CN211606803U - 一种数字定压功放结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字定压功放结构，包括用于输入音频模拟信号的信号输入端口和电连接所述信号输入端口的运算放大器，所述运算放大器电连接一数字音频芯片的输入端，所述数字音频芯片的输出端电连接音频信号还原设备，所述数字音频芯片将所述音频模拟信号调制成脉冲信号并将所述脉冲信号进行定压放大后输出给所述音频信号还原设备，所述音频信号还原设备电连接扬声器，所述扬声器用于播放所述音频信号还原设备还原的声音信息。本实用新型通过自研的数字音频芯片将音频模拟信号调制放大为定压输出，解决了普通数字功放仅能近距离音频传输的问题，延长了数字功放的音频传输距离，提高了数字功放的性能。

Description

一种数字定压功放结构

技术领域

本实用新型涉及一种多媒体播放设备，具体涉及一种数字定压功放结构。

背景技术

“功放”俗称扩音机，它的作用是把来自音源或者前级放大器的弱信号放大，推动音响放声。

普通的数字功放仅适用于短距离的音频传输，无法适用远距离的音频广播传输。为了解决这个问题，现有的数字功放需要配套专用的音频升压变压器等设备，但额外配置的这些设备价格较高，音频传输损耗较大，而且布线麻烦，整体设备笨重不便于携带。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能耗较低，能够定压输出音频信号的适于远距离音频传输的数字定压功放结构。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种数字定压功放结构，封装于一数字定压功放壳体中，该数字定压功放结构包括用于输入音频模拟信号的信号输入端口和电连接所述信号输入端口的运算放大器，所述运算放大器电连接一数字音频芯片的输入端，所述数字音频芯片的输出端电连接音频信号还原设备，所述数字音频芯片将所述音频模拟信号调制成脉冲信号并将所述脉冲信号进行定压放大后输出给所述音频信号还原设备，所述音频信号还原设备电连接扬声器，所述扬声器用于播放所述音频信号还原设备还原的声音信息。

作为本实用新型的一种优选方案，所述运算放大器的型号为LM321。

作为本实用新型的一种优选方案，所述数字音频芯片内部包括用于将所述音频模拟信号调制成脉冲信号的PWM调制电路和电路连接所述PWM调制电路的用于将所述脉冲信号进行定压放大的开关放大电路，所述PWM调制电路中包括：

比较器，所述比较器的正输入端输入加直流偏置后的所述音频模拟信号，所述比较器的负输入端输入自激振荡的所述音频模拟信号，比较器的输出端输出所述脉冲信号。

作为本实用新型的一种优选方案，所述开关放大电路中包括D类功放。

作为本实用新型的一种优选方案，所述音频信号还原设备包括低通滤波器。

作为本实用新型的一种优选方案，所述低通滤波器为LC低通滤波器。

本实用新型通过自研的数字音频芯片将音频模拟信号调制放大为定压输出，解决了普通数字功放仅能近距离音频传输的问题，延长了数字功放的音频传输距离，提高了数字功放的性能。而且，本实用新型优选采用LC低通滤波器对音频模拟信号进行声音还原，降低了数字功放的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例所述的数字定压功放结构的示意图；

图2是所述数字音频芯片的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型一实施例提供的数字定压功放结构，封装于一数字定压功放壳体中，请参照图1，该数字定压功放结构包括用于输入音频模拟信号的信号输入端口和电连接该信号输入端口的用于放大所述音频模拟信号的运算放大器1，运算放大器1电连接一数字音频芯片2的输入端，该数字音频芯片2的输出端电连接音频信号还原设备3，数字音频芯片2将经信号放大后的音频模拟信号调制成脉冲信号并将脉冲信号进行定压放大后输出给音频还原设备3，音频还原设备3电连接扬声器4，扬声器4用于播放音频还原设备还原的声音信息。

优选地，运算放大器1的具体型号为LM321。

本实用新型采用自行研发的数字音频芯片。图2示出了该数字音频芯片2的内部结构示意图。请参照图2，该数字音频芯片2内部包括用于将音频模拟信号调制成脉冲信号的PWM调制电路和电路连接PWM调制电路的用于将脉冲信号进行定压放大的开关放大电路。具体地，PWM调制电路中包括：

