CN204362004U - 一种数字音频扩音电路 - Google Patents

Abstract

一种数字音频扩音电路，涉及音频扩音电路技术领域，其电路包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率输出电路和低通滤波器，比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和三角波产生器的输出端，比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端接开关功率输出电路的输入端，开关功率输出电路的输出端接低通滤波器的输入端，驱动电路包括非门芯片U4、施密特触发器芯片U5、与门芯片U6A、三极管Q1至4，本实用新型可实现快速驱动，提高数字音频扩音电路的响应速度，驱动电路还可消除比较器输出的信号的高频干扰，提高数字音频扩音电路的性能。

Description

一种数字音频扩音电路

技术领域

本实用新型涉及音频扩音电路技术领域，特别是涉及一种数字音频扩音电路。

背景技术

音频扩音电路即音频功率放大器，功率放大器通常根据其工作状态分为五类。即A类、AB类、B类、C类、D类。在音频功放领域中，前四类均可直接采用模拟音频信号直接输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。D类放大器比较特殊，它只有两种状态，不是通就是断。因此，它不能直接输入模拟音频信号，而是需要某种变换后再放大。人们把此种具有"开关"方式的放大，称为"数字放大器"。

现有技术的数字音频扩音电路的响应速度比较慢，从比较器输出的信号受高频信号的干扰较大，导致数字音频扩音电路的性能较差。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种数字音频扩音电路，该数字音频扩音电路可形成线性度很好且很稳定的三角波，使得数字音频扩音电路的的输出更加稳定。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种数字音频扩音电路，包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率输出电路和低通滤波器，所述比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和所述三角波产生器的输出端，所述比较器的输出端接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述开关功率输出电路的输入端，所述开关功率输出电路的输出端接所述低通滤波器的输入端；

所述驱动电路包括非门芯片U4、施密特触发器芯片U5、与门芯片U6A、三极管Q1至4，所述非门芯片U4的1脚接所述比较器的输出端，非门芯片U4的2脚接非门芯片U4的3脚和与门芯片U6A的两个输入端，与门芯片U6A的输出端接施密特触发器芯片U5的1脚、施密特触发器芯片U5的3脚和施密特触发器芯片U5的5脚，施密特触发器芯片U5的2脚、施密特触发器芯片U5的4脚和施密特触发器芯片U5的6脚均接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，三极管Q1的集电极接电源VCC和三极管Q3的集电极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极之间的接点为第一驱动信号输出端，所述非门芯片U4的4脚接施密特触发器芯片U5的9脚、施密特触发器芯片U5的11脚、施密特触发器芯片U5的13脚，所述施密特触发器芯片U5的8脚、施密特触发器芯片U5的10脚和施密特触发器芯片U5的12脚接所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极接地，三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极之间的接点为第二驱动信号输出端。

所述开关功率输出电路包括MOS管M1至4，所述MOS管M1和M2为P型MOS管，所述MOS管M3和M4为N型MOS管，所述MOS管M1的栅极和MOS管M3的栅极均接所述第一驱动信号输出端，所述MOS管M1的源极和MOS管M2的源极均接地，所述MOS管M1和MOS管M3的漏极相接，所述MOS管M3的漏极和MOS管M4的漏极均接电源VCC，所述MOS管M1源极和MOS管M3的漏极相接后作为第一输出端，MOS管M2的基极和MOS管M4的基极相接后接所述第二驱动信号输出端，MOS管M2的漏极和MOS管M4的源极相接后作为第二输出端，所述低通滤波器接于所述第一输出端和第二输出端之间。

所述比较器包括型号为LM311N的芯片U1、电容C1、电容C2、电阻R1至5，所述经放大后的音频信号经电容C1接至芯片U1的2脚，所述三角波产生器的输出端经电容C2接至芯片U1的3脚，电源VCC经电阻R2接至芯片U1的2脚，芯片U1的2脚经电阻R4接地，电源VCC经电阻R1接至芯片U1的3脚，芯片U3的3脚经电阻R3接地，芯片U1的8脚接电源VCC，芯片U1的7脚经电阻R5接至电源VCC，芯片U1的1脚和4脚均接地，芯片U1的7脚为输出端。

