專利名稱：自動(dòng)輸入增益控制電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音頻放大器的自動(dòng)增益控制電路及其方法。
背景技術(shù)：
通常，數(shù)字/模擬(A/D)D類放大器電路對(duì)音響信號(hào)執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)以將音響信號(hào)轉(zhuǎn)換為一種類型的數(shù)字信號(hào)，放大該數(shù)字信號(hào)，并使放大的數(shù)字信號(hào)通過低通濾波器(LPF)以恢復(fù)原始的模擬信號(hào)。
圖1是示出傳統(tǒng)的D類放大器電路的結(jié)構(gòu)的示意圖。參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)的D類放大器電路包括放大器110、比較器120、柵極驅(qū)動(dòng)器130、低通濾波器(LPF)140、三角波發(fā)生器150和限幅器160。
如圖1所示，放大器110以積分器的形式來實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生信號(hào)Vea。
比較器120對(duì)信號(hào)Vea和三角波信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)器130放大PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)開關(guān)。從根據(jù)柵極信號(hào)執(zhí)行開關(guān)操作的MOSFET開關(guān)輸出的信號(hào)被LPF 140低通濾波并且作為音響信號(hào)被施加到揚(yáng)聲器SP。這里，可以在輸入端構(gòu)成限幅器160以改善當(dāng)傳統(tǒng)的D類放大器電路的輸出信號(hào)Vo被電源削波時(shí)產(chǎn)生的高頻失真分量。如圖2A和圖2B所示，普通的限幅器可包括普通的齊納二極管ZD1和ZD2或者普通的小信號(hào)二極管D1和D2。
如果音響信號(hào)Vin被輸入到傳統(tǒng)的D類放大器電路，則具有積分器形式的放大器110對(duì)音響信號(hào)Vin和從輸出信號(hào)Vo反饋的信號(hào)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生與音響信號(hào)Vin和輸出信號(hào)Vo的差相應(yīng)的信號(hào)Vea。比較器120對(duì)信號(hào)Vea和三角波信號(hào)進(jìn)行比較以產(chǎn)生PWM信號(hào)，并且比較器120的輸出由PWM信號(hào)進(jìn)行PWM開關(guān)。PWM信號(hào)通過低通濾波器(LPF)140以再現(xiàn)音響信號(hào)Vin。這里，輸出信號(hào)Vo和音響信號(hào)Vin由于反饋電阻而具有如等式1所示的增益。
VoVin=1+RbRa...(1)]]>如等式1所示，輸出信號(hào)Vo隨著音響信號(hào)Vin的增加而增加。如果輸出信號(hào)Vo的峰頂點(diǎn)Vp由于音響信號(hào)Vin的進(jìn)一步增加而超過電源電壓VCC，則如圖3A或圖3B所示，輸出信號(hào)Vo在與電源電壓VCC相應(yīng)的輸出電平上被削波。如果傳統(tǒng)的D類放大器電路是模擬放大器電路而不是數(shù)字放大器電路，則如圖3A所示，輸出信號(hào)Vo被簡單地削波。這里，輸出信號(hào)Vo具有被定義為D1的失真分量。然而，如果傳統(tǒng)的D類放大器電路是已被主要用作數(shù)字放大器電路的PWM開關(guān)放大器，則當(dāng)被削波時(shí)，輸出信號(hào)Vo具有如圖3B所示的波形，其中除了失真分量D1之外在其削波部分的邊緣具有附加的階躍高頻失真分量D2。
圖3B所示的附加的階躍高頻失真分量D2的產(chǎn)生可參照?qǐng)D4所示的數(shù)字放大器電路的內(nèi)部操作波形來理解。如圖4所示，放大器110的信號(hào)Vea逐漸增大并與三角波信號(hào)比較，直到輸出信號(hào)Vo被削波。因此，PWM信號(hào)的占空比逐漸增大并達(dá)到大約100％。占空比達(dá)到100％的時(shí)間點(diǎn)是放大器110的輸出信號(hào)Vo增大到電源電壓VCC的時(shí)間點(diǎn)。因此，雖然音響信號(hào)Vin在該時(shí)間點(diǎn)之后被進(jìn)一步放大，但是輸出信號(hào)Vo不超過電源電壓VCC并被削波。這里，從放大器110輸出的信號(hào)Vea超過三角波信號(hào)的范圍并進(jìn)入飽和狀態(tài)。如果音響信號(hào)Vin通過峰頂點(diǎn)Vp被衰減并且音響信號(hào)Vin的值變得小于削波的輸出信號(hào)Vo的反饋值，則從放大器110輸出的信號(hào)Vea經(jīng)過飽和狀態(tài)并進(jìn)入三角波信號(hào)的范圍。由于積分器的特性，因此必然出現(xiàn)時(shí)間延遲。信號(hào)Vea被延遲以經(jīng)過飽和狀態(tài)并進(jìn)入三角波信號(hào)的范圍。輸出信號(hào)Vo由于積分器的特性而在延遲時(shí)間內(nèi)被連續(xù)削波，并且從放大器110輸出的信號(hào)Vea進(jìn)入三角波信號(hào)的范圍，隨后進(jìn)入正常的PWM操作。其后，輸出信號(hào)Vo以陡坡變化來快速跟隨與音響信號(hào)Vin相應(yīng)的輸出。因此，出現(xiàn)階躍失真。
