專利名稱：靜噪電路和橋接式負載音頻放大器設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜噪電路和BTL音頻放大器設備，更具體地，涉及一種適合于形成在IC中的BTL電路的靜噪電路，用于防止諸如在電源接通時所產生的突發噪聲(pop noise)，以小電路規模形成，并允許縮短靜噪時間，以及涉及一種使用該靜噪電路的BTL音頻放大器設備。
背景技術：
在使用諸如晶體管的音頻放大器設備中，在開啟功率放大器時，從揚聲器中產生了諸如所謂的突發噪聲的不合意的異常聲音，并且在最壞的情況下，揚聲器可能會通過功率放大器而損壞。因此，通常在音頻放大器設備中設置靜噪電路，并且將音頻信號的路徑強制中斷或接地，直到使功率放大器達到平穩和穩定的狀態為止，這在JP(U)-A-1-67818(文件1)中是已知的并得到了公開，而且在其中，在普通功率放大器而不是BTL電路的輸出端子和揚聲器之間設置了繼電器開關電路，并且通過關閉繼電器開關電路，實現靜噪。
此外，作為靜噪測量之一，JP-B-6-11090(文件2)是已知的并公開了一種靜噪電路，其中，將諸如電容器插入到驅動級中，響應電源開關的接通對電容器進行充電，并且在預定時間之后，將音頻信號輸出到輸出級。
一方面，作為用于諸如在電源接通時防止突發噪聲的BTL電路中的電路，JP-A-11-112239(文件3)是已知的并且公開了一種靜噪電路，其中，在驅動級的差分放大器電路及其偏置電路之間設置了工作點調節電路，并且彼此不同地對差分放大器電路和偏置電路進行開啟/關閉。
當將如文件1或2中所公開的傳統靜噪電路應用于形成為音頻IC的BTL電路時，引起了以下問題增大了電路規模，并且將從靜噪開始到釋放的時間延長到幾百毫秒。特別地，與傳統音頻領域不同，在諸如蜂窩電話、便攜式終端設備、固定電話和個人計算機等小型電子設備領域中，需要縮短靜噪時間，即，靜噪時間為幾十毫秒或者比所要求的更少。由于這個原因，如在文件1或2中所公開的傳統的靜噪電路不適合于應用在小型電路設備領域中。
一方面，在如文件3中所公開的BTL電路中，需要靜噪電路控制驅動級中的差分放大器電路和偏置電路。然而，在諸如蜂窩電話、便攜式終端設備、固定電話和筆記本型個人計算機的領域中，由于限制了音頻IC的電路規模，存在難以將靜噪電路安裝在其中的問題。
此外，然而，在小型電子設備領域中，由于音頻輸出功率較小，小于幾個瓦特，并且電源電壓低于音頻領域的通常音響設備的電壓，通常在從接通/斷開電源開關的時間點開始的大約10毫秒-20毫秒的時間范圍內產生突發噪聲，這引起了以下問題由于如電容器等時間常數電路，延長了靜噪操作的靜噪時間。
發明內容
本發明的目的是提供一種適合于形成在IC中的BTL電路的靜噪電路，防止了諸如在電源接通時所產生的突發噪聲，并且以小電路規模來形成，而且允許縮短靜噪時間。
本發明的另一目的是提出一種具有適合于形成在IC中的BTL電路的靜噪電路的BTL音頻放大器設備，防止了諸如在電源接通時所產生的突發造成，并且以小電路規模來形成，而且允許縮短靜噪時間。
按照以下方式來構成根據本發明第一方面的靜噪電路或BTL音頻放大器設備，所述方式為在形成在IC中的BTL電路中的靜噪電路中，所述IC通過第一輸出級放大器和第二輸出級放大器驅動揚聲器，所述第二輸出級放大器產生相對于第一輸出級放大器的輸出信號的反相輸出信號，其中，第二輸出級放大器接收第一輸出級放大器的輸出信號作為輸入，并產生反相輸出信號，開關電路設置在第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個與揚聲器的端子之間，并且通過靜噪信號，將開關電路斷開預定的時間間隔以實現靜噪。