所述电源VCC由电源电路产生，所述电源电路包括整流桥DZ、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D2和型号为L7805CV的芯片U3，所述整流桥DZ的输入端接市电，所述整流桥的输出端接芯片U3的1脚和地，所述二极管D2的负极接芯片U3的1脚，二极管D2的正极接芯片U3的3脚，电容C1和电容C2均接于芯片U3的1脚和地之间，芯片U3的2脚接地，电容C3接于芯片U3的3脚和地之间，芯片U3的3脚为输出电源VCC。

所述芯片非门芯片U4和施密特触发器芯片U5的型号均为40106。

所述三极管Q1和Q3的型号为2SC8050，所述三极管Q2和Q4的型号为2SA8550。

所述开关管M1和M3的型号均为IRF9540，所述开关管M2和M4的型号均为IRF540。

所述电容C1和电容C2的值为1μF，所述电阻R1至4的值为10 kΩ，所述电阻R5的值为1 kΩ。

本实用新型的有益效果：包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率输出电路和低通滤波器，所述比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和所述三角波产生器的输出端，所述比较器的输出端接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述开关功率输出电路的输入端，所述开关功率输出电路的输出端接所述低通滤波器的输入端；

所述驱动电路包括非门芯片U4、施密特触发器芯片U5、与门芯片U6A、三极管Q1至4，所述非门芯片U4的1脚接所述比较器的输出端，非门芯片U4的2脚接非门芯片U4的3脚和与门芯片U6A的两个输入端，与门芯片U6A的输出端接施密特触发器芯片U5的1脚、施密特触发器芯片U5的3脚和施密特触发器芯片U5的5脚，施密特触发器芯片U5的2脚、施密特触发器芯片U5的4脚和施密特触发器芯片U5的6脚均接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，三极管Q1的集电极接电源VCC和三极管Q3的集电极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极之间的接点为第一驱动信号输出端，所述非门芯片U4的4脚接施密特触发器芯片U5的9脚、施密特触发器芯片U5的11脚、施密特触发器芯片U5的13脚，所述施密特触发器芯片U5的8脚、施密特触发器芯片U5的10脚和施密特触发器芯片U5的12脚接所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极接地，三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极之间的接点为第二驱动信号输出端。

本实用新型通过利用施密特触发器芯片U5的内部并联运用以获得较大的电流输出，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，可实现快速驱动，提高数字音频扩音电路的响应速度，驱动电路还可消除比较器输出的信号的高频干扰，提高数字音频扩音电路的性能。

附图说明

利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的一种数字音频扩音电路的电路框图。

图2是本实用新型的一种数字音频扩音电路的驱动电路的电路图。

图3是本实用新型的一种数字音频扩音电路的开关功率输出电路的电路图。

图4是本实用新型的一种数字音频扩音电路的比较器的电路图。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

本实施例的一种数字音频扩音电路，如图1所示，包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率输出电路和低通滤波器，所述比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和所述三角波产生器的输出端，所述比较器的输出端接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述开关功率输出电路的输入端，所述开关功率输出电路的输出端接所述低通滤波器的输入端；

如图2所示，所述驱动电路包括非门芯片U4、施密特触发器芯片U5、与门芯片U6A、三极管Q1至4，所述非门芯片U4的1脚接所述比较器的输出端，非门芯片U4的2脚接非门芯片U4的3脚和与门芯片U6A的两个输入端，与门芯片U6A的输出端接施密特触发器芯片U5的1脚、施密特触发器芯片U5的3脚和施密特触发器芯片U5的5脚，施密特触发器芯片U5的2脚、施密特触发器芯片U5的4脚和施密特触发器芯片U5的6脚均接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，三极管Q1的集电极接电源VCC和三极管Q3的集电极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极之间的接点为第一驱动信号输出端，所述非门芯片U4的4脚接施密特触发器芯片U5的9脚、施密特触发器芯片U5的11脚、施密特触发器芯片U5的13脚，所述施密特触发器芯片U5的8脚、施密特触发器芯片U5的10脚和施密特触发器芯片U5的12脚接所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极接地，三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极之间的接点为第二驱动信号输出端。

