利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路的製作方法

2023-10-05 10:38:39 1

專利名稱：利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路的製作方法
技術領域：
本發明是一種利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通電路結構，主要涉及音頻 類電路的靜音處理、帶寬調節及噪聲抑制，屬於集成電路製造的技術領域。
背景技術：
車載DVD技術的成熟和汽車產業的興起，使人們在舒適的旅途中，可以享 受汽車多媒體技術帶來的視聽效果。
目前市場上的DVD機設計方案中音頻處理部分， 一般都採用"DVD處理 器一AUDIO D/A轉換器一音頻放大電路"的結構。由於D/A模塊價格昂貴且 輸出能力較低，為了保證一定功率的音頻放大能力，所以必須在兩者之間加裝前 置放大電路。普遍使用運放根據需要接成不同的低通濾波器， 一方面完成音色處 理，另一方面增強了信噪比。本發明在電路中集成了低通濾波迴路，並利用控制 2級跨導完成靜音，不但節約了成本又大大提高了信噪比。
為了滿足用戶的需要，我們設計了此類電路， 一方面集成了以上部分，減少 了由於運放損壞導致的D/A模塊損壞，而且加裝了雙路混和話筒放大和視頻制 式轉換功能、可調節帶寬的重低音迴路，很好的滿足了人們的需要。

發明內容
技術問題本發明的目的是提供一種利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通 集成電路，在雙極電路中完成高質量的靜音和濾波，在不影響前級輸入阻抗的前
提下，利用第二級跨導為0的方法實現65dB以上的靜音，而且靜音後對後級放 大選頻模塊的輸入靜態點沒有影響。後級二階低通濾波網絡的加入，不但為放大 做了選頻處理，而且提高了信噪比。
技術方案本發明的利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路包括音 頻預放大模塊、二階低通濾波模塊、輸出模塊、靜音模塊；其中，靜音模塊的輸 出端接音頻預放大模塊的控制端,音頻預放大模塊的輸出端接二階低通濾波模塊
的輸入端，二階低通濾波模塊的輸出端接輸出模塊的輸入端。
具體電路中，信號輸入端連接音頻預放大模塊的第16電阻和第1電阻；音
頻預放大模塊的輸出端即第8電阻連接二階低通濾波模塊的的輸入端即第7電 阻；二階低通濾波模塊的第18電阻連接輸出模塊的第32電晶體的基極和第19 電晶體的基極，二階低通濾波模塊的輸出端即第9電阻連接輸出模塊的輸入端即 第15電晶體的基極、集電極和第21電阻、第22電阻；靜音模塊的輸出端即靜 音模塊的第13電晶體基極和集電極連接音頻預放大模塊的的控制端即第21晶體 管的基極。
當電路正常工作時，信號由Vin輸入，經過雙跨導級聯放大後輸出到電阻 R6上，並且獲得12dB的增益放大，此處為音頻預放大模塊。R6兩端的信號即 由阻容和跟隨器組成的二階低通濾波器後變換帶寬至30KHZ (-3dB)，由輸出管 將信號輸出。靜音部分輸出控制音頻預放大模塊的二級跨導，產生靜音效果。
有益效果
1. 由於採用跨導控制實現靜音，比以往的開關式靜音在靜音效果上有很大 提高。靜音時不影響第一級的跨導，所以對輸入阻抗無影響。靜音後由於負載上 電流為零，所以不影響低通運放的直流電位。
2. 二階低通濾波網絡採用阻容串連模式代替純電容對高頻部分抑制，在保 證一定帶寬和(5值的基礎上比傳統的二階網絡設計節約電容20% 30%，大幅 度縮減晶片面積，這在半導體集成電路產品成本壓力日益增大的今天，無疑將產 生極大的競爭力。