從放大器110輸出的信號(hào)Vea必須在三角波的范圍內(nèi)，以改善當(dāng)輸出信號(hào)Vea被削波時(shí)產(chǎn)生的階躍高頻失真分量D2。為此，使用輸入限幅器來將音響信號(hào)Vin限制在適當(dāng)?shù)碾娖交蚋偷碾娖健］斎胂薹魍ǔ？删哂腥鐖D2A或圖2B所示的結(jié)構(gòu)。雖然簡單地構(gòu)成了這樣的結(jié)構(gòu)，但是將被限制的電平被限制到齊納電壓或二極管電壓。因此，難以自由地改變所述電平。結(jié)果，難以準(zhǔn)確地處理放大器或電源電壓的增益中的變化。此外，在限幅期間，過輸入的上部和下部被削波。因此，出現(xiàn)輸出失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一方面在于當(dāng)出現(xiàn)過輸入時(shí)通過限制輸出電平來防止或?qū)嶋H上減小輸出信號(hào)的失真。
本發(fā)明的另一方面在于當(dāng)出現(xiàn)過輸入時(shí)防止或?qū)嶋H上減小輸出信號(hào)的削波。
本發(fā)明的另一方面在于可變地限制音響信號(hào)的增益以允許具有不同功率需求的產(chǎn)品使用相同的電源。
可通過提供一種自動(dòng)輸入增益控制電路及其方法來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，所述自動(dòng)輸入增益控制電路用于如果在包括音響放大器和開關(guān)放大器的音頻設(shè)備中沒有在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)輸入音響信號(hào)，則基于預(yù)設(shè)的限制電平自動(dòng)地衰減音響信號(hào)的增益，使得音響信號(hào)的削波引起的音響信號(hào)的失真最小化并限制音響信號(hào)的過輸入，以輸入所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的音響信號(hào)。
本發(fā)明的一方面提供了一種音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路，包括輸出比較器，對(duì)所述音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較；和輸入增益調(diào)節(jié)器，根據(jù)所述輸出比較器的比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)所述音頻放大器的輸入信號(hào)的電壓，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
所述參考電壓可以是與電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差相應(yīng)的電壓。
所述閾值電壓Vth可以使用等式“Vth＝VDZ1-2VD1”來計(jì)算，其中，VDZ1表示齊納二極管DZ1的反向電壓，VD1表示晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間的正向電壓或者二極管D1的正向電壓。
所述輸出比較器可包括檢測(cè)器，檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓；和發(fā)送器，根據(jù)所述檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果將輸出信號(hào)的電壓發(fā)送到所述輸入增益調(diào)節(jié)器。
所述檢測(cè)器可以是恒壓元件，所述恒壓元件可包括齊納二極管。
所述發(fā)送器可以是開關(guān)元件，所述開關(guān)元件可包括晶體管。
所述輸入增益調(diào)節(jié)器可以是可變電阻器元件，如果輸出信號(hào)的電壓超過所述參考電壓，則所述可變電阻器元件調(diào)節(jié)輸入阻抗以衰減輸入增益，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。所述可變電阻器元件可包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管(J-FET)。
如果所述檢測(cè)器檢測(cè)到輸出信號(hào)的電源超過所述參考電壓，則所述輸出比較器可通過所述發(fā)送器將該輸出信號(hào)發(fā)送到所述輸入增益調(diào)節(jié)器。
所述輸出比較器可包括第一比較器，對(duì)輸出信號(hào)的電壓和正參考電壓進(jìn)行比較；和第二比較器，對(duì)輸出信號(hào)的電壓和負(fù)參考電壓進(jìn)行比較。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種自動(dòng)控制音頻放大器的輸入增益的方法，包括對(duì)所述音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較；和根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)所述音頻放大器的輸入信號(hào)的電壓，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
