CN201018457Y - 减少噪声之音频放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种减少噪声之音频放大器，其包含：第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；与第一级放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻；与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及与第一电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回路，且此可变电阻具有至少三种之电阻值，并以电阻值可以连续变化为佳。该可变电阻于电路启动初期为低阻值，当供应电压进入正常工作区时(包括同时或之后)，该可变电阻之电阻值上升，使该并联回路之电阻值接近或等于第一电阻之电阻值。

Description

减少噪声之音频放大器

技术领域

本实用新型涉及一种减少噪声之音频放大器，其待机耗电量(stand-by current)极低，且能够消除开机/关机时之突波噪声。

背景技术

图1以示意电路图显示公开技术之音频放大器的大致结构。如图所示，此种已知的音频放大器利用两组放大器11、12串联得到所需要之功率输出，但是由于两级放大器反应时间不同，如图2所示，在开机与关机期间，输出端VOUT+及VOUT-之电位无法保证相同；在不平衡的状态下，会有噪声产生，导致负载端之扬声器会产生爆音或杂音(pops and clicks)。

针对上述缺点，在美国专利第5642074号中提出改进，如图3所示，藉由比较器130的作用，于开机时使开关122导通构成短路，旁通电阻RF1，意图藉此使输出端VOUT+及VOUT-之电位在开机时维持平衡。此外，在该案中设有待机控制，当音频放大器进入静止状态时，可通过输入待机控制讯号143，切换开关142，以在待机状态时，减少自供应电压V+经过电阻R3、R4接地流失的电能耗损，并关闭放大器11、12。该案中亦揭示了如图4所示的另一个实施例，其为图3电路的变化，仅改变开关的设置位置而已，原理相似。

上述公开技术之同一申请人，在同一概念下，又获得了美国专利第5648742，5703529，5939938及6346854号，其电路结构均十分相似。

然而，上述公开技术并未能完全解决突波噪声的问题。详言之，第一级放大器11之增益由电阻RF1和电阻RI1之比值RF1/RI1来决定，在集成电路应用中，此增益值是由使用者来设定，一般使用RF1/RI1＝1到10。但上述公开技术仅在增益比值设定为1时，才能确实得到如图5所示之平滑电位上升图形而不致产生噪声，当增益比值设定大于1时则不然。此因，该公开技术通过开关122的切换，来控制开机初期VOUT-的变化，在电源启动后的初始阶段，令开关122导通，此时电阻RF1被旁通而不发生作用，第一级放大器11之增益为1(unit gain)；之后当电路进入正常工作状态时，比较器130切断开关122而令电阻RF1成为有效回路，此时第一级放大器11之增益由RF1/R11的比值决定，而当此比值不为1时，例如为5，则在开关122切换之时，第一级放大器11之增益由1瞬间改变为5，此时仍会产生突波噪声，如图6。此噪声仍会使负载扬声器产生杂音，且增益愈大时，情况愈严重，尤其是可携式之耳机放大器中，更为恶劣。

除上述缺点外，在待机状态中，上述公开技术仍有一条自供应电压V+经过电阻R5、R6接地的耗电路径存在，且比较器130不能关闭，否则将影响开关122的正确性，因此当音频放大器进入静止状态时，其耗电之控制并不为最佳。而低耗电对于可携式产品应用而言极为重要。

发明内容

有鉴于以上所述，本实用新型的目的便是要提出较佳之电路结构，以解决上述两项问题。

根据上述目的，本实用新型乃提出一种减少噪声之音频放大器，其包含：第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；与第一级放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻；与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及与第一电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回路，且此可变电阻具有至少三种之电阻值，并以电阻值可以连续变化为佳。该可变电阻于电路启动初期为低阻值，当供应电压进入正常工作区时(包括同时或之后)，该可变电阻之电阻值上升，使该并联回路之电阻值接近或等于第一电阻之电阻值。

上述可变电阻可以包括彼此串联的一个开关和一个可变电阻元件，且音频放大器中可更包含一比较器，其输出储存于一拴锁电路中，并以该拴锁电路之输出控制所述开关；如此，在电路待机时，便可关闭该比较器。

在其中一个实施型态中，该比较器之输出，根据两讯号之比较而得，该两讯号其一为供应电压之一分压，另一为该供应电压之另一分压，加上对一电容器充电之电压值。

以下将通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型之目的、技术内容、特点及其所达成之功效。

附图说明

图1为示意电路图，显示公开技术之音频放大器的大致结构。

图2为波形图，用以说明公开技术之缺点。

图3与图4分别示出公开技术之两种电路结构。

图5与图6为波形图，用以说明公开技术之缺点。

图7与图8为示意电路图，说明本实用新型之概念。

图9为本实用新型之具体实施例之示意电路图。

图10为波形图，用以说明电压Va、Vb与开关711之作动关系。

图中符号说明

11  第一级放大器

12  第二级放大器

71  可变电阻

711     开关

712     可变电阻(PMOS晶体管)

