CN201226017Y - 一种音频功放验证装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于音频功放领域，提供了一种音频功放验证装置，包括：对输入的音频信号进行调整的前置放大器；对所述前置放大器输出的音频信号进行放大处理的积分放大器，与所述前置放大器电连接；对所述积分放大器输出的音频信号进行脉宽调制处理的比较器，其音频信号输入端与所述积分放大器的输出端电连接，调制信号输入端则连接至一脉宽调制载波信号源；以及根据所述比较器的输出结果控制向外部扬声器输出脉冲驱动信号的模拟开关。本实用新型通过采用模拟开关代替传统的H－桥作为输出级，使得音频功放验证装置的结构简单，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型属于音频功放领域，尤其涉及一种音频功放验证装置。
背景技术
D类音频功放是一种生成脉冲序列并通过脉冲序列驱动负载的放大器，脉冲序列的脉冲宽度根据输入信号进行调制。D类音频功放的功率器件始终工作在开关状态，理论上其效率可达100％。这种高效率不仅意味着节能，而且代表着少热量，为很多产品免去或减少了对散热的投入。
D类音频功放器已有集成化发展的趋势，在投入生产之前，需要对其功能和相关器件参数进行验证。考虑到D类音频功放集成电路的成本问题，一般采用分立器件仿真验证方式，在线路板上仿真出D类音频功放内部模块结构，并设置其中相应元器件的参数，将该线路板的输出信号输出至扬声器，通过辨别扬声器的音频效果达到验证音频功放集成电路功能的目的。
传统的D类音频功放验证线路板中，一般直接参照音频功放集成电路的结构，使用H-桥电路作为输出级，H-桥的半桥模型电路如图1所示，包括PMOS管和NMOS管，当输入端为低电平时，PMOS管导通而NMOS管截止，输出端输出电源电压；当输入端为高电平时，NMOS管导通而PMOS管截止，输出端与地接通。功率MOS管一般有较大的输入电容，所以在比较器和H-桥之间要添加驱动电路，这必然使系统变得复杂，而驱动电路也势必引入更多的噪声。另外，为了防止PMOS管和NMOS管发生“直通”现象，要为栅极信号添加死区时间，一般的分立器件系统都是采用RC延时电路来形成死区时间，但是这种电路结构很难得到精确的死区时间，会给输出带来较大的失真，从而导致测试精度低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种音频功放验证装置，旨在解决现有技术采用H-桥作为输出级导致音频功放验证装置结构复杂、测试精度低的问题。
本实用新型是这样实现的，一种音频功放验证装置，所述装置包括：
对输入的音频信号进行调整的前置放大器；
对所述前置放大器输出的音频信号进行放大处理的积分放大器，与所述前置放大器电连接；
对所述积分放大器输出的音频信号进行脉宽调制处理的比较器，其音频信号输入端与所述积分放大器的输出端电连接，调制信号输入端则连接至一脉宽调制载波信号源；以及
根据所述比较器的输出结果控制向外部扬声器输出脉冲驱动信号的模拟开关。
本实用新型通过采用模拟开关代替传统的H-桥作为输出级，使得音频功放验证装置的结构简单，测量精度高。
附图说明
图1是现有技术提供的H-桥的半桥模型电路结构图；
图2是本实用新型实施例提供的音频功放验证装置结构图；
图3是本实用新型实施例提供的音频功放验证装置中的比较器的结构图；
图4是本实用新型实施例提供的模拟开关的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例提供的音频功放验证装置采用模拟开关代替传统的H-桥作为输出级，使得音频功放验证装置的结构简单，测量精度高。
本实用新型实施例提供的音频功放验证装置的结构如图2所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
音频功放验证装置包括前置放大器21，积分放大器22，比较器23，模拟开关24。其中，前置放大器21对输入的音频信号进行调整；积分放大器22与前置放大器21电连接，对前置放大器21输出的音频信号进行积分放大；比较器23的音频信号输入端a和b与积分放大器22电连接，调制信号输入端e与一脉宽调制载波信号源26连接，将积分放大器22输出的信号进行比较，以对音频信号进行脉宽调制；模拟开关24的输入端与比较器23电连接，输出端与外部扬声器电连接，根据比较器23的输出结果控制向外部扬声器输出相应的电压信号。
本实用新型实施例中，前置放大器21包括：运算放大器U1、电阻R3和R4；运算放大器U1的反相输出端通过电阻R3连接至运算放大器U1的同相输入端；运算放大器U1的同相输出端通过电阻R4连接至运算放大器U1的反相输入端。作为本实用新型的一个实施例，前置放大器21还包括电阻R1和R2，运算放大器U1的同相输入端和反相输入端分别通过R1、R2与两个音频信号输入端连接。
本实用新型实施例中，积分放大器22包括：运算放大器U2、电容C1和C2；运算放大器U2的反相输出端通过电容C1连接至运算放大器U2的同相输入端；运算放大器U2的同相输出端通过电容C2连接至运算放大器U2的反相输入端。作为本实用新型的一个实施例，积分放大器22进一步包括：电阻R5和电阻R6；其中，电阻R5连接在运算放大器U1的反相输出端和运算放大器U2的同相输入端之间；电阻R6连接在运算放大器U1的同相输出端和运算放大器U2的反相输入端之间。
作为本实用新型的一个实施例，为了降低环境噪声的影响，运算放大器U1或者运算放大器U2为全差分运算放大器，或者两者均为全差分运算放大器。