所述參考電壓可以是與電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差相應(yīng)的電壓。
所述對(duì)音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較的步驟可包括檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓；和根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出該輸出信號(hào)。
所述檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓的步驟可使用恒壓元件來執(zhí)行。
所述音頻放大器的輸出信號(hào)可以使用開關(guān)元件來輸出。
如果輸出信號(hào)的電壓超過所述參考電壓，則可使用可變電阻器元件來調(diào)節(jié)輸入阻抗以衰減輸入增益，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。


通過參照附圖對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的以上和其他方面和特點(diǎn)將會(huì)變得更清楚，其中圖1是示出傳統(tǒng)的D類放大器電路的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2A和圖2B是示出傳統(tǒng)的限幅器電路的電路圖；圖3A和圖3B是示出當(dāng)輸出電壓的峰頂點(diǎn)Vp超過電源電壓VCC時(shí)發(fā)生的輸出電壓的削波的曲線圖；圖4是示出音頻放大器電路的內(nèi)部操作波形的曲線圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路的電路圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的自動(dòng)輸入增益控制電路的電路圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)輸入增益控制電路的等效電路的電路圖；和圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在參考電壓范圍內(nèi)輸出的輸出電壓的波形的曲線圖。
在全部的附圖中，相同的標(biāo)號(hào)將被理解為指示相同的元件、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
描述中定義的諸如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和元件的內(nèi)容被提供以幫助全面地理解本發(fā)明的實(shí)施例，并且這些內(nèi)容只是示例性的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里描述的實(shí)施例進(jìn)行各種變動(dòng)和修改。此外，為了清楚簡明，省略對(duì)已知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
在下文中，將參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的特定實(shí)施例的特征在于，過輸入信號(hào)被衰減，以防止過輸入和過輸出引起的削波失真D1以及由音頻放大器的內(nèi)部塊的飽和引起的階躍高頻失真D2，從而使輸出信號(hào)不接近音頻放大器的電源電壓VCC，而是不管音頻放大器和電源電壓VCC的增益中的變化處于閾值電壓Vth之內(nèi)。此外，整體增益可被衰減，而不是削減過輸入分量，以保持原始形式的輸入信號(hào)并將輸入分量的失真最小化，從而限制輸入電平。此外，閾值電壓Vth可關(guān)于電源電壓VCC來調(diào)節(jié)，以改變輸出限制電平，以便設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品而具有不同輸出功率的放大器。因此，可設(shè)計(jì)放大器以使其具有與先前設(shè)計(jì)的放大器相同的揚(yáng)聲器阻抗和電源電壓，以便共享揚(yáng)聲器和電源塊。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路的電路圖。參照?qǐng)D5，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路包括輸出比較器510、輸入增益調(diào)節(jié)器520、開關(guān)放大器530和揚(yáng)聲器SP。
自動(dòng)輸入增益控制電路還可包括如圖1所示的比較器120、柵極驅(qū)動(dòng)器130、低通濾波器(LPF)140和三角發(fā)發(fā)生器150。也就是說，本發(fā)明的自動(dòng)輸入增益控制電路可以合并到諸如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的裝置。上面已經(jīng)描述了比較器120、柵極驅(qū)動(dòng)器130、LPF 140和三角波發(fā)生器150的結(jié)構(gòu)，因此這里將省略它們的詳細(xì)描述。
