CN1750390A - 放大电路及增益控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及将输出信号电平控制在所希望的电平以下的放大电路及增益控制方法，目的在于，提供一种不进行不必要的控制、而可以将输出电压电平抑制在所希望的电平范围的放大电路以增益控制方法。本发明，提供一种限制输出信号的放大电路，其特征在于，具有：比较单元(15、115)，其比较输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的比较结果；以及放大单元(12)，其用根据比较单元(15、115)的比较结果所选择的增益，来放大输入信号。
Description
技术领域
本发明涉及放大电路及增益控制方法，特别涉及将输出信号电平抑制在所希望的电平以下的放大电路及增益控制方法。
背景技术
在用于驱动头戴式受话器、耳机、扬声器等负载的放大电路中，为了对负载进行过电流等保护采用了限制输出电压的方法。
图5表示以往的一个例子的动作说明。
如图5所示，当在由所希望的限幅电平Vclip限制了输出信号时，输出信号波形变成为由限幅电平Vclip所切断的波形。如果由这样的输出电压来驱动头戴式受话器、耳机、扬声器等负载，则成为在输出声音等中产生畸变等的原因。
另外，除了限制输出电压以外，还有根据输出电压的峰值来控制增益，通过控制输出电压的振幅的AGC(automatic gain control)，将输出电压的振幅抑制在所希望的电平的方法。
发明内容
但是，在以往的AGC等，通常根据输出电压的峰值，线性地控制增益，为控制输出电压的振幅，即使在不必调整增益的信号部分，增益也被降低，所以，存在有进行不必要的增益控制等课题。
本发明是鉴于上述课题而提出的，目的在于，提供不进行不必要的控制，而可以将输出电压电平抑制在所希望的电平范围的放大电路以增益控制方法。
本发明，提供一种限制输出信号的放大电路，其特征在于，具有：比较输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的比较结果的比较单元15、115；以及用根据比较单元15、115的比较结果所选择的增益，来放大输入信号的放大单元12。
另外，本发明，具有：反相放大由放大单元15、115所放大的信号，并作为1个输出信号输出的第1反相放大单元13。
再者，本发明的特征在于，具有反相放大由第1反相放大单元13所放大的信号、并作为另外的输出信号输出的第2反相放大单元14；比较单元15，具有：比较第1反相放大单元13的输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的第1比较结果的第1比较单元51；比较第2反相放大单元14的输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的第2比较结果的第2比较单元52；以及输出第1比较单元51的第1比较结果和第2比较单元52的第2比较结果的逻辑和的逻辑和门54；放大单元12，根据逻辑和门54的输出来选择增益。
另外，上述参照符号，说到低只是参考，并不会因此而限制权利要求范围的记载。
根据本发明，因为只有在输出信号超过基准电压时，降低增益，抑制输出信号，所以具有不进行不必要的控制而可以将输出电压电平抑制在所希望的电平范围内等特长。
附图说明
图1是本发明第1实施例的电路构成图；
图2是本发明第1实施例的动作说明图；
图3是本发明第2实施例的电路构成图；
图4是本发明第2实施例的动作说明图；
图5是传统的动作说明图。
图中
101-放大电器 RL-负载 11-分压电路 12-增益控制电路 13、14-反相放大电路 15、115-增益切换电路 21、31、41-差动放大电路 51、52、151-比较器 53、153-基准电压源 54-逻辑和门 R11、R12、R21、R22、R31、R32、R41、R42-电阻 M11-晶体管。
具体实施方式
第1实施例
构成
图1表示本发明第1实施例的电路构成图。
本实施例的放大电路1，放大输入声音信号，供给负载RL。负载RL，例如是扬声器等。
放大电路1，由分压电路11、增益控制电路12、反相放大电路13、14、增益切换电路15构成。分压电路11，是被做成将电阻R11和电阻R12串联连接在端子Tin与作为基准的恒压Vcom之间的结构。分压电路11，根据电阻R11和电阻R12的电阻比，分割供给端子Tin的输入声音信号，从电阻R11与电阻R12的连接点输出。
由分压电路11所分割的输入声音信号，供给增益控制电路12。增益控制电路12，由差动放大电路21及电阻R21、电阻R22和增益切换用晶体管M11构成，构成非反相放大电路。差动放大电路21，向非反相输入端子供给在分压电路11所分压的输入声音信号。电阻R21，连接在差动放大电路21的输出端子与反相输入端子之间。另外，电阻R22，一端与差动放大电路21的反相输入端子连接，在另一端通过晶体管M11被施加作为基准的恒压Vcom。