圖1為本發明利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通電路結構的部分原理圖。
圖2為輸入部分框圖結構，
圖3為後級帶通濾波放大器框圖結構，
圖4為帶通波形仿真曲線。
具體實施例方式
信號輸入端Vin連接音頻預放大模塊1的第16電阻R16和第1電阻Rl; 音頻預放大模塊1的輸出端即第8電阻R8連接二階低通濾波模塊2的的輸入端 即第7電阻R7; 二階低通濾波模塊2的第18電阻R18連接輸出模塊3的第32 電晶體Q32的基極和第19電晶體Q19的基極，二階低通濾波模塊2的輸出端即 第9電阻R9連接輸出模塊4的輸入端即第15電晶體Q15的基極、集電極和第 21電阻R21、第22電阻R22;靜音模塊4的輸出端即靜音模塊4的第13晶體 管Q13基極和集電極連接音頻預放大模塊1的的控制端即第21電晶體Q21的基 極。
一、音頻處理部分，設計方案
音頻放大部分要求，單、雙電源工作，增益固定為12dB，輸出電平2Vrms， 帶寬30kHz (-3dB)
下面分析下Cent (中置)部分結構(可參考原理圖2) 輸入部分分析
信號由第31電晶體Q31、第33電晶體Q33放大後，轉換為電流，經第7晶 體管Q7、第20電晶體Q20、第18電晶體Q18、第9電晶體Q9電流轉換後輸出 到第6電阻R6上還原為電壓，此部分增益由輸入級負載電阻RO、第5電阻R5、 第13電阻R13，電流轉換級負載電阻R19、第17電阻R17及輸出電阻R6共同控 制。此處為2個跨導式放大器級聯而成，Vin輸入gml轉換成電流，並利用第20 電晶體Q20、第7電晶體Q7、第6電晶體Q6做為負載，利用三極體的IC變化產 生微小的Vbe的變化(Vbe=VTXln(Is/Ie) ) 。 Vbe的變化再輸入gm2轉化成電 流差，最後在負載第6電阻R6上還原成電壓。
Vout=Vin X(RO X RlX gmlX gm2)
靜音利用第21電晶體Q21的關閉，使得2級跨導gm-0 ，代入公式可以得 到Vout=0 注意點
① .輸入級工作電流為2(T30uA,保證較好的Rin，
② .電流轉換級有一定的電流能力，保證較好的輸出能力，
③ .R6在增益足夠時儘量小，保證較小的失調電壓， .第1電晶體Q1、第0電晶體QO減小了由於結構不對稱造成的失調，與 第27電晶體Q27配合保證了很好的動態範圍。
⑤第一級跨導負載三極體的AIc在一定的量級之內，以保證電流轉換時良 好的線性度。
後級帶通濾波放大器
前級的輸出電壓經後級的射隨放大器輸出，此處為保證帶寬做了二階低通， 結構如下-注意點
① .第7電阻R7、第2電阻R2與第0電容器C0組成低通，對30K以上頻 率衰減
② .第9電阻R9與第1電容器Cl組成2階對頻率選擇放大，對10K以上頻 率做了相應的放大，彌補高頻損失增加了Q值
③ .第9電阻R9在此處可以較好的調整頻帶，如要達到要求的帶寬而不串 入第9電阻R9的話，第1電容器Cl的容值要增大20% 30% 。
此處設計目標為儘量減小電容帶來的面積損耗，節約了60PF的電容，達到 了與原設計相似的帶寬。 跟隨器部分
P型第32電晶體Q32、 N型第30電晶體Q30採用複合結構，大大提高了輸 入阻抗，減小了由第32電晶體Q32基極電流導致的失調電壓的影響。
第35電晶體Q35、R20提供了較大的驅動電流，保證了較好的線性放大，R21、 R22的合理選擇彌補了由於驅動電流大而引起的輸出管靜態電流大的不良效果。
整個音頻部分的偏置來自Bias部分，設計電流為7(T90uA， 60u以下就不工 作了，過大則產生能源浪費。第5電晶體Q5為靜音偏置開啟端，此處控制音頻 電流轉換的工作狀態。第5電晶體Q5不能按開關管設計，因為要保證一定的靜 音時間，防止靜音過快的"噗"聲。
二、音頻處理部分的實測參數指標(叩nl bf 150, pnpl bf 25)
音頻部分音formula see original document page 7
權利要求
1.一種利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路，其特徵在於該電路包括音頻預放大模塊(1)、二階低通濾波模塊(2)、輸出模塊(3)、靜音模塊(4)；其中，靜音模塊(4)的輸出端接音頻預放大模塊(1)的控制端，音頻預放大模塊(1)的輸出端接二階低通濾波模塊(2)的輸入端，二階低通濾波模塊(2)的輸出端接輸出模塊(3)的輸入端。
2. 根據權利要求1所述的利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路， 其特徵在於信號輸入端(Vin)連接音頻預放大模塊(1)的第16電阻(R16) 和第1電阻(Rl);音頻預放大模塊(1)的輸出端即第8電阻(R8)連接二階 低通濾波模塊(2)的的輸入端即第7電阻(R7); 二階低通濾波模塊(2)的第 18電阻(R18)連接輸出模塊(3)的第32電晶體(Q32)的基極和第19晶體 管(Q19)的基極，二階低通濾波模塊(2)的輸出端即第9電阻(R9)連接輸 出模塊(4)的輸入端即第15電晶體(Q15)的基極、集電極和第21電阻(R21 )、 第22電阻(R22);靜音模塊(4)的輸出端即靜音模塊(4)的第13電晶體(Q13) 基極和集電極連接音頻預放大模塊(1)的的控制端即第21電晶體(Q21)的基 極。
全文摘要
利用雙跨導級聯完成靜音功能的低通集成電路，主要應用於汽車音響、家用DVD、音頻處理模塊，帶有雙路混合話筒放大功能和顯示制式電壓信號轉換，高質量靜音、待機功能，開關機「噗」聲小。該電路包括音頻預放大模塊、二階低通濾波模塊、輸出模塊、靜音模塊(4)；其中，靜音模塊的輸出端接音頻預放大模塊的控制端，音頻預放大模塊的輸出端接二階低通濾波模塊的輸入端，二階低通濾波模塊的輸出端接輸出模塊的輸入端。每聲道都具有固定的12dB音頻預放大模塊、二階低通濾波模塊、輸出模塊、靜音模塊。該電路具有電壓範圍寬、負載能力強、待機電流小、外圍元件少等優點，使用廣泛功能全。
文檔編號H04R3/00GK101360351SQ20081012262
公開日2009年2月4日 申請日期2008年6月3日 優先權日2008年6月3日
發明者卜惠琴, 景蘇鵬, 雍廣虎 申請人:無錫友達電子有限公司