音频pwm调制电路及音响设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种音频PWM调制电路，该电路包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路以及PWM调制电路；第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与工作电压输入端连接；第一基准电压产生电路的输出端及音频信号输入端均与PWM调制电路的第一输入端连接；三角波信号发生电路的输出端与PWM调制电路的第二输入端连接；PWM调制电路的输出端与音频PWM调制信号输出端连接。本实用新型还提供一种音响设备。本实用新型音频PWM调制电路的工作频率可调，并且，本实用新型还具有成本低及EMC设计难度低的优点。
【专利说明】音频PWM调制电路及音响设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子【技术领域】，特别涉及一种音频PWM调制电路及音响设备。
【背景技术】
[0002]目前，为了满足音响设备全音频范围的音质保证(20HZ— 20KHZ，人耳可听见的音频范围)，现有音响设备中音频PWM调制电路的调制基波的频率都在300KHZ以上。由于越高的工作频率代表更多的采样数据，对音频信号的还原度越好，因此，多通道、高工作频率是当前音响设备的音频调制方案的发展方向。
[0003]但是,在一些特定的使用场合,如有源woofer (woofer,低音用扩音器)的音频为60HZ，其不需要太高的工作频率，且只需要处理单通道数据(多通道会造成成本上的浪费)；又如有些无线非隔离woofer，其也只需要一个较低的工作频率(40KHZ — 100KHZ)，而较高的工作频率会使EMC处理难度很大(EMC，电磁兼容性，电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力)。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的是提供一种低成本、EMC设计难度低且工作频率可调的音频PWM调制电路。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供一种音频PWM调制电路，所述音频PWM调制电路包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、用于产生一基准电压信号的第一基准电压产生电路、用于产生一三角波信号的三角波信号发生电路、以及用于将所述三角波信号与所述基准电压信号进行对比以产生一 PWM调制基波信号并对所述音频信号输入端所输入的音频信号进行PWM调制的PWM调制电路；其中，
[0006]所述第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与所述工作电压输入端连接；所述第一基准电压产生电路的输出端及所述音频信号输入端均与所述PWM调制电路的第一输入端连接；所述三角波信号发生电路的输出端与所述PWM调制电路的第二输入端连接；所述PWM调制电路的输出端与所述音频PWM调制信号输出端连接。
[0007]优选地，所述三角波信号发生电路包括恒流源电路、充电电容、NMOS管、第二基准电压产生电路、第一电压比较器及第一电阻；其中，
[0008]所述恒流源电路的输入端与所述工作电压输入端连接，所述恒流源电路的输出端与所述充电电容的第一端连接；所述充电电容的第二端接地；所述NMOS管的漏极与所述充电电容的第一端连接，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的栅极与所述第一电压比较器的输出端连接；所述第一电压比较器的正输入端与所述NMOS管的漏极连接，所述第一电压比较器的负输入端与所述第二基准电压产生电路的输出端连接，所述第一电压比较器的电源端与所述工作电压输入端连接，所述第一电压比较器的地端接地；所述第二基准电压产生电路的输入端与所述工作电压输入端连接。
[0009]优选地，所述恒流源电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻及PNP三极管；其中，
[0010]所述第二电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述PNP三极管的基极及所述第三电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端接地；所述PNP三极管的发射极经所述第四电阻与所述工作电压输入端连接，所述PNP三极管的集电极与所述充电电容的第一端连接。
[0011]优选地，所述第二基准电压产生电路包括第五电阻和第六电阻；其中，
