CN218998024U - 一种自动增益电路及音频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于音频功率放大器领域，提供了一种自动增益电路及音频功率放大器，自动增益电路包括增益模块、输入电阻模块、比较判断模块和电流调节模块，输入电阻模块与增益模块的输入端连接，比较判断模块将增益输出信号与预设阈值电压范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号以控制电流输入模块输出增益调节电流，电流调节模块与输入电阻模块和比较判断模块相连，电流调节模块的增益调节电流可以调节自动增益电路的增益倍数，由于电流调节模块的增益调节电流与增益模块的放大倍数呈负相关，因此可以通过调节增益调节电流的大小以对增益模块的放大倍数进行调节，可扩大增益模块的可调节范围，并解决自动增益电路反馈较迟缓的问题。

Description

一种自动增益电路及音频功率放大器

技术领域

本申请属于音频功率放大器领域，尤其涉及一种自动增益电路及音频功率放大器。

背景技术

在日常生活中，音频功率放大器是耳机、收音机等音响设备中必不可少的组成部分，音频功率放大器主要是通过的增益放大电路将输入信号进行放大，如将收音机设备中的接收到信号进行增益放大输出至喇叭中进行播放，一般的音频功率放大器的放大功能可由自动增益电路进行，自动增益电路是利用在运算放大器输出的电压调节自动增益电路的放大倍数。

然而，自动增益电路中的调节电阻受到匹配精度、环路稳定性等因素的影响，存在可调节的范围比较有限，不利于输入信号的放大的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种自动增益电路及音频功率放大器，旨在解决自动增益电路存在的可调节的范围比较有限，不利于输入信号的放大的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种自动增益电路，所述自动增益电路包括：

增益模块，用于对输入信号进行放大，生成增益输出信号；

输入电阻模块，与所述增益模块的输入端连接；

比较判断模块，与所述增益模块连接，用于接收所述增益输出信号，将所述增益输出信号与预设阈值电压进行比较，根据比较结果生成增益调节信号；

电流调节模块，与所述比较判断模块连接，根据所述增益调节信号对所述输入电阻模块中流过的电流进行调节；

其中，所述增益调节电流的电流值与所述增益输出信号的电压值呈负相关。

在一个实施例中，所述增益模块包括：

运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接所述输入电阻模块，所述运算放大器的反相输入端连接偏置信号源；

反馈电阻单元，所述反馈电阻单元的第一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述反馈电阻单元的第二端与所述运算放大器的输出端连接。

在一个实施例中，所述反馈电阻单元包括至少一个电阻，所述至少一个电阻串联连接。

在一个实施例中，所述输入电阻模块包括：第一电容、第一电阻；

所述第一电容的第一端与输入信号源连接，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端和所述电流调节模块的电流调节端连接所述增益模块。

在一个实施例中，所述电流调节模块包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端与所述输入电阻模块共接入所述增益模块，所述第一开关管的控制端与所述第二开关管的控制端、所述第二开关管的第一端共接入所述比较判断模块。

在一个实施例中，所述比较判断模块包括：

第一比较开关单元，用于将所述增益输出信号与第一预设阈值电压进行比较，并在所述增益输出信号大于第一预设阈值电压时导通；

第二比较开关单元，用于将所述增益输出信号与第二预设阈值电压进行比较，并在所述增益输出信号小于第二比较电压时导通；

电流镜单元，用于在所述第一比较开关单元或者所述第二比较开关单元导通时生成增益调节信号。

在一个实施例中，所述第一比较开关单元包括第七开关管、第八开关管和第二电阻，所述第七开关管的控制端连接所述增益模块的输出端，所述第七开关管的第一端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第七开关管的第二端连接所述第八开关管的第二端，所述第八开关管的控制端连接第一输入电压源，所述第八开关管的第一端连接所述电流镜单元。

在一个实施例中，所述第二比较开关单元包括第九开关管、第十开关管和第三电阻，所述第十开关管的控制端连接所述增益模块的输出端，所述第九开关管的第一端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地，所述第九开关管的第二端连接所述第十开关管的第二端，所述第九开关管的控制端连接第二输入电压源，所述第十开关管的第一端连接所述电流镜单元。