晶体管M11，例如，由p沟道MOS场效应晶体管构成，源极与电阻R22的另一端连接，在漏极及反向栅被施加作为基准的恒压Vcom。另外，晶体管M11，栅极与增益切换电路15连接，根据来自增益切换电路15的增益切换信号进行开关。
如果晶体管M11导通，则差动放大电路21的反相输入端子，通过电阻R21与输出端子连接，同时，通过电阻R22被施加作为基准的恒压Vcom。这时，增益控制电路12的增益A1为
A1＝(R21+R22)/R22 …(1)
例如，如果R21＝R22，则A1＝2倍。
另外，如果晶体管M11关断，则差动放大电路21的反相输入端子通过电阻R21与输出端子连接。增益控制电路12的增益A2为
A2＝1 …(2)
这样，增益控制电路12，根据来自增益切换电路15的切换控制信号，通过开关晶体管M11，增益可以被切换为A1或A2。
增益控制电路12的输出声音信号，供给反相放大电路13。
反相放大电路13，由差动放大电路31及电阻R31、R32构成反相放大电路。来自增益控制电路12的声音信号，通过电阻R31供给差动放大电路31的反相输入端子。差动放大电路31，向非反相输入端子施加作为基准的恒压Vcom，电阻R32连接在输出端子与反相输入端子之间。电阻R31和电阻R32被设定为(R31＝R32)。
反相放大电路13，将由增益控制电路12所供给的声音信号乘以-1倍后输出。反相放大电路13的输出声音信号，供给输出端子Tout+及反相放大电路14和增益切换电路15。
反相放大电路14，由差动放大电路41及电阻R41、R42构成反相放大电路，与反相放大电路13一样，电阻R41和电阻R42被设定为(R41＝R42)，将由反相放大电路13所供给的声音信号乘以-1倍后输出。
反相放大电路14的输出声音信号，由输出端子Tout-输出，同时，被供给增益切换电路15。
增益切换电路15，由比较器51、52、基准电压源53、逻辑和门54构成。将反相放大电路13的输出声音信号供给到比较器51的非反相输入端子。由基准电压源53将基准电压供给比较器51的反相输入端子。如果反相放大电路13的输出声音信号，变为比由基准电压源53所发生的基准电压大，则比较器51将输出作为高电平，如果反相放大电路13的输出声音信号变为比由基准电压源53所发生的基准电压小，则比较器51将输出作为低电平。比较器51的输出供给逻辑和门54。
将反相放大电路14的输出声音信号，供给比较器52的非反相输入端子。由基准电压源53将基准电压供给比较器52的反相输入端子。如果反相放大电路14的输出声音信号变为比由基准电压源54所发生的基准电压大，则比较器52将输出作为高电平，在反相放大电路14的输出声音信号比由基准电压源53所发生的基准电压小时，比较器52将输出作为低电平。比较器52的输出供给逻辑和门54。
逻辑和门54，输出比较器51的输出与比较器52的输出的逻辑和。逻辑和门54的输出供给增益控制电路12的晶体管M11的栅极。晶体管M11，由p沟道MOS晶体管构成，在逻辑和门54的输出为低电平时导通，在逻辑和门54的输出为高电平时关断。
动作
图2表示本发明的第1实施例的动作说明图。图2(A)表示端子Tout+、Tout-的输出信号波形，图2(B)表示比较器51的输出，图2(C)表示比较器52的输出，图2(D)表示逻辑和门54的输出，图2(E)表示晶体管M11的开关状态，图2(F)表示增益控制电路12的增益状态。另外，在图2(A)中，实线表示端子Tout+的电压波形，虚线表示Tout-的电压波形。
在时刻t0，在端子Tout+的电压比基准电压Vref小的状态下，如图2(B)所示，比较器51的输出是低电平。在比较器51的输出为低电平的状态下，如图2(D)所示，逻辑和门54的输出为低电平。
在逻辑和门54的输出为低电平的状态下，晶体管M11导通。在晶体管M11导通的状态下，如图2(E)所示，增益控制电路12的增益为A1＝2。
接着，如果在时刻t1图2(A)中用实线所示的输出端子Tout+的电压超过基准电压Vref，则如图2(B)所示，比较器51的输出为高电平。由于比较器51的输出为高电平，所以如图2(D)所示，逻辑和门54的输出为高电平。
由于逻辑和门54的输出为高电平，所以晶体管M11关断。如果晶体管M11关断，则如图2(E)所示，增益控制电路12的增益为A2＝1，增益控制电路12的增益为时刻t0时的一半。由此，输出端子Tout+的电压被抑制。这时，由于增益控制电路12的增益被抑制为A2＝1，所以在图2(A)中用虚线表示的输出端子Tout-的电压也被抑制，下限一侧的电压也被抑制。
另外，如果在时刻t2图2(A)中用虚线所示的输出端子Tout-的电压超过基准电压Vref，则如图2(C)所示，比较器52的输出为高电平。由于比较器52的输出为高电平，所以如图2(D)所示，逻辑和门54的输出为高电平。
由于逻辑和门54的输出为高电平，所以晶体管M11关断。如果晶体管M11关断，则如图2(E)所示，增益控制电路12的增益为A2＝1，增益控制电路12的增益为时刻t0时的一半。由此，输出端子Tout-的电压被抑制。