[0012]所述第五电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第一电压比较器的负输入端及所述第六电阻的第一端连接；所述第六电阻的第二端接地。
[0013]优选地，所述PWM调制电路包括第二电压比较器、第七电阻、第八电阻及隔直电容；其中，
[0014]所述隔直电容的第一端与所述第二电压比较器的正输入端连接，所述隔直电容的第二端与所述音频信号输入端连接；所述第二电压比较器的正输入端还与所述第一基准电压产生电路的输出端连接，所述第二电压比较器的负输入端与所述NMOS管的漏极连接，所述第二电压比较器的输出端与所述音频PWM调制信号输出端连接，所述第二电压比较器的输出端还经所述第七电阻与所述工作电压输入端连接，所述第二电压比较器的电源端与所述工作电压输入端连接，所述第二电压比较器的地端接地，所述第二电压比较器的地端还经所述第八电阻与所述音频信号输入端连接。
[0015]优选地，所述第一基准电压产生电路包括第九电阻和第十电阻；其中，
[0016]所述第九电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第二电压比较器的正输入端及所述第十电阻的第一端连接；所述第十电阻的第二端接地。
[0017]优选地，所述第五电阻的阻值等于所述第六电阻的阻值。
[0018]优选地，所述第九电阻与所述第十电阻的阻值比为3:1。
[0019]优选地，所述第一电压比较器和所述第二电压比较器为双电压比较器集成IC内的两个电压比较器。
[0020]此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种音响设备，所述音响设备包括音频PWM调制电路，所述音频PWM调制电路包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、用于产生一基准电压信号的第一基准电压产生电路、用于产生一三角波信号的三角波信号发生电路、以及用于将所述三角波信号与所述基准电压信号进行对比以产生一 PWM调制基波信号并对所述音频信号输入端所输入的音频信号进行PWM调制的PWM调制电路；其中，
[0021]所述第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与所述工作电压输入端连接；所述第一基准电压产生电路的输出端及所述音频信号输入端均与所述PWM调制电路的第一输入端连接；所述三角波信号发生电路的输出端与所述PWM调制电路的第二输入端连接；所述PWM调制电路的输出端与所述音频PWM调制信号输出端连接。
[0022]本实用新型提供的音频PWM调制电路，包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、用于产生一基准电压信号的第一基准电压产生电路、用于产生一三角波信号的三角波信号发生电路、以及用于将三角波信号与基准电压信号进行对比以产生一 PWM调制基波信号并对音频信号输入端所输入的音频信号进行PWM调制的PWM调制电路；其中，第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与工作电压输入端连接；第一基准电压产生电路的输出端及音频信号输入端均与PWM调制电路的第一输入端连接；三角波信号发生电路的输出端与PWM调制电路的第二输入端连接；PWM调制电路的输出端与音频PWM调制信号输出端连接。本实用新型音频PWM调制电路的工作频率可调，并且，本实用新型还具有成本低及EMC设计难度低的优点。同时，本实用新型音频PWM调制电路还具有结构简单及易实现的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型音频PWM调制电路较佳实施例的电路结构示意图；
[0024]图2是本实用新型音频PWM调制电路较佳实施例中三角波信号发生电路所产生的三角波信号及PWM调制电路在音频信号输入端无音频信号输入时所产生的PWM调制基波信号的波形图。
[0025]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0026]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]本实用新型提供一种音频PWM调制电路。
[0028]参照图1，图1是本实用新型音频PWM调制电路较佳实施例的电路结构示意图。
[0029]该音频PWM调制电路包括工作电压输入端101、音频信号输入端102、音频PWM调制信号输出端103、第一基准电压产生电路104、三角波信号发生电路105、以及PWM调制电路 106。
[0030]其中，所述第一基准电压产生电路104、三角波信号发生电路105及PWM调制电路106的电源输入端均与所述工作电压输入端101连接；所述第一基准电压产生电路104的输出端及所述音频信号输入端102均与所述PWM调制电路106的第一输入端连接；所述三角波信号发生电路105的输出端与所述PWM调制电路106的第二输入端连接；所述PWM调制电路106的输出端与所述音频PWM调制信号输出端103连接。