在一个实施例中，所述电流镜单元包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和所述第五开关管的第一端连接所述电流调节模块，所述第四开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和第三开关管的第一端共同接入所述第一比较开关单元，所述第五开关管的控制端、所述第六开关管的控制端和所述第六开关管的第一端共同接入所述第二比较开关单元，所述第五开关管的第二端、所述第六开关管的第二端共同接入所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第二端。

本申请最后提供了一种音频功率放大器，所述音频功率放大器包括上述任一项的自动增益电路。

自动增益电路包括增益模块、输入电阻模块、比较判断模块和电流调节模块，输入电阻模块与增益模块的输入端连接，比较判断模块将增益输出信号与预设阈值电压范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号以控制电流输入模块输出增益调节电流，电流调节模块与输入电阻模块和比较判断模块相连，电流调节模块的增益调节电流可以调节自动增益电路的增益倍数，由于电流调节模块的增益调节电流与增益模块的放大倍数呈负相关，因此可以通过调节增益调节电流的大小以对增益模块的放大倍数进行调节，可扩大增益模块的可调节范围，并解决自动增益电路反馈较迟缓的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种自动增益电路的功能框图；

图2为本申请实施例提供的增益模块的电路原理示意图；

图3为本申请实施例提供的输入电阻模块的电路原理示意图；

图4为本申请实施例提供的电流调节模块的电路原理示意图；

图5为本申请实施例提供的比较判断模块的电路原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种自动增益电路的电路原理示意图；

图7为本申请实施例提供的一种自动增益电路的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在日常使用的耳机、音响中都具有增益电路，一般增益电路采用开环回路放大器的方式进行工作，一个最简单的增益电路包括一个运算放大器，输入信号从运算放大器的同相输入端或反相输入端输入，另一端接地或输入偏置信号，输入信号和偏置信号的差动信号经过增益后从运算放大器的输出端输出，一般输入信号的开环回路差动增益由运算放大器决定，由于运算放大器的开环回路增益非常高，因此就算输出端的差动信号很小，仍然会让输出信号饱和，导致非线性失真出现，不利于输入信号的放大。

为了使增益电路输出端不产生失真信号，一般会在运算放大器的基础上增加一个输入电阻、一个反馈电阻，输入信号通过输入电阻连接运算放大器的一个输入端，另外一个输入端接地或接入偏置电压，反馈电阻并联于运算放大器的输入信号的输入端和运算放大器的输出端，这构成一个简单的闭环放大器电路，增益电路的输出电压为：Vout＝Rf*Vin/Rin，其中Rin为输入电阻电阻值，Rf为反馈电阻电阻值，这种增益电路可通过调节输入电阻或反馈电阻的电阻值来调节增益电路的增益效果。

一般是采用调节反馈电阻的电阻值的方式来调节输出信号，但是反馈电阻会受到电阻的匹配精度和闭环放大器电路稳定性的影响，反馈电阻的电阻值的可调范围较小，在输出信号严重失真时不能有效控制在输入信号过大或者增益过大而导致的信号超出电源范围产生的失真。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种自动增益电路，图1为本申请实施例提供的一种自动增益电路的功能框图，结合图1所示，本实施例中的自动增益电路包括增益模块101、输入电阻模块102、比较判断模块103和电流调节模块104。

增益模块101用于对输入信号Vin进行放大，并在输出端输出增益输出信号Vout；输入电阻模块102与增益模块101的输入端连接；比较判断模块103与增益模块101连接，比较判断模块103用于接收增益输出信号Vout，并根据增益输出信号Vout生成增益调节信号T至电流调节模块104，以对电流调节模块104的电流值进行调节，其中，增益调节电流Iin的电流值与增益输出信号Vout的电压值呈负相关。

具体的，若输入电阻模块102的阻值为Rin，增益模块101中的反馈电阻的阻值为Rf，则此时增益模块101输出的增益输出信号Vout＝(Vin-Iin*Rin)*Rf/Rin，增益调节电流Iin的电流值与增益输出信号Vout的电压值呈负相关，通过调节增益调节电流Iin的电流值即可调节增益模块101的增益倍数，实现增益输出信号Vout的电压值的调节。

在一个实施例中，增益调节信号T可以为电压增益调节信号或电流增益调节信号。

例如，在一个具体实施例中，若增益调节信号T为高电平，则其控制流过电流调节模块104的增益调节电流Iin减小，若增益调节信号T为低电平，则其控制流过电流调节模块104的增益调节电流Iin增大，电流调节模块104的电流值与增益模块101的放大倍数呈负相关。

