CN217116040U - 功放增益自动控制电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种功放增益自动控制电路及电子设备，该电路包括削波检测电路和限幅电路，削波检测电路的第一输入端接后级功放电路的功放输出端，削波检测电路的第二输入端用于接入功放工作电压；限幅电路的电压输入端与削波检测电路的输出端连接，限幅电路的信号输入端用于接入音源信号，限幅电路的信号输出端接后级功放电路的输入端；削波检测电路比较后级功放电路的功放输出电压与功放工作电压，当在后级功放电路的功放输出电压大于功放工作电压时，输出直流控制信号至限幅电路，限幅电路则调低音源信号的音频幅度。本实用新型解决了因功放输出过大产生的削波问题，实现对扬声器的保护。

Description

功放增益自动控制电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及功放控制技术领域，特别涉及一种功放增益自动控制电路及电子设备。

背景技术

功放是一种将声音进行放大的设备，当功放输出达到一定幅度，超出工作范围后就会产生信号削波现象，这是由放大器本身的特性造成的，所有功放都存在此现象。出现削波后功放驱动的喇叭会发出“打底”声音，不仅影响输出音频的音质，而且很容易造成喇叭损坏。

出现“打底”是因为信号幅度过大，喇叭音圈超出活动范围引起的，甚至会导致音圈烧毁。通常，现有技术是在前级放大部分加入增益自动控制电路，在放大器回路中增加两只稳压二极管来实现限幅效果，但稳压二极管稳压数值是固定的，并不能跟随信号幅度的变化而变化，因此应用范围受限。此外稳压二极管有“伏安”特性，当超过一定电压时会出现无法稳压现象。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种功放增益自动控制电路，旨在解决现有技术中扬声器的功放输出过大产生削波现象对扬声器造成损害的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种功放增益自动控制电路，该功放增益自动控制电路用于扬声器中，本实用新型提出的功放增益自动控制电路包括：

削波检测电路，所述削波检测电路的第一输入端接后级功放电路的功放输出端，所述削波检测电路的第二输入端用于接入功放工作电压，所述削波检测电路用于比较后级功放电路的功放输出电压与功放工作电压，并在后级功放电路的功放输出电压大于功放工作电压时，输出直流控制信号，在后级功放电路的功放输出电压小于功放工作电压时，输出低电平信号；

限幅电路，所述限幅电路的电压输入端与所述削波检测电路的输出端连接，所述限幅电路的信号输入端用于接入音源信号，所述限幅电路的信号输出端接后级功放电路的输入端；

所述限幅电路，用于在接收到所述削波检测电路输出的直流控制信号时，处于限幅状态，以调低音源信号的音频幅度，在接收到所述削波检测电路输出的低电平信号时，处于不限幅状态，以调高音源信号的音频幅度。

可选地，所述削波检测电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻及第三电阻；

所述第一电阻的第一端接后级功放电路的功放输出端，所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端及所述第一运算放大器的正相输入端分别连接，所述第二电阻的第一端与所述功放工作电压连接，所述第二电阻的第二端、所述第一运算放大器的反相输入端及所述第三电阻的第二端分别接地；所述第一运算放大器的输出端为所述削波检测电路的输出端。

可选地，所述削波检测电路还包括所述削波检测电路还包括单向导通电路，用于供所述后级功放电路的功放输出端的电压单向输入至所述削波检测电路。

可选地，所述单向导通电路包括保护二极管；所述保护二极管的第一端接后级功放电路的功放输出端，所述保护二极管的第二端与所述第一电阻的第一端连接。

可选地，所述削波检测电路还包括滤波电路；

所述滤波电路包括第一电容和第四电阻，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第一运算放大器的反相输入端及所述第二电阻的第二端分别连接，所述第一电容的第二端、所述第四电阻的第二端及所述第三电阻的第二端分别接地。

可选地，所述限幅电路包括：

第二运算放大器、光电耦合器、开关、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第八电阻，所述光电耦合器具有发光二极管和光敏电阻；

