CN104640018A - 电子设备及音频输出电路 - Google Patents

Abstract

一种电子设备及音频输出电路，所述音频输出电路包括：电源电路，适于输入电源电压，提供稳定的工作电压；至少两个音频功率放大器，适于由所述电源电路提供工作电压；第一选择电路，适于基于控制信号，选择一个音频功率放大器进行音频信号的传输，所述控制信号基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。本发明技术方案可以适应不同应用对音频输出的性能要求，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能，并且还可以抑制因电源抖动引起的噪声。

Description

电子设备及音频输出电路

技术领域

本发明涉及音频输出技术领域，尤其涉及一种音频输出电路及包括该音频输出电路的电子设备。

背景技术

目前常用的音频功率放大器可以分为A类（Class A）、B类（Class B）、AB类（Class AB）、D类（Class D）、G类（Class G）和H类（Class H）等。现有技术中，电子设备的音频输出电路通常仅采用一种音频功率放大器，如图1所示，一种音频输出电路包括Class AB音频功率放大器11，音频输入信号通过输入端ABI输入，音频输出信号通过输出端ABO1、ABO2输出，通过输出电路12将音频输出信号传输至扬声器13，输出电路12包括PMOS管MP11、MP12和NMOS管MN11、MN12。

然而，当仅采用一种音频功率放大器的音频输出电路应用于电子设备中，随着电子设备的应用功能日益增强，不同的应用对音频输出的性能要求也各不相同，例如要求信噪比高，或者功耗低等，而不同的音频功率放大器在性能上也各有优缺点，因而使得现有的音频输出电路较难兼容不同应用对音频输出的性能要求。

发明内容

本发明技术方案解决的问题是：现有的音频输出电路较难兼容不同应用对音频输出的性能要求。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种音频输出电路，包括：

电源电路，适于输入电源电压，提供稳定的工作电压；

至少两个音频功率放大器，适于由所述电源电路提供工作电压；

第一选择电路，适于基于控制信号，选择一个音频功率放大器进行音频信号的传输，所述控制信号基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。

可选的，所述电源电路包括低压差线性稳压器或开关晶体管。

可选的，所述电源电路包括：低压差线性稳压器和开关晶体管；第二选择电路，适于基于所述控制信号，选择所述低压差线性稳压器或开关晶体管输出的电压作为工作电压。

可选的，所述第一选择电路适于基于所述控制信号，将所述工作电压传输至被选择的音频功率放大器。

可选的，所述第一选择电路还适于基于所述控制信号，将音频输入信号传输至被选择的音频功率放大器。

可选的，所述第一选择电路还适于基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

可选的，所述第一选择电路适于基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

可选的，所述的音频输出电路还包括：输出电路，适于将被选择的音频功率放大器的音频输出信号传输至扬声器。

可选的，所述至少两个音频功率放大器共用所述输出电路。

可选的，所述至少两个音频功率放大器包括AB类音频功率放大器和D类音频功率放大器；若所述应用为对信噪比和总谐波失真要求高于对功耗要求的应用，则基于所述控制信号选择所述AB类音频功率放大器；若所述应用为对功耗要求高于信噪比和总谐波失真要求的应用，则基于所述控制信号选择所述D类音频功率放大器。

本发明技术方案还提供一种电子设备，包括扬声器和所述的音频输出电路。

可选的，所述扬声器为耳机或喇叭。

与现有技术相比，本发明技术方案通过选择电路切换音频输出所适用的音频功率放大器，由此可以适应不同应用对音频输出的性能要求，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能。并且，通过电源电路对电源电压进行稳压，由此还可以抑制因电源抖动引起的噪声。

