TWI841604B - 具有整合式濾波器的音頻放大器 - Google Patents

Abstract

實施例提供了具有整合式(內建)濾波器(例如，數位類比轉換器(DAC)濾波器)的音頻放大器電路。所述音頻放大器電路可以具有非平坦(例如，低通)閉迴路頻率響應。所述音頻放大器電路可以包含耦接在接收輸入類比音頻訊號的輸入端子和放大器的增益級的輸入之間的低通濾波器。在一些實施例中，可以包含額外的阻抗網路以產生所需的低通濾波器響應，如二階濾波器、三階濾波器和／或另一個合適的濾波器響應。可以描述和／或請求保護其它實施例。

Description

具有整合式濾波器的音頻放大器

本文的實施例關於電子電路領域，並且更具體地是具有整合式濾波器的音頻放大器。 相關申請案的交叉參照

本申請案請求2018年9月27日提交的美國臨時專利申請案第62/737,674號的優先權，其全部揭露特此以參照方式併入。

一些音頻再現裝置包含數位類比轉換器( DAC)電路，以將數位音頻訊號轉換為類比音頻訊號。DAC濾波器可能會包含在DAC電路的輸出處，以降低高於音頻頻段的電路響應，從而削弱了DAC輸出中存在的高頻切換分量的程度。在DAC濾波器之後可以包含獨立的放大器電路，以放大類比音頻訊號並驅動一或多個音頻輸出裝置(例如，頭戴式耳機和/或揚聲器)。

及

在下面的詳細描述中，參考了構成本說明書一部分的圖式，其中以圖示可能被實踐的實施例的方式來顯示。應當理解，可以利用其它實施例，並且可以進行結構或邏輯上的改變而不脫離範圍。因此，下面的詳細描述不具限制意義。

各種操作可以用有助於理解實施例的方式被描述為多個獨立的操作；然而，描述的順序不應被解釋為暗示這些操作是取決於順序的。

所述描述可以使用基於視角的描述，如上/下、後/前和上/下。此類描述僅用於促進討論並且不意於限制所揭露實施例的應用。

可能使用用語「耦接」和「連接」及其衍生詞。應當理解，這些用語並非意於作為彼此的同義詞。而是，在特定實施例中，「連接」可用於指示兩個或多個元件彼此直接實體或電氣接​​觸。「耦接」可能意味著兩個或多個元件直接實體或電氣接​​觸。然而，「耦接」也可能意味著兩個或多個元件並未直接彼此接觸，但仍然彼此合作或互動。

為了說明的目的，形式「A/B」或形式「A和/或B」的短語表示(A)、(B)或(A和B)。為了說明的目的，形式「A、B和C中的至少一者」的短語表示(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。為了說明的目的，形式「(A)B」的短語表示(B)或(AB)，即，A是可選元件。

所述描述可以使用用語「實施例」或「多個實施例」，它們可以各自表示相同或不同實施例中的一或多個。此外，關於實施例始用的用語「包含」、「包括」、「具有」是同義的，並且通常意於作為「開放」用語(例如，用語「包括」應解釋為「包括但不限於」、用語「具有」應解釋為「至少具有」、用語「包含」應為解釋為「包含但不限於」等)。

如本文所使用的，用語「電路」可以是指部分的或包含特殊應用積體電路(ASIC)、電子電路、用來執行一或多個軟體或韌體程式的處理器(共享、專用或群組)和/或記憶體(共享、專用或群組)、組合邏輯電路和/或提供上述功能的其它合適部件。

關於本文中任何複數和/或單數用語的使用，本領域技術人員可以視上下文和/或應用將複數形式轉換為單數形式和/或從單數形式轉換為複數形式。為了清楚起見，各種單數/複數置換可以在本文中明確闡述。

本文的實施例提供了具有整合式(內建)濾波器(例如，數位類比轉換器(DAC)濾波器)的音頻放大器電路。音頻放大器電路可能具有非平坦(例如，低通)閉迴路頻率響應。與包含獨立濾波器和音頻放大器電路的電路相比，本文所述的音頻放大器電路可具有降低的電路複雜度/成本、功率消耗和/或失真。雖然音頻放大器電路在本文中參照DAC濾波器描述，音頻放大器電路可用於需要所提供的濾波器響應的任何合適的實現。

在一些實施例中，音頻放大器電路可以包含耦接在接收輸入類比音頻訊號的輸入端子和放大器的增益級的輸入(例如，增益級的運算放大器(op-amp)的反相輸入)之間的低通濾波器。在一些實施例中，可以包含額外的阻抗網路，以產生所需的低通濾波器響應，如二階濾波器、三階濾波器和/或另一個合適的濾波器響應。

