專(zhuān)利名稱(chēng)：放大電路及增益控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放大電路及增益控制方法，特別涉及將輸出信號(hào)電平抑制在所希望的電平以下的放大電路及增益控制方法。
背景技術(shù)：
在用于驅(qū)動(dòng)頭戴式受話器、耳機(jī)、揚(yáng)聲器等負(fù)載的放大電路中，為了對(duì)負(fù)載進(jìn)行過(guò)電流等保護(hù)采用了限制輸出電壓的方法。
圖5表示以往的一個(gè)例子的動(dòng)作說(shuō)明。
如圖5所示，當(dāng)在由所希望的限幅電平Vclip限制了輸出信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)波形變成為由限幅電平Vclip所切斷的波形。如果由這樣的輸出電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)頭戴式受話器、耳機(jī)、揚(yáng)聲器等負(fù)載，則成為在輸出聲音等中產(chǎn)生畸變等的原因。
另外，除了限制輸出電壓以外，還有根據(jù)輸出電壓的峰值來(lái)控制增益，通過(guò)控制輸出電壓的振幅的AGC(automatic gain control)，將輸出電壓的振幅抑制在所希望的電平的方法。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在以往的AGC等，通常根據(jù)輸出電壓的峰值，線性地控制增益，為控制輸出電壓的振幅，即使在不必調(diào)整增益的信號(hào)部分，增益也被降低，所以，存在有進(jìn)行不必要的增益控制等課題。
本發(fā)明是鑒于上述課題而提出的，目的在于，提供不進(jìn)行不必要的控制，而可以將輸出電壓電平抑制在所希望的電平范圍的放大電路以增益控制方法。
本發(fā)明，提供一種限制輸出信號(hào)的放大電路，其特征在于，具有比較輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果的比較單元15、115；以及用根據(jù)比較單元15、115的比較結(jié)果所選擇的增益，來(lái)放大輸入信號(hào)的放大單元12。
另外，本發(fā)明，具有反相放大由放大單元15、115所放大的信號(hào)，并作為1個(gè)輸出信號(hào)輸出的第1反相放大單元13。
再者，本發(fā)明的特征在于，具有反相放大由第1反相放大單元13所放大的信號(hào)、并作為另外的輸出信號(hào)輸出的第2反相放大單元14；比較單元15，具有比較第1反相放大單元13的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第1比較結(jié)果的第1比較單元51；比較第2反相放大單元14的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第2比較結(jié)果的第2比較單元52；以及輸出第1比較單元51的第1比較結(jié)果和第2比較單元52的第2比較結(jié)果的邏輯和的邏輯和門(mén)54；放大單元12，根據(jù)邏輯和門(mén)54的輸出來(lái)選擇增益。
另外，上述參照符號(hào)，說(shuō)到低只是參考，并不會(huì)因此而限制權(quán)利要求范圍的記載。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橹挥性谳敵鲂盘?hào)超過(guò)基準(zhǔn)電壓時(shí)，降低增益，抑制輸出信號(hào)，所以具有不進(jìn)行不必要的控制而可以將輸出電壓電平抑制在所希望的電平范圍內(nèi)等特長(zhǎng)。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖2是本發(fā)明第1實(shí)施例的動(dòng)作說(shuō)明圖；圖3是本發(fā)明第2實(shí)施例的電路構(gòu)成圖；圖4是本發(fā)明第2實(shí)施例的動(dòng)作說(shuō)明圖；圖5是傳統(tǒng)的動(dòng)作說(shuō)明圖。