这时，由于增益控制电路12的增益被抑制为A2＝1，所以在图2(A)中用实线表示的输出端子Tout+的电压也被抑制，下限一侧的电压也被抑制。
这样，依据本实施例，可以将向负载RL的施加的电压的振幅抑制在ΔV0的电压范围。
另外，在本实施例中，只有在输出端子Tout+或输出端子Tout-的电压超过基准电压Vref时，才将增益控制电路12的增益降低为A2。因此，当在通常的电压范围进行动作时，可以以通常的增益A1驱动，可以不加不必要的抑制来驱动负载RL。
另外，本实施例的放大电路1，具有用于控制用基准电压52所发生的基准电压Vref的端子Tcnt。
第2实施例
构成
图3表示本发明第2实施例的电路构成图。同图中，在与图1相同构成部分中，附以相同符号，故省略其说明。
本实施例的放大电路101，由分压电路11、增益控制电路12、反相放大电路13、增益切换电路115构成，做成为以单极性驱动负载RL的结构。负载RL，一端与输出端子Tout连接，另一端接地。另外，与此相应，也将分压电路11、增益控制电路12的作为基准的电压Vcom做成接地电位。
增益切换电路115，由比较器151及基准电路源153构成。比较器151，向非反相输入端子供给反相放大电路13的输出，由基准电压源153向反相输入端子供给基准电压Vref。在反相放大电路13的输出即输出端子Tout的输出电压比基准电压Vref大时，比较器151将输出作为高电平，在反相放大电路13的输出即输出端子Tout的输出电压比基准电压Vref小时，比较器151将输出作为低电平。比较器151的输出供给晶体管M11栅极。晶体管M11，在比较器151的输出为高电平时关断，将增益控制电路12的增益降低为A2，在比较器151的输出为低电平时导通，将增益控制电路12的增益上升为A1。
动作
图4表示本发明的第2实施例的动作说明图。图4(A)表示端子Tout的输出信号波形，图4(B)表示比较器151的输出，图4(C)表示晶体管M11的开关状态，图4(D)表示增益控制电路12的增益状态。
在时刻t10，如图4(A)所示，在端子Tout的电压比基准电压Vref小的状态下，如图4(B)所示，比较器151的输出是低电平。在比较器151的输出为低电平的状态下，如图4(C)所示，晶体管M11导通。在晶体管M11导通的状态下，如图4(D)所示，增益控制电路12的增益为通常的增益A1＝2。
接着，在时刻t11、t12，如果图4(A)所示，如果输出端子Tout的电压超过基准电压Vref，则如图4(B)所示，比较器151的输出为高电平。由于比较器151的输出为高电平，所以如图4(C)所示，晶体管M11关断。如果晶体管M11关断，则如图4(D)所示，增益控制电路12的增益，为增益A2＝1，增益控制电路12的增益为时刻t10时的一半。由此，如图4(A)所示，输出端子Tout的电压被抑制。
Claims (5)
1.一种放大电路，其用于限制输出信号，其特征在于，
具有：
比较所述输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的比较结果的比较单元；和
用根据所述比较单元的比较结果所选择的增益，来放大输入信号的放大单元。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，
具有反相放大由所述放大单元所放大过的信号，并作为1个输出信号输出的第1反相放大单元。
3.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，
具有反相放大由所述第1反相放大单元所放大过的信号，并作为另外的输出信号输出的第2反相放大单元；
所述比较单元，具有：第1比较单元，其比较所述第1反相放大单元的输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的第1比较结果；第2比较单元，其比较所述第2反相放大单元的输出信号与基准电压，输出与其大小关系对应的第2比较结果；以及逻辑和门，其输出所述第1比较单元的第1比较结果和所述第2比较单元的第2比较结果的逻辑和；
所述放大单元，根据所述逻辑和门的输出来选择增益。
4.一种放大电路的增益控制方法，其用于限制输出信号，其特征在于，
比较所述输出信号与基准电压；
根据与其大小关系对应的比较结果，来选择放大输入信号的放大单元的增益。
5.根据权利要求4所述的放大电路的增益控制方法，其特征在于，
所述输出信号，由非反相输出信号和其反相输出信号构成；
比较所述非反相输出信号与基准电压，取得与其大小关系对应的第1比较结果；
比较所述反相输出信号与基准电压，取得与其大小关系对应的第2比较结果；
根据所述第1比较结果与所述第2比较结果的逻辑和，选择所述放大单元的增益。
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