一種音頻功放輔助啟動電路的製作方法

2023-07-05 13:04:31 2

專利名稱：一種音頻功放輔助啟動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種音頻功方文輔助啟動電^各。
背景技術：
音頻功放在工作狀態與休眠狀態之間切換的時刻，由於外圍電路中電容的充電 不平衡，會在揚聲器上產生瞬態輸出，表現為人耳可聽到的短暫破音。另夕卜，在音 頻功放工作狀態下，其外圍的功放共模偏置電路會產生一個共模電壓，為音頻功放
輸入端提供功放共模偏置；在音頻功放休眠狀態下，傳統的功放啟動電路會產生一 個放電通路，從而將功放共模偏置以及功放外圍電路的偏置全部接地。因此當音頻 功放在工作狀態與休眠狀態之間切換時，功放共模偏置會發生迅速變化而產生破音 輸出。
目前的防破音技術，在功放電路中包含一個啟動電路，在功放狀態切換的時刻， 啟動電路對外圍電路中電容充電，並禁止功放功率輸出，從而達到防破音的效果。
然而，現有的防破音技術需要較長的啟動時間來達到無明顯破音的效果，所需 較長的啟動時間主要用於等待外圍電路中電容充電平衡。由於外圍電路RC網絡結 構本身不平衡，並且不同的應用條件下外圍電路RC網絡也各不相同，因此現有的 音頻功放啟動電路很難實現在各種應用條件下都能既快速又平衡的充電。

發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明旨在提供一種簡單可靠的音頻 功放輔助啟動電路，達到在音頻功放休眠狀態下提供充電電流，實現音頻功放 快速啟動與防破音的效果。
本發明所述的一種音頻功放輔助啟動電路，其輸入端分別與外部電源以及 外部功放啟動電路連接，其輸出端與所述音頻功放的輸入端連接，該輸入端包 括同相輸入端、反相輸入端和共模輸入端，所述的輔助啟動電路包括高阻分壓
5支路和與其連接的開關網絡，
所述高阻分壓支路向所述開關網絡輸出一個或一個以上的輔助偏置電壓； 所述開關網絡接收所述的輔助偏置電壓，並輸出到所述音頻功放的輸入
端，使所述的高阻分壓支路在功放休眠狀態下，向所述音頻功放輸入端一側的
電容充電。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的高阻分壓支路包括依次串聯連 接在所述外部電源和地之間的第 一 電阻性網絡和第二電阻性網絡，且該第 一 電 阻性網絡和第二電阻性網絡分壓輸出 一個所述的輔助偏置電壓。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的第 一 電阻性網絡和第二電阻性 網絡分別為一電阻。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述第 一電阻性網絡和第二電阻性網 絡均包括一個MOS器件或一組串聯連接的MOS器件，所述的每個MOS器件 的柵極和漏極連接，且在所述高阻分壓支路中的導通方向為正嚮導通。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的高阻分壓支路還包括串聯連接 在所述的第 一電阻性網絡和第二電阻性網絡之間的第三電阻性網絡，且該第一 電阻性網絡、第三電阻性網絡和第二電阻性網絡兩兩分壓輸出兩個所述的輔助 偏置電壓。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的第三電阻性網絡為一電阻。 在上述的音頻功;改輔助啟動電路中，所述的第三電阻性網絡包括一個MOS
器件或一組串聯連接的MOS器件，所述的每個MOS器件的柵極和漏極連接，
且在所述高阻分壓支路中的導通方向為正嚮導通。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的開關網絡包括第一開關，該第
一開關的一個信號端接收所述高阻分壓支路輸出的一個輔助偏置電壓，另一個
信號端與所述音頻功放的反相輸入端連接，第一開關的控制端接收所述外部功