所述第五电阻的第一端为所述限幅电路的输入端，所述第五电阻的第二端与所述光电耦合器的发光二极管的阳极连接，所述光电耦合器的发光二极管的阴极接地，所述第六电阻的第一端接音源信号，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端、所述第八电阻的第一端及所述第二运算放大器的正相输入端分别连接，所述第七电阻的第二端与所述光电耦合器的光敏电阻的第一端连接，所述光电耦合器的光敏电阻的第二端经所述开关与所述第八电阻的第二端及所述第二运算放大器的输出端分别连接，所述第二运算放大器的反相输入端与地连接。

可选地，所述限幅电路还包括耦合电路，所述耦合电路的输入端与所述限幅电路的信号输入端连接，用于对接入的音源信号进行耦合。

可选地，所述耦合电路包括第二电容；

所述第二电容的第一端用于接入音源信号，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第一端连接。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种电子设备，包括后级功放电路及如上所述的功放增益自动控制电路；

所述功放增益自动控制电路的第一输入端与后级功放电路的输出端连接，所述功放增益自动控制电路的第二输入端与功放工作电压连接，所述功放增益自动控制电路的第三输入端用于接入音源信号，所述功放增益自动控制电路的输出端与后级功放电路连接。

本实用新型技术方案通过削波检测电路检测后级功放电路的输出电压是否高于功放工作电压，当功后级功放电路的输出电压高于功放工作电压时，说明功放功率过大产生削波，此时削波检测电路输出直流控制信号至限幅电路，限幅电路根据直流控制信号调低音源信号的音频幅度，使得限幅电路的信号输出端输出的功放信号功率减小，从而减少因功放输出过大产生的削波现象，实现对扬声器的保护，同时减小因削波而产生的音质损伤，使扬声器的使用寿命更长，对扬声器的损耗更小。

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为本实用新型功放增益自动控制电路一实施例的电路功能框图；

图2为本实用新型功放增益自动控制电路一实施例的电路结构示意图；

图3为现有技术中功放增益自动控制电路的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	削波检测电路	IC1～IC2	第一运算放大器～第二运算放大器
11	单向导通电路	PC1	光电耦合器
				12	滤波电路	SW1	开关
20	限幅电路	D1～D3	第一二极管～第三二极管
				21	耦合电路	C1～C3	第一电容～第三电容
30	后级功放电路	R1～R8	第一电阻～第八电阻

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示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。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种功放增益自动控制电路，具体可应用车载音乐播放器、手机扬声器以及电视机扬声器等各种音频设备中。

参照图1及图2，在一实施例中，所述功放增益自动控制电路包括：

削波检测电路10，所述削波检测电路10的第一输入端接后级功放电路30输出端，所述削波检测电路10的第二输入端用于接入功放工作电压，并在后级功放电路30的功放输出电压大于功放工作电压时，输出直流控制信号，在后级功放电路30的功放输出电压小于功放工作电压时，输出低电平信号；

限幅电路20，所述限幅电路20的电压输入端与所述削波检测电路10的输出端连接，所述限幅电路20的信号输入端用于接入音源信号，所述限幅电路20的信号输出端接后级功放电路30的输入端；

所述限幅电路20，用于在接收到所述削波检测电路10输出的直流控制信号时，处于限幅状态，以调低音源信号的音频幅度，在接收到所述削波检测电路10输出的低电平信号时，处于不限幅状态，以调高音源信号的音频幅度。

本实施例中，需要说明的是，当输入的音源信号中产生削波现象时，后级功放电路30的功放输出电压将会大于功放工作电压时，因此，本实施例限定削波检测电路10的第一输入端用于与后级功放电路30输出端连接是为了检测后级功放电路30输出的功放输出电压，从而可以依据功放输出电压确定出当前电路是否存在削波现象。确定出当前电路存在削波现象时，就需要对输入的音源信号进行幅度限制，以对扬声器进行保护。

本实用新型技术方案通过削波检测电路10检测后级功放电路30的输出电压是否高于功放工作电压，当功后级功放电路30的输出电压高于功放工作电压时，说明功放功率过大产生削波，此时削波检测电路10输出直流控制信号至限幅电路20，限幅电路20根据直流控制信号调低音源信号的音频幅度，使得限幅电路20的信号输出端输出的功放信号功率减小，从而减少因功放输出过大产生的削波现象，实现对扬声器的保护，同时减小因削波而产生的音质损伤，使扬声器的使用寿命更长，对扬声器的损耗更小。

