具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，包括輸入模塊、LINEOUT輸出放大器、線性功率增益模塊、功率輸出模塊、輸入選擇控制模塊、音量AD檢測模塊、掉電保護模塊、過溫和欠壓保護模塊、耳機模式控制模塊、靜音模塊及軟啟動模塊。本實用新型將音頻信號選擇功能與LINEOUT功能集成到電路芯片內(nèi)，為其他音頻處理設備節(jié)省了輸入選擇模塊、額外的多路開關回路及放大器回路，降低設備成本，同時，采用線性功率電子音量控制電路，以線性功率遞增或遞減實現(xiàn)電子音量控制，解決大音量下調(diào)節(jié)音量的變化幅度大而造成的聽覺舒適度較差的問題，提高聽覺的舒適度；另外，集成掉電保護模塊，有效的避免關機噪聲。
【專利說明】具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種音頻功率放大電路，尤其是涉及一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的發(fā)展，各種便攜電子產(chǎn)品被大量使用。人們在享受娛樂的同時，追求更好的視聽效果。一般便攜電子設備都具備音頻處理功能，例如車載DVD、筆記本電腦、手機、平板電腦、電視、藍牙耳機等。在音頻設備中，一般都有多個音頻來源，比如FM收音機、MP3信號和DVD信號等，所以一般具有至少有3個以上的音頻信號來源。同時，在實際應用中，除了設備內(nèi)置的小功率喇叭外，還經(jīng)常會使用到外置大功率音箱。目前整機的應用方式一般是在音頻功放外再使用單片機控制一個多路開關回路來實現(xiàn)音源選擇，選擇后的音頻信號通過一個單獨的放大回路放大后提供給功放使用，這就需要多個額外的回路，造成了整機成本提聞。
[0003]另外，目前大多數(shù)設備中，調(diào)節(jié)音量的方式都是根據(jù)輸出電壓除以輸入電壓的方式計算增益，也就是音量增益控制是采用電壓增益為臺階的，一般以IdB為一個步進臺階，這樣假設音量降低ldB，對應相當于電壓增益下降為原來的0.891倍，對應功率下降為原來的0.794，相當于音量減小了 20.6%，這樣從聽覺上音量變化很大，這樣就會造成在大音量條件下調(diào)節(jié)音量，音量的變化幅度比較大，聽覺的舒適度很差。
[0004]并且，目前很多功率放大器電路解決了開機時的噪聲，但是很少有電路能夠有效避免關機噪聲，一般都是在功率放大器電路的外圍添加回路或功能來實現(xiàn)降低關機噪聲。
實用新型內(nèi)容
[0005]本 申請人:針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，集成音頻信號選擇功能與LINE0UT功能，為其他音響和音頻處理設備節(jié)省輸入選擇模塊，降低設備成本；改進音量控制調(diào)節(jié)方式，提高聽覺的舒適度；并且進一步避免關機噪聲。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0007]一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，包括:
[0008]輸入模塊，包括至少三組音源輸入端及相應數(shù)量的CMOS有源開關，選擇一組音源輸入信號放大后輸出；
[0009]LINE0UT輸出放大器,連接所述輸入模塊的輸出端，所述輸入模塊的輸出信號放大后作為LINE0UT輸出；
[0010]線性功率增益模塊，連接所述輸入模塊的輸出端，以線性功率遞增或遞減實現(xiàn)電子音量控制；包括負反饋運算放大器、輸入電阻和反饋電阻，所述輸入電阻連接在所述輸入模塊的輸出端與所述負反饋運算放大器的反相輸入端之間，所述反饋電阻連接在所述負反饋運算放大器的反相輸入端與輸出端之間，所述負反饋運算放大器的同相輸入端接模擬地，所述輸入電阻與所述反饋電阻由一組開關陣列及一組串聯(lián)的電阻控制調(diào)節(jié)阻值大小；
[0011]功率輸出模塊，連接所述線性功率增益模塊的輸出端，將所述線性功率增益模塊的增益信號放大輸出為功率信號；
[0012]輸入選擇控制模塊，連接所述輸入模塊，根據(jù)輸入信號控制所述輸入模塊的一組CMOS有源開關打開，其余各組CMOS有源開關關閉；