放啟動電路輸出的控制信號。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的第一開關為一MOS器件，該 MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的開關網絡還包括第二開關，該 第二開關的一個信號端接收所述高阻分壓支路輸出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與所述音頻功放的同相輸入端連接，第二開關的控制端接收所述外部 功放啟動電路輸出的控制信號。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的第二開關為一MOS器件，該 MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的開關網絡還包括第三開關，該 第第三開關的一個信號端接收所述高阻分壓支路輸出的一個輔助偏置電壓，另 一個信號端與所述音頻功放的共模輸入端連接，第三開關的控制端接收所述外 部功放啟動電路輸出的控制信號。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的第三開關為一MOS器件，該 MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述的開關網絡還包括一電阻器件， 該電阻器件的一端接收所述高阻分壓支路輸出的一個輔助偏置電壓，另一端與 所述音頻功放的共模輸入端連接，所述電阻器件在所述外部電源供電的狀態下 為所述音頻功放共模輸入端提供共模偏置。
在上述的音頻功放輔助啟動電路中，所述開關網絡還包括 一 個零阻抗支 路，該零阻抗支路將所述高阻分壓支路輸出的一個輔助偏置電壓輸入到所述音 頻功放的共模輸入端。
由於採用了上述的技術解決方案，本發明可以在功放休眠的狀態下，利用 高阻分壓支路的微弱電流向外圍電路中電容充電，使外圍電路中所有電容在啟 動之前提前接近穩定平衡狀態，從而縮短啟動時間。例如在典型的便攜設備應 用中，現有防破音電路啟動時間理論上的極限值在100毫秒左右，啟動時間每 縮短10毫秒，破音峰值功率增大近16倍，釆用本發明的輔助啟動電路，可以 在保證同等防破音效果的同時，將啟動時間縮短至小於10毫秒。另外，本發 明能在電源供電的狀態下產生一個或一個以上的輔助偏置電壓，輸出到音頻功 放共模輸入端，從而替代傳統的外圍功放共模偏置電路為音頻功放共模輸入端 提供共模偏置，使音頻功放在工作狀態與休眠狀態之間切換時，其共模偏置變 化較小，從而避免產生破音功率。


圖1是本發明音頻功放輔助啟動電路的第一例較佳實施例的電路7圖2是本發明音頻功放輔助啟動電路的第二例較佳實施例的電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
如圖1、圖2所示，本發明，即一種音頻功放輔助啟動電路，其輸入端分 別與外部電源(圖中未示)以及外部功放啟動電路(圖中未示)連接，其輸出 端與所述音頻功放的輸入端連接，該輸入端包括同相輸入端V2、反相輸入端 VI和共模輸入端V3，輔助啟動電路包括高阻分壓支路101和與其連接的開關 網絡102,其中，
高阻分壓支i 各101向開關網絡102輸出一個或一個以上的輔助偏置電壓； 開關網絡102將接收到的輔助偏置電壓輸出到音頻功放的輸入端，使高阻 分壓支路101在功》丈休眠狀態下，向音頻功放輸入端一側的電容充電。 本發明第一種較佳實施例如圖1所示
高阻分壓支3各101包括依次串聯連"l妄在外部電源和地之間的第一電阻性網 絡201和第二電阻性網絡202。在電源供電的狀態下，第一電阻性網絡201和 第二電阻性網絡202分壓產生一個輔助偏置電壓並輸出到開關網絡102。高阻 分壓支路101在電源和地之間的等效阻抗可以遠高於傳統的外圍功放共模偏置 電路的等效阻抗，使並在功放休眠狀態下僅消耗微弱的靜態電流。若音頻功放 從電源上電到其切換至工作狀態之間間隔較長時間，即遠大於啟動時間，則高 阻分壓支路101輸出的微弱電流可以使外圍電路中電容的充電狀態顯著接近其 穩定狀態，從而縮短啟動所需時間。若音頻功放在休眠狀態之前已經經過一次 以上啟動狀態，則高阻分壓支路101輸出的微弱電流僅需超過外圍電路中電容 的漏電電流，電容電壓維持在原穩定狀態附近。
由於本發明音頻功放輔助啟動電路輸出阻抗很高，甚至可遠高於外部功放 啟動電路的輸出阻抗，從而可以在音頻功放工作狀態下仍舊輸出偏置電壓，與 外部功放啟動電路同時向功放輸入端電容充電。本#支術方案可以簡化輔助啟動 電路的控制信號，並且不會對功放工作狀態造成較大影響。
在本實施例中，第 一電阻性網絡201和第二電阻性網絡202分別為 一 電阻， 由於電阻分壓容易獲得比較精確的偏置電壓，因此，能接近傳統的外圍功放共模偏置電路的精度。
