP3播放器，无线收音机，视频播放器，视频会议中心，甚至是一部电视机，这些应用也让我们对移动终端的声音质量寄予了很大的期望。在传统的音频处理中一般采用音频DAC+D类音频功放的解决方案。对于便携游戏机或者MP3播放器、电视机等解决方案来说，D类音频功率放大器是一个较好的解决方案。但对于目前具备丰富和弦铃声和免提功能的主流移动电话来说，AB类放大器才是首选。这主要是由于AB类放大器是一种线性器件，它具有相对较低的噪声，不易受到电源噪声的影响，特别是在无线通信领域，在其进行信号传输的过程中，由于有较大的电流消耗，电池电压会产生一些波，AB类放大器不会干扰到同一个印刷电路板(PCB)上其它的射频系统。而且该方案中需要用到两块独立的芯片，这就增加了PCB的面积，成本和功耗。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，主要应用与音频DAC中，本发明的特征在于在二阶有源RC低通滤波器中集成了一个单位增益的Class-AB功率放大器，增加了输出信号的驱动能力，不需要再外接其它功放器件，可以有效的节省成本，功耗和PCB板的空间。

上述目的由以下技术方案实现：

一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其特征在于：包括第一电阻器11，第二电阻器12，第三电阻器13，第四电阻器14，第五电阻器15，第六电阻器16，第一电容器17，第二电容器18，第三电容器19，第一放大器20，第二放大器21，第三放大器22，N型MOS晶体管24和P型MOS晶体管23；第一电阻器11的一端与输入信号Vin相连，另一端与第二电阻器12，第三电阻器13和第三电容器19的一端相连；第二电阻器12的一端与第三电阻器13，第一电阻器11和第三电容器19的一端相连，另一端与第一电容器17和第一放大器20的负输入端相连；第三电阻器13的一端与第一电阻器11，第二电阻器12和第三电容器19的一端相连，另一端与输出端口Vout相连；第四电阻器14的一端与输入信号Vip相连，另一端与第五电阻器15，第六电阻器16和第三电容器19的一端相连；第五电阻器15的一端与第四电阻器14，第六电阻器16和第三电容器19的一端相连，另一端与第二电容器18和第一放大器20的正输入端相连；第六电阻器16的一端与第四电阻器14，第五电阻器15和第三电容器19的一端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第一电容器17的一端与第二电阻器12的一端和第一放大器20的负输入端相连，另一端与输出端口Vout相连；第二电容器18的一端与第五电阻器15的一端和第一放大器20的正输入端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第三电容器19的一端与第一电阻器11，第二电阻器12和第三电阻器13的一端相连，另一端与第四电阻器14，第五放大器15和第六电阻器16的一端相连；第一放大器20的负输入端与第二电阻器12和第一电容器17的一端相连，正输入端与第五电阻器15和第二电容器18的一端相连，输出与第二放大器21和第三放大器22的负输入端相连；第二放大器21的负输入端与第一放大器20的输出端和第三放大器22的负输入端相连，止输入端与第三放大器22的止输入端和输出端口Vout相连，输出与P型MOS晶体管23的栅极相连；第三放大器22的负输入端与第一放大器20的输出端和第二放大器21的负输入端相连，正输入端与第二放大器21的正输入端和输出端口Vout相连，输出与N型MOS晶体管24的栅极相连；N型MOS晶体管24的栅极与第三放大器22的输出相连，源极与参考地GND相连，漏极与P型MOS晶体管23的漏极，第二放大器21和第三放大器22的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考地GND相连；P型MOS晶体管23的栅极与第二放大器21的输出相连，源极与参考电源VDD相连，漏极与N型MOS晶体管24的漏极，第二放大器21和第三放大器22的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考电源VDD相连。

附图说明

图1是本发明所提出一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路结构示意图；

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明所提出的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路结构示意图。如图1所示，本发明包括第一电阻器11，第二电阻器12，第三电阻器13，第四电阻器14，第五电阻器15，第六电阻器16，第一电容器17，第二电容器18，第三电容器19，第一放大器20，第二放大器21，第三放大器22，N型MOS晶体管24和P型MOS晶体管23；第一电阻器11的一端与输入信号Vin相连，另一端与第二电阻器12，第三电阻器13和第三电容器19的一端相连；第二电阻器12的一端与第三电阻器13，第一电阻器11和第三电容器19的一端相连，另一端与第一电容器17和第一放大器20的负输入端相连；第三电阻器13的一端与第一电阻器11，第二电阻器12和第三电容器19的一端相连，另一端与输出端口Vout相连；第四电阻器14的一端与输入信号Vip相连，另一端与第五电阻器15，第六电阻器16和第三电容器19的一端相连；第五电阻器15的一端与第四电阻器14，第六电阻器16和第三电容器19的一端相连，另一端与第二电容器18和第一放大器20的正输入端相连；第六电阻器16的一端与第四电阻器14，第五电阻器15和第三电容器19的一端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第一电容器17的一端与第二电阻器12的一端和第一放大器20的负输入端相连，另一端与输出端口Vout相连；第二电容器18的一端与第五电阻器15的一端和第一放大器20的止输入端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第三电容器19的一端与第一电阻器11，第二电阻器12和第三电阻器13的一端相连，另一端与第四电阻器14，第五放大器15和第六电阻器16的一端相连；第一放大器20的负输入端与第二电阻器12和第一电容器17的一端相连，正输入端与第五电阻器15和第二电容器18的一端相连，输出与第二放大器21和第三放大器22的负输入端相连；第二放大器21的负输入端与第一放大器20的输出端和第三放大器22的负输入端相连，正输入端与第三放大器22的正输入端和输出端口Vout相连，输出与P型MOS晶体管23的栅极相连；第三放大器22的负输入端与第一放大器20的输出端和第二放大器21的负输入端相连，正输入端与第二放大器21的正输入端和输出端口Vout相连，输出与N型MOS晶体管24的栅极相连；N型MOS晶体管24的栅极与第三放大器22的输出相连，源极与参考地GND相连，漏极与P型MOS晶体管23的漏极，第二放大器21和第三放大器22的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考地GND相连；P型MOS晶体管23的栅极与第二放大器21的输出相连，源极与参考电源VDD相连，漏极与N型MOS晶体管24的漏极，第二放大器21和第三放大器22的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考电源VDD相连。