輸出比較器510對(duì)輸出信號(hào)Vo的電壓(以下稱為“輸出電壓”)和用于在電源電壓VCC內(nèi)輸入音頻放大器的音響信號(hào)的參考電壓進(jìn)行比較。如圖5所示，輸出比較器510包括第一比較器512和第二比較器514。第一比較器512對(duì)輸出電壓和正電源電壓+VCC的閾值電壓Vth進(jìn)行比較。第二比較器514對(duì)輸出電壓和負(fù)電源電壓-VCC的閾值電壓Vth進(jìn)行比較。這里，閾值電壓Vth表示不允許輸出信號(hào)達(dá)到電源電壓VCC的裕度電壓(margin voltage)。
輸入增益調(diào)節(jié)器520根據(jù)比較器510輸出的比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)音響信號(hào)的電壓，以在電源電壓VCC之內(nèi)輸入音響信號(hào)。換句話說，輸入增益調(diào)節(jié)器520衰減音響信號(hào)的整體增益，以保持原始形式的音響信號(hào)并使音響信號(hào)的失真最小化。為此，用于調(diào)節(jié)音響信號(hào)的輸入阻抗的壓控可變電阻器Rds可用作輸入增益調(diào)節(jié)器520。
開關(guān)放大器530放大音響信號(hào)。
在具有如圖5所示的上述結(jié)構(gòu)的音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路中，通過操作電源產(chǎn)生的音響信號(hào)通過輸入電阻器Rin施加到開關(guān)放大器530。輸出比較器510和揚(yáng)聲器SP連接到開關(guān)放大器530的輸出端，而用于調(diào)節(jié)音響信號(hào)的輸入增益調(diào)節(jié)器520連接到開關(guān)放大器530的輸入端。輸出比較器510的第一比較器512連接到開關(guān)放大器530上面的正電源電壓+VCC，輸出比較器510的第二比較器514連接到開關(guān)放大器530下面的負(fù)電源電壓-VCC。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的自動(dòng)輸入增益控制電路的電路圖。根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)輸入增益控制電路包括檢測(cè)發(fā)送器610和輸入調(diào)節(jié)器620。這里，檢測(cè)發(fā)送器610和輸入調(diào)節(jié)器620分別是圖5的輸出比較器510和輸入增益調(diào)節(jié)器520的示例性實(shí)現(xiàn)。
檢測(cè)發(fā)送器610包括檢測(cè)器和發(fā)送器。當(dāng)輸出電壓超過參考電壓時(shí)，檢測(cè)器工作。發(fā)送器根據(jù)檢測(cè)器的操作而被接通，以將輸出電壓發(fā)送到輸入調(diào)節(jié)器620。這里，參考電壓是通過從電源電壓VCC減去閾值電壓Vth獲得的電壓。換句話說，參考電壓對(duì)應(yīng)于電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差。
如圖6所示，檢測(cè)器可以是包括齊納二極管DZ1的恒壓元件，而發(fā)送器可以是包括晶體管Q1的開關(guān)元件。
更詳細(xì)地講，在檢測(cè)發(fā)送器610中，齊納二極管DZ1在電源電壓VCC和接地電壓之間與電阻器R串聯(lián)連接，晶體管Q1的基極連接到齊納二極管DZ1和電阻器R之間的連接點(diǎn)。二極管D1在晶體管Q1的發(fā)射極和輸出端之間與電阻器R1串聯(lián)連接，晶體管Q1的集電極連接到輸入調(diào)節(jié)器620。這里，晶體管Q1可以是PNP型晶體管。
電容器C1在輸入信號(hào)的電壓Vin(以下稱為“輸入電壓”)和輸入端INPUT之間與輸入電阻器Rin串聯(lián)連接。包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管(J-FET)J1的輸入調(diào)節(jié)器620連接到輸入端INPUT和輸入電阻器Rin之間的連接點(diǎn)。換句話說，輸入調(diào)節(jié)器620可包括作為可變電阻器工作的元件，或者可包括如圖6所示的J-FET J1。
輸入調(diào)節(jié)器620的J-FET J1的漏極連接到輸入端INPUT和輸入電阻器Rin之間的連接點(diǎn)。J-FET J1的源極接地，電容器C2在柵極和地之間與電阻器R串聯(lián)連接。負(fù)電源電壓-VCC通過電阻器R2連接到電容器C2和電阻器R之間的連接點(diǎn)，檢測(cè)發(fā)送器610的晶體管Q1的集電極連接到電容器C2和電阻器R之間的連接點(diǎn)。
圖7中顯示了圖6所示的自動(dòng)輸入增益控制電路的等效電路。換句話說，所述等效電路包括輸入電壓、輸入電阻器Rin和可變電阻器Rds，并且所述等效電路通過可變電阻器Rds調(diào)節(jié)輸入電壓的強(qiáng)度。
現(xiàn)在將描述根據(jù)本實(shí)施例的音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路的操作。
為了描述自動(dòng)輸入增益控制電路的操作，假設(shè)圖6所示的自動(dòng)輸入增益控制電路構(gòu)成圖1所示的音頻放大器的輸入部分。