圖中101-放大電器 RL-負(fù)載 11-分壓電路 12-增益控制電路 13、14-反相放大電路 15、115-增益切換電路 21、31、41-差動(dòng)放大電路 51、52、151-比較器 53、153-基準(zhǔn)電壓源 54-邏輯和門(mén) R11、R12、R21、R22、R31、R32、R41、R42-電阻 M11-晶體管。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施例構(gòu)成圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。
本實(shí)施例的放大電路1，放大輸入聲音信號(hào)，供給負(fù)載RL。負(fù)載RL，例如是揚(yáng)聲器等。
放大電路1，由分壓電路11、增益控制電路12、反相放大電路13、14、增益切換電路15構(gòu)成。分壓電路11，是被做成將電阻R11和電阻R12串聯(lián)連接在端子Tin與作為基準(zhǔn)的恒壓Vcom之間的結(jié)構(gòu)。分壓電路11，根據(jù)電阻R11和電阻R12的電阻比，分割供給端子Tin的輸入聲音信號(hào)，從電阻R11與電阻R12的連接點(diǎn)輸出。
由分壓電路11所分割的輸入聲音信號(hào)，供給增益控制電路12。增益控制電路12，由差動(dòng)放大電路21及電阻R21、電阻R22和增益切換用晶體管M11構(gòu)成，構(gòu)成非反相放大電路。差動(dòng)放大電路21，向非反相輸入端子供給在分壓電路11所分壓的輸入聲音信號(hào)。電阻R21，連接在差動(dòng)放大電路21的輸出端子與反相輸入端子之間。另外，電阻R22，一端與差動(dòng)放大電路21的反相輸入端子連接，在另一端通過(guò)晶體管M11被施加作為基準(zhǔn)的恒壓Vcom。
晶體管M11，例如，由p溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成，源極與電阻R22的另一端連接，在漏極及反向柵被施加作為基準(zhǔn)的恒壓Vcom。另外，晶體管M11，柵極與增益切換電路15連接，根據(jù)來(lái)自增益切換電路15的增益切換信號(hào)進(jìn)行開(kāi)關(guān)。
如果晶體管M11導(dǎo)通，則差動(dòng)放大電路21的反相輸入端子，通過(guò)電阻R21與輸出端子連接，同時(shí)，通過(guò)電阻R22被施加作為基準(zhǔn)的恒壓Vcom。這時(shí)，增益控制電路12的增益A1為A1＝(R21+R22)/R22 …(1)例如，如果R21＝R22，則A1＝2倍。
另外，如果晶體管M11關(guān)斷，則差動(dòng)放大電路21的反相輸入端子通過(guò)電阻R21與輸出端子連接。增益控制電路12的增益A2為A2＝1 …(2)這樣，增益控制電路12，根據(jù)來(lái)自增益切換電路15的切換控制信號(hào)，通過(guò)開(kāi)關(guān)晶體管M11，增益可以被切換為A1或A2。
增益控制電路12的輸出聲音信號(hào)，供給反相放大電路13。
反相放大電路13，由差動(dòng)放大電路31及電阻R31、R32構(gòu)成反相放大電路。來(lái)自增益控制電路12的聲音信號(hào)，通過(guò)電阻R31供給差動(dòng)放大電路31的反相輸入端子。差動(dòng)放大電路31，向非反相輸入端子施加作為基準(zhǔn)的恒壓Vcom，電阻R32連接在輸出端子與反相輸入端子之間。電阻R31和電阻R32被設(shè)定為(R31＝R32)。
反相放大電路13，將由增益控制電路12所供給的聲音信號(hào)乘以-1倍后輸出。反相放大電路13的輸出聲音信號(hào)，供給輸出端子Tout+及反相放大電路14和增益切換電路15。
反相放大電路14，由差動(dòng)放大電路41及電阻R41、R42構(gòu)成反相放大電路，與反相放大電路13一樣，電阻R41和電阻R42被設(shè)定為(R41＝R42)，將由反相放大電路13所供給的聲音信號(hào)乘以-1倍后輸出。
反相放大電路14的輸出聲音信號(hào)，由輸出端子Tout-輸出，同時(shí)，被供給增益切換電路15。