具有整合式濾波器的音頻放大器電路可以用單端或差動放大器佈置來實現。

音頻放大器電路可以包含複數個放大器級，其包含第一放大器級(例如，增益/驅動器級)和第二放大器級(例如，輸出級)。在一些實施例中，音頻放大器電路可以包含額外的放大器級，如耦接在第一放大器級和第二放大器級之間的一或多個中間放大器級。音頻放大器電路還可包含阻抗網路，以提供放大器級的回授和/或前饋路徑。例如，阻抗網路可以包含用以提供從第一放大器級的輸出到第一放大器的輸入的回授路徑的阻抗網路、用以提供從第二放大器級的輸出到第一放大器的輸入的回授路徑的阻抗網路、在第二放大器級的輸出和放大器電路的輸出端子之間耦接(例如，耦接到負載)的阻抗網路和/或在第一放大器級的輸出和放大器電路的輸出端子之間耦接的阻抗網路。額外的阻抗網路可以提供從電路的輸出端子(耦接到負載)到第一放大器級的輸入的回授路徑。阻抗網路可以包含一或多個電阻器和/或電容器。在一些實施例中，阻抗網路可以僅由電阻器和/或電容器組成。

與現有設計相比，本文所述的放大器電路可具有低功率消耗和低失真。放大器級可以用任何合適的操作模式來操作，作為適當的，如A類、AB類、B類、G類，H類等。在某些實施例中，不同的放大器級可以用相同或不同的操作模式來操作。

圖1顯示根據各種實施例的具有內建DAC濾波器的音頻放大器電路100(以下稱為「電路100」)。電路100在輸入端子102處接收類比輸入音頻訊號Vin並在輸出端子104處產生輸出音頻訊號Vout。輸出音頻訊號Vout可以驅動耦接到輸出端子104的負載106。負載106可以是一或多個音頻輸出裝置，如頭戴式耳機和/或揚聲器。

電路100可以包含增益級108(也稱為驅動級108)和輸出級110。增益級108和輸出級110可以是在輸入端子102和輸出端子104之間串聯耦接，以處理/放大音頻訊號。因此，增益級108和輸出級110兩者都可以稱為放大器級。然而，在某些實施例中，輸出級110可以被配置成提供單位增益。在其它實施例中，輸出級110可以提供另一合適的增益。

增益級108可包含一或多個放大器，以放大類比輸入音頻訊號。例如，圖1所示的增益級108包含放大器X1，其具有耦接以接收輸入音頻訊號的輸入端子(例如，經由阻抗網路Zin和Z5，其將在下面進一步討論)。輸出級110可以耦接在增益級108的輸出和電路100的輸出端子104之間。例如，輸出級110可以包含一對電晶體Q1和Q2。Q1的集極可以耦接到正電源軌112，以接收正電源電壓+V，而Q2的集極可以耦接到負電源軌114，以接收負電源電壓-V。電晶體Q1和Q2的基極可以在輸出級110的輸入處耦接在一起，以接收來自增益級108的輸出訊號。電晶體Q1和Q2的射極可以在輸出級110的輸出處耦接在一起，以將輸出音頻訊號傳遞到輸出端子104(例如，經由阻抗網路Z1)。所述電晶體Q1和Q2可以被偏壓電路(未顯示)偏壓，以在所需的操作模式中操作。雖然電晶體Q1和Q2顯示為雙極性接面電晶體，顯然地，其它實施例可以包含另一種類型的電晶體，如場效電晶體(FET)(例如，金屬氧化物半導體FET)(MOSFET))。

此外，顯然地，電路100可以包含不同設計的增益級108和/或輸出級110、更多或更少的放大器級、和/或本領域技術人員已知的其它修改。例如，在一些實施例中，除了或替代描繪在圖1的電晶體Q1和Q2的互補射極跟隨器佈置之外，輸出級110可以包含複合放大器(例如，運算放大器)。

電路100還可以包含複數個阻抗網路，如阻抗網路Z1、Z2、Z3、Z4和/或Z5。阻抗網路Z1可以被耦接在輸出級110的輸出和電路100的輸出端子104之間。阻抗網路Z2可以被耦接在增益級108的輸入端子(其中增益級108接收音頻輸入訊號，諸如圖1所示的運算放大器X1的反相輸入)和其中增益級108的輸出與輸出級110的輸入耦接處的節點116之間。阻抗網路Z3可以耦接在節點116和輸出端子104之間(例如，與輸出級110和阻抗網路Z1的組合並聯)。阻抗網路Z4可以耦接在增益級108的輸入與輸出級110的輸出之間。