所述芯片非门芯片U4和施密特触发器芯片U5的型号均为40106。

本实施例通过利用施密特触发器芯片U5的内部并联运用以获得较大的电流输出，送给由晶体三极管组成的互补对称式射极跟随器驱动的输出管，可实现快速驱动，提高数字音频扩音电路的响应速度，驱动电路还可消除比较器输出的信号的高频干扰，提高数字音频扩音电路的性能。

具体的，如图3所示，所述开关功率输出电路包括MOS管M1至4，所述MOS管M1和M2为P型MOS管，所述MOS管M3和M4为N型MOS管，所述MOS管M1的栅极和MOS管M3的栅极均接所述第一驱动信号输出端，所述MOS管M1的源极和MOS管M2的源极均接地，所述MOS管M1和MOS管M3的漏极相接，所述MOS管M3的漏极和MOS管M4的漏极均接电源VCC，所述MOS管M1源极和MOS管M3的漏极相接后作为第一输出端，MOS管M2的基极和MOS管M4的基极相接后接所述第二驱动信号输出端，MOS管M2的漏极和MOS管M4的源极相接后作为第二输出端，所述低通滤波器接于所述第一输出端和第二输出端之间。驱动电路输出的互补PWM开关驱动信号交替开启MOS管M2和M3或MOS管M1和M4，由于要保证2个同侧的MOS管(M1和M3，M2和M4)不能同时导通。如果MOS管M1和M3(或M2和M4)同时导通，那么电流就会从电源VCC正极穿过2个MOS管直接回到负极。此时，电路中除了MOS管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能达到最大值(该电流仅受电源性能限制)，甚至烧坏MOS管。基于上述原因，在实际驱动电路中要使M1与M3或M2与M4在导通时间上有一个延迟，也称死区时间。为了减小死区时间，在驱动电路中为了使输出的两驱动信号较好着对称，电路中加入了与门延时电路，防止死区时间电流过大，使MOS管发热严重。

具体的，如图4所示，所述比较器包括型号为LM311N的芯片U1、电容C1、电容C2、电阻R1至5，所述经放大后的音频信号经电容C1接至芯片U1的2脚，所述三角波产生器的输出端经电容C2接至芯片U1的3脚，电源VCC经电阻R2接至芯片U1的2脚，芯片U1的2脚经电阻R4接地，电源VCC经电阻R1接至芯片U1的3脚，芯片U3的3脚经电阻R3接地，芯片U1的8脚接电源VCC，芯片U1的7脚经电阻R5接至电源VCC，芯片U1的1脚和4脚均接地，芯片U1的7脚为输出端。LM311N的比较器芯片U1具有精密和高速的优点。

具体的，所述电源VCC由电源电路产生，所述电源电路包括整流桥DZ、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D2和型号为L7805CV的芯片U3，所述整流桥DZ的输入端接市电，所述整流桥的输出端接芯片U3的1脚和地，所述二极管D2的负极接芯片U3的1脚，二极管D2的正极接芯片U3的3脚，电容C1和电容C2均接于芯片U3的1脚和地之间，芯片U3的2脚接地，电容C3接于芯片U3的3脚和地之间，芯片U3的3脚为输出电源VCC。

所述三极管Q1和Q3的型号为2SC8050，所述三极管Q2和Q4的型号为2SA8550。

具体的，所述开关管M1和M3的型号均为IRF9540，所述开关管M2和M4的型号均为IRF540。其导通电阻小，开关速度快，开启电流小。

所述电容C1和电容C2的值为1μF，所述电阻R1至4的值为10 kΩ，所述电阻R5的值为1 kΩ。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种数字音频扩音电路，其特征在于：包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率输出电路和低通滤波器，所述比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和所述三角波产生器的输出端，所述比较器的输出端接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端接所述开关功率输出电路的输入端，所述开关功率输出电路的输出端接所述低通滤波器的输入端；

