CN216291412U - 一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路，包括依次连接的音频位信号生成器，位开关电路，电阻网络，电流放大器，还包括与位开关电路连接的基准电压调节器；所述音频位信号生成器将输入的数字音频信号按数据位输出开关信号至所述位开关电路；所述基准电压调节器输出基准高压，且所述基准高压的范围可调；所述位开关电路根据所述开关信号进行切换，将所述基准高压按位接入所述电阻网络或按位切断与所述电阻网络的连接；所述电阻网络输出高压的模拟音频信号至所述电流放大器；所述电流放大器对所述模拟音频信号进行电流放大。本实用新型无需电压放大器，降低了音频信号在放大过程中的失真，提高了输出音频的品质。

Description

一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路

技术领域

本实用新型涉及音频解码技术领域，尤其涉及一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路。

背景技术

目前的音频播放设备中，为了达到喇叭负载端的输出功率，音频从解码到喇叭播放过程中，需要放大电路100’对音频信号的放大，如图1所示，中间需要将数字音频信号先经过数/模转换器10’转换成5V左右的低压模拟信号，然后分别经过电压放大器20’,电流放大器30’对低压模拟信号分别进行电压和电流放大后达到负载所需的输出功率。如为了在4欧喇叭上达到100W的输出功率，需要将5V电压放大到20V左右，电流放大到5A左右。

但是现有技术中，低压的音频模拟信号经过电压放大器放大后不可避免地存在失真现象，这对于高保真音频如高端音响的应用场合则无法满足音频的品质要求。

因此，现有技术还有待改进。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提出一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路，旨在降低音频信号在放大过程中的失真，提高输出音频的品质。

为实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其中，包括依次连接的音频位信号生成器，位开关电路，电阻网络，电流放大器，还包括与位开关电路连接的基准电压调节器；

所述音频位信号生成器将输入的数字音频信号按数据位输出开关信号至所述位开关电路；

所述基准电压调节器输出基准高压，且所述基准高压的范围可调；

所述位开关电路根据所述开关信号进行切换，将所述基准高压按位接入所述电阻网络或按位切断与所述电阻网络的连接；

所述电阻网络输出高压的模拟音频信号至所述电流放大器；

所述电流放大器对所述模拟音频信号进行电流放大。

其中，所述基准高压的范围为0～100V。

其中，所述电阻网络为T型或π型纯电阻网络。

其中，所述电阻网络包括电阻R1-1，R1-2，R2-1，R2-2……Rn-1，Rn-2，其中R1-1，R2-1……Rn-1依次串联，其中R1-2，R2-2……Rn-2分别与R1-1，R2-1……Rn-1并联；

所述位开关电路包括开关K0至Kn，所述K0至Kn的一端分别连接R1-2，R2-2……Rn-2，所述K0至Kn的另一端在基准高压与参考地之间切换。

其中，所述基准电压调节器输出的基准高压范围由音量控制器控制。

其中，还包括与音频位信号生成器连接的音频流处理器，所述音频流处理器对音频流进行解码生成音频数字信号。

其中，还包括与电流放大器连接的喇叭。

其中，所述音频位信号生成器由软件或硬件电路实现。

其中，所述音频位信号生成器由数/模转换器实现。

其中，所述电阻网络与电流放大器之间还连接有滤波电路。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案，限于篇幅，在此不再一一累述。

本实用新型的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，通过音频位信号生成器将数字音频信号按数据位输出开关信号，位开关电路根据该开关信号进行切换将基准高压按位接入电阻网络或按位切断与电阻网络的连接，从而使得电阻网络能直接输出高压的模拟音频信号。本实用新型通过位开关电路，电阻网络及基准电压调节器的结合，直接将低压的数字音频信号转换成高压的模拟音频信号，无需像现有技术中需要先将低压的数字音频信号转换成低压的模拟音频信号，再将低压的模拟音频信号通过电压放大器转换成高压的模拟音频信号。本实用新型的放大电路因无需电压放大器，故大大降低了音频的失真，提高了输出音频的品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术音频放大电路的示意图；