阻抗網路Z1、Z2、Z3和Z4可以被平衡(例如，以所謂的電橋佈置)，以提供低失真。例如，阻抗網路Z1、Z2、Z3和Z4可以被設計為滿足Z1(s)∙ Z2(s)= Z3(s)∙ Z4(s)之關係，其中Z(s)表示阻抗為頻率的函數。此外，增益級108的不完美特性可能是藉由適當改變阻抗網路Z2進行補償(例如，當Z2是電容器時，藉由減少Z2的值來補償增益級108中的主極點)。

阻抗網路可包含一或多個阻抗元件，如一或多個電阻器和/或電容器，以提供所需的阻抗和/或頻率響應。例如，阻抗網路Z1可以包含耦接在輸出級110的輸出和電路100的輸出端子104之間的電阻器114。阻抗網路Z2可以包含耦接在增益級108的輸入端子和增益級108的輸出與輸出級110的輸入耦接處的節點116之間的電容器。阻抗網路Z3可以包含與電容器並聯的電阻器。阻抗網路Z4可以包含與電容器串聯的電阻器。

在各種實施例中，阻抗網路Z5可以耦接在輸入端102和輸出端104之間。阻抗網路Z5被顯示為包含在輸入端子102和輸出端子104之間串聯耦接的電阻器R5和電阻器R6。阻抗網路Z5還可以包含耦接在節點118(即在電阻器R5和R6之間)和接地之間的電容器C7。

在各種實施例中，電路100還可以包含耦接在輸入端子102和增益級108的輸入之間的阻抗網路Zin。例如，在一些實施例中，阻抗網路Zin可以被耦接在阻抗網路Z5的節點118和增益級108的輸入之間。輸入阻抗網路Zin可以形成低通濾波器。例如，輸入阻抗網路Zin可以過濾出現在節點118處的訊號，其係基於輸入音頻訊號和經由阻抗網路Z5從輸出節點104接收的回授。

如果沒有輸入阻抗網路Zin和/或阻抗網路Z5、包含阻抗網路Z1-Z4的電路的閉迴路響應、增益級108以及輸出電路110將使得低於特定頻率(例如，由阻抗網路Z4的時間常數確定)，電路的增益隨著頻率降低而以每八度的速率增加6dB。因此，電路在由阻抗網路Z4的時間常數確定的頻率處其響應為零。因此，所述電路將是部分積分器。由阻抗網路Zin提供的低通濾波器可抗衡阻抗網路Z4中的零點，從而致使電路100的閉迴路響應是完整積分器的閉迴路響應。在其它實施例中，阻抗網路Z5可抗衡阻抗網路Z4，以代替阻抗網路Zin或與阻抗網路Zin配合使用。輸入阻抗網路Zin和/或阻抗網路Z5將不會顯著干擾阻抗網路Z1-Z4的電橋平衡，因為他們是在由阻抗網路Z1-Z4形成的電橋電路的外部耦接。在一些實施例中，如果增益級108(例如，運算放大器X1)的開迴路增益不夠高，無法避免電橋干擾，則可以從圖1所示的設計中修改為增益級108提供回授的阻抗網路Z2。例如，如上所述，可以降低Z2的電容器的值。

在各種實施例中，阻抗網路Zin可以形成具有增益級108(例如，放大器X1)以及阻抗網路Z2和Z4的積分器。所述積分器可以為電路100提供低通濾波器的整體頻率響應。因此，電路100可以用作DAC濾波器和/或在需要所提供的濾波器響應的另一種實現。

輸入阻抗網路Zin可以包含任何合適的部件以提供低通濾波器。例如，如圖1所示，阻抗網路Zin可以包含串聯耦接在電路100的輸入端子102與增益級108的輸入之間的電阻器Rin1和Rin2。電容器Cin可以被耦接在節點120(在電阻器Rin1和Rin2之間)和接地之間。

由阻抗網路Z5形成的回授迴路可能不會干擾由阻抗網路Z1-Z4形成的電橋電路的平衡，因為回授路徑位於由阻抗網路Z1-Z4形成的電橋佈置之外(例如，因為阻抗網路Z5從在輸出端子104的輸出電壓訊號得到回授)。此外，因為內部放大器佈置的閉迴路響應是積分器的閉迴路響應，如上所述，由阻抗網路Z5形成的回授迴路可以降低整個電路100的閉迴路輸出阻抗。