具体的，在本实施例中，输入电阻模块102的输入端接入产生输入信号Vin的输入信号源，并将输入信号Vin通过增益模块101进行增益放大后生成增益输出信号Vout，增益输出信号Vout从增益模块101的输出端输出，其中，输入信号Vin的增益倍数由输入电阻模块102、增益模块101和电流调节模块104共同决定，比较判断模块103接收来自增益模块101输出的增益输出信号Vout并将增益输出信号Vout与预设电压阈值范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号T，增益调节信号T控制电流调节模块104的电流值大小，从而控制输入信号Vin的增益效果，由于电流调节模块104可根据增益输出信号Vout的失真情况调节电流调节模块104中的电流值，因此用增益输出信号Vout反向调节增益电流调节模块104的方式可以有效地增大自动增益电路的增益范围，并提高整个自动增益电路的反馈速度。

在一个实施例中，增益模块101包括运算放大器N1和反馈电阻单元1011。

具体的，参见图2所示，运算放大器N1的同相输入端连接输入电阻模块102，运算放大器N1的反相输入端连接偏置信号源Vref；反馈电阻单元1011的第一端与运算放大器N1的同相输入端连接，反馈电阻单元1011的第二端与运算放大器N1的输出端连接。

在一个实施例中，反馈电阻单元1011包括至少一个电阻，至少一个电阻串联连接。

例如，参见图2所示，反馈电阻单元1011包括反馈电阻Rf，运算放大器N1的同相输入端连接输入电阻模块102和反馈电阻Rf的第一端，运算放大器N1的反相输入端连接偏置信号源Verf，运算放大器N1的输出端连接反馈电阻Rf的第二端。

在本实施例中，输入信号Vin先经过输入电阻模块102，由于运算放大器N1的输入信号Vin的电压和反相输入端电压不一致，因此输入电阻模块102的输入端和输出端存在电势差，输入信号Vin将在输入电阻模块102上产生电流并流过输入电阻模块102，而由于运算放大器N1的输入阻抗为无穷大，所以没有电流流过运算放大器N1，因此电流将流过反馈电阻Rf并在反馈电阻Rf上产生电压，反馈电阻Rf上产生的电压由输入电阻模块102、反馈电阻Rf和流过电流调节模块104的电流值共同决定。

在一个实施例中，输入电阻模块102包括：第一电容C1，第一电阻R1，其中，第一电容C1的第一端与产生输入信号Vin的输入信号源连接，第一电容C1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端和电流调节模块104的电流调节端连接增益模块101。

具体的，参见图3所示，第一电容C1的第一端与产生输入信号Vin的输入信号源连接，第一电容C1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端与电流调节模块104的电流调节端共同连接增益模块101。

在本实施例中，输入信号Vin先经过第一电容C1，第一电容C1的作用为隔离输入信号Vin中的直流电位，以防止直流电位影响到自动增益电路，输入信号Vin经过第一电阻R1后输入到增益模块101，由于输入电阻模块102两端的电压不一致，所以输入信号Vin会在输入电阻模块102产生电流并输入到增益模块101，其中，输入电阻模块102的电阻值由第一电阻R1决定。

在一个实施例中，偏置信号源Vref为接地信号源。

在一个实施例中，电流调节模块104包括第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1的第一端连接增益模块101，第一开关管Q1的控制端与第二开关管Q2的控制端、第二开关管Q2的第一端共接入比较判断模块103，第一开关管Q1的第二端和第二开关管Q2的第二端共同接地。

在一个实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2为NMOS管。

具体的，参见图4所示，第一开关管Q1的漏极与输入电阻模块102共同连接增益模块101，第一开关管Q1的栅极与第二开关管Q2的控制端、第二开关管Q2的漏极共同连接比较判断模块103，第一开关管Q1的源极和第二开关管Q2的源极共同接地。

在本实施例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2组成一个电流镜电路，比较判断模块103接收来自增益模块101输出的增益输出信号Vout，并将增益输出信号Vout与预设电压阈值范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号T，增益调节信号T通过控制电流调节模块104的电流值大小，从而控制流过输入电阻模块102中的增益调节电流Iin，通过增益调节电流Iin，实现对增益模块101的增益倍数的控制。