参照图2，在一实施例中，所述削波检测电路10包括第一运算放大器IC1、第一电阻R1、第二电阻R2及第三电阻R3；

所述第一电阻R1的第一端接后级功放电路30的功放输出端，所述第一电阻R1的第二端与所述第三电阻R3的第一端及所述第一运算放大器IC1的正相输入端分别连接，所述第二电阻R2的第一端与所述功放工作电压连接，所述第二电阻R2的第二端、所述第一运算放大器IC1的反相输入端及所述第三电阻R3的第二端分别接地；所述第一运算放大器IC1的输出端为所述削波检测电路10的输出端。

在本实施例中，所述第一运算放大器IC1为比较器，用于比较所述削波检测电路10的反相输入端与其正相输入端的输入电压并输出比较结果。

具体地，所述第一电阻R1与第三电阻R3在所述削波检测电路10的正相输入中起分压作用，所述第一运算放大器IC1的正相放大端电压为所述第三电阻R3的电压，随功放输出端的电压变化而变化；所述第二电阻R2与所述第四电阻R4在所述削波检测电路10的反相输入中起分压作用，所述第一运算放大器IC1的反相输入端电压为所述第四电阻R4的电压，功放工作电压为相对稳定电压源，用于限定功放输出波形的范围，所述第一运算放大器IC1用于比较其正相输入端和反相输入端的电压，当功放输出端的电压小于功放工作电压的电压时，所述第一运算放大器IC1输出0V低电平，表示没有产生削波，当功放输出端的电压大于功放工作电压的电压时，所述第一运算放大器IC1输出高电平，表示产生削波，其高电平约为10V。所述削波检测电路10通过监控后级功放电路30的功放输出电压，将每一刻的功放输出电压与功放工作电压做对比，从而能够实时监控后级功放电路30的输出功放是否被削波，及时输出控制电压控制增益自动控制电路后级部分的控制信号。

参照图2，在一实施例中，所述削波检测电路10还包括单向导通电路11，用于供所述后级功放电路30的功放输出端的电压单向输入至所述削波检测电路10；

本实施例中，所述单向导通电路11包括保护二极管D1，用于使电压由所述后级功放电路30的功放输出端的电压向所述削波检测电路10的第一输入端单向输入，防止电压从所述削波检测电路10的第一输入端向所述后级功放电路30的功放输出端倒流。

所述保护二极管D1的第一端接后级功放电路30的功放输出端，所述保护二极管D1的第二端与上述第一电阻R1的第一端连接。

具体地，所述第一二极管D1单项导通用作隔离二极管，用于隔离反相电流，使后级功放电路30的功放输出电压在所述削波检测电路10中单项流通，从而能够实时输入准确的后级功放电路30的功放输出电压到削波检测电路10中，判断后级功放电路30的功放输出电压是否产生削波。

参照图2，在一实施例中，所述削波检测电路10还包括滤波电路12；

所述滤波电路12包括第一电容C1和第四电阻R4，所述第一电容C1的第一端与所述第四电阻R4的第一端、所述第一运算放大器IC1的反相输入端及所述第二电阻R2的第二端分别连接，所述第一电容C1的第二端、所述第四电阻R4的第二端及所述第三电阻R3的第二端分别接地。

在本实施例中，所述第一电容C1起滤波作用，用于滤除负相输入端杂波。在所述削波检测电路10中，功放工作电压起参考电压的作用，所述第一电容C1对输入的功放工作电压进行滤波，从而使所述削波检测电路10能够更准确地检测后级功放电路30是否产生削波。

参照图1至图3，在一实施例中，所述限幅电路20包括第二运算放大器IC2、光电耦合器PC1、开关SW1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7及第八电阻R8，所述光电耦合器PC1具有发光二极管和光敏电阻；