在各種實施例中，電路100可以實現標稱二階低通濾波器，例如，類似於無限增益多回授濾波器(稱為MFB濾波器)。然而，與MFB濾波器相比，輸入阻抗網路Zin可以在阻抗網路Z5的節點118上提供負載，其對應於與電阻器Rin1串聯的電阻器Rin2和電容器Cin的並聯組合。這種負載可能會使濾波器的響應遠離真正的二階濾波器。在一些實施例中，阻抗網路Z5的部件(例如，R5、R6和C7)、輸入阻抗網路Zin(例如，Rin1、Rin2和/或Cin)的部件和/或電路100的其它部件的值可以選擇為在很寬的頻率範圍內近似於二階濾波器。替代地或額外地，阻抗網路Z5可以從圖1所示的設計修改為實現真正的二階濾波器或近似於真正的二階濾波器。例如，可以在電阻器R5和電阻器R6兩者之間添加合適的電阻-電容網路。

圖2顯示根據各種實施例具有內建DAC濾波器的另一個音頻放大器電路200(以下稱為「電路200」)。與電路100的單端輸入相比，電路200使用差動輸入。電路200在輸入端子202a和202b處接收差動輸入音頻訊號(例如，Vin+和Vin-)，並在輸出端子204處產生輸出音頻訊號Vout。輸出音頻訊號Vout可以驅動耦接到輸出端子204的負載206。負載206可以是一或多個音頻輸出裝置，如頭戴式耳機和/或揚聲器。

電路200可以包含增益級208(也稱為驅動級208)、輸出級210和阻抗網路Z1、Z2、Z3和/或Z4。增益級208、輸出級210和/或阻抗網路Z1、Z2、Z3和/或Z4可以類似於電路100的各自的增益級108、輸出級110和/或阻抗網路Z1、Z2、Z3和/或Z4。

如以上關於電路100所討論的，阻抗網路Z2和Z4可以在增益級208的第一輸入端子處(例如，在運算放大器X1的反相輸入)為增益級208提供回授。電路200還可以包含耦接在增益級208的第二輸入端子和接地之間的阻抗網路230。阻抗網路230可以近似匹配阻抗網路Z4、Z2、增益級208和輸出級210的操作。例如，阻抗網路230可以提供對應於與Z4並聯的Z2的阻抗，如圖所示(例如，具有與電容器C4p和電阻器R4p的串聯組合並聯的電容器C2p)。

電容器C4p和電阻器R4p的值可以基於輸出級210提供的增益(例如，單位增益或非單位增益)來確定。例如，如果輸出級210的增益小於一，則與輸出級210中的單位增益的阻抗相比，阻抗網路230的各種元件的阻抗應被增加。此外，或替代地，在一些實施例中，運算放大器X1的有限增益帶寬積可藉由增加電容器C2p的電容來被考慮在內。

在各種實施例中，增益級108的第一輸入端子(例如，運算放大器X1的反相輸入端子)可以被耦接到輸入端子202a，以接收差動輸入訊號的一個分量(Vin-)。例如，增益級108的第一輸入端子可以經由輸入阻抗網路Zin和阻抗網路Z5被耦接到輸入端子202a。輸入阻抗網路Zin和阻抗網路Z5可以類似於電路100的對應阻抗網路。

增益級108的第二輸入端子(例如，運算放大器X1的同相輸入)可以被耦接到輸入端子202b，以接收差動輸入訊號的其它分量(Vin+)。例如，增益級108的第二輸入端子可以經由第二輸入阻抗網路Zinp和輸入阻抗網路Z6耦接到輸入端子202b。第二輸入阻抗網路Zinp可以

阻抗網路Z5和Z6都可以提供低通濾波器。在一些實施例中，可以在阻抗網路Z5和Z6之間共享電容器C7，如圖所示。電容器C7因此可以被認為是阻抗網路Z5和Z6兩者的一部分。在其它實施例中，阻抗網路Z5和Z6可以包含耦接在各個內部節點和接地之間的獨立電容器。在一些實施例中，阻抗網路Z6可以包含串聯耦接在輸入端子202b和增益級208的第二輸入端子之間的電阻器R5p，以及與訊號路徑並聯耦接的另一個電阻器R6p。顯然地，其它設計是可能的。

