专利名称：静噪电路和桥接式负载音频放大器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静噪电路和BTL音频放大器设备，更具体地，涉及一种适合于形成在IC中的BTL电路的静噪电路，用于防止诸如在电源接通时所产生的突发噪声(pop noise)，以小电路规模形成，并允许缩短静噪时间，以及涉及一种使用该静噪电路的BTL音频放大器设备。
背景技术：
在使用诸如晶体管的音频放大器设备中，在开启功率放大器时，从扬声器中产生了诸如所谓的突发噪声的不合意的异常声音，并且在最坏的情况下，扬声器可能会通过功率放大器而损坏。因此，通常在音频放大器设备中设置静噪电路，并且将音频信号的路径强制中断或接地，直到使功率放大器达到平稳和稳定的状态为止，这在JP(U)-A-1-67818(文件1)中是已知的并得到了公开，而且在其中，在普通功率放大器而不是BTL电路的输出端子和扬声器之间设置了继电器开关电路，并且通过关闭继电器开关电路，实现静噪。
此外，作为静噪测量之一，JP-B-6-11090(文件2)是已知的并公开了一种静噪电路，其中，将诸如电容器插入到驱动级中，响应电源开关的接通对电容器进行充电，并且在预定时间之后，将音频信号输出到输出级。
一方面，作为用于诸如在电源接通时防止突发噪声的BTL电路中的电路，JP-A-11-112239(文件3)是已知的并且公开了一种静噪电路，其中，在驱动级的差分放大器电路及其偏置电路之间设置了工作点调节电路，并且彼此不同地对差分放大器电路和偏置电路进行开启/关闭。
当将如文件1或2中所公开的传统静噪电路应用于形成为音频IC的BTL电路时，引起了以下问题增大了电路规模，并且将从静噪开始到释放的时间延长到几百毫秒。特别地，与传统音频领域不同，在诸如蜂窝电话、便携式终端设备、固定电话和个人计算机等小型电子设备领域中，需要缩短静噪时间，即，静噪时间为几十毫秒或者比所要求的更少。由于这个原因，如在文件1或2中所公开的传统的静噪电路不适合于应用在小型电路设备领域中。
一方面，在如文件3中所公开的BTL电路中，需要静噪电路控制驱动级中的差分放大器电路和偏置电路。然而，在诸如蜂窝电话、便携式终端设备、固定电话和笔记本型个人计算机的领域中，由于限制了音频IC的电路规模，存在难以将静噪电路安装在其中的问题。
此外，然而，在小型电子设备领域中，由于音频输出功率较小，小于几个瓦特，并且电源电压低于音频领域的通常音响设备的电压，通常在从接通/断开电源开关的时间点开始的大约10毫秒-20毫秒的时间范围内产生突发噪声，这引起了以下问题由于如电容器等时间常数电路，延长了静噪操作的静噪时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于形成在IC中的BTL电路的静噪电路，防止了诸如在电源接通时所产生的突发噪声，并且以小电路规模来形成，而且允许缩短静噪时间。
本发明的另一目的是提出一种具有适合于形成在IC中的BTL电路的静噪电路的BTL音频放大器设备，防止了诸如在电源接通时所产生的突发造成，并且以小电路规模来形成，而且允许缩短静噪时间。
按照以下方式来构成根据本发明第一方面的静噪电路或BTL音频放大器设备，所述方式为在形成在IC中的BTL电路中的静噪电路中，所述IC通过第一输出级放大器和第二输出级放大器驱动扬声器，所述第二输出级放大器产生相对于第一输出级放大器的输出信号的反相输出信号，其中，第二输出级放大器接收第一输出级放大器的输出信号作为输入，并产生反相输出信号，开关电路设置在第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个与扬声器的端子之间，并且通过静噪信号，将开关电路断开预定的时间间隔以实现静噪。
此外，按照以下方式来构造本发明的第二方面，所述方式为第一和第二输出级放大器的每一个是由推挽式结构晶体管构成的运算放大器，而不设置开关电路，通过利用各个推挽式结构晶体管作为开关，并且使这些晶体管截止预定的时间间隔，将第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个设置在高阻抗，以便实现静噪。
BTL电路的操作由第一和第二输出级放大器的操作启动。由于按照第二输出级放大器接收第一输出级放大器的输出信号并产生反相输出信号的方式来构造本发明，因此，在从第一输出级放大器产生输出信号之后和由第二输出级放大器接收该输出信号作为输入信号并由此产生输出信号之间，存在时间滞后。
由于时间滞后的存在，通过在从电源启动时刻开始较早的时候产生静噪信号，中断输出信号去往扬声器的路径，从而允许在较早的时候实现静噪。
