CN202586876U - 差频消除电路、脉冲宽度调制信号产生电路与放大器电路 - Google Patents

差频消除电路、脉冲宽度调制信号产生电路与放大器电路 Download PDF

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Abstract

一种差频消除电路、脉冲宽度调制信号产生电路与放大器电路,该差频消除电路适用于一放大器电路,包括一耦合装置,耦接于该放大器电路的两信号处理路径之间,用以补偿所述信号处理路径的输出信号间的差频效应。本实用新型可减少输出信号之间的差频现象。

Description

差频消除电路、脉冲宽度调制信号产生电路与放大器电路
技术领域
本实用新型关于一种多声道的放大器电路,特别关于一种可消除不同声道的差频效应的放大器电路。
背景技术
近年来,可携式电子装置(例如移动电话、个人数字助理PDA、平板电脑等)的技术快速地发展,使得可携式电子装置的相关产品越来越多元化,其中,多媒体影音服务已成为各产品中关键且不可或缺的主要功能之一。因此,一个省电且高效率音频功率放大器是必然需要的。由于D类放大器的电路面积小,并且可达到90%以上的放大效率,很适合应用于小型的电子产品,因此近年来D类放大器开始渐渐取代AB类功率放大器,而成为音频功率放大器的主流。
D类放大器又可称数字式功率放大器,其可将输入的模拟信号经调制且放大后,产生数字式的放大输出。图1显示一基本的D类放大器电路图,其中输入信号Vin经由脉冲宽度调制器(Pulse Width Modulation)101调制成数字信号后,传送至驱动电路102与103,并由功率晶体管(Q1,Q2)放大输出,再经由低通滤波器104取出原输入端的音频信号送至喇叭105输出。
由于功率晶体管的输入为数字信号,功率晶体管Q1与Q2工作于饱和与截止两个状态,因此功率晶体管Q1与Q2本身所消耗功率将非常小,提高整个放大器的效率,且可更进一步使散热装置大幅减小,因此在元件的设计上可以大幅缩小D类放大器的体积。此外,一般而言,AB类功率放大器的放大效率仅约50%。然而,D类放大器可达到90%以上,甚至接近100%的放大效率。因此,D类放大器开始被广泛应用于音频功率放大的领域中。
然而,在多声道音频信号放大的应用中,因不同声道所调制后的数字信号可能具有不同的振荡频率,因而在不同声道之间的音频信号频率差可能产生差频(beat frequency)的现象。假若频率差距落在人耳可听到的音频范围内,在无音乐信号输入时,这样的差频就会清楚的被使用者听到,造成噪声的困扰。
因此,因差频造成噪声的现象为多声道音频信号放大的领域中极度需要被解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种差频消除电路,适用于一放大器电路,包括一耦合装置,耦接于放大器电路的两信号处理路径之间,用以补偿信号处理路径的输出信号间的差频效应。
根据本实用新型所述的差频消除电路,其中,该耦合装置至少包括一电容。
本实用新型另提供一种脉冲宽度调制信号产生电路,包括至少两个脉冲宽度调制器以及至少一耦合装置。每一个该脉冲宽度调制器分别根据于一信号输入端接收的一输入信号以产生一脉冲宽度调制信号。耦合装置耦接于两个该信号输入端之间,用以同步两个该信号输入端间的输入信号的振荡频率。
根据本实用新型所述的脉冲宽度调制信号产生电路,其中,该耦合装置交流耦合所述输入信号。
根据本实用新型所述的脉冲宽度调制信号产生电路,其中,该耦合装置包括一电容。
根据本实用新型所述的脉冲宽度调制信号产生电路路,其中,该脉冲宽度调制器包括:一积分器电路,用以积分该输入信号以产生一积分信号;以及一比较器电路,接收该积分信号与一参考信号,用以比较该积分信号与该参考信号的信号电平以产生该脉冲宽度调制信号。
本实用新型另提供一种放大器电路,包括至少两信号处理路径以及耦合装置。每一个该信号处理路径具有:一脉冲宽度调制信号产生电路,根据于信号处理路径上的一信号输入端接收的一输入信号产生一脉冲宽度调制信号;一驱动级电路,耦接至脉冲宽度调制信号产生电路,根据脉冲宽度调制信号产生一驱动信号;一输出级电路,耦接至驱动级电路,根据驱动信号产生一放大输出信号。该耦合装置耦合于两信号处理路径之间,用以同步输入信号的振荡频率。
根据本实用新型所述的放大器电路,其中,该耦合装置交流耦合所述输入信号。
根据本实用新型所述的放大器电路,其中,该耦合装置包括一电容。
根据本实用新型所述的放大器电路,其中,该耦合装置包括串接的一电容与一电阻。
本实用新型可减少输出信号之间的差频现象。
附图说明
图1显示一基本的D类放大器电路图。
图2显示根据本实用新型的一实施例所述的放大器电路。
图3显示根据本实用新型的另一实施例所述的放大器电路。
图4显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。
图5显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。
图6显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。
附图中符号的简单说明如下:
101:脉冲宽度调制器;102、103、262、264:驱动电路;104:低通滤波器;105:喇叭;200、300、400、500、600:放大器电路;202、302、402、502、602:耦合装置;204:PWM信号产生电路;206:驱动级电路;208:输出级电路;242、244:脉冲宽度调制器;246、248:积分器电路;250、252:比较器电路;282、284:输出电路;C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9:电容;Q1、Q2:晶体管;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8:电阻;ref:参考电平;SDri1、SDri2、SInt1、SInt2、SPWM1、SPWM2、STri1、STri2、Vin、Vin+、Vin-、Vout1、Vout2:信号;+Vdd、-Vdd:电压。
具体实施方式
为使本实用新型的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂,下文特举几个较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:
图2显示根据本实用新型的一实施例所述的放大器电路。根据本实用新型的一实施例,放大器电路200可适用于双声道以上的音频放大应用,因此放大器电路200可具有至少两信号处理路径,其中一条信号处理路径用以产生一放大输出信号。在如图2所示的双声道实施例中,放大器电路200根据差动输入信号Vin+与Vin-于两信号处理路径上分别产生放大输出信号Vout1与Vout2,而放大输出信号Vout1与Vout2可进一步被传送至喇叭(图未示),用以产生立体声效果。
如图所示,放大器电路200包括耦合装置202、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)信号产生电路204、驱动级电路206以及输出级电路208。PWM信号产生电路204可包括脉冲宽度调制器242与244,各脉冲宽度调制器可分别包括一积分器电路246或248、以及一比较器电路250或252。积分器电路246与248用以于信号输入端接收差动输入信号Vin+与Vin-、参考电压ref以及放大输出信号Vout 1与Vout2的反馈信号,并且积分所述信号以分别产生积分信号SInt1与SInt2。比较器电路250与252用以分别接收积分信号SInt1与SInt2以及参考信号STri1与STri2,并且比较积分信号与参考信号的信号电平以产生脉冲宽度调制信号SPWM1与SPWM2
驱动级电路206可包括驱动电路262与264,用以根据脉冲宽度调制信号SPWM1与SPWM2分别产生驱动信号SDri1与SDri2。输出级电路208可包括输出电路282与284,分别由驱动信号SDri1与SDri2所驱动,用以产生放大输出信号Vout1与Vout2,以推动耦接的喇叭负载(图未示)。
值得注意的是,传统的双声道或多声道放大器电路的实施方式为耦接多个单声道的放大器芯片以产生立体声效果,其中各个单声道的放大器芯片用以产生一放大输出信号。换言之,举例而言,传统若是要实施双声道放大器电路,就必须耦接两个单声道的放大器芯片,各用以处理一条信号处理路径上的信号,以产生一放大输出信号。然而,根据本实用新型的一实施例,如图2所示的放大器电路200被整合于同一芯片上。不同于传统使用多个单声道的放大器芯片的技术,其中不同放大器芯片的参考信号STri1与STri2各自独立,不会互相干扰。然而,在如图2所示的将两信号处理路径整合于同一芯片上时,则会遭遇到参考信号STri1与STri2的振荡频率会因芯片内的互相干扰而产生频率差的问题,导致输出的声音信号有差频(beat frequency)现象。假若此频率差距落在人耳可听到的音频的范围内,在无音乐信号输入时,这样的频率差就会清楚的被使用者听到,造成噪声的困扰。
因此,为了消除放大输出信号的差频问题,根据本实用新型的一实施例,放大器电路200还包括一耦合装置202耦接于信号输入端之间,用以通过同步信号输入端上的多个输入信号的振荡频率补偿输出信号间的差频效应,使得所述信号的振荡频率大体相同。
根据本实用新型的一实施例,耦合装置202用以于高频时交流耦合信号输入端上的信号,补偿上述信号的频率差异,进而达到振荡频率的同步,改善差频现象。例如,根据本实用新型的一实验结果,在同步前,放大输出信号Vout1与Vout2的振荡频率可分别为574.2kHz以及564.7kHz,其中频率差高达9.5kHz,通过耦合装置同步后,可两信号的振荡频率可调整为573.7kHz。
根据本实用新型的一实施例,耦合装置202可包括电容C1与C2,耦接于放大器电路200的信号输入端,用以交流耦合信号输入端上的信号。如此一来,即使放大器电路200的参考信号STri1与STri2的振荡频率有差异,也可减少脉冲宽度调制信号SPWM1与SPWM2之间、以及放大输出信号Vout1与Vout2之间的差频现象。
图3显示根据本实用新型的另一实施例所述的放大器电路。图3所示的放大器电路300的大部分元件与图2所示的放大器电路200相同,因此相关介绍可参考图2,并不再赘述。在此实施例中,耦合装置302可包括串接的电容与电阻,例如C3与R1以及C4与R2,耦接于放大器电路300的信号输入端,其中电容用以交流耦合信号输入端上的信号,电阻则是用以限制一信号处理路径上的信号通过电容C3与C4流到另一信号处理路径。