輸入阻抗網路Zin和Zinp係顯示於圖2，以包含獨立的電容器Cin和Cinp。在一些實施例中，輸入阻抗網路Zin和Zinp可以共享電容器，而不是使用獨立的電容器，類似於阻抗網路Z5和Z6共享電容器C7。

圖3顯示根據各種實施例的具有內建DAC濾波器的另一個音頻放大器電路300(以下稱為「電路300」)。除了省略了阻抗網路230之外，電路300可以與電路200相似，並且第二輸入阻抗網路Zinp被替換為輸入阻抗網路Zopt。電路300可以具有比電路200低的共模抑制效能，但是具有更簡單的電路佈局。輸入阻抗網路Zopt可以提供低通濾波器，並且可以被設計為提供合適的(例如，最佳化的)共模抑制和差動頻率響應。例如，阻抗網路Zopt可以包含與在輸入端子302b和增益級308的第二輸入端子之間的訊號路徑串聯的電阻器Ropt，以及與訊號路徑(在訊號路徑和接地之間)並聯耦接的電容器Copt。電阻器Ropt和電容器Copt的值可以選擇為最佳化電路300的共模抑制和差動頻率響應。

在一些實施例中，輸入阻抗網路Zin和輸入阻抗網路Zopt可以共享電容器，而不是包含獨立的電容器Cin和Copt。

在一些實施例中，具有內建DAC濾波器的放大器電路可以被設計成提供三階濾波器(例如，頻率響應的三階衰減)。例如，圖4根據各種實施例顯示提供三階濾波器響應的具有內建DAC濾波器的音頻放大器電路400(以下稱為「電路400」)。電路400可以類似於電路200。然而，可以從電路200修改阻抗網路Z4以獲得三階濾波器。例如，阻抗網路Z4可以包含與電容器C3並聯耦接的額外電容器C3rd。在一些實施例中，電阻器Rst可以與電容器C3rd串聯耦接(例如，在電容器C3rd和輸出端子404之間的電阻器Rst)，其中Rst和C3rd與電容器C3並聯耦接。電阻器Rst可以促進電路400中的閉迴路的穩定性，例如，取決於輸出級410的增益帶寬。在其它範例中，電阻器Rst可以被省略。除了或是代替包含電阻器Rst，可以在增益級408的輸出和輸出級410的輸入之間(例如，耦接在運算放大器X1的輸出與電晶體Q1和Q2的輸入之間)包含一個額外的低通濾波器。

可以從電路300修改阻抗網路Z3以平衡具有阻抗網路Z4的電橋佈置。例如電阻器R3s可以與電容器C3串聯耦接(例如，與電阻器R3並聯耦接的R3和C3的串聯組合)。

阻抗網路430也可以從電路200的阻抗網路230修改，以鑒於阻抗網路Z4的修改而平衡共模抑制和差動濾波器響應。例如，額外的電容器C3rdb可以與阻抗網路430中的電阻器R4p並聯。

在一些實施例中，可以用類似於電路300是電路200的簡化形式的方式來簡化電路400。例如，圖5顯示根據各種實施例的具有內建DAC濾波器的另一音頻放大器電路500(以下稱為「電路500」)。除了省略阻抗網路430之外，電路500可以類似於電路400，並且第二輸入阻抗網路Zinp被替換為輸入阻抗網路Zopt。

因此，電路500可以是部分平衡的，並且與電路400的完全平衡配置相比，具有降低的共模抑制比。然而，電路500的共模抑制比對於某些應用可能仍然是足夠的。

在各種實施例中，電路100、200、300、400和/或500可以從圖1至5中所示的特定配置/部件進行修改。例如，顯示在圖1至5的包含電晶體Q1和Q2的輸出級，可以包含另一種合適的配置和/或可以包含其它部件。

額外地或可替代地，運算放大器X1的反相輸入可以是電壓感應或電流感應。當反相輸入為電流感應時，由於輸入網路阻抗被改變，平衡對於增益帶寬(GBW)的敏感度較低。

儘管本文所述的放大器電路集中於實現二階或三階濾波器，在一些實施例中，放大器電路可以實現更高或更低階的濾波器。

本文所述的放大器電路(例如，電路100、200、300、400和/或500)可以包含在任何合適的音頻再現系統中。圖6示意性地顯示包含可以對應於本文所述的放大器電路中的任一者(例如，電路100、200、300、400和/或500)的音頻放大器電路602的系統600的一個範例。系統600可以包含DAC 604，以接收數位音頻訊號並基於所接收的數位音頻訊號來產生類比音頻訊號。可以從系統600的另一個部件接收數位音頻訊號(例如，處理器、媒體播放器、數位訊號處理器等)和/或與系統600通訊地耦接的另一個裝置(例如，經由有線連接(例如，通用串列匯流排(USB)、光纖數位、同軸數位、高解析度媒體互連(HDMI)、有線區域網路(LAN)等)和/或無線連接(例如，藍牙、無線區域網路(WLAN，如WiFi)、蜂巢等)。