图2为本实用新型直接生成高压模拟信号的音频放大电路第一实施方式的原理示意图；

图3为本实用新型基准电压调节器、位开关电路、电阻网络的电路连接示意图；

图4为本实用新型直接生成高压模拟信号的音频放大电路第二实施方式的原理示意图。

附图标记说明：

100-音频放大电路，10-音频位信号生成器，20-位开关电路，30-电阻网络，40-电流放大器，50-基准电压调节器，60-音频流处理器，70-喇叭。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参考图2，本实用新型提出一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路100，包括依次连接的音频位信号生成器10，位开关电路20，电阻网络30，电流放大器40，还包括与位开关电路20连接的基准电压调节器50。

所述音频位信号生成器10将输入的数字音频信号按数据位输出开关信号至所述位开关电路20。数字音频信号由解码电路或解码芯片将原始音频信号解码后生成。

本实用新型实施例的音频位信号生成器10由软件或硬件电路实现，即音频位信号生成器10可以是一个软件模块，也可以是一个独立硬件电路模块来实现的按数据位输出开关信号。

优选地，本实用新型实施例的音频位信号生成器10由数/模转换器实现。数/模转换器可以根据数字音频的声道数量、采样频率和采样位数将音频数据转化为相应的位开关信号。

本实用新型实施例的基准电压调节器50输出基准高压，且所述基准高压的范围可调。基准高压作为电阻网络30的输入电压。基准高压的电压大小适配负载端(喇叭)的输出功率。如音频位信号生成器10输入的数字音频信号一般为5V的低压，而负载端需要20V的高压进行驱动，则基准电压调节器50为电阻网络50提供20V的基准高压，以满足功率要求。

本实用新型实施例中，所述基准高压的范围为0～100V，以满足常用音频设备的电压需求，可以理解，还可以根据不同音频设备提供其他的电压范围。

作为一种实施方式，本实用新型实施例的基准电压调节器50输出的基准高压范围由音量控制器控制。即本实用新型的音量控制器控制根据使用者对声音大小的调节，计算需求基准高压的大小，然后控制基准电压调节器50输出对应的电压。或者所述基准电压调节器50即采用音量控制器来实现。

本实用新型的位开关电路20根据音频位信号生成器10输出的开关信号进行切换，将基准电压调节器50输出的基准高压按位接入所述电阻网络30或按位切断与所述电阻网络30的连接，这样经过位开关电路20的按位切换，经过电阻网络30转换成模拟信号，并引入基准高压使得电阻网络30直接输出高压的模拟音频信号。这样无需像现有技术中需要先将数字音频信号转换成低压的模拟音频信号，再将低压的模拟音频信号经过电压放大器放大后转换成高压模拟音频信号。

本实用新型的电阻网络30输出高压的模拟音频信号至所述电流放大器40，所述电流放大器40对所述模拟音频信号进行电流放大。这样音频信号的电压及电流均得到提高，以满足负载端的功率需求。

本实用新型音频放大电路100因无需电压放大器，直接采用基准电压调节器50提高信号的基准电压，并通过电阻网络30得到提高电压后的模拟信号，其是一种线性转换，故相对于电压放大器的非线性影响，本实用新型的音频放大电路100大大降低了音频的失真，提高了输出音频的品质。

本实用新型实施例可先将数码音频数据分段逐次循环处理后发送至音频位信号生成器10进行处理生成位开关信号，位开关信号控制位开关电路20的导通关断，以开通或闭合通过串联或并联的电阻网络30中的电阻，再通过基准电压调节器50提高电阻网络30中得到模拟音频信号的电压，然后送往电流放大器40进行电流放大，最终推动负载端(喇叭)完成整个设计过程。