[0013]音量AD檢測模塊，連接所述線性功率增益模塊，檢測VOLUME引腳電壓并轉化為數(shù)字信號控制所述線性功率增益模塊的功率輸出；
[0014]基準模塊，連接所述輸入模塊及所述線性功率增益模塊，為所述輸入模塊及所述線性功率增益模塊提供基準電壓及偏置電流；
[0015]過溫和欠壓保護模塊及耳機模式控制模塊，分別連接所述功率輸出模塊；
[0016]靜音模塊，連接所述LINE0UT輸出放大器；
[0017]軟啟動模塊，連接所述線性功率增益模塊。
[0018]進一步的:
[0019]還包括掉電保護模塊，所述掉電保護模塊連接所述功率輸出模塊，所述掉電保護模塊包括電阻一和電阻二構成的第一采樣回路、電阻三和電阻四構成的第二采樣回路及比較器構成，所述第一采樣回路與所述第二采樣回路分別連接所述比較器的兩個輸入端口。
[0020]所述輸入模塊包括三組立體聲音源輸入端，芯片的f 24號引腳分別為:右通道地(PGNDR)、右通道正端輸出(ROUT+)、右通道電源(PVDDR)、右通道輸入I (RIN1)、右通道輸入2 (RIN2)、右通道輸入3 (RIN3)、左通道輸入3 (LIN3)、左通道輸入2 (LIN2)、左通道輸入I (LIN1)、左通道電源(PVDDL)、左通道正端輸出(L0UT+)、左通道地(PGNDL)、左通道負端輸出(LOUT-)、LINE0UT靜音(MUTE )、左通道線性輸出(LLINE0UT )、模擬地(BYPASS )、電源(VDD)、地(GND)、音量調(diào)節(jié)(VOLUME)、輸入選擇控制I (Al)、輸入選擇控制2 (A0)、右通道線性輸出(RLINE0UT)、耳機/BTL模式(SEBTL)、右通道負端輸出(R0UT-)。
[0021]本實用新型的技術效果在于:
[0022]本實用新型公開的一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，將音頻信號選擇功能與LINE0UT功能集成到電路芯片內(nèi)，選擇后的音頻信號通過電路內(nèi)部的放大模塊放大后輸出到電路外部，作為LINE0UT信號提供給其他音響和音頻處理設備，節(jié)省了輸入選擇模塊、額外的多路開關回路及放大器回路，降低設備成本，同時，采用線性功率電子音量控制電路，以線性功率遞增或遞減實現(xiàn)電子音量控制，解決大音量條件下調(diào)節(jié)音量的變化幅度比較大而造成的聽覺的舒適度較差的問題，提高聽覺的舒適度；另外，集成掉電保護模塊，有效的避免關機噪聲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的電路結構示意。
[0024]圖2為輸入模塊的電路結構示意。
[0025]圖3為線性功率增益模塊的電路結構示意。
[0026]圖4為線性功率增益模塊的詳細電路結構示意。
[0027]圖5為掉電保護模塊的電路結構示意。
[0028]圖6為本實用新型的集成電路芯片管腳排布圖?！揪唧w實施方式】
[0029]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0030]如圖1所示，本實用新型包括輸入模塊(106、110)、LINE0UT輸出放大器(108、112)、線性功率增益模塊(107、111)、功率輸出模塊(109、113)、輸入選擇控制模塊100、音量AD檢測模塊103、掉電保護模塊104、過溫和欠壓保護模塊105、耳機模式控制模塊114、靜音模塊115及軟啟動模塊102。輸入模塊(106、110)包括三組立體聲音源輸入端及相應數(shù)量的CMOS有源開關202,輸入模塊(106、110)選擇一組音源輸入信號放大后輸出，將選擇后的立體聲信號，作為線性功率增益模塊(107、111)的輸入信號，同時，LINE0UT輸出放大器(108、112)連接輸入模塊(106、110)的輸出端，輸入模塊(106、110)的輸出信號由LINE0UT輸出放大器(108、112)放大后作為LINE0UT輸出，提供給整個系統(tǒng)使用。電路將信號直接通過LINE0UT輸出放大器(108、112)驅動輸出到電路外部，作為LINE0UT信號提供給其他的音響和音頻處理設備使用，設備中可以使用該LINE0UT信號作為其他功率放大器的輸入信號，這樣就相當于為其他音響和音頻處理設備節(jié)省了輸入選擇模塊，可節(jié)省多路開關回路和放大器回路，降低成本。