[0031]上述第一基准电压产生电路104，用于产生一基准电压信号至PWM调制电路106的第一输入端；上述三角波信号发生电路105,用于产生一三角波信号至PWM调制电路106的第二输入端；上述PWM调制电路106，用于将三角波信号发生电路105所产生的三角波信号与所述第一基准电压产生电路104所产生的基准电压信号进行对比以产生一 PWM调制基波信号且对所述音频输入端102所输入的音频信号进行PWM调制。
[0032]具体地，上述三角波信号发生电路105包括恒流源电路1051、充电电容CUNMOS管Q2、第二基准电压产生电路1052、第一电压比较器UlA及第一电阻Rl ；
[0033]其中，所述恒流源电路1051的输入端为三角波信号发生电路105的电源输入端，与所述工作电压输入端101连接，所述恒流源电路1051的输出端与所述充电电容Cl的第一端连接；所述充电电容Cl的第二端接地；所述NMOS管Q2的漏极与所述充电电容Cl的第一端连接，所述NMOS管Q2的源极接地，所述NMOS管Q2的栅极与所述第一电压比较器UlA的输出端连接；所述第一电压比较器UlA的正输入端与所述NMOS管Q2的漏极连接，所述第一电压比较器UlA的负输入端与所述第二基准电压产生电路1052的输出端连接，所述第一电压比较器UlA的电源端与所述工作电压输入端101连接，所述第一电压比较器UlA的地端接地；所述第二基准电压产生电路1052的输入端与所述工作电压输入端101连接；
[0034]上述恒流源电路1051包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及PNP三极管Ql。其中，所述第二电阻R2的第一端与所述工作电压输入端101连接，所述第二电阻R2的第二端分别与所述PNP三极管Ql的基极及所述第三电阻R3的第一端连接；所述第三电阻R3的第二端接地；所述PNP三极管Ql的发射极经所述第四电阻R4与所述工作电压输入端101连接，所述PNP三极管Ql的集电极与所述充电电容Cl的第一端连接；
[0035]上述第二基准电压产生电路1052包括第五电阻R5和第六电阻R6。其中，所述第五电阻R5的第一端与所述工作电压输入端101连接，所述第五电阻R5的第二端分别与所述第一电压比较器UlA的负输入端及所述第六电阻R6的第一端连接；所述第六电阻R6的第二端接地。
[0036]上述PWM调制电路106包括第二电压比较器U1B、第七电阻R7、第八电阻R8及隔直电容C2。其中，所述隔直电容C2的第一端与所述第二电压比较器UlB的正输入端(即上述PWM调制电路106的第一输入端)连接，所述隔直电容C2的第二端与所述音频信号输入端102连接；所述第二电压比较器UlB的正输入端还与上述第一基准电压产生电路104的输出端连接，所述第二电压比较器UlB的负输入端(即上述PWM调制电路106的第二输入端)与所述NMOS管的漏极(即三角波信号发生电路105的输出端)连接，所述第二电压比较器UlB的输出端与所述音频PWM调制信号输出端103连接，所述第二电压比较器UlB的输出端还经所述第七电阻R7与所述工作电压输入端101连接，所述第二电压比较器UlB的电源端(即PWM调制电路106的电源输入端)与所述工作电压输入端101连接，所述第二电压比较器UlB的地端接地，所述第二电压比较器UlB的地端还经所述第八电阻R8与所述音频信号输入端102连接。
[0037]上述第一基准电压产生电路104包括第九电阻R9和第十电阻R10。其中，所述第九电阻R9的第一端(即第一基准电压产生电路104的电源输入端)与所述工作电压输入端101连接，所述第九电阻R9的第二端分别与所述第二电压比较器UlB的正输入端及所述第十电阻RlO的第一端连接；所述第十电阻RlO的第二端接地。
[0038]本实施例中，上述第一电压比较器UlA和所述第二电压比较器UlB为双电压比较器集成IC内的两个电压比较器，本实施例中，该双电压比较器集成IC的型号为LM393。具体地，上述第一电压比较器UlA的正输入端对应双电压比较器集成IC LM393的第3脚，上述第一电压比较器UlA的负输入端对应双电压比较器集成IC LM393的第2脚，上述第一电压比较器UlA的输出端对应双电压比较器集成IC LM393的第I脚；上述第二电压比较器UlB的正输入端对应双电压比较器集成IC LM393的第5脚，上述第二电压比较器UlB的负输入端对应双电压比较器集成IC LM393的第6脚，上述第二电压比较器UlB的输出端对应双电压比较器集成IC LM393的第7脚；上述第一电压比较器UlA的及上述第二电压比较器UlB的电源端对应双电压比较器集成IC LM393的第8脚，上述第一电压比较器UlA的及上述第二电压比较器UlB的地端对应双电压比较器集成IC LM393的第4脚。