优选地，本实用新型实施例的电阻网络30与电流放大器40之间还连接有滤波电路(未示出)。滤波电路通过高通、低通的阻容滤波器除去音频中的杂质。

优选地，本实用新型实施例的电阻网络30为T型或π型纯电阻网络。采用纯电阻网络避免信号非线性失真。

具体地，如图3所示，本实用新型实施例的电阻网络30包括电阻R1-1，R1-2，R2-1，R2-2……Rn-1，Rn-2，其中R1-1，R2-1……Rn-1依次串联，其中R1-2，R2-2……Rn-2分别与R1-1，R2-1……Rn-1并联。所述位开关电路20包括开关K0至Kn，所述K0至Kn的一端分别连接R1-2，R2-2……Rn-2，所述K0至Kn的另一端在基准高压Ve与参考地GND之间切换。

即本实施例中，电阻R1-1，R2-1……Rn-1依次串联，R1-1的一端连接参考地GND，Rn-1的一端连接输出端Vout，R1-2一端连接在R1-1和R2-1之间，另一端连接K0，K0的两个切换触点分别连接基准高压Ve和参考地GND；R2-2一端连接在R2-1和R3-1之间，另一端连接K1，K1的两个切换触点分别连接基准高压Ve和参考地GND，依次类推至Rn-2及Kn。基准高压Ve由基准电压调节器50提供，K0，K1,……Kn的闭合或断开由音频位信号生成器10提供的位开关信号控制，Vout端输出高压的模拟音频信号至电流放大器40。

如图4所示，本实用新型的音频放大电路100还包括与音频位信号生成器10连接的音频流处理器60，所述音频流处理器60对音频流进行解码生成音频数字信号。还包括与电流放大器40连接的喇叭70。喇叭70进行音频的播放。

本实用新型实施例提出的直接生成高压模拟信号的音频放大电路100，通过音频位信号生成器10将数字音频信号按数据位输出开关信号，位开关电路20根据该开关信号进行切换将基准高压按位接入电阻网络30或按位切断与电阻网络30的连接，从而使得电阻网络30能直接输出高压的模拟音频信号。本实用新型通过位开关电路20，电阻网络30及基准电压调节器50的结合，直接将低压的数字音频信号转换成高压的模拟音频信号，无需像现有技术中需要先将低压的数字音频信号转换成低压的模拟音频信号，再将低压的模拟音频信号通过电压放大器转换成高压的模拟音频信号。本实用新型的放大电路100因无需电压放大器，故大大降低了音频的失真度，提高了音频的品质。

以上所述仅为清楚地说明本实用新型所作的举例，并非因此限制本实用新型的专利范围，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型技术方案中的内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，包括依次连接的音频位信号生成器，位开关电路，电阻网络，电流放大器，还包括与位开关电路连接的基准电压调节器；

所述音频位信号生成器将输入的数字音频信号按数据位输出开关信号至所述位开关电路；

所述基准电压调节器输出基准高压，且所述基准高压的范围可调；

所述位开关电路根据所述开关信号进行切换，将所述基准高压按位接入所述电阻网络或按位切断与所述电阻网络的连接；

所述电阻网络输出高压的模拟音频信号至所述电流放大器；

所述电流放大器对所述模拟音频信号进行电流放大。

2.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述基准高压的范围为0～100V。

3.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述电阻网络为T型或π型纯电阻网络。

4.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述电阻网络包括电阻R1-1，R1-2，R2-1，R2-2……Rn-1，Rn-2，其中R1-1，R2-1……Rn-1依次串联，其中R1-2，R2-2……Rn-2分别与R1-1，R2-1……Rn-1并联；

所述位开关电路包括开关K0至Kn，所述K0至Kn的一端分别连接R1-2，R2-2……Rn-2，所述K0至Kn的另一端在基准高压与参考地之间切换。

5.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述基准电压调节器输出的基准高压范围由音量控制器控制。

6.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，还包括与音频位信号生成器连接的音频流处理器，所述音频流处理器对音频流进行解码生成音频数字信号。

7.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，还包括与电流放大器连接的喇叭。

8.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述音频位信号生成器由软件或硬件电路实现。

9.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述音频位信号生成器由数/模转换器实现。

10.根据权利要求1所述的直接生成高压模拟信号的音频放大电路，其特征在于，所述电阻网络与电流放大器之间还连接有滤波电路。

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