CN215773055U - 功率放大器、电子设备和音频播放器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种功率放大器、电子设备和音频播放器，所述功率放大器包括前置放大电路、差分放大电路、D类功放芯片、输出滤波电路、音频输出电路和电源电路。通过前置放大电路对音频输入信号进行方法，差分放大电路对第一电压信号进行处理，D类功放芯片对第二电压信号进行功率方法，输出滤波电路对第三电压信号进行信号滤波，并由音频输出电路对第四电压信号进行处理。由此，本实施例能够输出高品质的音频输出信号，并且功率放大器整体体积小，使用成本低。

Description

功率放大器、电子设备和音频播放器

技术领域

本实用新型涉及信号处理技术领域，具体涉及一种功率放大器、电子设备和音频播放器。

背景技术

音频功率放大器存在于各种便携式设备(如手机)和大功率电子设备(如高保真音响设备)中，它的基本功能是把前级送来的声频信号不失真地加以放大，并输出足够的功率去驱动负载(扬声器)发出优美的声音。

然而，随着电子产品小型化和智能化发展，人们声音播放的要求也越来越高，而音频功率放大器作为大多数电子产品中的重要部件，其使用性能仍有待改善。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种功率放大器、电子设备和音频播放器，以输出高品质的音频信号，减小功率放大器体积，降低功率放大器使用成本。

第一方面，本实用新型实施例提供一种功率放大器，所述功率放大器包括：

前置放大电路，用于对接收到的音频输入信号进行放大，并输出额定电平下的第一电压信号；

差分放大电路，连接所述前置放大电路，用于对所述第一电压信号进行处理，并输出第二电压信号；

D类功放芯片，连接所述差分放大电路，用于对所述第二电压信号进行功率放大，并输出第三电压信号；

输出滤波电路，连接所述D类功放芯片，用于对所述第三电压信号进行信号滤波，并输出第四电压信号；

音频输出电路，连接所述输出滤波电路，用于对所述第四电压信号进行处理，并输出音频输出信号；

电源电路，连接所述前置放大电路、差分放大电路和D类功放芯片，用于为所述前置放大电路和差分放大电路提供第一电压，为所述D类功放芯片提供第一电压和第二电压。

进一步地，所述电源电路包括主电源电路和稳压电路，所述主电源电路用于输出所述第二电压，所述稳压电路用于输出所述第一电压。

进一步地，所述稳压电路连接所述主电源电路，所述稳压电路用于接收所述第二电压，并将所述第二电压转换为所述第一电压。

进一步地，所述第一电压为直流12V，所述第二电压为直流24V。

进一步地，所述D类功放芯片与输出滤波电路之间采用桥接的连接方式。

进一步地，所述D类功放芯片内配置有保护电路，所述保护电路用于对所述功率放大器进行过压、欠压、过载、过热和短路保护。

进一步地，所述D类功放芯片为TAS5613A芯片。

进一步地，所述差分放大电路为OPA1632A芯片。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：

如上任一项中的功率放大器；

输入接口，连接所述功率放大器的输入端，用于接收音频输入信号并将所述音频输入信号传输至所述功率放大器；

输出接口；连接所述功率放大器的输出端，用于输出所述音频输出信号。

第三方面，本实用新型实施例提供一种音频播放器，所述音频播放器包括：

如上所述的电子设备；

扬声器，与所述电子设备连接，用于播放所述音频输出信号对应的语音信息。

本实用新型实施例的技术方案通过前置放大电路对音频输入信号进行方法，差分放大电路对第一电压信号进行处理，D类功放芯片对第二电压信号进行功率方法，输出滤波电路对第三电压信号进行信号滤波，并由音频输出电路对第四电压信号进行处理。由此，输出高品质的音频输出信号。同时，相比于常规音频信号处理中使用的AB类放大器，本实施例的功率放大器通过电源电路为功率放大器供电，能够减小功率放大器的整体体积，并降低使用成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实施例中功率放大器的示意图；

图2是本实施例中功率放大器的另一个示意图；

图3是主电源电路的示意图；

图4是稳压电路的示意图；

图5是前置放大电路图的示意图；

图6是差分放大电路的示意图；

图7是输出滤波电路和音频输出电路的示意图；

图8是D类功放芯片的电路连接示意图；

图9是电子设备的示意图；

图10是音频播放器的示意图。

图中，1、功率放大器；11、电源电路；111、稳压电路；112、主电源电路；12、前置放大电路；13、差分放大电路；14、D类功放芯片；15、输出滤波电路；16、音频输出电路；10、电子设备；2、输入接口；3、输出接口；100、音频播放器；20、扬声器。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1是本实施例中功率放大器的示意图。如图1所示，本实施例的功率放大器1包括电源电路11以及依次连接的前置放大电路12、差分放大电路13、D类功放芯片14、输出滤波电路15和音频输出电路16。由此，通过前置放大电路、差分放大电路、D类功放芯片、输出滤波电路和音频输出电路依次对输入至功率放大器的音频输入信号进行处理，并输出处理后的音频输出信号。