比较器5，比较器5的正输入端51输入加了直流偏置后的音频模拟信号，比较器5的负输入端52输入自激振荡的音频模拟信号，比较器5的输出端53输出所述脉冲信号。

开关放大电路可以是受脉冲控制的开关放大器6。优选地，开关放大器6为D类功放。开关放大器6的作用是将比较器输出的脉冲信号进行功率放大。功率放大会后的脉冲信号具有更远地信号传输距离，解决了现有的普通数字功放仅适合短距离音频传输的问题。

音频信号还原设备3优选为低通滤波器。低通滤波器可以将脉冲信号中的声音信息还原出来。但是由于经过定压放大的脉冲信号具备较高地电流，若采用RC结构的低通滤波器，RC低通滤波器中的电阻会造成能量损耗，所以本实用新型优选采用LC低通滤波器作为音频信号还原设备。

以下对本实用新型实施例提供的数字定压功放结构的工作原理进行简要阐述：

加直流偏置后的音频模拟信号和自激振荡的原始音频模拟信号经过运算放大器1信号放大后输入到数字音频芯片2中。具体地，加直流偏置后的音频模拟信号被输入到数字音频芯片2中的作为调制器的比较器5的正输入端51，自激振荡的音频模拟信号被输入到比较器5的负输入端52。当正输入端51的电位高于负输入端52的电位时，比较器5输出高电平，反之输出低电平。若音频输入信号为零并且直流偏置电压为自激振荡生成的三角波的峰值电压的1/2时，则比较器5输出高低电平的持续时间一致，输出就是占空比为1∶1的方波。当有音频信号输入时，在正半周期内，比较器5输出高电平的时间高于输出低电平的时间，方波的占空比大于1∶1；在负半周期内，由于存在直流偏置，所以比较器5正输入端51的电平还是大于0，但音频信号幅度高于三角波幅度的时间大为减少，方波占空比小于1∶1。由此可知，比较器5输出的波形为脉冲宽度受音频信号幅度调制的PWM脉宽调制波形。

音频模拟信号经比较器5脉宽调制形成脉冲信号后需要进一步对脉冲信号进行信号定压放大处理，以满足远距离音频传输的功能需求。本实施例中优选采用D类放大器对脉冲信号进行功率放大。

最后，通过LC低通滤波器将脉冲信号中的声音信息还原出来然后传输给扬声器4进行播放。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (6)

1.一种数字定压功放结构，封装于一数字定压功放壳体中，其特征在于，包括用于输入音频模拟信号的信号输入端口和电连接所述信号输入端口的运算放大器，所述运算放大器电连接一数字音频芯片的输入端，所述数字音频芯片的输出端电连接音频信号还原设备，所述数字音频芯片将所述音频模拟信号调制成脉冲信号并将所述脉冲信号进行定压放大后输出给所述音频信号还原设备，所述音频信号还原设备电连接扬声器，所述扬声器用于播放所述音频信号还原设备还原的声音信息。

2.如权利要求1所述的数字定压功放结构，其特征在于，所述运算放大器的型号为LM321。

3.如权利要求1所述的数字定压功放结构，其特征在于，所述数字音频芯片内部包括用于将所述音频模拟信号调制成脉冲信号的PWM调制电路和电路连接所述PWM调制电路的用于将所述脉冲信号进行定压放大的开关放大电路，所述PWM调制电路中包括：

比较器，所述比较器的正输入端输入加直流偏置后的所述音频模拟信号，所述比较器的负输入端输入自激振荡的所述音频模拟信号，比较器的输出端输出所述脉冲信号。

4.如权利要求3所述的数字定压功放结构，其特征在于，所述开关放大电路中包括D类功放。

5.如权利要求1所述的数字定压功放结构，其特征在于，所述音频信号还原设备包括低通滤波器。

6.如权利要求5所述的数字定压功放结构，其特征在于，所述低通滤波器为LC低通滤波器。

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