在一个实施例中，比较判断模块103包括：第一比较开关单元301、第二比较开关单元302、电流镜单元303。

第一比较开关单元301与增益模块101连接，第一比较开关单元301用于将增益输出信号Vout与第一预设阈值电压Vt1进行比较，其中，Vt1＝V1-(Vth7+Vth8)，Vth7为第七开关管Q7的阈值电压，Vth8为第八开关管Q8的阈值电压，并在增益输出信号Vout大于第一预设阈值电压Vt1时导通；

第二比较开关单元302与增益模块101连接，第二比较开关单元302用于将增益输出信号Vout与第二预设阈值电压Vt2进行比较，其中，Vt2＝V2+(Vth9+Vth10),Vth9为第九开关管Q9的阈值电压，Vth10为第十开关管Q10的阈值电压，并在增益输出信号Vout小于第二预设阈值电压Vt2时导通；

电流镜单元303与第一比较开关单元301、第二比较开关单元302以及电流调节模块104连接，电流镜单元303用于在第一比较开关单元301或者第二比较开关单元302导通时生成增益调节信号T。

在本实施例中，当增益输出信号Vout的电压小于第一预设阈值电压Vt1，第一比较开关单元301关断，当增益输出信号Vout的电压大于第二预设阈值电压Vt2，第二比较开关单元302关断时，电流镜单元303生成的增益调节信号T为0，此时流过电流调节模块104的增益调节电流Iin为0，不进行调节。

在一个实施例中，第一比较开关单元301包括第七开关管Q7、第八开关管Q8和第二电阻R2，第七开关管Q7的控制端连接增益模块101的输出端，第七开关管Q7的第一端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端接地，第七开关管Q7的第二端连接第八开关管Q8的第二端，第八开关管Q8的控制端连接第一输入电压源V1，第八开关管Q8的第一端连接电流镜单元303。

在本实施例中，第七开关管Q7、第八开关管Q8和第二电阻R2组成一个比较电路，用于比较增益输出信号Vout的电压与第一预设阈值电压Vt1的大小，并在增益输出信号Vout的电压大于第一预设阈值电压Vt1时，第七开关管Q7、第八开关管Q8同时导通，电流镜单元303生成第一增益电流It1。

在一个实施例中，第二比较开关单元302包括第九开关管Q9、第十开关管Q10和第三电阻R3，第十开关管Q10的控制端连接增益模块101的输出端，第九开关管Q9的第一端连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端接地，第九开关管Q9的第二端连接第十开关管Q10的第二端，第九开关管Q9的控制端接入第二输入电压源V2，第十开关管Q10的第一端连接电流镜单元303。

在本实施例中，第九开关管Q9、第十开关管Q10和第三电阻R3组成一个比较电路，用于比较增益输出信号Vout的电压和第二预设阈值电压Vt2的大小，并在增益输出信号Vout的电压小于第二预设阈值电压Vt2时，第九开关管Q9、第十开关管Q10同时导通，电流镜单元303生成第二增益电流It2。

在一个实施例中，电流镜单元303包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6，第四开关管Q4和第五开关管Q5的第一端连接电流调节模块104，第四开关管Q4的控制端、第三开关管Q3的控制端和第三开关管Q3的第一端共同接入第一比较开关单元301，第五开关管Q5的控制端、第六开关管Q6的控制端和第六开关管Q6的第一端共同接入第二比较开关单元302，第五开关管Q5的第二端、第六开关管Q6的第二端共同接入第三开关管Q3的第二端、第四开关管Q4的第二端。

在本实施例中，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6构成电流镜单元303，当第一比较开关单元301输出第一增益电流It1至电流镜单元303时，电流镜单元303的第一开关管Q1将产生相同的增益调节电流Iin，当第二比较开关单元302输出第二增益电流It2至电流镜单元303时，电流镜单元303的第一开关管Q1将产生相同的增益调节电流Iin。

在一个实施例中，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7和第九开关管Q9为PMOS管，第八开关管Q8和第十开关管Q10为NMOS管。

具体的，参见图5所示，第一比较开关单元301包括第七开关管Q7、第八开关管Q8和第二电阻R2，第七开关管Q7的栅极连接增益模块101的输出端，第七开关管Q7的漏极连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端接地，第七开关管Q7的源极连接第八开关管Q8的源极，第八开关管Q8的栅极接入第一输入电压源V1，第八开关管Q8的漏极连接电流镜单元303；

