CN204993261U

CN204993261U - 一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路

Info

Publication number: CN204993261U
Application number: CN201520774853.0U
Authority: CN
Inventors: 刘志伟; 许立文
Original assignee: Heng Chen Electrical Appliances Co Ltd Of Shenzhen
Current assignee: Heng Chen Electrical Appliances Co Ltd Of Shenzhen
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2025-09-30

Abstract

本实用新型公开一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，音频线性放大电路包括滤波模块、控制器、电源欠压保护模块和放大模块，滤波模块与放大模块连接，电源欠压保护模块连接在放大模块上的欠压保护引脚上，控制器与放大模块的使能引脚连接。与现有技术相比，本实用新型采用一种零电压偏置运放和少量的分立元器件，在单电源低电压工作的情况下，得到更高的信号输出。通过控制器控制放大电路的使能引脚，轻松实现静音的目的，免去复杂的三极管静音电路，简化了设计。此外，由于不存在直流偏置电压和隔直流电容，不会产生POP音，在PCBA空间和成本方面，有重大优势。

Description

一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路

技术领域

本实用新型公开一种音频线性放大电路，特别是一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，属于音频线性放大技术，尤其是汽车音响功放的前置放大领域。

背景技术

随着汽车在人们生活中的应用越来越多，人们对汽车品质的要求也越来越高，车载音响的品质会直接影响到车上人的心情。目前，车载音响的音频线性放大电路，为了得到足够大的输出电压波形，有两种设计方法，第一是使用双电源工作的放大电路，第二是使用单电源供电，但要提高一倍的工作电压，然后在输入信号上设置直流偏置电压VCC/2，目前，通常采取的第二种设计方法，其原理图如图1所示。现有单电源供电的音频线性放大电路，需要额外的电源供电芯片，输入端需设置直流偏置电压，输出端必须串联大电容(即电容TC1和电容TC2)，但因此也带来了POP音的问题；为了实现静音功能，还需在输出端增加三极管静音电路，电路成本和PCBA空间方面，不利于推广。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的单电源供电的车载音响的音频线性放大电路工作电压高，且电路结构复杂的缺点，本实用新型提供一种设计简单、节约PCBA空间和成本，同时具有POP音抑制功能的音频线性放大电路。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，音频线性放大电路包括滤波模块、控制器、电源欠压保护模块和放大模块，滤波模块与放大模块连接，电源欠压保护模块连接在放大模块上的欠压保护引脚上，控制器与放大模块的使能引脚连接。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的滤波模块包括相对于左声道音频信号通路的滤波部分和相对于右声道音频信号通路的滤波部分，每个声道音频信号通路都包含一个二阶低通滤波电路，第一阶低通滤波电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，第二阶低通滤波电路包括第二电阻、第三电阻、第三电容和放大器，其中，第一电阻、第一电容和第二电阻依次串联连接，第一电阻和第一电容相连，第一电容又和第二电阻相连，第二电阻另一端连接到放大器U1的一个输入引脚上，第二电容串接在第一电容和第二电阻的公共端与地之间，第三电阻连接在第一电容和第二电阻的公共端与放大器U1的一个输出引脚之间，第三电容连接在放大器U1的输入引脚与放大器U1的输出引脚之间。

所述的放大模块的使能引脚上连接有下拉电阻R15，下拉电阻R15接地。

所述的放大器的欠压保护引脚与放大器的电源引脚之间连接有分压电阻R7，放大器的欠压保护引脚通过分压电阻R14接地。

所述的放大器的飞电容的正、负端连接引脚之间连接有飞电容C8。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型采用一种零电压偏置运放和少量的分立元器件，在单电源低电压工作的情况下，得到更高的信号输出。通过控制器控制放大电路的使能引脚，轻松实现静音的目的，免去复杂的三极管静音电路，简化了设计。此外，由于不存在直流偏置电压和隔直流电容，不会产生POP音，在PCBA空间和成本方面，有重大优势。

下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中音频线性放大电路原理图。

图2为本实用新型电路原理方框图。

图3为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

本实施例为本实用新型优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本实用新型保护范围之内。

请参看附图2，本实用新型主要包括滤波模块、控制器(包括MUTE模块，即控制器控制放大模块消声)、电源欠压保护模块和放大模块，本实施例中，放大模块以放大器U1为核心元件。滤波模块与放大模块连接，电源欠压保护模块连接在放大模块上，控制器与放大模块连接。音频信号经过滤波模块进行滤波后，从放大器的信号输入引脚10-INL和1-INR输入，经放大器放大后从放大器的输出引脚9-OUTL和2-OUTR输出，本实施例中，放大器的引脚3-EN为放大器的使能引脚，此引脚连接到控制器的I/O口，通过控制器控制放大器的使能，并且放大器的使能引脚上接有下拉电阻R15，控制器输出高电平时，放大器打开，控制器输出低电平时，放大器关闭。放大器的引脚8-UVP为芯片的欠压保护引脚，当引脚电压低于1.2V时，会自动关闭放大器，此引脚通过分压电阻R7(分压电阻R7和分压电阻R14作为电源欠压保护模块)接到电源引脚7-VCC，同时，放大器的引脚8-UVP通过分压电阻R14接地，实现电源电压欠压保护功能。放大器的引脚5-CN和引脚6-CP为放大器内部充电泵电路，即飞电容的正、负端连接引脚，放大器的引脚4-VSS为放大器产生的负电源的输出端。