因此，在本发明的第一方面中，通过将开关电路设置在第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个与扬声器的端子之间，并且通过使开关电路断开，将静噪直接作用于输出信号。由于这个原因，可以缩短静噪时间。此外，由于可以仅通过断开开关电路来实现静噪，在驱动电路中不需要如电容器等时间常数电路，从而简化了静噪电路。结果，获得了适合于形成在IC中的BTL电路的电路。
另外，在本发明的第二方面中，代替开关电路，由于使用各个推挽式结构晶体管作为开关，可以同样地实现较早的静噪。
结果，减小了BTL音频放大器设备中的静噪电路的电路规模，并且缩短了静噪时间。由此，实现了具有简单结构、并且适合于形成在IC中的BTL电路的静噪电路、以及BTL音频放大器设备。
图1是其中应用了本发明的静噪电路的BTL音频放大器设备的一个实施例的方框图；以及图2是其中应用了本发明的静噪电路的BTL音频放大器设备的另一实施例的方框图。
具体实施例方式
BTL音频放大器设备10是具有小输出瓦特的音频放大器电路，其包括在如蜂窝电话、便携式终端设备、固定电话、笔记本型个人计算机等小型电子设备中，并且形成在IC中。在图中由实线表示的部分是IC。BTL音频放大器设备10由以下组件构成前置放大器1；输出级放大器(OP)2、3，每一个放大器由推挽式操作的运算放大器构成；输出端子4、5；模拟开关6，连接在输出级放大器3和输出端子5之间；电阻器R；单触发电路7；反相器8；电源开关SW；以及电源端子9，用于通过电源开关SW接收电能。此外，+VDD是电源线。
由于不同于如汽车音频放大器设备中的BTL电路，BTL音频放大器设备10的音频输出功率较小，例如小于几个瓦特，通过电阻器R，将输出级放大器2的输出信号输入到反相操作的输出级放大器3中。由此，设计了尺寸减小的整个放大器电路，同时，相对于输出级放大器3的输出信号的产生提供了时间滞后。
此外，电阻器R的电阻值大约为几十kΩ。另外，由于输出级放大器2、3的输出电功率较小，例如，可以使用CMOS的运算放大器电路。在附图中省略了麦克风输入端子、声音合成和产生电路以及音量调节电路等的图示。
输出级放大器2接收由前置放大器1放大的音频信号，并且在输出端子4放大相同的输出之后，将输出信号通过电阻器R输入到反相操作的输出级放大器3。由于输出级放大器3是反相放大器，输出级放大器3对输入信号进行反相，并且通过模拟开关6，在输出端子5处输出放大后的音频信号。
扬声器11连接在输出端子4和5之间。
单触发电路7是静噪信号产生电路，当接通了电源开关SW时，由其上升沿来触发单触发电路7，并且产生具有范围在大约30毫秒-50毫秒的脉冲宽度的脉冲P。模拟开关6是由P沟道和N沟道MOS晶体管构成的传输门，并且在脉冲P为“H”(高电平)期间断开。由此，防止了在电源接通时的突发噪声的产生。
此外，通过电源开关SW和电源端子9向BTL音频放大器电路10的IC提供电能，并且还向单触发电路7提供电能。另外，将单触发电路7的输出输入到模拟开关6的反相输入端子和反相器8的输入端子，并且由反相器8进行反相，然后将其输入到模拟开关6的同相输入端子。
当断开了电源开关SW时，由电源断开时的下降信号来操作单触发电路7，可能地，将模拟开关6断开预定的时间间隔。此外，为了使单触发电路7可以甚至由下降信号来触发，例如，如果将诸如反相器设置在“或”连接的上升信号的电路线路内，并且将下降信号用于在将其转换为上升信号之后进行触发，就足够了。
在本实施例中，由于在电源开关SW的下游向单触发电路7提供电能，模拟开关6的初始状态保持在断开(高阻)。在接通电源的同时，单触发电路7产生“H”。一方面，在电源断开时，因为由于电源断开，未产生单触发电路7的输出，对单触发电路7进行构造以将诸如电容器包括在内，以便确保操作的电能，从而将断开延迟预定的时间，并保持单触发电路7的操作。
当通过诸如断开延迟开关电路等，将电能从电源开关SW的上游提供给单触发电路7时，以上所涉及的电路结构不是必须的。
从以上所述显而易见，通过在输出级放大器3的输出和扬声器11之间设置模拟开关6，并且通过对去往扬声器11的输出信号的直接中断，输出端子5的所述(一)侧发生漂移，并立即中断了流向扬声器11的电流。因此，能够以较高的响应时间直接防止扬声器11处的突发噪声的产生。
结果，可以缩短在电源接通或断开时的静噪时间。此外，在该实例中，通过如电容器等时间常数电路来产生静噪信号不是必须的，并且简化了静噪电路的结构。结果，获得了适合于形成在IC中的BTL电路的电路。