開關網絡102包含第一開關301，在本實施例中，第一開關301為一MOS 器件，且該MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端，其 中，控制端則接收外部功放啟動電路輸出的控制信號， 一個信號端接收高阻分 壓支路101輸出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與音頻功放的反相輸入端 Vl連接，且該信號端可以是直接與音頻功放的反相輸入端VI相連，也可以是 通過外部功放啟動電路中電阻電容網絡以及開關與音頻功放的反相輸入端V1 相連。在功放休眠狀態下，第一開關301導通，最終實現在功放休眠狀態下， 將高阻分壓支路101的一個偏置電壓輸出給音頻功放反相輸入端VI —側的電 容。由於一些外部功放啟動電路本身對音頻功放共才莫輸入端V3 —側電容充電， 並4企測其充電狀態，因此，本實施例可以不影響功ii共才莫輸入端V3， /人而特別 地適合輔助此類外部功》文啟動電路以實現^呆守的啟動過程。
本發明第二種較佳實施例如圖2所示
高阻分壓支路101包括依次串聯連接在外部電源和地之間的第一電阻性網 絡201、第三電阻性網絡203和第二電阻性網絡202，由於採用MOS器件的電 阻性網絡可以利用更小的矽片面積製造等效阻抗更大的電阻，因此第一電阻性 網絡201、第三電阻性網絡203和第二電阻性網絡202均包括一個MOS器件或 一組串聯連接的MOS器件，例如採用PMOS器件，其柵極和漏極相連，串聯 在靠近地的一側，其源極靠近外部電源一側，在高阻分壓支路101中的導通方 向為正嚮導通。在本實施例中，第一電阻性網絡201包括兩個聯連接的MOS 器件，第三電阻性網絡203和第二電阻性網絡202則分別為 一個MOS器件； 另外，第三電阻性網絡203還可以是一個電阻。
在電源供電的狀態下，第一電阻性網絡201、第三電阻性網絡203和第二 電阻性網絡202兩兩分壓輸出兩個輔助偏置電壓。由於一些外部功i文啟動電路 依靠對音頻功放共模輸入端V3 —側電容充電，並檢測其充電狀態，因此，本 實施例特別適合輔助此類外部功放啟動電路，即利用增加的一個偏置電壓獨立 地影響音頻功放共才莫輸入端V3，使音頻功放共模輸入端V3在功》文啟動的時刻 比音頻功放反相輸入端VI偏離穩定狀態略遠，從而觸發外部功放啟動電路工 作。
9開關網絡102可以包括第一開關301和第二開關302,其中，第一開關301 與本發明第一種較佳實施例中一致；第二開關302為一MOS器件，且該MOS 器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端，其中，控制端則接收 外部功放啟動電路輸出的控制信號， 一個信號端接收高阻分壓支路101輸出的 一個輔助偏置電壓，另一個信號端與音頻功放的同相輸入端V2連接，且該信 號端可以是直接與音頻功放的同相輸入端V2相連，也可以是通過外部功放啟 動電路中電阻電容網絡以及開關與音頻功i文的同相輸入端V2相連。在功》文休 眠狀態下，第二開關302導通，最終實現在功放休眠狀態下，將高阻分壓支路 101的一個偏置電壓輸出給音頻功放同相輸入端V2—側電容。由於一些音頻功 放外圍電路在反相輸入端VI —側以及同相輸入端V2 —側都有各自獨立的電阻 電容網絡，因此，本技術方案特別適合輔助此類音頻功放快速啟動。
開關網絡102也可以包括第一開關301和第三開關303,其中，第一開關 301與本發明第一種較佳實施例中一致；第三開關303為一 MOS器件，且該 MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其柵極為控制端，其中，控制端則 接收外部功放啟動電路輸出的控制信號， 一個信號端接收高阻分壓支路101輸 出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與音頻功放的共模輸入端V3連接，且 該信號端可以是直接與音頻功放的共模輸入端V3相連，也可以是通過外部功 放啟動電路中電阻電容網絡以及開關與音頻功放的共才莫輸入端V3相連。在功 放休眠狀態下，第三開關303導通，最終實現在功放休眠狀態下，將高阻分壓 支路101的一個偏置電壓輸出給音頻功放共模輸入端V3 —側電容，並為其預 充電，因此，本技術方案有利於進一步縮短啟動時間。
開關網絡102也可以包括第一開關301和電阻器件304，其中，第一開關 301與本發明第一種較佳實施例中一致；電阻器件304的一端接收高阻分壓支 路101輸出的一個輔助偏置電壓，另一端可以直接與音頻功放的共模輸入端V3 相連，也可以是通過外部功放啟動電路中電阻電容網絡以及開關與音頻功放的 共模輸入端V3相連，最終實現在功放休眠狀態下，將高阻分壓支路101的一 個偏置電壓輸出給功放共模輸入端V3 —側電容。電阻器件304可以用做獨立 調整音頻功放共模輸入端一側電容充電的RC時間常數，在快速充電與平衡充 電之間獲得一個平衡；通過電阻器件304還可以在沒有傳統外圍功放共模偏置電路的條件下，輸出功放工作狀態下所需的共模偏置。