[0039]本实施例中，工作电压输入端101的电压为12V;第五电阻R5的阻值等于所述第六电阻R6的阻值；所述第九电阻R9与所述第十电阻RlO的阻值比为3:1。
[0040]本实施例音频PWM调制电路的工作原理具体描述如下:工作电压输入端101上电后，恒流源电路1051对充电电容Cl进行充电；通过第五电阻R5和第六电阻R6组成的第二基准电压产生电路1052,产生一基准电压至第一电压比较器UlA的负输入端,第一电压比较器UlA的正输入端与充电电容Cl相连，当充电电容Cl的电压充电达到第二基准电压产生电路1052所产生的基准电压后，第一电压比较器UlA的输出端输出高电平，使NMOS管Q2导通，使得充电电容Cl的电压被重新置零，然后再重复上述充电过程及电压重新置零过程，从而在第一电压比较器UlA的正输入端(即NMOS管Q2的漏极，对应双电压比较器集成IC LM393的第3脚)产生一系列的三角波信号，第一电压比较器UlA的正输入端所产生的该三角波信号直接输入至第二电压比较器UlB的负输入端(对应双电压比较器集成ICLM393的第6脚)。本实施例音频PWM调制电路可以根据对工作频率的不同需求，通过改变充电电容Cl的电容量或者第四电阻R4的阻值，就能达到设计所需要的工作频率。本实施例通过第一基准电压产生电路104设计一个中心点电压(即第二电压比较器UlB的正输入端所要输入的基准电压)，在音频信号输入端102没有输入音频信号的情况下，第二电压比较器UlB的负输入端(对应双电压比较器集成IC LM393的第6脚)的三角波信号与第一基准电压产生电路104所产生的中心点电压(基准电压)进行比较，在第二电压比较器UlB的输出端(对应双电压比较器集成IC LM393的第7脚)输出一个占空比为50%的PWM调制基波信号(即方波信号)，该占空比为50%的PWM调制基波信号的工作频率即为本实施例音频PWM调制电路调制用的基频工作频率；本实施例中的隔直电容C2为音频信号的隔直电容，音频信号输入端102所输入的音频信号在第二电压比较器UlB的正输入端影响第一基准电压产生电路104所产生的基准电压，从而改变第二电压比较器UlB的输出端的PWM波形的占空比，从而得到对应音频信号的PWM调制信号从音频PWM调制信号输出端103输出。
[0041]另外，需要说明的是，本实施例音频PWM调制电路为了保证在音频信号输入端102无音频信号输入时的静态无噪音效果(即在第二电压比较器UlB的输出端能够输出一个占空比为50%的PWM调制基波信号)，第五电阻R5的阻值必须等于所述第六电阻R6的阻值；所述第九电阻R9与所述第十电阻RlO的阻值比必须为3:1。在其它实施例中，第五电阻R5和第六电阻R6以及第九电阻R9和第十电阻RlO的阻值比随着PWM调制基波信号的占空比所变化。
[0042]参照图2，图2是本实用新型音频PWM调制电路较佳实施例中三角波信号发生电路所产生的三角波信号及PWM调制电路在音频信号输入端无音频信号输入时所产生的PWM调制基波信号的波形图。
[0043]本实施例中，当第五电阻R5的阻值等于所述第六电阻R6的阻值，且所述第九电阻R9与所述第十电阻RlO的阻值比为3:1时，上述三角波信号发生电路105所产生的三角波信号及PWM调制电路106在音频信号输入端102无音频信号输入时所输出的占空比为50%的PWM调制基波信号的波形图如图2所示。图中VCC代表工作电压输入端101的电压，Vout代表上述PWM调制基波信号。
[0044]本实施例提供的音频PWM调制电路，包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、用于产生一基准电压信号的第一基准电压产生电路、用于产生一三角波信号的三角波信号发生电路、以及用于将三角波信号与基准电压信号进行对比以产生一PWM调制基波信号并对音频信号输入端所输入的音频信号进行PWM调制的PWM调制电路；其中，第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与工作电压输入端连接；第一基准电压产生电路的输出端及音频信号输入端均与PWM调制电路的第一输入端连接；三角波信号发生电路的输出端与PWM调制电路的第二输入端连接；PWM调制电路的输出端与音频PWM调制信号输出端连接。本实施例音频PWM调制电路的工作频率可调从而降低EMC设计难度；同时，本实施例音频PWM调制电路还具有结构简单及易实现的优点。
[0045]本实用新型还提供一种音响设备，该音响设备包括音频PWM调制电路，该音频PWM调制电路的模块结构及电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的音响设备采用了上述音频PWM调制电路的技术方案，因此该音响设备具有上述音频PWM调制电路所有的有益效果。