所述第五电阻R5的第一端为所述限幅电路20的输入端，所述第五电阻R5的第二端与所述光电耦合器PC1的发光二极管的第一端连接，所述光电耦合器PC1的发光二极管的第二端接地，所述第六电阻R6的第一端接音源信号，所述第六电阻R6的第二端与所述第七电阻的第一端、所述第八电阻R8的第一端及所述第二运算放大器IC2的正相输入端分别连接，所述第七电阻的第二端与所述光电耦合器PC1的光敏电阻的第一端连接，所述光电耦合器PC1的光敏电阻的第二端经所述开关SW1与所述第八电阻R8的第二端及所述第二运算放大器IC2的输出端分别连接，所述第二运算放大器IC2的反相输入端与地连接。

在本实施例中，所述第二运算放大器IC2为反相放大器，用于控制输入的音源信号的增益，所述限幅电路20中所述第二运算放大器IC2的输出端与反相输入端之间的反馈电阻阻值由两条反馈支路决定，第一反馈支路包括所述第八电阻R8，第二反馈支路由所述光电耦合器PC1的光敏电阻与所述第七电阻R7串联后与所述第八电阻R8并联而成。

具体地，当所述削波检测电路10未检测到所述后级功放电路30产生削波时，所述光电耦合器PC1不导通，所述限幅电路20中的反馈电阻阻值由所述第一反馈支路决定，此时输入的音源信号放大；当所述削波检测电路10检测到所述后级功放电路30产生削波时，所述光电耦合器PC1导通，所述限幅电路20中的反馈电阻阻值由所述第二反馈支路决定，此时输入的音源信号增益减小，经所述限幅电路20输出后波形幅度缩小。所述开关SW1用于当用户不需要对功放增益进行自动调节时，关闭限幅电路20的功放自动调节功能。

参照图2，在一实施例中，所述限幅电路20还包括耦合电路21，所述耦合电路21的输入端与所述限幅电路20的信号输入端连接，用于对接入的音源信号进行耦合。

具体地，所述耦合电路21包括第二电容C2，所述第二电容C2的第一端用于接入音源信号，所述第二电容C2的第二端与所述第六电阻R6的第一端连接，用于信号耦合。

本实施例中，当所述削波检测电路10输出高电平时，经所述第五电阻R5限流后，所述光电耦合器PC1的发光二极管点亮，所述光电耦合器PC1的发光二极管点亮后所述光电耦合器PC1的光敏电阻阻值减少至50欧姆；因为所述光电耦合器PC1的光敏电阻与所述第七电阻R7串联后再与所述第八电阻R8并联，所以第二运算放大器IC2的同相输入端与反相输入端阻值减少；当音源信号经过所述第二电容C2耦合后输入所述第二运算放大器IC2时，由于第二运算放大器IC2的增益和第二运算放大器IC2的同向输入端与反相输入端阻值同所述第六电阻R6的比值呈正比相关，因此该级放大器增益亦减小，所述限幅电路20的信号输出端电平降低，功放信号幅度减小。

为了更好说明本申请的技术原理，提供一示例性技术进行对比，该示例性技术如图3所示，为避免出现削波现象，通常在前级放大部分加入增益控制电路对输入的音源信号加以限幅，在现有技术中，经所述第三电容C3后进入第三运算放大器U3进行反相放大，所述第三运算放大器U3的增益为其反相输入端与输出端的电压与反相输入端电压的比值，当第三运算放大器U3输出端的电压达到与其反相输入端与输出端的电阻并联的两个稳压二极管，即第二二极管D2和第三二极管D3的工作电压范围时，会将输出电压限制在一定范围内，达到限幅效果。由此可知，示例性技术中的稳压二极管的稳压数值是固定的不能随意更改，因此第三运算放大器U3的增益也固定的。

但是，本实用新型的功放增益自动控制电路中，限幅电路20的增益由光电耦合器PC1控制，通过切换第二运算放大器IC2的反馈电阻，用不同大小的电阻切换形成反馈回路，使增益自动调节应用范围更广泛。并且，示例性技术中在前级进行自我削波，使得超出一定范围的波形被削掉，造成波形损失，而本实用新型限幅电路20将波形进行整体缩小，不会对波形造成损失。