這里，當(dāng)輸出電壓超過定義為電源電壓VCC的裕度的閾值電壓Vth時(shí)，自動(dòng)輸入增益控制電路工作。這里，閾值電壓如等式2來定義Vth＝VDZ1-2VD1…(2)其中，VDZ1表示齊納二極管DZ1的反向電壓，VD1表示晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間的正向電壓或者二極管D1的正向電壓。因此，如果輸出電壓大于電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差時(shí)，晶體管Q1工作，以增大輸入調(diào)節(jié)器620的J-FET J1的柵極電壓。如果增大的柵極電壓大于或等于J-FET J1的導(dǎo)通電壓-VGON，則J-FET J1的漏極和源極之間的阻抗改變并減小。在這種情況下，輸入調(diào)節(jié)器620可等效為如圖7所示。因此，實(shí)際上輸入到音頻放大器的輸入端INPUT的電壓VINPUT關(guān)于輸入信號(hào)的電壓Vin如等式3來表達(dá)VINPUT=(RdsRin+Rds)×Vin...(3)]]>如等式3所示，可變電阻Rds在過輸入狀態(tài)的增大而減小。因此，電壓VINPUT衰減。結(jié)果，實(shí)際輸出電壓的峰值被固定在電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差并且不超過電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差。輸入信號(hào)的增益如等式3衰減，以滿足等式3的條件。因此，輸出信號(hào)僅僅是增益被衰減，而保持其原始形式。如果輸入信號(hào)的電平處于正常狀態(tài)而不是過輸入狀態(tài)下，則晶體管Q1和J-FET J1截止。因此，Rds大于輸入電阻器Rin，并且電壓VINPUT等于輸入電壓。結(jié)果，輸入信號(hào)被衰減為等于原始的音響信號(hào)，并且隨后被輸入到音頻放大器的輸入端。
如上所述，在包括根據(jù)本發(fā)明的音響放大器和開關(guān)放大器的音頻設(shè)備中，如果輸入的音響信號(hào)超過動(dòng)態(tài)范圍，則輸入的音響信號(hào)的增益基于預(yù)設(shè)的限制電平自動(dòng)衰減，以輸入在所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的輸入音響信號(hào)。因此，等于原始信號(hào)的音響信號(hào)被輸出，當(dāng)音響信號(hào)被削波時(shí)音響信號(hào)的失真最小化，階躍失真被去除，并且過輸入被限制。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)輸入增益控制電路及其方法中，只有大于或等于特定電平的過輸入信號(hào)的增益可被衰減，而不是削減過輸入信號(hào)。因此，對(duì)輸出波形進(jìn)行削波引起的輸出波形的失真可被最小化。特別地，開關(guān)放大器可防止內(nèi)部塊的飽和，以同時(shí)去除在削波期間出現(xiàn)的諧波失真和階躍高頻噪音。此外，線性模擬放大器可保持原始形式的過輸入信號(hào)而僅衰減增益，而不是簡單地對(duì)過輸入信號(hào)削波，以使輸出信號(hào)的失真最小化。
具有音頻功能的電子設(shè)備可使用相等的電源電壓來任意地調(diào)節(jié)作為增益衰減電路工作的輸出比較器電路的參考電壓，以限制輸出電平。因此，可在實(shí)際上并未改變電源或揚(yáng)聲器阻抗來獲得改變電源或揚(yáng)聲器阻抗的效果。因此，可以使具有各種輸出規(guī)格的產(chǎn)品的電源電壓和揚(yáng)聲器阻抗標(biāo)準(zhǔn)化。
如上所述，顯示并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本發(fā)明不限于以上描述的特定實(shí)施例，并且在不脫離由權(quán)利要求及其等同物的全部范圍限定的本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以以各種修改來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路，所述自動(dòng)輸入增益控制電路包括輸出比較器，對(duì)所述音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較；和輸入增益調(diào)節(jié)器，根據(jù)所述輸出比較器的比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)所述音頻放大器的輸入信號(hào)的電壓，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述參考電壓是與電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差相應(yīng)的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述閾值電壓Vth通過使用等式“Vth＝VDZ1-2VD1”來計(jì)算，其中，VDZ1表示齊納二極管DZ1的反向電壓，VD1表示晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間的正向電壓或者二極管D1的正向電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述輸出比較器包括檢測(cè)器，檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓；和發(fā)送器，根據(jù)所述檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果將輸出信號(hào)的電壓發(fā)送到所述輸入增益調(diào)節(jié)器。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述檢測(cè)器是恒壓元件。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述恒壓元件包括齊納二極管。