第二比较开关单元302包括第九开关管Q9、第十开关管Q10和第三电阻R2，第十开关管Q10的栅极连接增益模块101的输出端，第九开关管Q9的漏极连接第三电阻R3的第一端，第三电阻R3的第二端接地，第九开关管Q9的源极连接第十开关管Q10的源极，第九开关管Q9的栅极接入第二输入电压源V2，第十开关管Q10的漏极连接电流镜单元303；

电流镜单元303包括第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6，第四开关管Q4的栅极、第三开关管Q3的栅极和第三开关管Q3的漏极共同接入第一比较开关单元301，第五开关管Q5的栅极、第六开关管Q6的栅极和第六开关管Q6的漏极共同接入第二比较开关单元302，第五开关管Q5的源极、第六开关管Q6的源极与第三开关管Q3的源极、第四开关管Q4的源极连接，第四开关管Q4的漏极与第五开关管Q5的漏极连接电流调节模块104。

在本实施例中，第一预设阈值电压Vt1小于第二预设阈值电压Vt2，增益模块101输出的增益输出信号Vout经过第一比较开关单元301和第一预设阈值电压Vt1进行比较，增益模块101输出的增益输出信号Vout经过第二比较开关单元302和第二比较电压Vt2进行比较，其中，第一预设阈值电压Vt1可以根据第一输入电压源V1、第七开关管Q7的阈值电压、第八开关管Q8的阈值电压进行设置，第二预设阈值电压Vt2可以根据第二输入电压源V2的电压、第九开关管Q9的阈值电压、第十开关管Q10的阈值电压进行设置。

具体的，第一预设阈值电压Vt1＝V1-(Vth7+Vth8)，其中，Vth7为第七开关管Q7的阈值电压，Vth8为第八开关管Q8的阈值电压，V1为第一输入电压源V1提供的电压。

第二预设阈值电压Vt2＝V2+(Vth9+Vth10)，其中，Vth9为第九开关管Q9的阈值电压，Vth10为第十开关管Q10的阈值电压，V2为第二输入电压源V2提供的电压。

电流镜单元303中的第三开关管Q3和第四开关管Q4接收来自比较判断模块103中的第一控制信号It1，电流调节模块104中的第五开关管Q5和第六开关管Q6接收来自比较判断模块103中的第二控制信号It2。

具体的，在一个实际应用实施例中，当Vt1<Vout<Vt2时，比较判断模块103输出的增益调节信号T为0，流过电流调节模块104的增益调节电流Iin的值为0，从而不对增益模块101的增益进行调节。

当Vout>Vt2，第十开关管Q10和第九开关管Q9导通，此时，与第十开关管Q10和第九开关管Q9串联的第三电阻R3上产生电流，比较判断模块103基于流过第三电阻R3的电流产生第二控制信号It2，第二控制信号It2可以为电流信号。

当Vout<Vt1时，第七开关管Q7和第八开关管Q8导通，此时，与第七开关管Q7和第八开关管Q8串联的第二电阻R2上产生电流，电流镜单元303基于流过第二电阻R2的电流产生第一控制信号It1，第一控制信号It1可以为电流信号。

在一个实施例中，流过电流调节模块104的电流值由比较判断模块103决定，而增益模块101的增益效果由流过电流调节模块104的增益调节电流Iin决定。

具体的，参见图6所示，在第一比较开关单元301中，当增益输出信号Vout小于第一预设阈值电压Vt1时，第七开关管Q7和第八开关管Q8导通，第二电阻R2将产生第一控制信号It1输入到电流调节模块104，而电流调节模块104将流过由第一控制信号It1控制的第一增益调节电流Iin1，第一增益调节电流Iin1的电流值为Iin1＝[Vt1-Vout]/R2，第一增益控制电流Iin1控制增益模块101的增益效果，其增益效果大小为Vout＝(Vin-Iin1*R1)*Rf/R1。

当增益输出信号Vout大于第二预设阈值电压Vt2时，第九开关管Q9和第十开关管Q10导通，第三电阻R3将产生第二控制信号It2输入到电流调节模块104，而电流调节模块104将流过由第二控制信号It2控制的第二增益调节电流Iin2，第二增益调节电流Iin2的电流值为Iin2＝[Vout-Vt2]/R3，第二增益调节电流Iin2控制增益模块101的增益效果，其增益效果大小为Vout＝(Vin-Iin2*R1)*Rf/R1。