此外，按照以下方式來構造本發明的第二方面，所述方式為第一和第二輸出級放大器的每一個是由推挽式結構晶體管構成的運算放大器，而不設置開關電路，通過利用各個推挽式結構晶體管作為開關，并且使這些晶體管截止預定的時間間隔，將第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個設置在高阻抗，以便實現靜噪。
BTL電路的操作由第一和第二輸出級放大器的操作啟動。由于按照第二輸出級放大器接收第一輸出級放大器的輸出信號并產生反相輸出信號的方式來構造本發明，因此，在從第一輸出級放大器產生輸出信號之后和由第二輸出級放大器接收該輸出信號作為輸入信號并由此產生輸出信號之間，存在時間滯后。
由于時間滯后的存在，通過在從電源啟動時刻開始較早的時候產生靜噪信號，中斷輸出信號去往揚聲器的路徑，從而允許在較早的時候實現靜噪。
因此，在本發明的第一方面中，通過將開關電路設置在第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個與揚聲器的端子之間，并且通過使開關電路斷開，將靜噪直接作用于輸出信號。由于這個原因，可以縮短靜噪時間。此外，由于可以僅通過斷開開關電路來實現靜噪，在驅動電路中不需要如電容器等時間常數電路，從而簡化了靜噪電路。結果，獲得了適合于形成在IC中的BTL電路的電路。
另外，在本發明的第二方面中，代替開關電路，由于使用各個推挽式結構晶體管作為開關，可以同樣地實現較早的靜噪。
結果，減小了BTL音頻放大器設備中的靜噪電路的電路規模，并且縮短了靜噪時間。由此，實現了具有簡單結構、并且適合于形成在IC中的BTL電路的靜噪電路、以及BTL音頻放大器設備。
圖1是其中應用了本發明的靜噪電路的BTL音頻放大器設備的一個實施例的方框圖；以及圖2是其中應用了本發明的靜噪電路的BTL音頻放大器設備的另一實施例的方框圖。
具體實施例方式
BTL音頻放大器設備10是具有小輸出瓦特的音頻放大器電路，其包括在如蜂窩電話、便攜式終端設備、固定電話、筆記本型個人計算機等小型電子設備中，并且形成在IC中。在圖中由實線表示的部分是IC。BTL音頻放大器設備10由以下組件構成前置放大器1；輸出級放大器(OP)2、3，每一個放大器由推挽式操作的運算放大器構成；輸出端子4、5；模擬開關6，連接在輸出級放大器3和輸出端子5之間；電阻器R；單觸發電路7；反相器8；電源開關SW；以及電源端子9，用于通過電源開關SW接收電能。此外，+VDD是電源線。
由于不同于如汽車音頻放大器設備中的BTL電路，BTL音頻放大器設備10的音頻輸出功率較小，例如小于幾個瓦特，通過電阻器R，將輸出級放大器2的輸出信號輸入到反相操作的輸出級放大器3中。由此，設計了尺寸減小的整個放大器電路，同時，相對于輸出級放大器3的輸出信號的產生提供了時間滯后。
此外，電阻器R的電阻值大約為幾十kΩ。另外，由于輸出級放大器2、3的輸出電功率較小，例如，可以使用CMOS的運算放大器電路。在附圖中省略了麥克風輸入端子、聲音合成和產生電路以及音量調節電路等的圖示。
輸出級放大器2接收由前置放大器1放大的音頻信號，并且在輸出端子4放大相同的輸出之后，將輸出信號通過電阻器R輸入到反相操作的輸出級放大器3。由于輸出級放大器3是反相放大器，輸出級放大器3對輸入信號進行反相，并且通過模擬開關6，在輸出端子5處輸出放大后的音頻信號。
揚聲器11連接在輸出端子4和5之間。
單觸發電路7是靜噪信號產生電路，當接通了電源開關SW時，由其上升沿來觸發單觸發電路7，并且產生具有范圍在大約30毫秒-50毫秒的脈沖寬度的脈沖P。模擬開關6是由P溝道和N溝道MOS晶體管構成的傳輸門，并且在脈沖P為“H”(高電平)期間斷開。由此，防止了在電源接通時的突發噪聲的產生。