放大器電路602可以放大從DAC 604所接收的類比音頻訊號，以產生放大的音頻訊號。如本文所述，放大器電路602可以包含內建的DAC濾波器。放大器電路602可以將放大的音頻訊號傳遞到一或多個音頻輸出裝置606。音頻輸出裝置606可以包含任何合適的裝置，如一或多個頭戴式耳機和/或揚聲器，以基於放大的音頻訊號來產生聽得見的聲音。

系統600可以被包含在任何合適的裝置中，如行動電話、電腦、舷外USB DAC裝置、音頻/視頻接收器、整合式放大器、獨立音頻放大器、電動揚聲器(例如，智慧型揚聲器或非智慧型電動揚聲器)等。

在一些實施例中，系統600可以包含音頻處理器電路，以在將數位音頻訊號傳遞到DAC 602之前對其進行處理。例如，音頻處理器可以包含數位訊號處理器，以實現如濾波和延遲的音頻處理。額外地或可替代地，系統600可能包含一或多個額外的部件，如一或多個處理器、記憶體(例如，隨機存取記憶體(RAM)、大容量儲存(例如，快閃記憶體、硬碟驅動器(HDD)等)、天線、顯示器等。

儘管本文中已說明和描述了某些實施例，本領域一般技術人員應當理解，各種各樣的替代方案和/或等效實施例或計算出可實現相同目的之實現可以代替所顯示和描述的實施例而不脫離所述範圍。本領域技術人員將容易理解，實施例可以用非常多種的方式實現。本申請案是意圖涵蓋本文討論的實施例的任何改編或變型。因此，顯然意於使實施例僅由申請專利範圍和其等同物限定。

100:電路 102:輸入端子 104:輸出端子 106:負載 108:增益級 110:輸出級 112:正電源軌 114:負電源軌 116:節點 118:節點 120:節點 200:電路 202a,202b:輸入端子 204:輸出端子 206:負載 208:增益級 210:輸出級 230:阻抗網路 300:電路 302a,302b:輸入端子 400:電路 404:輸出端子 408:增益級 410:輸出級 430:阻抗網路 500:電路 600:系統 602:音頻放大器電路 604:DAC 606:音頻輸出裝置 Q1,Q2:電晶體 Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6:阻抗網路 R5,R6,Rin1,Rin2,R4p,R5p,R6p,Rst,R3s,R3:電阻器 Cin,C7,C4p,C2p,C3rd,C3,C3rdb:電容器 Zinp,Zopt:輸入阻抗網路

藉由以下結合圖式和所附申請專利範圍的詳細描述，將容易理解實施例。實施例係以範例的方式而非以圖式的圖示中的限制的方式來顯示。

[圖1] 示意性地顯示根據各種實施例的具有內建濾波器的音頻放大器電路。

[圖2] 示意性地顯示根據各種實施例的具有內建濾波器的音頻放大器電路。

[圖3] 示意性地顯示根據各種實施例的具有內建濾波器的部分平衡差動音頻放大器電路。

[圖4] 示意性地顯示根據各種實施例的具有三階濾波器響應的內建濾波器的差動音頻放大器電路。

[圖5] 示意性地顯示根據各種實施例的具有三階濾波器響應的內建濾波器的部分平衡差動音頻放大器電路。

[圖6] 示意性地顯示根據各種實施例的可以實現本文所述的音頻放大器電路的音頻再現系統。

100:電路

102:輸入端子

104:輸出端子

106:負載

108:增益級

110:輸出級

112:正電源軌

114:負電源軌

116:節點

118:節點

120:節點

C7:電容器

Cin:電容器

Q1,Q2:電晶體

R5,R6:電阻器

Rin1,Rin2:電阻器

X1:運算放大器

Claims (24)

