专利名称：减少噪声之音频放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种减少噪声之音频放大器，其待机耗电量(stand-by current)极低，且能够消除开机/关机时之突波噪声。
技术背景图1以示意电路图显示公开技术之音频放大器的大致结构。如图 所示，此种已知的音频放大器利用两组放大器11、 12串联得到所需要 之功率输出，但是由于两级放大器反应时间不同，如图2所示，在开 机与关机期间，输出端VOUT+及VOUT-之电位无法保证相同；在不平 衡的状态下，会有噪声产生，导致负载端之扬声器会产生爆音或杂音 (pops and clicks)。针对上述缺点，在美国专利第5642074号中提出改进，如图3所 示，藉由比较器130的作用，于开机时使开关122导通构成短路，旁 通电阻RF1，意图藉此使输出端VOUT+及VOUT-之电位在开机时维持 平衡。此外，在该案中设有待机控制，当音频放大器进入静止状态时， 可通过输入待机控制讯号143，切换开关142，以在待机状态时，减少 自供应电压V+经过电阻R3、 R4接地流失的电能耗损，并关闭放大器 11、 12。该案中亦揭示了如图4所示的另一个实施例，其为图3电路 的变化，仅改变开关的设置位置而己，原理相似。上述公开技术之同一申请人，在同一概念下，又获得了美国专利 第5648742， 5703529， 5939938及6346854号，其电路结构均十分 相似。然而，上述公开技术并未能完全解决突波噪声的问题。详言之，
第一级放大器11之增益由电阻RF1和电阻RIl之比值RF1/RI1来决定， 在集成电路应用中，此增益值是由使用者来设定， 一般使用RF1/RI1-1 到10。但上述公开技术仅在增益比值设定为1时，才能确实得到如图 5所示之平滑电位上升图形而不致产生噪声，当增益比值设定大于1时 则不然。此因，该公开技术通过开关122的切换，来控制开机初期 VOUT-的变化，在电源启动后的初始阶段，令开关122导通，此时电 阻RF1被旁通而不发生作用，第一级放大器11之增益为l(unitgain); 之后当电路进入正常工作状态时，比较器130切断开关122而令电阻 RF1成为有效回路，此时第一级放大器11之增益由RF1/RI1的比值决 定，而当此比值不为l时，例如为5，则在开关122切换之时，第一级 放大器ll之增益由l瞬间改变为5，此时仍会产生突波噪声，如图6。 此噪声仍会使负载扬声器产生杂音，且增益愈大时，情况愈严重，尤 其是可携式之耳机放大器中，更为恶劣。除上述缺点外，在待机状态中，上述公开技术仍有一条自供应电 压V+经过电阻R5、 R6接地的耗电路径存在，且比较器130不能关闭， 否则将影响开关122的正确性，因此当音频放大器进入静止状态时， 其耗电之控制并不为最佳。而低耗电对于可携式产品应用而言极为重 要。发明内容有鉴于以上所述，本实用新型的目的便是要提出较佳之电路结构， 以解决上述两项问题。 .根据上述目的，本实用新型乃提出一种减少噪声之音频放大器，其 包含第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；与第一级 放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻； 与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第 四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及与第一 电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回
路，且此可变电阻具有至少三种之电阻值，并以电阻值可以连续变化为 佳。该可变电阻于电路启动初期为低阻值，当供应电压进入正常工作区 时(包括同时或之后)，该可变电阻之电阻值上升，使该并联回路之电 阻值接近或等于第一电阻之电阻值。上述可变电阻可以包括彼此串联的一个开关和一个可变电阻元件， 且音频放大器中可更包含一比较器，其输出储存于一拴锁电路中，并以 该拴锁电路之输出控制所述开关；如此，在电路待机时，便可关闭该比 较器。在其中一个实施型态中，该比较器之输出，根据两讯号之比较而得， 该两讯号其一为供应电压之一分压，另一为该供应电压之另一分压，加上对一电容器充电之电压值。以下将通过对具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型之目 的、技术内容、特点及其所达成之功效。