參閱圖2，輸入模塊(106、110)輸入端的3組CMOS有源開關202構成了輸入選擇功能，輸入選擇控制模塊100連接輸入模塊(106、110),根據(jù)輸入信號控制輸入模塊(106、110)的一組CMOS有源開關202打開；輸入選擇控制模塊100檢查輸入信號AO和Al，判選電路需要選擇那組立體聲輸入，然后控制一組CMOS有源開關打開，此時其他兩組開關關閉，這樣就選擇了 AO和Al設置的通道作為音源輸入，運放201作為運算放大器處理所選擇的輸入信號并輸出到下一級處理。
[0031]如圖1、3、4所示，線性功率增益模塊(107、111)連接輸入模塊(106、110)的輸出端，以線性功率遞增或遞減實現(xiàn)電子音量控制，線性功率增益模塊(107、111)的最大額定輸出功率等分為N個功率臺階Λ P，音量AD檢測模塊103控制線性功率增益模塊(107、111)的功率輸出以相同的功率差值(功率臺階Λ P)遞增或遞減，這樣在調(diào)節(jié)音量時，人耳對音量的感受也是線性調(diào)節(jié)的，避免了傳統(tǒng)電壓增益方式在大音量下調(diào)節(jié)音量時，音量變化很大而造成的不適。在大音量條件下使用線性功率輸出調(diào)節(jié)，在音量調(diào)節(jié)時人耳聽到的聲音也是線性調(diào)節(jié)的，極大的改善了音量調(diào)節(jié)對聽覺感受的影響，同時由于在大音量條件下，以線性功率方式調(diào)節(jié)音量，每個音量臺階調(diào)節(jié)的音量變化小，這樣也就減小了音量切換時的音量突變產(chǎn)生的噪聲。線性功率增益模塊(107、111)包括負反饋運算放大器301、輸入電阻Ri和反饋電阻Rf，輸入電阻Ri連接在輸入模塊106、110的輸出端與負反饋運算放大器301的反相輸入端之間，反饋電阻Rf連接在負反饋運算放大器301的反相輸入端與輸出端之間，負反饋運算放大器301的同相輸入端接模擬地，輸入電阻Ri與反饋電阻Rf由一組開關陣列及一組串聯(lián)的電阻控制調(diào)節(jié)阻值大小。線性功率增益模塊(107、111)的電壓增益為:Gp(Mi)G(VRi),因此調(diào)整輸入電阻Ri與反饋電阻Rf的值，就實現(xiàn)了調(diào)整系統(tǒng)增益，式中，G1表示線性功率增益模塊(107、111)的增益，單位為dB況為負反饋運算放大器301的輸入電阻，Rf為負反饋運算放大器301的反饋電阻，Ri和Rf單位為ΚΩ。線性功率增益模塊(107、111)通過開關陣列及串聯(lián)的電阻組選擇輸入電阻Ri與反饋電阻Rf的值，每個音量臺階對應唯一一個開關打開，相當于每次只有一個開關打開，設置為對應的音量臺階及輸出功率，每個音量臺階對應的輸入電阻與反饋電阻的和都相等，也就是串聯(lián)電阻組的阻值總和，那么根據(jù)各音量臺階的輸出功率就可以計算出對應的Ri和Rf的值，并計算出串聯(lián)電阻組中各個串聯(lián)電阻的值。音量AD檢測模塊103連接線性功率增益模塊(107、111 )，音量AD檢測模塊103檢測VOLUME引腳電壓并轉化為數(shù)字信號控制線性功率增益模塊(107、111)的功率輸出；也就是說，VOLUME引腳外接音量調(diào)節(jié)外置裝置，比如音量調(diào)節(jié)旋鈕或按鍵，調(diào)節(jié)音量的指令轉化為DC電壓，通過VOLUME引腳輸入到音量AD檢測模塊103，音量AD檢測模塊103采樣輸入的DC電壓，轉換為數(shù)字電平控制線性功率增益模塊(107、111)的開關陣列，線性功率增益模塊(107、111)在音量AD檢測模塊103控制下通過開關陣列選擇對應的功率輸出，或者說是選擇對應的音量臺階。在本實用新型中，線性功率增益模塊(107、111)的相鄰的各音量臺階的輸出功率以相同的功率差值Λ P遞增或遞減，這樣在大音量條件下調(diào)節(jié)音量，音量是一個線性變化的過程，使聽覺感覺上變得更舒適。功率輸出模塊(109、113 )連接線性功率增益模塊(107、111)的輸出端，將線性功率增益模塊(107、111)的增益信號放大輸出為功率信號。