本实用新型实施例中，比较器23的结构如图3所示，包括：比较器U3和U4，比较器U3的同相输入端a与运算放大器U2的反相输出端连接；比较器U4的同相输入端b与运算放大器U2的同相输出端连接；比较器U3的反相输入端e1和比较器U4的反相输入端e2均与脉宽调制载波信号源26连接；比较器U3和U4的输出端c和d分别与模拟开关24的输入端连接。本实用新型实施例中，模拟开关的结构如图4所示，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。
模拟开关24相当于一个受输入端的输入信号控制的单刀双掷开关：当输入信号为低电平时，输出端和常闭端导通；当输入信号为高电平时，输出端和常开端导通。在实际的检测过程中，常闭端接电源，常开端接地，输入端接输入信号，当输入信号为低电平时，输出端和常闭端导通，输出电源信号；当输入信号为高电平时，输出端和常开端导通，输出地信号。本实用新型中包括两个模拟开关，第一模拟开关的输入端与比较器U3的输出端c连接，受比较器U3输出结果的控制；第二模拟开关的输入端与比较器U4的输出端d连接，受比较器U4输出结果的控制。采用模拟开关能够实现与H-桥相同的逻辑功能，然而模拟开关的结构简单。同时，通过实际的测试，并将测试数据进行了比较可知，使用模拟开关的验证装置输出的总谐波失真明显小于使用H-桥的验证装置。
进一步地，本实用新型实施例提供的音频功放验证装置中，在模拟开关24的输出端与运算放大器U2的输入端之间连接有反馈电阻R7、R8，从而整个验证装置形成一闭环结构，用以抑制脉宽调制载波引入的噪声，提高装置整体性能。
本实用新型实施例提供的音频功放检测装置中，由于比较器23采用了双比较器的结构，进一步减小音频信号的失真，模拟开关24的输出信号可以直接驱动扬声器，但当扬声器距离模拟开关24较远时，为了减小远距离带来的失真，提高音质，因此在模拟开关24的输出端与扬声器之间添加低通滤波器25。
本实用新型实施例提供的音频功放验证装置中，采用模拟开关代替传统的H-桥作为输出级，减少了驱动电路和延时电路的使用，使得音频功放验证装置的结构简单，测量精度高。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1、一种音频功放验证装置，其特征在于，所述装置包括：
对输入的音频信号进行调整的前置放大器；
对所述前置放大器输出的音频信号进行放大处理的积分放大器，与所述前置放大器电连接；
对所述积分放大器输出的音频信号进行脉宽调制处理的比较器，其音频信号输入端与所述积分放大器的输出端电连接，调制信号输入端则连接至一脉宽调制载波信号源；以及
根据所述比较器的输出结果控制向外部扬声器输出脉冲驱动信号的模拟开关。
2、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述装置还包括：
将所述模拟开关输出的脉冲驱动信号进行滤波后，输出至外部扬声器的低通滤波器。
3、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述装置还包括：
连接在所述模拟开关的输出端与所述运算放大器的输入端之间的反馈电阻，形成闭环结构。
4、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述前置放大器包括：
对输入的音频信号进行处理的第一运算放大器；
连接在所述第一运算放大器的反相输出端与所述第一运算放大器的同相输入端之间的第一电阻；
连接在所述第一运算放大器的同相输出端与所述第一运算放大器的反相输入端之间的第二电阻。
5、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述积分放大器包括：
对所述前置放大器输出的音频信号进行处理的第二运算放大器；
连接在所述第二运算放大器的反相输出端与所述第二运算放大器的同相输入端之间的第一电容；
连接在所述第二运算放大器的同相输出端与所述第二运算放大器的反相输入端之间的第二电容。
6、如权利要求4或5所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述第一运算放大器或者所述第二运算放大器为全差分运算放大器。
7、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述比较器包括：
第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的同相输入端与所述第二运算放大器的反相输出端连接；
所述第二比较器的同相输入端与所述第二运算放大器的同相输出端连接；
所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的反相输入端均与所述脉宽调制载波信号源连接。
8、如权利要求1所述的音频功放验证装置，其特征在于，所述模拟开关中的常闭端与电源连接，常开端接地。
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| CN105652180A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-08 | 上海精密计量测试研究所 | 基于flex的平衡调制解调器测试电路 |
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