開關網絡102還可以包括第一開關301和一個零阻抗支路(圖中未示)， 其中，第一開關301與本發明第一種較佳實施例中一致；零阻抗支路則將高阻 分壓支路101輸出的一個輔助偏置電壓直接輸入到音頻功放的共模輸入端V3。 本技術方案可以適當簡化電路結構。
在本實施例中，開關網絡102包括第一開關301、第二開關302、第三開 關303和電阻器件304，其中，第一開關301、第二開關302和第三開關303 分別為一個MOS器件，且每個MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端，其 柵極為控制端，其中，每個控制端分別接收外部功放啟動電路輸出的控制信號， 第一開關301的一個信號端和第二開關302的一個信號端接收高阻分壓支路 101輸出的同一個輔助偏置電壓，它們的另兩個信號端分別與音頻功放的反相 輸入端V1、同相輸入端V2連接；第三開關303的一個信號端接收高阻分壓支 路101輸出的另一個輔助偏置電壓，另一個信號端與音頻功放的共模輸入端V3 連接，電阻器件304並聯在第三開關303的兩個信號端上。
綜上所述，本發明可以在音頻功放休眠狀態下為功放外圍電路中電容提供 充電電流，減小功放外圍電路中電容的穩態電壓值在功放休眠狀態下與工作狀 態下的差距，實現音頻功放快速啟動與防破音。另外，本發明還可以輔助外部 功》文啟動電路縮短啟動時間，在一些應用中，也可以替代外部功放啟動電路獨 立完成啟動過程並提供音頻功放工作狀態下所需的共模偏置。
以上結合附圖實施例對本發明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可 根據上述說明對本發明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節不應構成 對本發明的限定，本發明將以所附權利要求書界定的範圍作為本發明的保護範 圍。
權利要求
1.一種音頻功放輔助啟動電路，其輸入端分別與外部電源以及外部功放啟動電路連接，其輸出端與所述音頻功放的輸入端連接，該輸入端包括同相輸入端、反相輸入端和共模輸入端，其特徵在於，所述的輔助啟動電路包括高阻分壓支路(101)和與其連接的開關網絡(102)，所述高阻分壓支路(101)向所述開關網絡(102)輸出一個或一個以上的輔助偏置電壓；所述開關網絡(102)接收所述的輔助偏置電壓，並輸出到所述音頻功放的輸入端，使所述的高阻分壓支路(101)在功放休眠狀態下，向所述音頻功放輸入端一側的電容充電。
2. 根據權利要求1所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的高 阻分壓支路(101)包括依次串聯連接在所述外部電源和地之間的第一電阻性 網絡(201)和第二電阻性網絡(202)，且該第一電阻性網絡(201)和第二 電阻性網絡(202)分壓輸出一個所述的輔助偏置電壓。
3. 根據權利要求2所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的第 一電阻性網絡(201)和第二電阻性網絡(202)分別為一電阻。
4. 根據權利要求2所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述第一 電阻性網絡(201)和第二電阻性網絡(202)均包括一個MOS器件或一組串 聯連接的MOS器件，所述的每個MOS器件的柵極和漏極連接，且在所述高阻 分壓支路(101)中的導通方向為正嚮導通。
5. 根據權利要求2所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的高 阻分壓支路(101)還包括串聯連接在所述的第一電阻性網絡(201)和第二電 阻性網絡(202 )之間的第三電阻性網絡(203 )，且該第 一 電阻性網絡(201 )、 第三電阻性網絡(203 )和第二電阻性網絡(202)兩兩分壓輸出兩個所述的輔 助偏置電壓。
6. 根據權利要求5所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的第 三電阻性網絡(203 )為一電阻。