此外，通過電源開關SW和電源端子9向BTL音頻放大器電路10的IC提供電能，并且還向單觸發電路7提供電能。另外，將單觸發電路7的輸出輸入到模擬開關6的反相輸入端子和反相器8的輸入端子，并且由反相器8進行反相，然后將其輸入到模擬開關6的同相輸入端子。
當斷開了電源開關SW時，由電源斷開時的下降信號來操作單觸發電路7，可能地，將模擬開關6斷開預定的時間間隔。此外，為了使單觸發電路7可以甚至由下降信號來觸發，例如，如果將諸如反相器設置在“或”連接的上升信號的電路線路內，并且將下降信號用于在將其轉換為上升信號之后進行觸發，就足夠了。
在本實施例中，由于在電源開關SW的下游向單觸發電路7提供電能，模擬開關6的初始狀態保持在斷開(高阻)。在接通電源的同時，單觸發電路7產生“H”。一方面，在電源斷開時，因為由于電源斷開，未產生單觸發電路7的輸出，對單觸發電路7進行構造以將諸如電容器包括在內，以便確保操作的電能，從而將斷開延遲預定的時間，并保持單觸發電路7的操作。
當通過諸如斷開延遲開關電路等，將電能從電源開關SW的上游提供給單觸發電路7時，以上所涉及的電路結構不是必須的。
從以上所述顯而易見，通過在輸出級放大器3的輸出和揚聲器11之間設置模擬開關6，并且通過對去往揚聲器11的輸出信號的直接中斷，輸出端子5的所述(一)側發生漂移，并立即中斷了流向揚聲器11的電流。因此，能夠以較高的響應時間直接防止揚聲器11處的突發噪聲的產生。
結果，可以縮短在電源接通或斷開時的靜噪時間。此外，在該實例中，通過如電容器等時間常數電路來產生靜噪信號不是必須的，并且簡化了靜噪電路的結構。結果，獲得了適合于形成在IC中的BTL電路的電路。
在如圖2所示的形成在IC中的BTL音頻放大器設備100使用了針對輸出級放大器(OP)3的各個推挽式結構晶體管TrP、TrN，作為替代模擬開關6的的相應開關，這些晶體管TrP、TrN由來自單觸發電路7的脈沖P截止預定的時間間隔。因此，將BTL音頻放大器設備100中的輸出端子5設置在高阻抗，以使其處于靜噪狀態。
此外，在圖2中的輸出級放大器(OP)2a不同于輸出級放大器(OP)2，并且是類似輸出級放大器(OP)3的反相放大器。此外，將前置放大器1的輸入與向其中輸入外部信號的輸入端子9a相連。
輸出級放大器(OP)2a和3的電路結構基本上是相同的，其中，每一個放大器均由輸入級差分放大器12和驅動級差分放大器13和14構成。
驅動級差分放大器13驅動晶體管TrP，而驅動級差分放大器14驅動晶體管TrN。
電阻器R1和R2分別是用于確定各個輸出級放大器(OP)2a和3的放大率的基準電阻器和反饋電阻器。電阻器R3和R4是相似的電阻器，并且由這些電阻器形成雙反饋電路。此外，將電阻器R2和R4的電阻設置在大于幾十kΩ的高電阻值，由此，當晶體管TrP和TrN截止時，使輸出端子5處于高阻抗。
輸出級放大器(OP)2a和3之間的不同在于將輸出級放大器(OP)3、開關電路SW1設置在晶體管TrP的柵極和電源線+VDD之間，而將開關電路SW2設置在晶體管TrN的柵極和“地”GND之間。此外，對于分別作為輸入級差分放大器12和驅動級差分放大器13和14的工作電流源的恒流源12a、13a和14a，設置了開關電路SW3，用于中斷來自這些電流源的電流。
在靜噪時間間隔期間，在輸出級放大器(OP)3中，為了使晶體管TrP和TrN截止，接通開關電路SW3，并且斷開輸入級差分放大器12和用于驅動晶體管TrP和TrN的驅動級差分放大器13和14的各自的操作電流。同時，接通開關SW1，從而通過將晶體管TrP的柵極設置在電源電壓處，使晶體管TrP截止。此外，同時，接通開關電路SW2，從而通過將晶體管TrN的柵極設置在“地”GND的電位，使晶體管TrN截止。由此，將輸出端子5設置在高阻抗。