72      控制讯号

73      并联回路

75      比较器

76      拴锁电路

761     反器

78      待机控制讯号

122     开关

130     比较器

142     开关

143     待机控制讯号

CB，CC  电容

RF1，RI1，RF2，RI2电阻

R3，R4，R5，R6，R01，R02，R03，R04，R05电阻

具体实施方式

首先就本实用新型的概念来加以说明，请先参阅图7，本实用新型改良公开技术之第一处在于，控制第一级放大器11之增益，使其瞬间变化不致过大。其概念如图所示，将公开技术中之开关122，改以可变电阻71来取代，此可变电阻71应不只具有0和固定电阻值之两阶段变化，而至少应具有三种以上的电阻值变化，且以能够连续变化为更佳。可变电阻71之电阻值受控制讯号72所控制，在电路启动时，电阻值由0或较低值逐渐上升，直至可变电阻71之电阻值远大于电阻RF1之电阻值，换言之，可变电阻71和电阻RF1所构成的并联回路73，其电阻值由较低值逐渐上升至等于或接近电阻RF1之电阻值。由于第一级放大器11之增益等于并联回路73之电阻值除以电阻RI1之电阻值，故并联回路73电阻值之渐进变化，表示第一级放大器11之增益渐进变化，如此即可消除噪声。

可变电阻71和控制讯号72的实施方式，有多种作法可行，后文将在图9中，举一更具体实施例加以说明。

请再参阅图8，本实用新型改良公开技术之第二处在于，利用不同的方式控制比较器130，使其在待机时得以关闭，且不必维持一条耗电的参考电压路径。其概念如图所示，系将公开技术中之比较器130，改为比较器75与栓锁电路76，将比较器75之输出锁定在栓锁电路76，如此即可在待机时关闭比较器75，并同时关闭比较器75的参考电压输入。

以上概念的具体实施方式，举一例如图9，但须说明的是，此仅为本实用新型之音频放大器的其中一个电路实施例，在前述实用新型概念下，熟悉本技术者可以思及各种变化方式，均应属于本实用新型之权利范围。

在图9所示实施例中，上方第一级放大器11之并联回路73内，除电阻RF1的路径外，设有另一条并联路径，此路径上设置有开关711和可变电阻712。开关711和可变电阻712二者，即相等于图7中之可变电阻71。如图所示，开关711和可变电阻712均可使用PMOS晶体管来制作，此为最简便的实施方式，但当然，亦可采用其它方式来制作，仍属本实用新型之权利范围。

可变电阻712之控制讯号72，由供应电压V+经分压产生，因此，在电路启动阶段，PMOS晶体管712的栅极电压呈连续变化，故可使第一级放大器11之增益渐进变化，不致产生噪声。

电路下方，比较器75之输出，传送至正反器761的设定输入端(S)，将比较器75之输出锁定在正反器761之内。比较器75之输入电压分别为Va与Vb，电压值Vb由供应电压V+经分压而得，电压值Va由供应电压V+经分压后，加上对电容器CB充电之电压值而得。藉由对电阻R01-R05的适当阻值安排、及电容CB的电容值设计，可令电路启动时，电压值Va低于电压值Vb，但随着电容器CB的充电，电压值Va将上升超过电压值Vb，于是比较器75之输出改变状态，切断开关711。电压值Va、Vb和开关711的切换关系，请参阅图10。

藉由电阻R01-R03的适当阻值安排，可设定在PMOS晶体管712的栅极电压等于(V+)(R02+R03)/(R01+R02+R03)时(V+为供应电压正常工作时之电压值)，使PMOS晶体管712的电阻值远大于电阻RF1之电阻值，换言之在开关711切断的时点，并联回路73的电阻值已经接近或等于电阻RF1之电阻值，故当开关711切断时，第一级放大器11之增益仅有微小甚至无变化，不致产生噪声。

除上述特点外，请注意在待机阶段，不论是比较器75本身，或其输入电压Va与Vb之讯号产生路径，都可以关闭或切断。如图所示，待机控制讯号78不但关闭了比较器75，也切断了自供应电压V+至R01-R03和自供应电压V+至R01、R04、R05、CB的两条路径。因此，与公开技术相较，可更进一步降低电路中不必要的耗电。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，唯以上所述者，仅系为使熟悉本技术者易于了解本实用新型的内容而已，并非用来限定本实用新型之权利范围。熟悉本技术者，当可在本实用新型概念之内，立即思及各种等效变化。例如，比较器75可改使用磁滞比较器；电路中所示直接连接的元件，可以在其中插入不影响讯号意义的其它元件；分压元件可以不一定要使用电阻，而可使用其它元件如各种二极管；等等。故凡依本实用新型之概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本实用新型之申请专利范围内。

Claims (9)

1.一种减少噪声之音频放大器，其特征是，包含：

第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；

与第一级放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻；

与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及

与第一电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回路，且此可变电阻具有至少三种电阻值。

2.如权利要求1所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可变电阻之电阻值可以连续变化。

3.如权利要求1所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该音频放大器接受一供应电压，且该可变电阻之电阻值受该供应电压之第一分压讯号控制而变化。

4.如权利要求3所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，当该供应电压进入正常工作区时，该可变电阻之电阻值大于第一电阻之电阻值，使该并联回路之电阻值接近或等于第一电阻之电阻值。

5.如权利要求4所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可变电阻包含：彼此串联的一个开关和一个可变电阻元件，于电路启动初期，该开关导通，而当该供应电压进入正常工作区时，该开关切断。

6.如权利要求5所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，更包含有一比较器，其输出储存于一拴锁电路中，该拴锁电路的输出控制前述开关；当该供应电压进入正常工作区时，所述比较器的输出讯号切断该开关。

7.如权利要求6所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该比较器的两个输入，其一为该供应电压之第二分压，另一为该供应电压之第三分压，加上对一电容器充电的电压值。

8.如权利要求7所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该比较器于待机时关闭，且于待机时亦切断产生上述第二分压与第三分压的路径。

9.如权利要求5所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可变电阻元件为PMOS晶体管，其栅极受控于前述第一分压讯号。

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