7. 根據權利要求5所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的第三電阻性網絡(203 )包括一個MOS器件或一組串聯連接的MOS器件，所述 的每個MOS器件的柵極和漏極連接，且在所述高阻分壓支路(101 )中的導通 方向為正嚮導通。
8. 根據權利要求1所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的開 關網絡(102)包括第一開關(301)，該第一開關(301)的一個信號端接收 所述高阻分壓支路(101)輸出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與所述音 頻功i丈的反相輸入端連接，第一開關(301)的控制端接收所述外部功》文啟動 電路輸出的控制信號。
9. 根據權利要求8所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的第 一開關(301)為一MOS器件，該MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號端， 其柵極為控制端。
10. 根據權利要求8所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的 開關網絡(102)還包括第二開關(302)，該第二開關(302 )的一個信號端 接收所述高阻分壓支路(101)輸出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與所 述音頻功放的同相輸入端連接，第二開關(302 )的控制端接收所述外部功放 啟動電路輸出的控制信號。
11. 根據權利要求10所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的 第二開關(302)為一MOS器件，該MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號 端，其^]"極為控制端。
12. 根據權利要求8所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的 開關網絡(102)還包括第三開關(303 ),該第第三開關(303 )的一個信號 端接收所述高阻分壓支路(101)輸出的一個輔助偏置電壓，另一個信號端與 所述音頻功放的共模輸入端連接，第三開關(303 )的控制端接收所述外部功 放啟動電路輸出的控制信號。
13. 根據權利要求12所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的 第三開關(303 )為一MOS器件，該MOS器件的源極和漏極分別為兩個信號 端，其柵極為控制端。
14. 根據權利要求8所述的音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所述的 開關網絡(102)還包括一電阻器件(304),該電阻器件(304)的一端接收所述高阻分壓支路(101)輸出的一個輔助偏置電壓，另一端與所述音頻功放 的共模輸入端連接，所述電阻器件(304)在所述外部電源供電的狀態下為所 述音頻功放共模輸入端提供共模偏置。
15.根據權利要求8所述的一種音頻功放輔助啟動電路，其特徵在於，所 述開關網絡(102)還包括一個零阻抗支路，該零阻抗支路將所述高阻分壓支 路(101)輸出的一個輔助偏置電壓輸入到所述音頻功放的共模輸入端。
全文摘要
本發明涉及一種音頻功放輔助啟動電路，其輸入端分別與外部電源以及外部功放啟動電路連接，其輸出端與所述音頻功放的輸入端連接，該輸入端包括同相輸入端、反相輸入端和共模輸入端，所述的輔助啟動電路包括高阻分壓支路和與其連接的開關網絡，所述高阻分壓支路向所述開關網絡輸出一個或一個以上的輔助偏置電壓；所述開關網絡接收所述的輔助偏置電壓，並輸出到所述音頻功放的輸入端，使所述的高阻分壓支路在功放休眠狀態下，向所述音頻功放輸入端一側的電容充電。本發明能在音頻功放休眠狀態下為功放外圍電路中電容提供充電電流，減小功放外圍電路中電容的穩態電壓值在功放休眠狀態下與工作狀態下的差距，實現音頻功放快速啟動與防破音。
文檔編號H03K19/0185GK101667827SQ20091005586
公開日2010年3月10日 申請日期2009年8月4日 優先權日2009年8月4日
發明者淼 李 申請人:上海貝嶺股份有限公司