图l为示意电路图，显示公开技术之音频放大器的大致结构。 图2为波形图，用以说明公开技术之缺点。 图3与图4分别示出公开技术之两种电路结构。 图5与图6为波形图，用以说明公开技术之缺点。图7与图8为示意电路图，说明本实用新型之概念。 图9为本实用新型之具体实施例之示意电路图。 图10为波形图，用以说明电压Va、 Vb与开关711之作动关系。图中符号说明11 第一级放大器12 第二级放大器 71 可变电阻 711 开关712 可变电阻(PMOS晶体管)72 控制讯号73 并联回路75 比较器76 拴锁电路 761 正反器78 待机控制讯号122 开关130 比较器142 开关143 待机控制讯号 CB, CC 电容 RF1,RI1，RF2，RI2电阻R3， R4， R5, R6, R01, R02, R03， R04， R05电阻具体实施方式
首先就本实用新型的概念来加以说明，请先参阅图7,本实用新型 改良公开技术之第一处在于，控制第一级放大器ll之增益，使其瞬间变 化不致过大。其概念如图所示，将公开技术中之开关122，改以可变电阻 71来取代，此可变电阻71应不只具有0和固定电阻值之两阶段变化，而 至少应具有三种以上的电阻值变化，且以能够连续变化为更佳。可变电阻71之电阻值受控制讯号72所控制，在电路启动时，电阻值由O或较 低值逐渐上升，直至可变电阻71之电阻值远大于电阻RF1之电阻值，换 言之，可变电阻71和电阻RF1所构成的并联回路73，其电阻值由较低 值逐渐上升至等于或接近电阻RF1之电阻值。由于第一级放大器11之增 益等于并联回路73之电阻值除以电阻RI1之电阻值，故并联回路73电 阻值之渐进变化，表示第一级放大器ll之增益渐进变化，如此即可消除 噪声。
可变电阻71和控制讯号72的实施方式，有多种作法可行，后文将 在图9中，举一更具体实施例加以说明。
请再参阅图8，本实用新型改良公开技术之第二处在于，利用不同 的方式控制比较器130,使其在待机时得以关闭，且不必维持一条耗电的 参考电压路径。其概念如图所示，系将公开技术中之比较器130，改为比 较器75与栓锁电路76，将比较器75之输出锁定在栓锁电路76，如此即 可在待机时关闭比较器75，并同时关闭比较器75的参考电压输入。以上概念的具体实施方式
，举一例如图9，但须说明的是，此仅为 本实用新型之音频放大器的其中一个电路实施例，在前述实用新型概念 下，熟悉本技术者可以思及各种变化方式，均应属于本实用新型之权利 范围。
在图9所示实施例中，上方第一级放大器11之并联回路73内，除 电阻RF1的路径外，设有另一条并联路径，此路径上设置有开关711和 可变电阻712。开关711和可变电阻712 二者，即相等于图7中之可变电 阻71。如图所示，开关711和可变电阻712均可使用PMOS晶体管来制 作，此为最简便的实施方式，但当然，亦可釆用其它方式来制作，仍属 本实用新型之权利范围。
可变电阻712之控制讯号72，由供应电压V+经分压产生，因此， 在电路启动阶段，PMOS晶体管712的栅极电压呈连续变化，故可使第 一级放大器ll之增益渐进变化，不致产生噪声。电路下方，比较器75之输出，传送至正反器761的设定输入端(S)， 将比较器75之输出锁定在正反器761之内。比较器75之输入电压分别 为Va与Vb，电压值Vb由供应电压V+经分压而得，电压值Va由供应 电压V+经分压后，加上对电容器CB充电之电压值而得。藉由对电阻 R01-R05的适当阻值安排、及电容CB的电容值设计，可令电路启动时，
电压值Va低于电压值Vb，但随着电容器CB的充电，电压值Va将上升 超过电压值Vb，于是比较器75之输出改变状态，切断开关711。电压值 Va、 Vb和开关711的切换关系，请参阅图IO。藉由电阻R01-R03的适当阻值安排，可设定在PMOS晶体管712的 栅极电压等于(V+)(R02+R03)/(R01+R02+R03)时(V+为供应电压正常工作 时之电压值)，使PMOS晶体管712的电阻值远大于电阻RF1之电阻值， 换言之在开关711切断的时点，并联回路73的电阻值已经接近或等于电 阻RF1之电阻值，故当开关711切断时，第一级放大器11之增益仅有微 小甚至无变化，不致产生噪声。除上述特点外，请注意在待机阶段，不论是比较器75本身，或其输 入电压Va与Vb之讯号产生路径，都可以关闭或切断。