在本实施例中，比较判断模块103只需通过六个开关管即可调整增益模块101的增益效果，电流调节模块104与增益模块101相连，并可根据比较判断模块103输出的增益调节信号T来改变流过自身的电流，从而达到控制增益模块101的增益效果的目的，因此比较判断模块103能解决增益电路的反馈速度，电流调节模块104和比较判断模块103能提高自动增益电路的可调节范围。

在另一个实施例中，比较判断模块103包括包括：第二比较器N2、第三比较器N3和第一与非门D1。

参见图7所示，第二比较器N2的反相输入端和第三比较器N3的同相输入端共同连接增益模块101的输出端，第二比较器N2的同相输入端连接第二输入电压源V2，第三比较器N3的的反相输入端连接第一输入电压源V1，第一与非门D1的第一输入端连接第二比较器N2的输出端，第一与非门D1的第二输入端连接第二比较器N2的输出端，第一与非门D1的输出端连接电流调节模块104。

在本实施例中，电流调节模块104为可选调控制增益调节电流Iin大小的电路，增益调节电流Iin的大小由比较判断模块103输出的增益调节信号T决定。

其中，增益输出信号Vout输入到第二比较器N2的反相输入端，并与第二预设阈值电压Vt2进行比较，同时，增益输出信号Vout输入到第三比较器N3的同相输入端，并与第一预设阈值电压Vt1进行比较，当增益输出信号Vout的电压值大于第二预设阈值电压Vt2时，第二比较器N2输出低电平，当增益输出信号Vout的电压值小于第二预设阈值电压Vt2时，第二比较器N2输出高电平，增益输出信号Vout的电压值大于第一预设阈值电压Vt1时，第三比较器N3输出高电平。

当增益输出信号Vout的电压值小于第二预设阈值电压Vt2时，第二比较器N2输出高电平，增益输出信号Vout的电压值大于第一预设阈值电压Vt1时，第三比较器N3输出高电平的增益调节信号T，此时，增益调节信号T不对流过电流调节模块104的增益调节电流Iin进行调节，即，Vt1＞Vout＞Vt2时，表示自动增益电路的增益倍数在预设的范围内，增益输出信号Vout的电压值在预设电压阈值范围内，不对自动增益电路的增益倍数进行调节。

当第二比较器N2输出低电平，和/或者第三比较器N3输出低电平时，第一与非门D1输出高电平的增益增益调节信号T，此时，增益调节信号T对流入电流调节模块104的增益调节电流Iin进行调节，从而实现对增益模块101进行调节的目的，例如，通过增大增益调节电流Iin，进而减小增益倍数，保证增益输出信号Vout的电压值在预设电压阈值范围内，以避免增益输出信号Vout的失真。

具体的，在一个实际应用实施例中，增益输出信号Vout＝(Vin-Iin*R1)*Rf/R1，当V2＞Vout＞V1时，第二比较器N2输出和第三比较器N3都输出高电平，此时增益调节信号T为低电平，表示自动增益电路的增益倍数在预设的范围内，增益输出信号Vout的电压值在预设电压阈值范围内，不对自动增益电路的增益增益效果进行调节。

在本实施例中，自动增益电路不通过调节反馈电阻Rf的方式来调节增益模块101的增益效果，而反馈电阻Rf在整个电路里比较敏感，电阻的匹配精度和环路稳定性等的影响，使其可调范围比较有限，增益调节电流Iin即可调节增益模块101的增益效果的方式能提高增益模块101的可调范围，同时提升了自动增益电路的设计可靠性和稳定性。

在一个实施例中，第二输入电压源V2的电压值可以是预先设定的的自动增益电路输出的最大电压值，第一输入电压源V1的电压值可以是预先设定的的自动增益电路输出的最低电压值，第二输入电压源V2的电压值大于第一输入电压源V1的电压值。

在本实施例中，为防止输入电压Vin经过自动增益电路后由于电压增益超过电源范围而导致的失真，第一输入电压源V1的电压值和第二输入电压源V2的电压值需要结合输入电压Vin的情况进行调节。