[0032]下表為最大額定輸出功率為2.3W的實際電路中，各音量臺階與對應的輸出功率值的對照表:
【權利要求】
1.一種具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，其特征在于包括: 輸入模塊(106、110)，包括至少三組音源輸入端及相應數(shù)量的CMOS有源開關(202)，選擇一組音源輸入信號放大后輸出； LINE0UT輸出放大器(108、112)，連接所述輸入模塊(106、110)的輸出端，所述輸入模塊(106、110)的輸出信號放大后作為LINE0UT輸出； 線性功率增益模塊(107、111)，連接所述輸入模塊(106、110)的輸出端，以線性功率遞增或遞減實現(xiàn)電子音量控制；包括負反饋運算放大器(301)、輸入電阻(Ri)和反饋電阻(Rf)，所述輸入電阻(Ri)連接在所述輸入模塊(106、110)的輸出端與所述負反饋運算放大器(301)的反相輸入端之間，所述反饋電阻(Rf)連接在所述負反饋運算放大器(301)的反相輸入端與輸出端之間，所述負反饋運算放大器(301)的同相輸入端接模擬地，所述輸入電阻(Ri)與所述反饋電阻(Rf)由一組開關陣列及一組串聯(lián)的電阻控制調(diào)節(jié)阻值大??； 功率輸出模塊(109、113 )，連接所述線性功率增益模塊(107、111)的輸出端，將所述線性功率增益模塊(107、111)的增益信號放大輸出為功率信號； 輸入選擇控制模塊(100),連接所述輸入模塊(106、110),根據(jù)輸入信號控制所述輸入模塊(106、110)的一組CMOS有源開關(202)打開，其余各組CMOS有源開關(202)關閉；音量AD檢測模塊(103)，連接所述線性功率增益模塊(107、111)，檢測VOLUME引腳電壓并轉化為數(shù)字信號控制所述線性功率增益模塊(107、111)的功率輸出； 基準模塊(101)，連接所述輸入模塊(106、110)及所述線性功率增益模塊(107、111)，為所述輸入模塊(106、110)及所述線性功率增益模塊(107、111)提供基準電壓及偏置電流； 過溫和欠壓保護模塊(105)及耳機模式控制模塊(114)，分別連接所述功率輸出模塊(109,113)； 靜音模塊(115)，連接所述LINE0UT輸出放大器(108、112); 軟啟動模塊(102)，連接所述線性功率增益模塊(107、111 )。
2.按照權利要求1所述的具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，其特征在于:還包括掉電保護模塊(104)，所述掉電保護模塊(104)連接所述功率輸出模塊(109、113),所述掉電保護模塊(104)包括電阻一(R51)和電阻二(R52)構成的第一米樣回路(502)、電阻三(R53)和電阻四(R54)構成的第二采樣回路(503)及比較器(501)構成，所述第一采樣回路(502)與所述第二采樣回路(503)分別連接所述比較器(501)的兩個輸入端口。
3.按照權利要求2所述的具有線性功率音量控制的音頻功率放大集成電路芯片，其特征在于:所述輸入模塊(106、110)包括三組立體聲音源輸入端,芯片的1?24號引腳分別為:右通道地(PGNDR)、右通道正端輸出(ROUT+ )、右通道電源(PVDDR)、右通道輸入I (RINl)、右通道輸入2 (RIN2)、右通道輸入3 (RIN3)、左通道輸入3 (LIN3)、左通道輸入2 (LIN2)、左通道輸入I (LIN1)、左通道電源(PVDDL)、左通道正端輸出(LOUT+ )、左通道地(PGNDL)、左通道負端輸出(LOUT-)、LINE0UT靜音(MUTE)、左通道線性輸出(LLINE0UT)、模擬地(BYPASS)、電源(VDD)、地(GND)、音量調(diào)節(jié)(VOLUME)、輸入選擇控制I (Al)、輸入選擇控制2 (A0)、右通道線性輸出(RLINE0UT)、耳機/BTL模式(SEBTL)、右通道負端輸出(R0UT-)。
【文檔編號】H04R3/00GK203596902SQ201320789621
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】朱洲, 夏劍平, 張輝霞, 劉燕 申請人:無錫焺通微電子有限公司