CN116566338A - 一种音频放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种音频放大电路，包括依次通信连接的运算放大电路、低通滤波电路及缓冲放大电路；运算放大电路，将DAC芯片输出的电流转换成模拟电压信号；低通滤波电路，滤除目标频带外的残留高频噪声；缓冲放大电路由分立元件组成。本发明技术方案，由运算放大电路、低通滤波电路、缓冲放大电路组成一体的音频放大电路，由于输出级的缓冲电路由分立元件组成，具有高电流，高线性，输出阻抗低，失真低，也非常适用于耳机输出，且可以节省下一个缓冲放大芯片的成本。本项目使用在音频设备中带来高性能的声音表现，具有更低的失真、更高的转换速率、输出阻抗低和推动电流大等优点，能很好地满足音乐爱好者的听音乐的需求。

Description

一种音频放大电路
技术领域
本发明涉及音频电路技术领域，特别是涉及一种音频放大电路。
背景技术
音频设备包括了功放机、音箱、多媒体控制台、数字调音台、音频采样卡等。音质是判定音频设备好坏的重要标准，其中包括信噪比、采样位数、采样频率、总谐波失真等指标，这些参数的高低决定了音频设备的音质。
在Hi-Fi数字音频设备CD播放机、音频解码器、网络播放器等设备中，为了具有高保真的音质，大都内置高性能高指标的解码芯片(DAC数模转换芯片)。而DAC芯片是音频设备的核心部件之一，DAC芯片负责将解码后的数字音频流转换成模拟音频信号，DAC芯片模拟信号输出所接的模拟信号处理电路将取决于音频设备的性能参数和音质听感。由于成本的或者生产工艺原因，一些音频设备DAC芯片输出模拟信号处理的电路使用性能比较差，成本比较低的运放或者无源的元件组成的处理电路，功率输出小，失真，信噪比，动态范围，输出电流，分离度等参数很难得到保证。
发明内容
基于此，有必要针对现有的音频设备失真大，转换速率、输出阻抗无法满足高音质要求的问题，提供一种音频放大电路。
一种音频放大电路，包括依次通信连接的运算放大电路、低通滤波电路及缓冲放大电路；所述运算放大电路，将DAC芯片输出的电流转换成模拟电压信号；所述低通滤波电路，滤除目标频带外的残留高频噪声；所述缓冲放大电路由分立元件组成。
进一步地，所述缓冲放大电路包括钻石缓冲电路及恒流源电路；所述钻石缓冲电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接；所述恒流源电路设置于外接电源与所述钻石缓冲电路的电源端之间，驱动所述钻石缓冲电路的三极管处工作状态。
进一步地，所述钻石缓冲电路包括第五电阻、第十二电阻、第二三极管、第四三极管、第五三极管和第八三极管；所述第四三极管、第五三极管的基极都与所述低通滤波电路的输出端连接；所述第四三极管、第五三极管的集电极分别与负极电源及正极电源连接；所述第四三极管、第五三极管的发射电极分别与所述第二三极管的基极、所述第八三极管的基极连接；所述第二三极管、所述第八三极管的集电极分别与正极电源、负极电源连接；所述第二三极管、所述第八三极管的发射极通过所述第五电阻、所述第十二电阻相连接。
进一步地，所述恒流源电路包括第一双晶体管、第七双晶体管、第一电阻、第二电阻、第十四电阻、第十五电阻；所述第一双晶体管的两个发极与正极电源之间分别设有所述第一电阻、所述第二电阻，所述第一双晶体管的一集电极与所述第四三极管的发射极连接；所述第七双晶体管的两个发极与负极电源之间分别设有所述第十四电阻、所述第十五电阻，所述第七双晶体管的一集电极与所述第五三极管的发射极连接。
进一步地，所述钻石缓冲电路的输出端设有茹贝尔网络。
进一步地，音频放大电路还包括第三过流保护三极管及第六过流保护三极管；所述第三过流保护三极管的基极与所述第二三极管的发射极连接，所述第三过流保护三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第三过流保护三极管的发射极与所述第五电阻、所述第十二电阻的公共端连接；所述第六过流保护三极管的基极与所述第八三极管的发射极连接，所述第六过流保护三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第六过流保护三极管的发射极也与所述第五电阻、所述第十二电阻的公共端连接。