图4显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。图4所示的放大器电路400的大部分元件与图2所示的放大器电路200相同,因此相关介绍可参考图2,并不再赘述。在此实施例中,耦合装置402可包括串接的电容与电阻,例如C5与R3以及C6与R4,耦接于放大器电路400的信号输入端,其中电容用以交流耦合信号输入端上的信号,电阻则是用以限制一信号处理路径上的信号通过电容C5与C6流到另一信号处理路径。
图5显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。图5所示的放大器电路500的大部分元件与图2所示的放大器电路200相同,因此相关介绍可参考图2,并不再赘述。在此实施例中,耦合装置502可包括串接的电容与电阻,例如R5、C7、R7以及R6、C8、R8,耦接于放大器电路500的信号输入端,其中电容用以交流耦合信号输入端上的信号,电阻则是用以限制一信号处理路径上的信号通过电容C7与C8流到另一信号处理路径。
图6显示根据本实用新型的又另一实施例所述的放大器电路。图6所示的放大器电路600的大部分元件与图2所示的放大器电路200相同,因此相关介绍可参考图2,并不再赘述。在此实施例中,放大器电路600于各信号处理路径上分别包括一半桥式耦接的D类放大器。耦合装置602包括电容C9,耦接于用以接收输入信号Vin的两信号输入端之间,用以交流耦合信号输入端上的信号。值得注意的是,耦合装置602也可包括如图4至图6所示的限流电阻,用以限制一信号处理路径上的信号通过电容流到另一信号处理路径。此外,值得注意的是,以上介绍的双声道实施例仅用以清楚阐述本实用新型的精神,并非用以限定本实用新型的范围,本实用新型所提出的放大器电路当可应用在其它多声道音频信号放大的领域,并且如上所述,通过本实用新型所提出的耦合装置同步后,各声道的信号的振荡频率可大体相等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,然其并非用以限定本实用新型的范围,任何熟悉本项技术的人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,可在此基础上做进一步的改进和变化,因此本实用新型的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种差频消除电路,其特征在于,适用于一放大器电路,包括:
一耦合装置,耦接于该放大器电路的两信号处理路径之间,用以补偿所述信号处理路径的输出信号间的差频效应。
2.根据权利要求1所述的差频消除电路,其特征在于,该耦合装置至少包括一电容。
3.一种脉冲宽度调制信号产生电路,其特征在于,包括:
至少两个脉冲宽度调制器,每一个该脉冲宽度调制器分别根据于一信号输入端接收的一输入信号以产生一脉冲宽度调制信号;以及
至少一耦合装置,耦接于两个该信号输入端之间,用以同步两个该信号输入端间的该输入信号的振荡频率。
4.根据权利要求3所述的脉冲宽度调制信号产生电路,其特征在于,该耦合装置交流耦合所述输入信号。
5.根据权利要求3所述的脉冲宽度调制信号产生电路,其特征在于,该耦合装置包括一电容。
6.根据权利要求3所述的脉冲宽度调制信号产生电路,其特征在于,该脉冲宽度调制器包括:
一积分器电路,用以积分该输入信号以产生一积分信号;以及
一比较器电路,接收该积分信号与一参考信号,用以比较该积分信号与该参考信号的信号电平以产生该脉冲宽度调制信号。
7.一种放大器电路,其特征在于,包括:
至少两信号处理路径,其中每一个该信号处理路径具有:
一脉冲宽度调制信号产生电路,根据于该信号处理路径上的一信号输入端接收的一输入信号产生一脉冲宽度调制信号;
一驱动级电路,耦接至该脉冲宽度调制信号产生电路,根据该脉冲宽度调制信号产生一驱动信号;以及
一输出级电路,耦接至该驱动级电路,根据该驱动信号产生一放大输出信号;以及
一耦合装置,耦合于该至少两信号处理路径之间,用以同步所述输入信号的振荡频率。
8.根据权利要求7所述的放大器电路,其特征在于,该耦合装置交流耦合所述输入信号。
9.根据权利要求7所述的放大器电路,其特征在于,该耦合装置包括一电容。
10.根据权利要求7所述的放大器电路,其特征在于,该耦合装置包括串接的一电容与一电阻。
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Assignee: Universal technology (Shenzhen) Co., Ltd.

Assignor: Pucheng Science and Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2013990000901

Denomination of utility model: Difference frequency eliminating circuit, pulse width modulation signal generation circuit and amplifier circuit

Granted publication date: 20121205

License type: Exclusive License

Record date: 20131231

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