附图说明

图1是现有的一种音频输出电路的结构示意图；

图2是本发明实施例的音频输出电路的结构示意图；

图3是本发明实施例的音频输出电路中电源电路的结构示意图；

图4是本发明另一实施例的音频输出电路的结构示意图；

图5是本发明又一实施例的音频输出电路的结构示意图；

图6是本发明再一实施例的音频输出电路的结构示意图。

具体实施方式

本发明技术方案提供一种包括多个不同音频功率放大器的音频输出电路，通过控制信号切换音频功率放大器，以适应不同性能要求的应用。

所述音频输出电路包括：电源电路，适于输入电源电压，提供稳定的工作电压；至少两个音频功率放大器，适于由所述电源电路提供工作电压；第一选择电路，适于基于控制信号，选择一个音频功率放大器进行音频信号的传输，所述控制信号基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。

进一步，本发明技术方案还提供一种电子设备，包括扬声器和所述的音频输出电路。所述扬声器可以为耳机或喇叭，所述音频输出电路将音频信号传输至所述扬声器。

所述第一选择电路的实现方式有多种，例如，可以基于所述控制信号，将工作电压传输至被选择的音频功率放大器；也可以基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。下面以音频输出电路包括AB类音频功率放大器和D类音频功率放大器为例，结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细的说明。

需要说明的是，第一选择电路并不限于以下实施例所列举的实现电路，本领域技术人员基于对下述实施例的理解，可以对第一选择电路进行变换，以实现对不同音频功率放大器的切换。

图2是本发明实施例的音频输出电路的结构示意图，本实施例中，所述第一选择电路基于所述控制信号，将音频输入信号和所述工作电压传输至被选择的音频功率放大器。

如图2所示，本实施例的音频输出电路包括：第一选择电路41、AB类音频功率放大器21、D类音频功率放大器22、输出电路12和电源电路31。

本实施例的第一选择电路41包括选择开关411和412。其中，选择开关411的输入端与电源电路31的电压输出端连接，选择开关411的第一输出端与AB类音频功率放大器21的电源端连接，选择开关411的第二输出端与D类音频功率放大器22的电源端连接，选择开关411由控制信号CTL控制，将电源电路31输出的工作电压VDD提供至AB类音频功率放大器21或D类音频功率放大器22。选择开关412的输入端输入音频输入信号AIN，选择开关412的第一输出端与AB类音频功率放大器21的输入端ABI连接，选择开关412的第二输出端与D类音频功率放大器22的输入端DI连接，选择开关412由控制信号CTL控制，将音频输入信号AIN提供至AB类音频功率放大器21或D类音频功率放大器22。

所述控制信号CTL可以基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。具体地，可以根据所述应用对音频输出的性能要求来确定要使用的音频功率放大器。AB类功率放大器的特点是总谐波失真（THD，Total Harmonic Distortion）较小和信噪比（SNR，Signal Noise Ratio）较高但功耗大，而D类音频功率放大器的特点是功耗低，但总谐波失真较大和信噪比较低，因此，在本实施例中，若所述应用为对信噪比和总谐波失真要求高于对功耗要求的应用，则基于所述控制信号选择所述AB类音频功率放大器；若所述应用为对功耗要求高于信噪比和总谐波失真要求的应用，则基于所述控制信号选择所述D类音频功率放大器。以音频输出电路应用于手机为例，举例来说，如果要进行通话业务，则可以将控制信号设置为第一值，选择AB类音频功率放大器21，选择开关411的输入端与第一输出端连通，选择开关412的输入端与第一输出端连通，AB类音频功率放大器21对音频输入信号AIN进行放大处理后，输出音频输出信号，D类音频功率放大器22不输出；如果要播放音频或视频，则可以将控制信号设置为第二值，选择D类音频功率放大器22，选择开关411的输入端与第二输出端连通，选择开关412的输入端与第二输出端连通，D类音频功率放大器22对音频输入信号AIN进行放大处理后，输出音频输出信号，AB类音频功率放大器21不输出。