本实施例中，如图2所示，电源电路11连接前置放大电路12、差分放大电路13和D类功放芯片14，并分别为前置放大电路12和差分放大电路13提供第一电压，为D类功放芯片14提供第一电压和第二电压。前置放大电路12连接电源电路11，接收音频输入信号和电源电路11输出的第一电压，对接收到的音频输入信号进行放大，并输出额定电平下的第一电压信号。差分放大电路13连接前置放大电路12和电源电路11，在电源电路11输出的第一电压下对第一电压信号进行处理，并输出第二电压信号。D类功放芯片14连接差分放大电路13和电源电路11，在第一电压和第二电压同时作用下对第二电压信号进行功率放大，并输出第三电压信号。输出滤波电路15连接D类功放芯片14，对第三电压信号进行信号滤波，并输出第四电压信号。音频输出电路16连接所述输出滤波电路15，对第四电压信号进行处理，并输出音频输出信号。由此，通过本实施例中的前置放大电路、差分放大电路、D类功放芯片、输出滤波电路和音频输出电路对输入至功率放大器的音频输入信号进行处理，并输出处理后的高品质的音频输出信号。

同时，相比于现有技术中常采用的AB类音频放大电路，由于一般的AB类功率放大器由电源变压器、音频输出变压器和主板等器件组成，电路设计常采用OCL式功放电路，需要正负对称电源才能工作。电源变压器在工作时，一般需要将220V交流电压转成36V交流电压，再经整流滤波操作后，产生±80V的正负直流对称电源为AB功率放大器供电。并且，电源变压器本身具有体积大、重量大、成本高的特点，再加上AB类功率放大器其他电路模块中功率管的占用面积，使得AB类功率放大器整体体积大、使用成本高。而本实施例的功率放大器中通过电源电路替代电源变压器进行供电，能够有效减少功率放大器的整体体积，并降低功率放大器的使用成本。

再者，通过D类功放芯片替代各级放大功率管对音频信号进行放大，使得整个功率放大器结构更加简洁化，便于功率放大器的设计和整体布置，同时有利于减少功率放大器的故障率和损坏率，降低后续售后维修成本。

可选地，如图2所示，本实施例中的电源电路11包括主电源电路112和稳压电路111。其中主电源电路112用于输出第二电压，稳压电路111用于输出第一电压。

进一步地，为方便布置，本实施例中的稳压电路连接主电源电路，稳压电路接收主电源电路输出的第二电压，并将对第二电压进行转换输出第一电压。其中，本实施例中的第一电压采用直流12V，第二电压采用直流24V。

图3和图4分别为主电源电路和稳压电路的示意图。具体地，如图3和图4所示，主电源电路112用于输出24V的直流电压。稳压电路111连接主电源电路，并将24V的直流电压转换为12V的直流电压。

可选地，本实施例中的前置放大电路、差分放大电路、输出滤波电路和音频输出电路可以采用现有技术中的电路结构，也可以采用如图5-7中所示的电路。由此，能够提高功率放大器的普适性和兼容性，有利于扩大功率放大器的使用范围。

可选地，本实施例中的差分放大电路采用OPA1632A芯片。其中，OPA1632A芯片是一款全差分放大器，能够驱动提供较高的音频质量、还具有噪音小和输出性能良好的优点。由此，通过使用OPA1632A芯片对前置放大电路输出的第一电压信号进行处理，不仅能够进一步地减少功率放大器的整体体积，还可以提高功率放大器的音频输出信号的品质。

可选地，本实施例中的D类功放芯片可以采用单一的D类音频功放芯片，也可以采用配置有保护电路的D类音频功放芯片。

进一步地，如图8所示，本实施例中的D类功放芯片内配置有保护电路，D类功放芯片与输出滤波电路之间采用桥接的连接方式，保护电路用于对功率放大器进行过压保护、欠压保护、过载保护、过热保护和短路保护。在对音频输入信号进行处理时，D类功放芯片接收差分放大电路输出的第二电压信号之后，首先将模拟形式的第二电压信号调整成PWM方波信号，调制后的PWM信号通过驱动电路驱动功率输出级，并由低通滤波电路滤除高频载波信号，并输出处理后的第三电压信号。由此，能够提高功率放大器的使用性能，进一步提升功率放大器的音频输出信号的品质。