本实用新型还提出一种电子设备。

参照图1至图2，所述电子设备包括后级功放电路30及如上所述的功放增益自动控制电路；所述功放增益自动控制电路的输出端与所述后级功放电路30的输入端连接，所述后级功放电路30的功放输出端与所述功放增益自动控制电路的第一输入端连接。

该功放增益自动控制电路的详细方案可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电子设备中使用了上述功放增益自动控制电路，因此，本实用新型电子设备的实施例包括上述功放增益自动控制电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图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 (9)

1.一种功放增益自动控制电路，其特征在于，所述功放增益自动控制电路包括：

削波检测电路，所述削波检测电路的第一输入端接后级功放电路的功放输出端，所述削波检测电路的第二输入端用于接入功放工作电压，所述削波检测电路用于比较后级功放电路的功放输出电压与功放工作电压，并在后级功放电路的功放输出电压大于功放工作电压时，输出直流控制信号，在后级功放电路的功放输出电压小于功放工作电压时，输出低电平信号；

限幅电路，所述限幅电路的电压输入端与所述削波检测电路的输出端连接，所述限幅电路的信号输入端用于接入音源信号，所述限幅电路的信号输出端接后级功放电路的输入端；

所述限幅电路，用于在接收到所述削波检测电路输出的直流控制信号时，处于限幅状态，以调低音源信号的音频幅度，在接收到所述削波检测电路输出的低电平信号时，处于不限幅状态，以调高音源信号的音频幅度。

2.如权利要求1所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述削波检测电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻及第三电阻；

所述第一电阻的第一端接后级功放电路的功放输出端，所述第一电阻的第二端与所述第三电阻的第一端及所述第一运算放大器的正相输入端分别连接，所述第二电阻的第一端与所述功放工作电压连接，所述第二电阻的第二端、所述第一运算放大器的反相输入端及所述第三电阻的第二端分别接地；所述第一运算放大器的输出端为所述削波检测电路的输出端。

3.如权利要求2所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述削波检测电路还包括单向导通电路，用于供所述后级功放电路的功放输出端的电压单向输入至所述削波检测电路。

4.如权利要求3所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述单向导通电路包括保护二极管；所述保护二极管的第一端接后级功放电路的功放输出端，所述保护二极管的第二端与所述第一电阻的第一端连接。

5.如权利要求2所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述削波检测电路还包括滤波电路；

所述滤波电路包括第一电容和第四电阻，所述第一电容的第一端与所述第四电阻的第一端、所述第一运算放大器的反相输入端及所述第二电阻的第二端分别连接，所述第一电容的第二端、所述第四电阻的第二端及所述第三电阻的第二端分别接地。

6.如权利要求1所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述限幅电路包括：

第二运算放大器、光电耦合器、开关、第五电阻、第六电阻、第七电阻及第八电阻，所述光电耦合器具有发光二极管和光敏电阻；

所述第五电阻的第一端为所述限幅电路的输入端，所述第五电阻的第二端与所述光电耦合器的发光二极管的阳极连接，所述光电耦合器的发光二极管的阴极接地，所述第六电阻的第一端接音源信号，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第一端、所述第八电阻的第一端及所述第二运算放大器的正相输入端分别连接，所述第七电阻的第二端与所述光电耦合器的光敏电阻的第一端连接，所述光电耦合器的光敏电阻的第二端经所述开关与所述第八电阻的第二端及所述第二运算放大器的输出端分别连接，所述第二运算放大器的反相输入端与地连接。

7.如权利要求6中所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述限幅电路还包括耦合电路，所述耦合电路的输入端与所述限幅电路的信号输入端连接，用于对接入的音源信号进行耦合。

8.如权利要求7中所述的功放增益自动控制电路，其特征在于，所述耦合电路包括第二电容；

所述第二电容的第一端用于接入音源信号，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第一端连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括后级功放电路及如权利要求1至8任意一项所述的功放增益自动控制电路；所述功放增益自动控制电路的第一输入端与后级功放电路的功放输出端连接，所述功放增益自动控制电路的第二输入端与功放工作电压连接，所述功放增益自动控制电路的第三输入端用于接入音源信号，所述功放增益自动控制电路的输出端与后级功放电路连接。

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