请结合参看附图3，本实施例中，滤波模块主要包括相对于左声道音频信号通路的滤波部分和相对于右声道音频信号通路的滤波部分，两部分电路相同，此处以对于左声道音频信号通路为例进行说明，右声道部分不再赘述，左声道音频信号通路滤波部分主要包括：电阻R1(本实施例中，将其定义为第一电阻)、电容C1(本实施例中，将其定义为第一电容)和电容C3(本实施例中，将其定义为第二电容)组成第一阶低通滤波电路，电阻R3(本实施例中，将其定义为第二电阻)、电阻R5(本实施例中，将其定义为第三电阻)、电容C5(本实施例中，将其定义为第三电容)和放大器组成第二阶低通滤波电路。其中，电阻R1、电容C1和电阻R3依次串联连接，电阻R1和电容C1相连，电容C1又和电阻R3相连，电阻R3另一端连接到放大器U1的输入引脚10-INL，电容C3串接在电容C1和电阻R3的公共端与地之间，电阻R5连接在电容C1和电阻R3的公共端与放大器U1的输出引脚9-OUTL之间，电容C5连接在放大器U1的输入引脚10-INL与放大器U1的输出引脚9-OUTL之间。右声道音频信号通路原理同上。对于左声道音频信号通路，输入电阻是电阻R1，反馈电阻是电阻R5；对于右声道音频信号通路，输入电阻是电阻R2，反馈电阻是电阻R6；通频带的放大系数是R5/R1(或R6/R2)。本实施例中，放大器U1引脚5-CN、6-CP为放大器内部充电泵外接电容的正负连接端，连接到飞电容C8的两端，放大器U1引脚4-VSS为负电源输出引脚，通过保持电容C7连接到GND，本实施例中，放大器U1通过外接电容C7和电容C8，能产生一个负电压，使输出信号幅度变大，并且中心电压为0。为了提高电源效率，电容C7和电容C8的ESR必须足够小，可选取X5R、X7R材质电容。

本实用新型的电路的工作原理和详细特征如下：

1.滤波电路：对于左声道音频信号通路，电阻R1、电容C1、电容C3再与该二阶滤波电路的截止频率计算公式为：

f_{0} = \frac{1}{2 π \sqrt{R_{3} R_{5} C_{3} c_{5}}}

因为音频信号的有效频率为20HZ～20KHZ，为了使整个频段的声音波形都能得到有效放大，设计时取f₀为200K左右。

2.放大电路：放大电路采取了一种零电压偏置运放，能在单电源工作的情况下产生接近2倍工作电压的输出波形，通频带的放大倍数为：

A_{u} = \frac{R_{5}}{R_{1}}

3.电源欠压保护电路：U1引脚8-UVP为欠压保护引脚，当引脚电压低于1.2V时会自动关闭放大器，分压电阻R7和R14的比例关系可通过下式确定：即(R14/R7+R14)*Vx＝1.2V,其中Vx为要设定的临界保护电压的大小。

4.控制器MUTE电路：放大器U1引脚3-EN连接到控制器的I/O口，并接有下拉电阻R15，控制器输出高电平时放大器打开，控制器输出低电平时放大器关闭，省去了现有电路的复杂的三极管静音电路。通过控制器控制音频CODEC输出音频信号和放大电路开关打开的先后顺序，能完美解决POP音的问题。

本实用新型采用的控制器U2的型号为STMSTM32F030R8，放大器U1为零电压偏置运放SGM8905，工作电压低至3V～5.5V。因为放大器具备较高的电源抑制比，可充分利用产品其他模块的电源供电，节约开发成本，如与控制器U2共用3.3V电源。

与现有技术相比，本实用新型采用一种零电压偏置运放和少量的分立元器件，在单电源低电压工作的情况下，得到更高的信号输出。通过控制器控制放大电路的使能引脚，轻松实现静音的目的，免去复杂的三极管静音电路，简化了设计。此外，由于不存在直流偏置电压和隔直流电容，不会产生POP音，在PCBA空间和成本方面，有重大优势。

Claims

1.一种单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，其特征是：所述的音频线性放大电路包括滤波模块、控制器、电源欠压保护模块和放大模块，滤波模块与放大模块连接，电源欠压保护模块连接在放大模块上的欠压保护引脚上，控制器与放大模块的使能引脚连接。

2.根据权利要求1所述的单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，其特征是：所述的滤波模块包括相对于左声道音频信号通路的滤波部分和相对于右声道音频信号通路的滤波部分，每个声道音频信号通路都包含一个二阶低通滤波电路，第一阶低通滤波电路包括第一电阻、第一电容和第二电容，第二阶低通滤波电路包括第二电阻、第三电阻、第三电容和放大器，其中，第一电阻、第一电容和第二电阻依次串联连接，第一电阻和第一电容相连，第一电容又和第二电阻相连，第二电阻另一端连接到放大器U1的一个输入引脚上，第二电容串接在第一电容和第二电阻的公共端与地之间，第三电阻连接在第一电容和第二电阻的公共端与放大器U1的一个输出引脚之间，第三电容连接在放大器U1的输入引脚与放大器U1的输出引脚之间。

3.根据权利要求1所述的单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，其特征是：所述的放大模块的使能引脚上连接有下拉电阻R15，下拉电阻R15接地。

4.根据权利要求1所述的单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，其特征是：所述的放大器的欠压保护引脚与放大器的电源引脚之间连接有分压电阻R7，放大器的欠压保护引脚通过分压电阻R14接地。

5.根据权利要求1所述的单电源低电压工作的车载音频线性放大电路，其特征是：所述的放大器的飞电容的正、负端连接引脚之间连接有飞电容C8。