具体地，本实施例中的D类音频功放芯片采用TAS5613A芯片。其中，TAS5613A芯片是一款高性能模拟输入D类放大器，具有集成闭环反馈技术，驱动能力能够高达150W，功率放大效率高，失真率低，启动和停止时无可闻杂音，芯片的引脚兼容性好，在同一PCB板上能够实现多重可选配置(包括PBTL模式下的单声道并行桥式负载—用于实现双路输出功效和BTL模式下的立体声桥式负载—用于输出单路大功率输出功效)。由此，通过使用TAS5613A芯片作为D类音频功放芯片对音频输入信号进行处理，能够进一步提升功率放大器的音频输出信号的品质。同时，TAS5613A芯片的外围电路结构简单，占用面积小，能够进一步减小功率放大器整体体积，降低使用成本。

本实用新型实施例的技术方案通过前置放大电路对接收到的音频输入信号进行放大，并输出额定电平下的第一电压信号，通过差分放大电路在电源电路输出的直流12V电压下对第一电压信号进行处理，并输出第二电压信号，通过D类功放芯片在直流12V和直流24V电压下对第二电压信号进行功率放大，并输出第三电压信号，通过输出滤波电路对第三电压信号进行信号滤波，并输出第四电压信号，最后通过音频输出电路对第四电压信号进行处理，并输出音频输出信号。由此，实现对音频输入信号的放大处理，并输出高品质的音频输出信号。并且，相比于其它功率放大器，本实施例的功率放大器的整体体积更小，使用成本更低。

图9是电子设备的示意图。如图9所示，本实施例的电子设备10包括功率放大器1、输入接口2和输出接口3。其中，功率放大器1的结构在前面的描述中已经介绍，此处不再赘述。输入接口2连接功率放大器1的输入端，接收音源产生的音频输入信号并将音频输入信号传输至功率放大器1。输出接口3连接功率放大器1的输出端，用于输出音频输出信号。由此，本实施例通过输入接口接收音频输入信号，通过功率放大器对音频输入信号进行处理，并由输出接口输出处理后的高品质音频输出信号。另外，本实施例中的功率放大器相比于其它功率放大器具有性能好、体积小和使用成本低点的优点，因此，本实施例中的电子设备能够输出高品质的音频输出信号，并且电子设备的整体体积更小，使用成本更低。

图10是音频播放器的示意图。如图10所示，本实施例的音频播放器100包括前述的电子设备10和扬声器20。其中，所述电子设备10的结构和功能在前面的描述中已经介绍，此处不再赘述。本实施例中，扬声器20与所述电子设备10连接，接收电子设备10输出的音频输出信号并将音频输出信号输出的音频输出信号转换成对应的语音信息进行播放，进而满足用户的听觉体验。同时，本实施例中的音频播放器在布置和使用时占用面积小，使用成本低，能够进一步提升用户的使用体验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括：

前置放大电路，用于对接收到的音频输入信号进行放大，并输出额定电平下的第一电压信号；

差分放大电路，连接所述前置放大电路，用于对所述第一电压信号进行处理，并输出第二电压信号；

D类功放芯片，连接所述差分放大电路，用于对所述第二电压信号进行功率放大，并输出第三电压信号；

输出滤波电路，连接所述D类功放芯片，用于对所述第三电压信号进行信号滤波，并输出第四电压信号；

音频输出电路，连接所述输出滤波电路，用于对所述第四电压信号进行处理，并输出音频输出信号；

电源电路，连接所述前置放大电路、差分放大电路和D类功放芯片，用于为所述前置放大电路和差分放大电路提供第一电压，为所述D类功放芯片提供第一电压和第二电压。

2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述电源电路包括主电源电路和稳压电路，所述主电源电路用于输出所述第二电压，所述稳压电路用于输出所述第一电压。

3.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述稳压电路连接所述主电源电路，所述稳压电路用于接收所述第二电压，并将所述第二电压转换为所述第一电压。

4.根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述第一电压为直流12V，所述第二电压为直流24V。

5.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述D类功放芯片与输出滤波电路之间采用桥接的连接方式。

6.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述D类功放芯片内配置有保护电路，所述保护电路用于对所述功率放大器进行过压、欠压、过载、过热和短路保护。

7.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述D类功放芯片为TAS5613A芯片。

8.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述差分放大电路为OPA1632A芯片。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

如权利要求1-8中任一项中的功率放大器；

输入接口，连接所述功率放大器的输入端，用于接收音频输入信号并将所述音频输入信号传输至所述功率放大器；

输出接口；连接所述功率放大器的输出端，用于输出所述音频输出信号。

10.一种音频播放器，其特征在于，所述音频播放器包括：

如权利要求9所述的电子设备；

扬声器，与所述电子设备连接，用于播放所述音频输出信号对应的语音信息。

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