所述驱动电路包括非门芯片U4、施密特触发器芯片U5、与门芯片U6A、三极管Q1至4，所述非门芯片U4的1脚接所述比较器的输出端，非门芯片U4的2脚接非门芯片U4的3脚和与门芯片U6A的两个输入端，与门芯片U6A的输出端接施密特触发器芯片U5的1脚、施密特触发器芯片U5的3脚和施密特触发器芯片U5的5脚，施密特触发器芯片U5的2脚、施密特触发器芯片U5的4脚和施密特触发器芯片U5的6脚均接三极管Q1的基极和三极管Q2的基极，三极管Q1的集电极接电源VCC和三极管Q3的集电极，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极，三极管Q2的集电极接地，三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极之间的接点为第一驱动信号输出端，所述非门芯片U4的4脚接施密特触发器芯片U5的9脚、施密特触发器芯片U5的11脚、施密特触发器芯片U5的13脚，所述施密特触发器芯片U5的8脚、施密特触发器芯片U5的10脚和施密特触发器芯片U5的12脚接所述三极管Q3的基极和三极管Q4的基极，三极管Q3的发射极接三极管Q4的发射极，三极管Q4的集电极接地，三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极之间的接点为第二驱动信号输出端。

2.如权利要求1所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述开关功率输出电路包括MOS管M1至4，所述MOS管M1和M2为P型MOS管，所述MOS管M3和M4为N型MOS管，所述MOS管M1的栅极和MOS管M3的栅极均接所述第一驱动信号输出端，所述MOS管M1的源极和MOS管M2的源极均接地，所述MOS管M1和MOS管M3的漏极相接，所述MOS管M3的漏极和MOS管M4的漏极均接电源VCC，所述MOS管M1源极和MOS管M3的漏极相接后作为第一输出端，MOS管M2的基极和MOS管M4的基极相接后接所述第二驱动信号输出端，MOS管M2的漏极和MOS管M4的源极相接后作为第二输出端，所述低通滤波器接于所述第一输出端和第二输出端之间。

3.如权利要求2所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述比较器包括型号为LM311N的芯片U1、电容C1、电容C2、电阻R1至5，所述经放大后的音频信号经电容C1接至芯片U1的2脚，所述三角波产生器的输出端经电容C2接至芯片U1的3脚，电源VCC经电阻R2接至芯片U1的2脚，芯片U1的2脚经电阻R4接地，电源VCC经电阻R1接至芯片U1的3脚，芯片U3的3脚经电阻R3接地，芯片U1的8脚接电源VCC，芯片U1的7脚经电阻R5接至电源VCC，芯片U1的1脚和4脚均接地，芯片U1的7脚为输出端。

4.如权利要求1至3任意一项所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述电源VCC由电源电路产生，所述电源电路包括整流桥DZ、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D2和型号为L7805CV的芯片U3，所述整流桥DZ的输入端接市电，所述整流桥的输出端接芯片U3的1脚和地，所述二极管D2的负极接芯片U3的1脚，二极管D2的正极接芯片U3的3脚，电容C1和电容C2均接于芯片U3的1脚和地之间，芯片U3的2脚接地，电容C3接于芯片U3的3脚和地之间，芯片U3的3脚为输出电源VCC。

5.如权利要求1所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述芯片非门芯片U4和施密特触发器芯片U5的型号均为40106。

6.如权利要求1所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述三极管Q1和Q3的型号为2SC8050，所述三极管Q2和Q4的型号为2SA8550。

7.如权利要求2所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述开关管M1和M3的型号均为IRF9540，所述开关管M2和M4的型号均为IRF540。

8.如权利要求3所述的一种数字音频扩音电路，其特征在于：所述电容C1和电容C2的值为1μF，所述电阻R1至4的值为10 kΩ，所述电阻R5的值为1 kΩ。