需要说明的是，在其他实施例中，第一选择电路41也可以不包括选择开关412，也就是音频输入信号AIN直接输入AB类音频功率放大器21和D类音频功率放大器22。此外，为方便说明，本实施例是以音频功率放大器有一路音频输入端和一个电源端为例进行说明，本领域技术人员可以理解，对于音频功率放大器，可能有多个电源端和多路音频输入端，因此，可以将各个电源端、各个音频输入端分别连接对应的选择开关，以将各电源信号、各音频输入信号分别传输至被选择的音频功率放大器。

本实施例的输出电路12适于将被选择的音频功率放大器的音频输出信号传输至扬声器13。不同的音频功率放大器所采用的输出电路12的电路结构可能不同，或者有的音频功率放大器也可以不需要输出电路而直接连接扬声器。AB类音频功率放大器和D类音频功率放大器可以采用相同电路结构的输出电路，因此，本实施例中，AB类音频功率放大器21和D类音频功率放大器22共用输出电路12。

输出电路12包括由PMOS管MP11和NMOS管MN11构成的第一反相器以及由PMOS管MP12和NMOS管MN12构成的第二反相器。AB类音频功率放大器21的第一输出端ABO1和D类音频功率放大器22的第一输出端DO1均连接第一反相器的输入端，AB类音频功率放大器21的第二输出端ABO2和D类音频功率放大器22的第二输出端DO2均连接第二反相器的输入端，第一反相器的输出端和第二反相器的输出端分别与扬声器13的第一输入端和第二输入端连接。音频信号经由被选择的音频功率放大器和输出电路12传输至扬声器13。

进一步，由于AB类音频功率放大器和D类音频功率放大器的电源抑制比（PSRR）均较差，当电源电压抖动时，音频输出电路会产生较强的噪声信号，由此会影响声音播放的效果，使得用户体验度降低。本实施例的音频输出电路通过电源电路31来抑制因电源抖动引起的噪声，所述电源电路可以采用低压差线性稳压器、开关晶体管等稳压器件。

请参考图3，本实施例的电源电路31包括开关晶体管P1、低压差线性稳压器（LDO，low dropout regulator）311、第二选择电路312和电容器C。低压差线性稳压器的稳压性能更好，而开关晶体管的效率损失较少，可以根据应用的实际需求设置低压差线性稳压器、开关晶体管与第二选择电路的连接结构，以选择低压差线性稳压器或开关晶体管输出的电压作为工作电压。在其他实施例中，所述电源电路也可以仅采用低压差线性稳压器或开关晶体管。

本实施例中，开关晶体管P1为PMOS管，开关晶体管P1的源极输入电源电压VBAT、漏极连接第二选择电路312的第一输入端，栅极接地，保持常开状态。低压差线性稳压器311的输入端输入电源电压VBAT、输出端连接第二选择电路312的第二输入端。第二选择电路312可以为多路选择器，具体可以为二选一多路选择器，适于基于控制端的控制信号CTL，选择所述低压差线性稳压器311或开关晶体管P1输出的电压作为工作电压传输至电压输出端VDD，根据实际需求，控制信号CTL可以直接输入多路选择器，也可以经反相后输入多路选择器。

本实施例的音频输出电路通过控制信号切换音频功率放大器进行音频信号的处理和传输，以适应不同性能要求的应用，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能。进一步，通过电源电路可以抑制因电源抖动引起的噪声。

并且，本实施例的两个音频功率放大器共用输出电路，因而也简化了电路结构。

另外，通过第一选择电路将工作电压提供至被选择的音频功率放大器，而未被选择的音频功率放大器不工作，由此也降低了电路的功耗。

图4是本发明另一实施例的音频输出电路的结构示意图，本实施例中，所述第一选择电路基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