如图所示，待机 控制讯号78不但关闭了比较器75，也切断了自供应电压V+至R01-R03 和自供应电压V+至R01、 R04、 R05、 CB的两条路径。因此，与公开技 术相较，可更进一步降低电路中不必要的耗电。以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，唯以上所述者，仅系为 使熟悉本技术者易于了解本实用新型的内容而已，并非用来限定本实用 新型之权利范围。熟悉本技术者，当可在本实用新型概念之内，立即思 及各种等效变化。例如，比较器75可改使用磁滞比较器；电路中所示直 接连接的元件，可以在其中插入不影响讯号意义的其它元件；分压元件 可以不一定要使用电阻，而可使用其它元件如各种二极管；等等。故凡 依本实用新型之概念与精神所为之均等变化或修饰，均应包括于本实用 新型之申请专利范围内。
权利要求1.一种减少噪声之音频放大器，其特征是，包含第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；与第一级放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻；与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及与第一电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回路，且此可变电阻具有至少三种电阻值。
2. 如权利要求l所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可变电阻之电阻值可以连续变化。
3. 如权利要求l所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该音频放大器接受一供应电压，且该可变电阻之电阻值受该供应电压之第一分 压讯号控制而变化。
4. 如权利要求3所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，当该供 应电压进入正常工作区时，该可变电阻之电阻值大于第一电阻之电阻值， 使该并联回路之电阻值接近或等于第一电阻之电阻值。
5. 如权利要求4所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可变 电阻包含彼此串联的一个开关和一个可变电阻元件，于电路启动初期，该开关导通，而当该供应电压进入正常工作区时，该开关切断。
6. 如权利要求5所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，更包含 有一比较器，其输出储存于一拴锁电路中，该拴锁电路的输出控制前述 开关；当该供应电压进入正常工作区时，所述比较器的输出讯号切断该 开关。
7. 如权利要求6所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该比较器的两个输入，其一为该供应电压之第二分压，另一为该供应电压之第 三分压，加上对一电容器充电的电压值。
8. 如权利要求7所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该比较 器于待机时关闭，且于待机时亦切断产生上述第二分压与第三分压的路径。
9. 如权利要求5所述的减少噪声之音频放大器，其特征是，该可 变电阻元件为PMOS晶体管，其栅极受控于前述第一分压讯号。
专利摘要本实用新型提出一种减少噪声之音频放大器，其包含第一级与第二级放大器，其输出分别供应给一扬声器；与第一级放大器并联之第一电阻，及与第一级放大器之一输入串联之第二电阻；与第二级放大器并联之第三电阻，及与第二级放大器之一输入串联之第四电阻，其中该第一级放大器之输出亦与此第四电阻连接；以及与第一电阻并联之可变电阻，此可变电阻与第一电阻构成一可变电阻值并联回路，且此可变电阻具有至少三种之电阻值，并以电阻值可以连续变化为佳。该可变电阻于电路启动初期为低阻值，当供应电压进入正常工作区时(包括同时或之后)，该可变电阻之电阻值上升，使该并联回路之电阻值接近或等于第一电阻之电阻值。
文档编号H03F3/30GK201018457SQ20072013964
公开日2008年2月6日 申请日期2007年3月19日 优先权日2007年3月19日
发明者龚永庚 申请人:奇高电子股份有限公司