7.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述發(fā)送器是開關(guān)元件。
8.如權(quán)利要求7所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述開關(guān)元件包括晶體管。
9.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述輸入增益調(diào)節(jié)器是可變電阻器元件，如果輸出信號(hào)的電壓超過所述參考電壓，則所述可變電阻器元件調(diào)節(jié)輸入阻抗以衰減輸入增益，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述可變電阻器元件包括結(jié)型場效應(yīng)晶體管。
11.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，如果所述檢測(cè)器檢測(cè)到輸出信號(hào)的電壓超過所述參考電壓，則所述輸出比較器通過所述發(fā)送器將該輸出信號(hào)發(fā)送到所述輸入增益調(diào)節(jié)器。
12.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述輸出比較器包括第一比較器，對(duì)輸出信號(hào)的電壓和正參考電壓進(jìn)行比較；和第二比較器，對(duì)輸出信號(hào)的電壓和負(fù)參考電壓進(jìn)行比較。
13.一種自動(dòng)控制音頻放大器的輸入增益的方法，所述方法包括對(duì)所述音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較；和根據(jù)比較結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)所述音頻放大器的輸入信號(hào)的電壓，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述參考電壓是與電源電壓VCC和閾值電壓Vth之差相應(yīng)的電壓。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述對(duì)音頻放大器的輸出信號(hào)的電壓和基于閾值電壓Vth產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較的步驟包括檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓；和根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出該輸出信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述檢測(cè)輸出信號(hào)的電壓是否超過所述參考電壓的步驟通過使用恒壓元件被執(zhí)行。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述音頻放大器的輸出信號(hào)通過使用開關(guān)元件被輸出。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，如果輸出信號(hào)的電壓超過所述參考電壓，則使用可變電阻器元件來調(diào)節(jié)輸入阻抗以衰減輸入增益，以便輸出信號(hào)的電壓處于所述參考電壓之內(nèi)。
19.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)輸入增益控制電路，其中，所述閾值電壓Vth使用等式“Vth＝VDZ1-2VD1”來計(jì)算，其中，VDZ1表示齊納二極管DZ1的反向電壓，VD1表示晶體管Q1的發(fā)射極和基極之間的正向電壓或者二極管D1的正向電壓。
全文摘要
提供了一種音頻放大器的自動(dòng)輸入增益控制電路及其方法。如果音響信號(hào)超出動(dòng)態(tài)范圍，則可基于預(yù)設(shè)的限制電平來自動(dòng)衰減音響信號(hào)的增益以使音響信號(hào)的削波引起的音響信號(hào)的失真最小化并限制過輸入，以便輸入所述動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的音響信號(hào)。因此，可保持特定電平或更高電平的過輸入信號(hào)的原始形式，而僅衰減過輸入信號(hào)的增益。結(jié)果，可使輸出波形的削波引起的輸出波形的失真最小化，并且可同時(shí)去除在削波期間出現(xiàn)的諧波失真和階躍高頻失真。
文檔編號(hào)H03F3/217GK101079602SQ20061016456
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者金湳寅, 金允龍, 金成祐 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社