进一步地，所述运算放大电路包括运算放大器、第六电阻、第十一电阻、第三电阻、第十电阻、第一电容和第六电容；所述第六电阻及所述第十电阻分别与所述运算放大器的负输入端及正输入端连接，所述运算放大器的的正输入端通过所述第十一电阻接地，所述第三电阻的两端分别与所述运算放大器的输出端及负输入端连接；所述第六电容的第一端与所述运算放大器的的正输入端连接，所述第六电容的第二端接地；所述第一电容的两端分别与所述第三电阻的两端连接。
进一步地，所述运算放大器包括型号为OPA1656或OP275的运放芯片。
进一步地，所述低通滤波电路包括第七电阻、第八电阻、第四电容及第八电容；所述运算放大器的输出端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述缓冲放大电路的输入端连接；所述第八电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第八电容的第二端接地；所述第四电容的第一端与所述第八电阻的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述缓冲放大电路的输出端连接。
进一步地，音频放大电路还包括耳机插入检测电路、第一继电器开关和第二继电器开关；所述缓冲放大电路的输出端通过第一继电器开关与耳机插口连接，所述缓冲放大电路的输出端通过所述第二继电器开关与前级输出端连接；所述耳机插入检测电路的检测端与所述耳机插口连接，当检测到耳机线插入时，所述第二继电器切断所述前级输出端的信号输出。
本发明技术方案，由运算放大电路、低通滤波电路、缓冲放大电路(耳机放大电路)组成一体的音频放大电路，由于输出级的缓冲电路由分立元件组成，具有高电流，高线性，输出阻抗低，失真低，也非常适用于耳机输出，且可以节省下一个缓冲放大芯片的成本。本项目使用在音频设备中带来高性能的声音表现，具有更低的失真、更高的转换速率、输出阻抗低和推动电流大等优点，能很好地满足音乐爱好者的听音乐的需求。
附图说明
图1为本发明的一种音频放大电路一实施例的模块原理示意图；
图2为本发明的一种音频放大电路一实施例的左声道电路图；
图3为本发明的一种音频放大电路一实施例的运算放大电路的电路图；
图4为本发明的一种音频放大电路一实施例的低通滤波电路及缓冲放大电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施例，本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
在一实施例中，请参阅图1及图2所示，一种音频放大电路，包括依次通信连接的运算放大电路10、低通滤波电路20及缓冲放大电路30；运算放大电路10，将DAC芯片输出的电流转换成模拟电压信号；低通滤波电路20，滤除目标频带外的残留高频噪声；缓冲放大电路30由分立元件组成。
本发明技术方案，由于输出级的缓冲电路由分立元件组成，具有高电流，高线性，输出阻抗低，失真低，也非常适用于耳机输出，且可以节省下一个缓冲放大芯片的成本。本项目使用在音频设备中带来高性能的声音表现，具有更低的失真、更高的转换速率、输出阻抗低和推动电流大等优点，能很好地满足音乐爱好者的听音乐的需求。
在本发明实施例的基础上，缓冲放大电路30包括钻石缓冲电路及恒流源电路；钻石缓冲电路的输入端与低通滤波电路20的输出端连接；恒流源电路设置于外接电源与钻石缓冲电路的电源端之间，驱动钻石缓冲电路的三极管处工作状态。需要说明的是，本实施例中采用交叉式钻石电路，其具有转换速率高，输出电流大，高线性的特点。
需要说明的是，输出的模拟信号经过交叉式钻石电路推动电路，进行阻抗变换，并驱动功率输出级进行电流放大流向负载(耳机或者其他设备)。本电路具输出电流，输出阻抗，失真小，转换速率高，可以满足高保真(Hi-Fi)音质的要求。
参照附图4所示的，钻石缓冲电路包括第五电阻、第十二电阻、第二三极管、第四三极管、第五三极管和第八三极管；第四三极管、第五三极管的基极都与低通滤波电路20的输出端连接；第四三极管、第五三极管的集电极分别与负极电源及正极电源连接；第四三极管、第五三极管的发射电极分别与第二三极管的基极、第八三极管的基极连接；第二三极管、第八三极管的集电极分别与正极电源、负极电源连接；第二三极管、第八三极管的发射极通过第五电阻、第十二电阻相连接。
本方案中的第二三极管、第四三极管、第五三极管和第八三极管共同组成了交叉式钻石电路，其具有转换速率高，输出电流大，高线性的特点。