此外，為了斷開輸入級差分放大器12和驅動級差分放大器13和14的各個操作電流，例如，如果斷開了各個放大器的恒流源電路中的鏡像電流連接的恒流源晶體管的電流，就足夠了。在該實例中，如果使恒流電路的驅動電流為“0”，可以容易地切斷在恒流源12a、13a和14a中流動的電流。當然，如果分別與這些恒流源12a、13a和14a串聯地插入開關電路SW3，并且使其斷開，也可以切斷其中流動的電流。
此外，MOSFET晶體管可以用于類似晶體管TrP和TrN的開關電路SW1-SW3，另外，這些開關電路可以是利用雙極型晶體管的開關電路。
如以上所解釋的那樣，在本發明中，通過斷開輸出級放大器(OP)3中的各個晶體管TrP和TrN來實現靜噪。此外，在本實施例中，由于通過輸入級差分放大器12和驅動級差分放大器13和14的兩級放大器來斷開晶體管TrP和TrN，相應地延長了從輸出級放大器(OP)3的輸入到輸出的延遲時間。
現在，單觸發電路7可以是產生第一～第三信號的三個靜噪信號的靜噪信號產生電路的電路。即，單觸發電路7產生第一靜噪信號，以便將開關SW1接通與靜噪相對應的預定的時間間隔(靜噪時間間隔)，并使晶體管TrP在靜噪時間間隔內截止。此外，通過產生第二靜噪信號，將開關電路SW2接通靜噪時間間隔，并且晶體管TrN在靜噪時間間隔內截止。另外，通過產生第三靜噪信號，將開關電路SW3接通與靜噪相對應的靜噪時間間隔，并且流過各個放大器的各自的恒流源12a、13a和14a的操作電流在靜噪時間間隔內斷開。例如，可以通過其中相對于各個目標電路，分別串聯地插入開關電路SW1～SW3，并且使這些開關電路斷開以實現靜噪的另一電路，來實現上述實例的靜噪操作。
如到目前為止所解釋的那樣，在圖1所示的實施例中，盡管將模擬開關6插入在反相放大的輸出級放大器3和輸出端子5之間，但是，該模擬開關6也可以插入在輸出級放大器2和輸出端子4之間。此外，插入在這兩者之間的開關并不局限于模擬開關。
此外，在圖1所示的實施例中，盡管將同相放大器用于輸出級放大器2，如圖2所示的實施例那樣，可以將反相放大器用于該放大器。由于與輸出級放大器2是否為反相操作的放大器無關，如果輸出級放大器3是反相操作的放大器，輸出級放大器2和輸出級放大器3的輸出信號示出了相互之間的推操作和拉操作的輸出關系，因此，可以執行BTL操作。
另外，在這些實施例中，舉例說明了由MOS晶體管的傳輸門所構成的開關電路，當然，開關電路的晶體管也可以是雙極型晶體管。
權利要求
1.一種位于在IC中形成的BTL電路中的靜噪電路，所述IC通過第一輸出級放大器和第二輸出級放大器驅動揚聲器，所述第二輸出級放大器產生相對于第一輸出級放大器的輸出信號的反相輸出信號，其中，第二輸出級放大器接收第一輸出級放大器的輸出信號作為輸入，并產生反相輸出信號，開關電路設置在第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個與揚聲器的端子之間，并且通過靜噪信號，將開關電路斷開預定的時間間隔以實現靜噪。
2.根據權利要求1所述的靜噪電路，其特征在于還包括靜噪信號產生電路，用于產生靜噪信號，其中，第二輸出級放大器通過電阻器接收第一輸出級放大器的輸出信號，開關電路是模擬開關，并且靜噪信號是當電源接通或斷開時所產生的、具有預定寬度的脈沖信號。
3.根據權利要求2所述的靜噪電路，其特征在于靜噪信號產生電路是單觸發電路，并且該單觸發電路響應電源的接通信號，產生具有小于幾十毫秒的脈沖寬度的脈沖信號。
4.根據權利要求1所述的靜噪電路，其特征在于第一和第二輸出級放大器的每一個是其輸出級由推挽式結構晶體管構成的運算放大器，通過由靜噪信號將第一輸出級放大器和第二輸出級放大器之一的相應晶體管斷開預定的時間間隔，來構造所述開關電路，并且將第一輸出級放大器和第二輸出級放大器之一的輸出設置在高阻抗。