如图1中所示，可计算得到二阶有源RC低通滤波器的传递函数为：

H (s) = \frac{- R_{3} / R_{1}}{2 R_{2} R_{3} C_{1} C_{2} S^{2} + (R_{2} + R_{3} + R_{2} R_{3} / R_{1}) C_{1} S + 1},

3dB带宽为：

ω_{- 3 dB} = \frac{1}{\sqrt{2 R_{2} R_{3} C_{1} C_{2}}},

其中R1为第一电阻器11与第四电阻器14的阻值，R2为第二电阻器12与第五电阻器15的阻值，R3为第三电阻器13与第六电阻器16的阻值，C1为第一电容器17与第二电容器18的容值，C2为第三电容器19的容值。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其特征在于：包括第一电阻器（11），第二电阻器（12），第三电阻器（13），第四电阻器（14），第五电阻器（15），第六电阻器（16），第一电容器（17），第二电容器（18），第三电容器（19），第一放大器（20），第二放大器（21），第三放大器（22），N型MOS晶体管（24）和P型MOS晶体管（23）；第一电阻器（11）的一端与输入信号Vin相连，另一端与第二电阻器（12），第三电阻器（13）和第三电容器（19）的一端相连；第二电阻器（12）的一端与第三电阻器（13），第一电阻器（11）和第三电容器（19）的一端相连，另一端与第一电容器（17）和第一放大器（20）的负输入端相连；第三电阻器（13）的一端与第一电阻器（11），第二电阻器（12）和第三电容器（19）的一端相连，另一端与输出端口Vout相连；第四电阻器（14）的一端与输入信号Vip相连，另一端与第五电阻器（15），第六电阻器（16）和第三电容器（19）的一端相连；第五电阻器（15）的一端与第四电阻器（14），第六电阻器（16）和第三电容器（19）的一端相连，另一端与第二电容器（18）和第一放大器（20）的正输入端相连；第六电阻器（16）的一端与第四电阻器（14），第五电阻器（15）和第三电容器（19）的一端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第一电容器（17）的一端与第二电阻器（12）的一端和第一放大器（20）的负输入端相连，另一端与输出端口Vout相连；第二电容器（18）的一端与第五电阻器（15）的一端和第一放大器（20）的正输入端相连，另一端与输入参考电压Vcm相连；第三电容器（19）的一端与第一电阻器（11），第二电阻器（12）和第三电阻器（13）的一端相连，另一端与第四电阻器（14），第五放大器（15）和第六电阻器（16）的一端相连；第一放大器（20）的负输入端与第二电阻器（12）和第一电容器（17）的一端相连，正输入端与第五电阻器（15）和第二电容器（18）的一端相连，输出与第二放大器（21）和第三放大器（22）的负输入端相连；第二放大器（21）的负输入端与第一放大器（20）的输出端和第三放大器（22）的负输入端相连，正输入端与第三放大器（22）的正输入端和输出端口Vout相连，输出与P型MOS晶体管（23）的栅极相连；第三放大器（22）的负输入端与第一放大器（20）的输出端和第二放大器（21）的负输入端相连，正输入端与第二放大器（21）的正输入端和输出端口Vout相连，输出与N型MOS晶体管（24）的栅极相连。

2.根据权利要求1所述的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其所述的第一放大器（20），第二放大器（21），第三放大器（22）为差分输入单端输出运算放大器。

3.根据权利要求1所述的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其所述的N型MOS晶体管（24）的栅极与第三放大器（22）的输出相连，源极与参考地GND相连，漏极与P型MOS晶体管（23）的漏极，第二放大器（21）和第三放大器（22）的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考地GND相连。

4.根据权利要求1所述的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其所述的P型MOS晶体管（23）的栅极与第二放大器（21）的输出相连，源极与参考电源VDD相连，漏极与N型MOS晶体管（24）的漏极，第二放大器（21）和第三放大器（22）的正输入端以及输出端口Vout相连，衬底与参考电源VDD相连。

5.根据权利要求1所述的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其中所述的第一电阻器（11）与第四电阻器（14）的阻值相等，第二电阻器（12）与第五电阻器（15）的阻值相等，第三电阻器（13）与第六电阻器（16）的阻值相等，第一电容器（17）与第二电容器（18）的容值相等。

6.根据权利要求1所述的一种带Class-AB功放输出的二阶有源RC低通滤波器电路，其中所述的二阶有源RC低通滤波器的传递函数为：

Figure 2012104381982100001DEST_PATH_IMAGE002

，3dB带宽为：

Figure 2012104381982100001DEST_PATH_IMAGE004

，其中R1为第一电阻器（11）与第四电阻器（14）的阻值，R2为第二电阻器（12）与第五电阻器（15）的阻值，R3为第三电阻器（13）与第六电阻器（16）的阻值，C1为第一电容器（17）与第二电容器（18）的容值，C2为第三电容器（19）的容值。