在本实施例的基础上，恒流源电路包括第一双晶体管、第七双晶体管、第一电阻、第二电阻、第十四电阻、第十五电阻；第一双晶体管的两个发极与正极电源之间分别设有第一电阻、第二电阻，第一双晶体管的一集电极与第四三极管的发射极连接；第七双晶体管的两个发极与负极电源之间分别设有第十四电阻、第十五电阻，第七双晶体管的一集电极与第五三极管的发射极连接。
可以理解的是，第一双晶体管和第一电阻、第二电阻,第七双晶体管和第十四电阻、第十五电阻组成了恒流源，分别作为第四三极管和第五三极管的有源负载，具有输出电流恒定、温度特性好、交流等效电阻无穷大等特点，恒流源还为第二三极管和第八三极管提供静态电流，使第二三极管和第八三极管工作在A类的状态。
需要说明的是，为了防止输出级高频自激，钻石缓冲电路的输出端设有茹贝尔网络，茹贝尔网络包括了相互串联的第十三电阻和第九电容。
在本实施例的基础上，该音频放大电路还包括第三过流保护三极管及第六过流保护三极管；第三过流保护三极管的基极与第二三极管的发射极连接，第三过流保护三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第三过流保护三极管的发射极与第五电阻、第十二电阻的公共端连接；第六过流保护三极管的基极与第八三极管的发射极连接，第六过流保护三极管的集电极与第二三极管的基极连接，第六过流保护三极管的发射极也与第五电阻、第十二电阻的公共端连接。
可以理解的是，第三过流保护三极管及第六过流保护三极管分别是第二三极管和第八三极管的过流保护三极管，防止第二三极管和第八三极管因为过流而摔坏。
在本实施例中，参照附图3所示的，运算放大电路10包括运算放大器、第六电阻、第十一电阻、第三电阻、第十电阻、第一电容和第六电容；第六电阻及第十电阻分别与运算放大器的负输入端及正输入端连接，运算放大器的的正输入端通过第十一电阻接地，第三电阻的两端分别与运算放大器的输出端及负输入端连接；第六电容的第一端与运算放大器的的正输入端连接，第六电容的第二端接地；第一电容的两端分别与第三电阻的两端连接。
其中，运算放大器为低电压噪声的JFET音频运放，和外围元件第六电阻、第十一电阻、第三电阻、第十电阻一同组成I/V转换电路，将DAC芯片输出的电流转换成模拟电压信号。第一电容和第六电容可以防止运算放大器高频自激，且改变第三电阻、第十电的阻值可以调整输出的电压的大小。
具体地，运算放大器包括型号为OPA1656或OP275的运放芯片，当然其还可以使用其他的运放芯片。
在本发明实施例汇总，低通滤波电路20包括第七电阻、第八电阻、第四电容及第八电容；运算放大器的输出端与第七电阻的第一端连接，第七电阻的第二端与第八电阻的第一端连接，第八电阻的第二端与缓冲放大电路30的输入端连接；第八电容的第一端与第八电阻的第二端连接，第八电容的第二端接地；第四电容的第一端与第八电阻的第一端连接，第四电容的第二端与缓冲放大电路30的输出端连接。第七电阻和第八电阻、第四电容及第八电容组成二级的低通滤波电路20，其可以滤除DAC芯片输出信号中频带外的残留高频噪声。
在本实施例中，音频放大电路还包括耳机插入检测电路80、第一继电器开关40和第二继电器开关50；缓冲放大电路30的输出端通过第一继电器开关40与耳机插口60连接，缓冲放大电路30的输出端通过第二继电器开关50与前级输出端70连接；耳机插入检测电路80的检测端与耳机插口60连接，当检测到耳机线插入时，第二继电器切断前级输出端70的信号输出。
可以理解的是，该切换功能可以通过触发开关或者可以使用内部带开关检测的耳机插座，当插入耳机时，耳机的投保触碰到触发开关(触发开关安装在耳机插座的边上)，触发开关(接到MCU引脚)被耳机耳机插头触碰短路，此时给到MCU信号，MCU信号将输出控制信号驱动三极管控制继电器断开前级输出的继电器。当然，其实现方式不以本实施例中描述为限制。
本发明技术方案具有以下优点：使用本项目的音频设备跟同类产品相比声音具有高解析力、细腻、自然、临场感强、耐听的特点；其带来更低的失真，输出阻抗低和推动电流大优点。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种音频放大电路，其特征在于，包括：依次通信连接的运算放大电路、低通滤波电路及缓冲放大电路；所述运算放大电路，将DAC芯片输出的电流转换成模拟电压信号；所述低通滤波电路，滤除目标频带外的残留高频噪声；所述缓冲放大电路由分立元件组成。