在一个实施例中，第二比较器N2和第三比较器N3可以为结构相同的运算放大器或比较电路。

在一个实施例中，运算放大器可用全差分放大电路代替。

输入电阻模块102与增益模块101的输入端连接，比较判断模块103将增益输出信号Vout与预设阈值电压范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号T以控制电流输入模块输出增益调节电流Iin，电流调节模块104与输入电阻模块102和比较判断模块103相连，电流调节模块104的增益调节电流Iin可以调节自动增益电路的增益倍数，由于电流调节模块104的增益调节电流Iin与增益模块101的放大倍数呈负相关，因此可以通过调节增益调节电流Iin的大小以对增益模块101的放大倍数进行调节，可扩大增益模块101的可调节范围，并解决自动增益电路反馈较迟缓的问题。

本申请实施例最后还提供了一种音频功率放大器，音频功率放大器包括了上述任一项实施例所述的自动增益电路。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动增益电路，其特征在于，所述自动增益电路包括：

增益模块，用于对输入信号进行放大，生成增益输出信号；

输入电阻模块，与所述增益模块的输入端连接；

比较判断模块，与所述增益模块连接，用于接收所述增益输出信号，将所述增益输出信号与预设阈值电压范围进行比较，根据比较结果生成增益调节信号；

电流调节模块，与所述比较判断模块连接，根据所述增益调节信号对所述输入电阻模块中流过的增益调节电流进行调节；

其中，所述增益调节电流的电流值与所述增益输出信号的电压值呈负相关。

2.如权利要求1所述的自动增益电路，其特征在于，所述增益模块包括：

运算放大器，所述运算放大器的同相输入端连接所述输入电阻模块，所述运算放大器的反相输入端连接偏置信号源；

反馈电阻单元，所述反馈电阻单元的第一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述反馈电阻单元的第二端与所述运算放大器的输出端连接。

3.如权利要求2所述的自动增益电路，其特征在于，所述反馈电阻单元包括至少一个电阻，所述至少一个电阻串联连接。

4.如权利要求1所述的自动增益电路，其特征在于，所述输入电阻模块包括：第一电容、第一电阻；

所述第一电容的第一端与输入信号源连接，所述第一电容的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端和所述电流调节模块的电流调节端连接所述增益模块。

5.如权利要求1所述的自动增益电路，其特征在于，所述电流调节模块包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的第一端与所述输入电阻模块共接入所述增益模块，所述第一开关管的控制端与所述第二开关管的控制端、所述第二开关管的第一端共接入所述比较判断模块。

6.如权利要求1所述的自动增益电路，其特征在于，所述比较判断模块包括：

第一比较开关单元，用于将所述增益输出信号与第一预设阈值电压进行比较，并在所述增益输出信号大于第一预设阈值电压时导通；

第二比较开关单元，用于将所述增益输出信号与第二比较电压进行比较，并在所述增益输出信号小于第二预设阈值电压时导通；

电流镜单元，用于在所述第一比较开关单元或者所述第二比较开关单元导通时生成增益调节信号。

7.如权利要求6所述的自动增益电路，其特征在于，所述第一比较开关单元包括第七开关管、第八开关管和第二电阻，所述第七开关管的控制端连接所述增益模块的输出端，所述第七开关管的第一端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第七开关管的第二端连接所述第八开关管的第二端，所述第八开关管的控制端连接第一输入电压源，所述第八开关管的第一端连接所述电流镜单元。

8.如权利要求6所述的自动增益电路，其特征在于，所述第二比较开关单元包括第九开关管、第十开关管和第三电阻，所述第十开关管的控制端连接所述增益模块的输出端，所述第九开关管的第一端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地，所述第九开关管的第二端连接所述第十开关管的第二端，所述第九开关管的控制端连接第二输入电压源，所述第十开关管的第一端连接所述电流镜单元。

9.如权利要求6所述的自动增益电路，其特征在于，所述电流镜单元包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第四开关管和所述第五开关管的第一端连接所述电流调节模块，所述第四开关管的控制端、所述第三开关管的控制端和第三开关管的第一端共同接入所述第一比较开关单元，所述第五开关管的控制端、所述第六开关管的控制端和所述第六开关管的第一端共同接入所述第二比较开关单元，所述第五开关管的第二端、所述第六开关管的第二端共同接入所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第二端。

10.一种音频功率放大器，其特征在于，所述音频功率放大器包括如权利要求1-9任一项所述的自动增益电路。

Images