5.根據權利要求4所述的靜噪電路，其特征在于第二輸出級放大器通過電阻器接收第一輸出級放大器的輸出信號，開關電路是模擬開關，并且靜噪信號是當接通電源或斷開電源時所產生的、具有預定寬度的脈沖信號。
6.一種在IC中形成的BTL音頻放大器設備，所述IC通過第一輸出級放大器和第二輸出級放大器驅動揚聲器，所述第二輸出級放大器產生相對于第一輸出級放大器的輸出信號的反相輸出信號，其中，第二輸出級放大器接收第一輸出級放大器的輸出信號作為輸入，并產生反相輸出信號，第一開關電路設置在第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個與揚聲器的端子之間，并且通過靜噪信號，將第一開關電路斷開預定的時間間隔以實現靜噪。
7.根據權利要求6所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于還包括靜噪信號產生電路，用于產生靜噪信號，其中，第二輸出級放大器通過電阻器接收第一輸出級放大器的輸出信號，第一開關電路是模擬開關，并且靜噪信號是當電源接通或斷開時所產生的、具有預定寬度的脈沖信號。
8.根據權利要求7所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于靜噪信號產生電路是單觸發電路，并且該單觸發電路響應電源的接通信號，產生具有小于幾十毫秒的脈沖寬度的脈沖信號。
9.根據權利要求6所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于第一和第二輸出級放大器的每一個是其輸出級由推挽式結構晶體管構成的運算放大器，通過由靜噪信號將第一輸出級放大器和第二輸出級放大器之一的相應晶體管斷開預定的時間間隔，來構造第一開關電路，并且將第一輸出級放大器和第二輸出級放大器之一的輸出設置在高阻抗。
10.根據權利要求9所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于第二輸出級放大器通過電阻器接收第一輸出級放大器的輸出信號，開關電路是模擬開關，并且靜噪信號是當接通電源或斷開電源時所產生的、具有預定寬度的脈沖信號。
11.根據權利要求10所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于還包括設置在第一和第二輸出級放大器的任一個中的多個第二開關電路，其中，相應的第一和第二輸出級放大器具有用于驅動各個晶體管的多個驅動電路，并且通過在由多個第二開關電路接收靜噪信號時中斷多個驅動電路的工作電流，以及通過使晶體管截止，將第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個設置在高阻抗。
12.根據權利要求11所述的BTL音頻放大器設備，其特征在于驅動電路是差分放大器電路，第二開關電路中斷第二輸出級放大器中的多個差分放大器的工作電流，并且使這些晶體管截止。
全文摘要
在本發明中，按照以下方式來構造在IC中形成的BTL電路，所述方式為第二輸出級放大器接收第一輸出級放大器的輸出，并產生反相的輸出，開關電路設置在第一和第二輸出級放大器的輸出中的任何一個與揚聲器之間，其中，通過利用第二輸出級放大器的BTL操作的時延，或可選地，通過利用各個推挽式結構晶體管的開關，代替開關電路來實現靜噪，能夠實現從電源接通時開始的較早的靜噪。
文檔編號H03F1/30GK1574611SQ200410045729
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月24日 優先權日2003年5月28日
發明者稻垣亮介 申請人:羅姆股份有限公司