1. 一種音頻放大器電路，其包含：輸入端子，其用以接收輸入音頻訊號；增益級，其包含一或多個放大器；輸出級，其耦接至所述增益級的輸出；第一阻抗網路，其耦接在所述輸出級的輸出和所述音頻放大器電路的輸出端子之間；第二阻抗網路，其耦接在所述增益級的所述輸出和所述增益級的輸入之間；第三阻抗網路，其耦接在所述增益級的所述輸出和所述音頻放大器電路的所述輸出端子之間；第四阻抗網路，其耦接在所述輸出級的所述輸出和所述增益級的所述輸入之間，其中所述第一、第二、第三和第四阻抗網路以橋接佈置平衡；第五阻抗網路，其包含耦接在所述輸入端子和所述第五阻抗網路的中間節點之間的第一電阻器，以及耦接在所述輸出端子和所述中間節點之間的第二電阻器，以提供所述音頻放大器電路的所述輸出端子和所述增益級的所述輸入之間的回授路徑；以及輸入阻抗網路，其耦接在所述中間節點和所述增益級的所述輸入之間，其中所述輸入阻抗網路係用以實現用於所述音頻放大器電路的低通濾波器。
2. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述第五阻抗網路還包含耦接到所述中間節點的電容器。
3. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述輸入阻抗網路包含：第三電阻和第四電阻，其串聯耦接在所述中間節點和所述增益級的所述輸入之間；以及第二電容器，其耦接到所述第三和第四電阻器之間的節點。
4. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述低通濾波器係二階濾波器或三階濾波器。
5. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述輸入阻抗網路與所述增益級、所述第二阻抗網路和所述第四阻抗網路形成積分器。
6. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述第一、第二、第三、第四和第五阻抗網路與所述輸入阻抗網路僅包含電阻器和電容器。
7. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中：所述第一阻抗網路包含第五電阻器；所述第二阻抗網路包含第三電容器； 所述第三阻抗網路包含與第四電容器並聯的第六電阻器；以及所述第四阻抗網路包含與第五電容器串聯的第七電阻器。
8. 如申請專利範圍第7項的音頻放大器電路，其中：所述第三阻抗網路還包含與所述第四電容器串聯的第八電阻器，其中所述第八電阻器和所述第四電容器與所述第六電阻器並聯；以及所述第四阻抗網路還包含彼此串聯並且與所述第七電阻器並聯的第九電阻器和第六電容器。
9. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述輸入端子係第一輸入端子，其中所述音頻放大器電路還包含為所述音頻放大器電路提供差動輸入的第二輸入端子，其中所述增益級的所述輸入係所述增益級的第一輸入，以及其中所述音頻放大器電路還包含：第六阻抗網路，其耦接在所述增益級的第二輸入與接地端子之間，其中所述第六阻抗網路係用以提供與並聯於所述第四阻抗網路的所述第二阻抗網路的阻抗相對應的阻抗。
10. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述增益級包含運算放大器，以及其中所述增益級的所述輸入 係所述運算放大器的反相輸入。
11. 如申請專利範圍第1項的音頻放大器電路，其中所述輸入端子係耦接以接收來自數位類比轉換器(DAC)電路的所述輸入音頻訊號。
12. 一種具有整合式低通濾波器的音頻放大器電路，所述音頻放大器電路，包含：輸入端子，用以接收輸入音頻訊號；輸出端子，用以提供放大的輸出音頻訊號；增益級，其包含運算放大器；輸出級，其耦接在所述增益級的輸出與所述輸出端子之間；第一阻抗網路，其包含耦接在所述輸出級的輸出和所述音頻放大器電路的所述輸出端子之間的第一電阻器；第二阻抗網路，其包含耦接在所述增益級的所述輸出和所述增益級的輸入之間的第一電容器；第三阻抗網路，其耦接在所述增益級的所述輸出和所述音頻放大器電路的所述輸出端子之間，其中所述第三阻抗網路包含與第二電容器並聯的第二電阻器；第四阻抗網路，其耦接在所述輸出級的所述輸出和所述增益級的所述輸入之間，其中所述第四阻抗網路包含與第三電容器並聯的第三電阻器；第五阻抗網路，其包含： 第四電阻器，其耦接在所述輸入端子和所述第五阻抗網路的中間節點之間；第五電阻器，其耦接在所述輸出端子和所述中間節點之間；以及第四電容器，其具有耦接到所述中間節點的電容器端子；以及輸入阻抗網路，其包含：第六電阻器和第七電阻器，其耦接在所述中間節點和所述運算放大器的反相輸入之間；以及第五電容器，其耦接到所述第六和第七電阻器之間的節點。