2.根据权利要求1所述的音频放大电路，其特征在于，所述缓冲放大电路包括钻石缓冲电路及恒流源电路；所述钻石缓冲电路的输入端与所述低通滤波电路的输出端连接；所述恒流源电路设置于外接电源与所述钻石缓冲电路的电源端之间，驱动所述钻石缓冲电路的三极管处工作状态。
3.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述钻石缓冲电路包括第五电阻、第十二电阻、第二三极管、第四三极管、第五三极管和第八三极管；所述第四三极管、第五三极管的基极都与所述低通滤波电路的输出端连接；所述第四三极管、第五三极管的集电极分别与负极电源及正极电源连接；所述第四三极管、第五三极管的发射电极分别与所述第二三极管的基极、所述第八三极管的基极连接；所述第二三极管、所述第八三极管的集电极分别与正极电源、负极电源连接；所述第二三极管、所述第八三极管的发射极通过所述第五电阻、所述第十二电阻相连接。
4.根据权利要求3所述的音频放大电路，其特征在于，所述恒流源电路包括第一双晶体管、第七双晶体管、第一电阻、第二电阻、第十四电阻、第十五电阻；所述第一双晶体管的两个发极与正极电源之间分别设有所述第一电阻、所述第二电阻，所述第一双晶体管的一集电极与所述第四三极管的发射极连接；所述第七双晶体管的两个发极与负极电源之间分别设有所述第十四电阻、所述第十五电阻，所述第七双晶体管的一集电极与所述第五三极管的发射极连接。
5.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述钻石缓冲电路的输出端设有茹贝尔网络。
6.根据权利要求4所述的音频放大电路，其特征在于，还包括第三过流保护三极管及第六过流保护三极管；所述第三过流保护三极管的基极与所述第二三极管的发射极连接，所述第三过流保护三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第三过流保护三极管的发射极与所述第五电阻、所述第十二电阻的公共端连接；所述第六过流保护三极管的基极与所述第八三极管的发射极连接，所述第六过流保护三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第六过流保护三极管的发射极也与所述第五电阻、所述第十二电阻的公共端连接。
7.根据权利要求1所述的音频放大电路，其特征在于，所述运算放大电路包括运算放大器、第六电阻、第十一电阻、第三电阻、第十电阻、第一电容和第六电容；所述第六电阻及所述第十电阻分别与所述运算放大器的负输入端及正输入端连接，所述运算放大器的的正输入端通过所述第十一电阻接地，所述第三电阻的两端分别与所述运算放大器的输出端及负输入端连接；所述第六电容的第一端与所述运算放大器的的正输入端连接，所述第六电容的第二端接地；所述第一电容的两端分别与所述第三电阻的两端连接。
8.根据权利要求7所述的音频放大电路，其特征在于，所述运算放大器包括型号为OPA1656或OP275的运放芯片。
9.根据权利要求7所述的音频放大电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括第七电阻、第八电阻、第四电容及第八电容；所述运算放大器的输出端与所述第七电阻的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第八电阻的第一端连接，所述第八电阻的第二端与所述缓冲放大电路的输入端连接；所述第八电容的第一端与所述第八电阻的第二端连接，所述第八电容的第二端接地；所述第四电容的第一端与所述第八电阻的第一端连接，所述第四电容的第二端与所述缓冲放大电路的输出端连接。
10.根据权利要求1所述的音频放大电路，其特征在于，还包括耳机插入检测电路、第一继电器开关和第二继电器开关；所述缓冲放大电路的输出端通过第一继电器开关与耳机插口连接，所述缓冲放大电路的输出端通过所述第二继电器开关与前级输出端连接；所述耳机插入检测电路的检测端与所述耳机插口连接，当检测到耳机线插入时，所述第二继电器切断所述前级输出端的信号输出。
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