在如图2所示的形成在IC中的BTL音频放大器设备100使用了针对输出级放大器(OP)3的各个推挽式结构晶体管TrP、TrN，作为替代模拟开关6的的相应开关，这些晶体管TrP、TrN由来自单触发电路7的脉冲P截止预定的时间间隔。因此，将BTL音频放大器设备100中的输出端子5设置在高阻抗，以使其处于静噪状态。
此外，在图2中的输出级放大器(OP)2a不同于输出级放大器(OP)2，并且是类似输出级放大器(OP)3的反相放大器。此外，将前置放大器1的输入与向其中输入外部信号的输入端子9a相连。
输出级放大器(OP)2a和3的电路结构基本上是相同的，其中，每一个放大器均由输入级差分放大器12和驱动级差分放大器13和14构成。
驱动级差分放大器13驱动晶体管TrP，而驱动级差分放大器14驱动晶体管TrN。
电阻器R1和R2分别是用于确定各个输出级放大器(OP)2a和3的放大率的基准电阻器和反馈电阻器。电阻器R3和R4是相似的电阻器，并且由这些电阻器形成双反馈电路。此外，将电阻器R2和R4的电阻设置在大于几十kΩ的高电阻值，由此，当晶体管TrP和TrN截止时，使输出端子5处于高阻抗。
输出级放大器(OP)2a和3之间的不同在于将输出级放大器(OP)3、开关电路SW1设置在晶体管TrP的栅极和电源线+VDD之间，而将开关电路SW2设置在晶体管TrN的栅极和“地”GND之间。此外，对于分别作为输入级差分放大器12和驱动级差分放大器13和14的工作电流源的恒流源12a、13a和14a，设置了开关电路SW3，用于中断来自这些电流源的电流。
在静噪时间间隔期间，在输出级放大器(OP)3中，为了使晶体管TrP和TrN截止，接通开关电路SW3，并且断开输入级差分放大器12和用于驱动晶体管TrP和TrN的驱动级差分放大器13和14的各自的操作电流。同时，接通开关SW1，从而通过将晶体管TrP的栅极设置在电源电压处，使晶体管TrP截止。此外，同时，接通开关电路SW2，从而通过将晶体管TrN的栅极设置在“地”GND的电位，使晶体管TrN截止。由此，将输出端子5设置在高阻抗。
此外，为了断开输入级差分放大器12和驱动级差分放大器13和14的各个操作电流，例如，如果断开了各个放大器的恒流源电路中的镜像电流连接的恒流源晶体管的电流，就足够了。在该实例中，如果使恒流电路的驱动电流为“0”，可以容易地切断在恒流源12a、13a和14a中流动的电流。当然，如果分别与这些恒流源12a、13a和14a串联地插入开关电路SW3，并且使其断开，也可以切断其中流动的电流。
此外，MOSFET晶体管可以用于类似晶体管TrP和TrN的开关电路SW1-SW3，另外，这些开关电路可以是利用双极型晶体管的开关电路。
如以上所解释的那样，在本发明中，通过断开输出级放大器(OP)3中的各个晶体管TrP和TrN来实现静噪。此外，在本实施例中，由于通过输入级差分放大器12和驱动级差分放大器13和14的两级放大器来断开晶体管TrP和TrN，相应地延长了从输出级放大器(OP)3的输入到输出的延迟时间。
现在，单触发电路7可以是产生第一～第三信号的三个静噪信号的静噪信号产生电路的电路。即，单触发电路7产生第一静噪信号，以便将开关SW1接通与静噪相对应的预定的时间间隔(静噪时间间隔)，并使晶体管TrP在静噪时间间隔内截止。此外，通过产生第二静噪信号，将开关电路SW2接通静噪时间间隔，并且晶体管TrN在静噪时间间隔内截止。另外，通过产生第三静噪信号，将开关电路SW3接通与静噪相对应的静噪时间间隔，并且流过各个放大器的各自的恒流源12a、13a和14a的操作电流在静噪时间间隔内断开。例如，可以通过其中相对于各个目标电路，分别串联地插入开关电路SW1～SW3，并且使这些开关电路断开以实现静噪的另一电路，来实现上述实例的静噪操作。
如到目前为止所解释的那样，在图1所示的实施例中，尽管将模拟开关6插入在反相放大的输出级放大器3和输出端子5之间，但是，该模拟开关6也可以插入在输出级放大器2和输出端子4之间。此外，插入在这两者之间的开关并不局限于模拟开关。
此外，在图1所示的实施例中，尽管将同相放大器用于输出级放大器2，如图2所示的实施例那样，可以将反相放大器用于该放大器。由于与输出级放大器2是否为反相操作的放大器无关，如果输出级放大器3是反相操作的放大器，输出级放大器2和输出级放大器3的输出信号示出了相互之间的推操作和拉操作的输出关系，因此，可以执行BTL操作。
另外，在这些实施例中，举例说明了由MOS晶体管的传输门所构成的开关电路，当然，开关电路的晶体管也可以是双极型晶体管。
权利要求