[0046]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种音频PWM调制电路，其特征在于，包括工作电压输入端、音频信号输入端、音频PWM调制信号输出端、用于产生一基准电压信号的第一基准电压产生电路、用于产生一三角波信号的三角波信号发生电路、以及用于将所述三角波信号与所述基准电压信号进行对比以产生一 PWM调制基波信号并对所述音频信号输入端所输入的音频信号进行PWM调制的PWM调制电路；其中， 所述第一基准电压产生电路、三角波信号发生电路及PWM调制电路的电源输入端均与所述工作电压输入端连接；所述第一基准电压产生电路的输出端及所述音频信号输入端均与所述PWM调制电路的第一输入端连接；所述三角波信号发生电路的输出端与所述PWM调制电路的第二输入端连接；所述PWM调制电路的输出端与所述音频PWM调制信号输出端连接。
2.如权利要求1所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述三角波信号发生电路包括恒流源电路、充电电容、?OS管、第二基准电压产生电路、第一电压比较器及第一电阻；其中， 所述恒流源电路的输入端与所述工作电压输入端连接，所述恒流源电路的输出端与所述充电电容的第一端连接；所述充电电容的第二端接地；所述NMOS管的漏极与所述充电电容的第一端连接，所述NMOS管的源极接地，所述NMOS管的栅极与所述第一电压比较器的输出端连接；所述第一电压比较器的正输入端与所述NMOS管的漏极连接，所述第一电压比较器的负输入端与所述第二基准电压产生电路的输出端连接，所述第一电压比较器的电源端与所述工作电压输入端连接，所述第一电压比较器的地端接地；所述第二基准电压产生电路的输入端与所述工作电压输入端连接。
3.如权利要求2所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述恒流源电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻及PNP三极管；其中， 所述第二电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第二电阻的第二端分别与所述PNP三极管的基极及所述第三电阻的第一端连接；所述第三电阻的第二端接地；所述PNP三极管的发射极经所述第四电阻与所述工作电压输入端连接，所述PNP三极管的集电极与所述充电电容的第一端连接。
4.如权利要求2或3所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述第二基准电压产生电路包括第五电阻和第六电阻；其中， 所述第五电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第五电阻的第二端分别与所述第一电压比较器的负输入端及所述第六电阻的第一端连接；所述第六电阻的第二端接地。
5.如权利要求4所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述PWM调制电路包括第二电压比较器、第七电阻、第八电阻及隔直电容；其中， 所述隔直电容的第一端与所述第二电压比较器的正输入端连接，所述隔直电容的第二端与所述音频信号输入端连接；所述第二电压比较器的正输入端还与所述第一基准电压产生电路的输出端连接，所述第二电压比较器的负输入端与所述NMOS管的漏极连接，所述第二电压比较器的输出端与所述音频PWM调制信号输出端连接，所述第二电压比较器的输出端还经所述第七电阻与所述工作电压输入端连接，所述第二电压比较器的电源端与所述工作电压输入端连接，所述第二电压比较器的地端接地，所述第二电压比较器的地端还经所述第八电阻与所述音频信号输入端连接。
6.如权利要求5所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述第一基准电压产生电路包括第九电阻和第十电阻；其中， 所述第九电阻的第一端与所述工作电压输入端连接，所述第九电阻的第二端分别与所述第二电压比较器的正输入端及所述第十电阻的第一端连接；所述第十电阻的第二端接地。
7.如权利要求4所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述第五电阻的阻值等于所述第六电阻的阻值。
8.如权利要求6所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述第九电阻与所述第十电阻的阻值比为3:1。
9.如权利要求5所述的音频PWM调制电路，其特征在于，所述第一电压比较器和所述第二电压比较器为双电压比较器集成IC内的两个电压比较器。
10.一种音响设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的音频PWM调制电路。
【文档编号】H04R3/00GK204090126SQ201420467089
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】刘志成, 谭志盛 申请人:Tcl通力电子（惠州）有限公司