13. 如申請專利範圍第12項的音頻放大器電路，其中所述輸入阻抗網路與所述增益級、所述第二阻抗網路和所述第四阻抗網路形成積分器。
14. 如申請專利範圍第12項的音頻放大器電路，其中所述第一、第二、第三和第四阻抗網路以電橋關係平衡。
15. 如申請專利範圍第12項的音頻放大器電路，其中所述第一、第二、第三、第四和第五阻抗網路與所述輸入阻抗網路僅包含電阻器和電容器。
16. 如申請專利範圍第12項的音頻放大器電路，其中： 所述第三阻抗網路還包含與所述第二電阻器串聯的第八電阻器，其中所述第八電阻器和所述第二電容器與所述第二電阻器並聯；以及所述第四阻抗網路還包含彼此串聯並且與所述第三電阻器並聯的第九電阻器和第六電容器。
17. 如申請專利範圍第12項的音頻放大器電路，其中所述輸入端子係第一輸入端子，其中所述音頻放大器電路還包含為所述音頻放大器電路提供差動輸入的第二輸入端子，以及其中所述音頻放大器電路還包含：第六阻抗網路，其耦接在所述運算放大器的非反相輸入和接地端子之間，其中所述第六阻抗網路係用以提供與並聯於所述第四阻抗網路的所述第二阻抗網路的阻抗相對應的阻抗。
18. 一種音頻輸出系統，包含：數位類比轉換器(DAC)電路；音頻放大器電路，其用以接收所述DAC電路的輸出作為輸入訊號，其中所述音頻放大器電路包含：輸入端子，其用以接收所述輸入訊號；增益級，其包含一或多個放大器；輸出級，其耦接在所述增益級和所述音頻放大器電路的輸出端子之間；第一阻抗網路，其耦接在所述輸出級的輸出和所 述音頻放大器電路的所述輸出端子之間；第二阻抗網路，其耦接在所述增益級的輸出和所述增益級的輸入之間；第三阻抗網路，其耦接在所述增益級的所述輸出和所述音頻放大器電路的所述輸出端子之間；第四阻抗網路，其耦接在所述輸出級的所述輸出和所述增益級的所述輸入之間，其中所述第一、第二、第三、第四和第五阻抗網路以橋接佈置平衡；第五阻抗網路，其係用以提供所述音頻放大器電路的輸出端子和所述增益級的輸入之間的回授路徑；以及輸入阻抗網路，其耦接在所述第一阻抗網路的節點和所述增益級的所述輸入之間，其中所述輸入阻抗係用以實現低通濾波器；其中所述第一、第二、第三、第四和第五阻抗網路與所述輸入阻抗網路僅包含電阻器和電容器。
19. 如申請專利範圍第18項的音頻輸出系統，其中所述輸入阻抗網路與所述增益級、所述第二阻抗網路和所述第四阻抗網路形成積分器。
20. 如申請專利範圍第18項的音頻輸出系統，其中所述第五阻抗網路的所述節點係中間節點，以及其中：所述第五阻抗網路包含：第一電阻器，其耦接在所述音頻放大器電路的所 述輸入端子與所述第一阻抗網路的所述中間節點之間；第二電阻器，其耦接在所述輸出端子和所述中間節點之間；以及第一電容器，其具有耦接到所述中間節點的電容器端子；以及所述輸入阻抗網路包含：第三電阻器和第四電阻器，其耦接在所述中間節點和所述增益級的所述輸入之間；以及第二電容器，其耦接到所述第三和第四電阻器之間的節點。
21. 如申請專利範圍第20項的音頻輸出系統，其中：所述第一阻抗網路包含第五電阻器；所述第二阻抗網路包含第三電容器；所述第三阻抗網路包含與第四電容器並聯的第六電阻器；以及所述第四阻抗網路包含與第五電容器串聯的第七電阻器。
22. 如申請專利範圍第21項的音頻輸出系統，其中：所述第三阻抗網路還包含與所述第四電容器串聯的第八電阻器，其中所述第八電阻器和所述第四電容器與所述第六電阻器並聯；以及所述第四阻抗網路還包含彼此串聯並且與所述第七電 阻器並聯的第九電阻器和第六電容器。
23. 如申請專利範圍第18項的音頻輸出系統，其中所述輸入端子係第一輸入端子，以及其中所述音頻放大器電路具有包含所述第一輸入端子和第二輸入端子的差動輸入。
24. 如申請專利範圍第18項的音頻輸出系統，還包含耦接到所述音頻放大器電路的所述輸出端子的一或多個揚聲器。