1.一种位于在IC中形成的BTL电路中的静噪电路，所述IC通过第一输出级放大器和第二输出级放大器驱动扬声器，所述第二输出级放大器产生相对于第一输出级放大器的输出信号的反相输出信号，其中，第二输出级放大器接收第一输出级放大器的输出信号作为输入，并产生反相输出信号，开关电路设置在第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个与扬声器的端子之间，并且通过静噪信号，将开关电路断开预定的时间间隔以实现静噪。
2.根据权利要求1所述的静噪电路，其特征在于还包括静噪信号产生电路，用于产生静噪信号，其中，第二输出级放大器通过电阻器接收第一输出级放大器的输出信号，开关电路是模拟开关，并且静噪信号是当电源接通或断开时所产生的、具有预定宽度的脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的静噪电路，其特征在于静噪信号产生电路是单触发电路，并且该单触发电路响应电源的接通信号，产生具有小于几十毫秒的脉冲宽度的脉冲信号。
4.根据权利要求1所述的静噪电路，其特征在于第一和第二输出级放大器的每一个是其输出级由推挽式结构晶体管构成的运算放大器，通过由静噪信号将第一输出级放大器和第二输出级放大器之一的相应晶体管断开预定的时间间隔，来构造所述开关电路，并且将第一输出级放大器和第二输出级放大器之一的输出设置在高阻抗。
5.根据权利要求4所述的静噪电路，其特征在于第二输出级放大器通过电阻器接收第一输出级放大器的输出信号，开关电路是模拟开关，并且静噪信号是当接通电源或断开电源时所产生的、具有预定宽度的脉冲信号。
6.一种在IC中形成的BTL音频放大器设备，所述IC通过第一输出级放大器和第二输出级放大器驱动扬声器，所述第二输出级放大器产生相对于第一输出级放大器的输出信号的反相输出信号，其中，第二输出级放大器接收第一输出级放大器的输出信号作为输入，并产生反相输出信号，第一开关电路设置在第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个与扬声器的端子之间，并且通过静噪信号，将第一开关电路断开预定的时间间隔以实现静噪。
7.根据权利要求6所述的BTL音频放大器设备，其特征在于还包括静噪信号产生电路，用于产生静噪信号，其中，第二输出级放大器通过电阻器接收第一输出级放大器的输出信号，第一开关电路是模拟开关，并且静噪信号是当电源接通或断开时所产生的、具有预定宽度的脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的BTL音频放大器设备，其特征在于静噪信号产生电路是单触发电路，并且该单触发电路响应电源的接通信号，产生具有小于几十毫秒的脉冲宽度的脉冲信号。
9.根据权利要求6所述的BTL音频放大器设备，其特征在于第一和第二输出级放大器的每一个是其输出级由推挽式结构晶体管构成的运算放大器，通过由静噪信号将第一输出级放大器和第二输出级放大器之一的相应晶体管断开预定的时间间隔，来构造第一开关电路，并且将第一输出级放大器和第二输出级放大器之一的输出设置在高阻抗。
10.根据权利要求9所述的BTL音频放大器设备，其特征在于第二输出级放大器通过电阻器接收第一输出级放大器的输出信号，开关电路是模拟开关，并且静噪信号是当接通电源或断开电源时所产生的、具有预定宽度的脉冲信号。
11.根据权利要求10所述的BTL音频放大器设备，其特征在于还包括设置在第一和第二输出级放大器的任一个中的多个第二开关电路，其中，相应的第一和第二输出级放大器具有用于驱动各个晶体管的多个驱动电路，并且通过在由多个第二开关电路接收静噪信号时中断多个驱动电路的工作电流，以及通过使晶体管截止，将第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个设置在高阻抗。
12.根据权利要求11所述的BTL音频放大器设备，其特征在于驱动电路是差分放大器电路，第二开关电路中断第二输出级放大器中的多个差分放大器的工作电流，并且使这些晶体管截止。
全文摘要
在本发明中，按照以下方式来构造在IC中形成的BTL电路，所述方式为第二输出级放大器接收第一输出级放大器的输出，并产生反相的输出，开关电路设置在第一和第二输出级放大器的输出中的任何一个与扬声器之间，其中，通过利用第二输出级放大器的BTL操作的时延，或可选地，通过利用各个推挽式结构晶体管的开关，代替开关电路来实现静噪，能够实现从电源接通时开始的较早的静噪。
文档编号H03F1/30GK1574611SQ200410045729
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月24日 优先权日2003年5月28日
发明者稻垣亮介 申请人:罗姆股份有限公司