如图4所示，本实施例的音频输出电路包括：第一选择电路42、AB类音频功率放大器21、D类音频功率放大器22、输出电路12和电源电路31。

本实施例的第一选择电路42包括：多路选择器421和422。其中，多路选择器421的第一输入端与AB类音频功率放大器21的第一输出端连接，多路选择器421的第二输入端与D类音频功率放大器22的第一输出端连接，多路选择器421的输出端与输出电路12的第一反相器的输入端连接，多路选择器421由控制信号控制，将AB类音频功率放大器21的第一输出端的音频输出信号或D类音频功率放大器22的第一输出端的音频输出信号传输至输出电路12。多路选择器422的第一输入端与AB类音频功率放大器21的第二输出端连接，多路选择器422的第二输入端与D类音频功率放大器22的第二输出端连接，多路选择器422的输出端与输出电路12的第二反相器的输入端连接，多路选择器422由控制信号控制，将AB类音频功率放大器21的第二输出端的音频输出信号或D类音频功率放大器22的第二输出端的音频输出信号传输至输出电路12。

与前一实施例相同，所述控制信号CTL可以基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。在本实施例中，若所述应用为对信噪比和总谐波失真要求高于对功耗要求的应用，则基于所述控制信号选择所述AB类音频功率放大器；若所述应用为对功耗要求高于信噪比和总谐波失真要求的应用，则基于所述控制信号选择所述D类音频功率放大器。仍以音频输出电路应用于手机为例，如果要进行通话业务，则可以将控制信号设置为第一值，选择AB类音频功率放大器21，多路选择器421和422将AB类音频功率放大器21输出的音频输出信号传输至输出电路12；如果要播放音频或视频，则可以将控制信号设置为第二值，选择D类音频功率放大器22，多路选择器421和422将D类音频功率放大器22输出的音频输出信号传输至输出电路12。

本实施例的其他内容请参考前一实施例中相应的说明。

本实施例的音频输出电路通过控制信号切换音频功率放大器进行音频信号的处理和传输，以适应不同性能要求的应用，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能。进一步，通过电源电路可以抑制因电源抖动引起的噪声。

并且，本实施例的两个音频功率放大器共用输出电路，因而也简化了电路结构。

图5是本发明又一实施例的音频输出电路的结构示意图，本实施例中，所述第一选择电路基于所述控制信号，将音频输入信号和所述工作电压传输至被选择的音频功率放大器，以及将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

如图5所示，本实施例的音频输出电路包括：第一选择电路41和42、AB类音频功率放大器21、D类音频功率放大器22、输出电路12和电源电路31。

第一选择电路41与AB类音频功率放大器21、D类音频功率放大器22的连接请参考前述实施例的说明，第二选择电路42与AB类音频功率放大器21、D类音频功率放大器22的连接请参考前一实施例的说明。

本实施例的其他内容请参考前述实施例中相应的说明。

本实施例的音频输出电路通过控制信号切换音频功率放大器进行音频信号的处理和传输，以适应不同性能要求的应用，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能。进一步，通过电源电路可以抑制因电源抖动引起的噪声。

并且，本实施例的两个音频功率放大器共用输出电路，因而也简化了电路结构。

另外，通过第一选择电路将工作电压提供至被选择的音频功率放大器，而未被选择的音频功率放大器不工作，由此也降低了电路的功耗。

图6是本发明再一实施例的音频输出电路的结构示意图，不同于前述实施例的两个音频功率放大器共用输出电路，本实施例的两个音频功率放大器分别通过对应的输出电路传输音频输出信号至扬声器。

如图6所示，对应于图2，本实施例的两个音频功率放大器分别通过输出电路12和14与扬声器13连接。

输出电路12的第一反相器的输入端连接AB类音频功率放大器21的第一输出端ABO1，输出电路12的第二反相器的输入端连接AB类音频功率放大器21的第二输出端ABO2。

输出电路14的结构与输出电路12的结构类似，包括由PMOS管MP21和NMOS管MN21构成的第三反相器以及由PMOS管MP22和NMOS管MN22构成的第四反相器，第三反相器的输入端连接D类音频功率放大器22的第一输出端DO1，第三反相器的输入端连接D类音频功率放大器22的第二输出端DO2。

第一反相器的输出端和第三反相器的输出端均连接至扬声器13的第一输入端，第二反相器的输出端和第四反相器的输出端均连接至扬声器13的第二输入端。

当AB类音频功率放大器21被选择，D类音频功率放大器22和输出电路14不输出，音频输入信号AIN通过AB类音频功率放大器21处理后，经由AB类音频功率放大器21和输出电路12传输至扬声器13。当D类音频功率放大器22被选择，AB类音频功率放大器21和输出电路12不输出，音频输入信号AIN通过D类音频功率放大器22处理后，经由D类音频功率放大器22和输出电路14传输至扬声器13。

本实施例的其他内容请参考前述实施例中相应的说明。

另外，输出电路12和输出电路14的电压端也可以不直接输入工作电压VDD，而是将输出电路12的电压端连接选择开关411的第一输出端，将输出电路的电压端连接选择开关411的第二输出端，这样，只有在对应的音频功率放大器被选择时，输出电路才工作，因而可以进一步降低电路功耗。

可以理解，对应于图4和图5，可以将第一选择电路42连接在输出电路12、输出电路14与扬声器13之间，而输出电路12直接与AB类音频功率放大器21连接，输出电路14直接与D类音频功率放大器22连接。

本实施例的音频输出电路通过控制信号切换音频功率放大器进行音频信号的处理和传输，以适应不同性能要求的应用，优化了电子设备及其音频输出电路的使用性能。进一步，通过电源电路可以抑制因电源抖动引起的噪声。

需要说明的是，上述实施例均以两个音频功率放大器为例，可以理解，在其他实施例中，所述音频输出电路的音频功率放大器可以不限于两个，相应地，可以增加控制信号的数量，通过设置控制信号的不同值以选择对应的音频功率放大器进行音频信号的处理和传输。

此外，所述音频功率放大器也不限于上述实施例所举的AB类和D类音频功率放大器，还可以是其他类音频功率放大器，如A类音频功率放大器、B类音频功率放大器、D类音频功率放大器、G类音频功率放大器、H类音频功率放大器等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (12)

1.一种音频输出电路，其特征在于，包括：

电源电路，适于输入电源电压，提供稳定的工作电压；

至少两个音频功率放大器，适于由所述电源电路提供工作电压；

第一选择电路，适于基于控制信号，选择一个音频功率放大器进行音频信号的传输，所述控制信号基于使用所述音频输出电路的应用进行设置。

2.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，所述电源电路包括低压差线性稳压器或开关晶体管。

3.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，所述电源电路包括：

低压差线性稳压器和开关晶体管；

第二选择电路，适于基于所述控制信号，选择所述低压差线性稳压器或开关晶体管输出的电压作为工作电压。

4.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，所述第一选择电路适于基于所述控制信号，将所述工作电压传输至被选择的音频功率放大器。

5.如权利要求4所述的音频输出电路，其特征在于，所述第一选择电路还适于基于所述控制信号，将音频输入信号传输至被选择的音频功率放大器。

6.如权利要求4或5所述的音频输出电路，其特征在于，所述第一选择电路还适于基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

7.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，所述第一选择电路适于基于所述控制信号，将被选择的音频功率放大器的音频输出信号进行输出。

8.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，还包括：输出电路，适于将被选择的音频功率放大器的音频输出信号传输至扬声器。

9.如权利要求8所述的音频输出电路，其特征在于，所述至少两个音频功率放大器共用所述输出电路。

10.如权利要求1所述的音频输出电路，其特征在于，所述至少两个音频功率放大器包括AB类音频功率放大器和D类音频功率放大器；

若所述应用为对信噪比和总谐波失真要求高于对功耗要求的应用，则基于所述控制信号选择所述AB类音频功率放大器；

若所述应用为对功耗要求高于信噪比和总谐波失真要求的应用，则基于所述控制信号选择所述D类音频功率放大器。

11.一种电子设备，包括扬声器，其特征在于，还包括：权利要求1至10任一项所述的音频输出电路。

12.如权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述扬声器为耳机或喇叭。