增益切換電路15，由比較器51、52、基準(zhǔn)電壓源53、邏輯和門(mén)54構(gòu)成。將反相放大電路13的輸出聲音信號(hào)供給到比較器51的非反相輸入端子。由基準(zhǔn)電壓源53將基準(zhǔn)電壓供給比較器51的反相輸入端子。如果反相放大電路13的輸出聲音信號(hào)，變?yōu)楸扔苫鶞?zhǔn)電壓源53所發(fā)生的基準(zhǔn)電壓大，則比較器51將輸出作為高電平，如果反相放大電路13的輸出聲音信號(hào)變?yōu)楸扔苫鶞?zhǔn)電壓源53所發(fā)生的基準(zhǔn)電壓小，則比較器51將輸出作為低電平。比較器51的輸出供給邏輯和門(mén)54。
將反相放大電路14的輸出聲音信號(hào)，供給比較器52的非反相輸入端子。由基準(zhǔn)電壓源53將基準(zhǔn)電壓供給比較器52的反相輸入端子。如果反相放大電路14的輸出聲音信號(hào)變?yōu)楸扔苫鶞?zhǔn)電壓源54所發(fā)生的基準(zhǔn)電壓大，則比較器52將輸出作為高電平，在反相放大電路14的輸出聲音信號(hào)比由基準(zhǔn)電壓源53所發(fā)生的基準(zhǔn)電壓小時(shí)，比較器52將輸出作為低電平。比較器52的輸出供給邏輯和門(mén)54。
邏輯和門(mén)54，輸出比較器51的輸出與比較器52的輸出的邏輯和。邏輯和門(mén)54的輸出供給增益控制電路12的晶體管M11的柵極。晶體管M11，由p溝道MOS晶體管構(gòu)成，在邏輯和門(mén)54的輸出為低電平時(shí)導(dǎo)通，在邏輯和門(mén)54的輸出為高電平時(shí)關(guān)斷。
動(dòng)作圖2表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖2(A)表示端子Tout+、Tout-的輸出信號(hào)波形，圖2(B)表示比較器51的輸出，圖2(C)表示比較器52的輸出，圖2(D)表示邏輯和門(mén)54的輸出，圖2(E)表示晶體管M11的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，圖2(F)表示增益控制電路12的增益狀態(tài)。另外，在圖2(A)中，實(shí)線表示端子Tout+的電壓波形，虛線表示Tout-的電壓波形。
在時(shí)刻t0，在端子Tout+的電壓比基準(zhǔn)電壓Vref小的狀態(tài)下，如圖2(B)所示，比較器51的輸出是低電平。在比較器51的輸出為低電平的狀態(tài)下，如圖2(D)所示，邏輯和門(mén)54的輸出為低電平。
在邏輯和門(mén)54的輸出為低電平的狀態(tài)下，晶體管M11導(dǎo)通。在晶體管M11導(dǎo)通的狀態(tài)下，如圖2(E)所示，增益控制電路12的增益為A1＝2。
接著，如果在時(shí)刻t1圖2(A)中用實(shí)線所示的輸出端子Tout+的電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓Vref，則如圖2(B)所示，比較器51的輸出為高電平。由于比較器51的輸出為高電平，所以如圖2(D)所示，邏輯和門(mén)54的輸出為高電平。
由于邏輯和門(mén)54的輸出為高電平，所以晶體管M11關(guān)斷。如果晶體管M11關(guān)斷，則如圖2(E)所示，增益控制電路12的增益為A2＝1，增益控制電路12的增益為時(shí)刻t0時(shí)的一半。由此，輸出端子Tout+的電壓被抑制。這時(shí)，由于增益控制電路12的增益被抑制為A2＝1，所以在圖2(A)中用虛線表示的輸出端子Tout-的電壓也被抑制，下限一側(cè)的電壓也被抑制。
另外，如果在時(shí)刻t2圖2(A)中用虛線所示的輸出端子Tout-的電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓Vref，則如圖2(C)所示，比較器52的輸出為高電平。由于比較器52的輸出為高電平，所以如圖2(D)所示，邏輯和門(mén)54的輸出為高電平。
由于邏輯和門(mén)54的輸出為高電平，所以晶體管M11關(guān)斷。如果晶體管M11關(guān)斷，則如圖2(E)所示，增益控制電路12的增益為A2＝1，增益控制電路12的增益為時(shí)刻t0時(shí)的一半。由此，輸出端子Tout-的電壓被抑制。
這時(shí)，由于增益控制電路12的增益被抑制為A2＝1，所以在圖2(A)中用實(shí)線表示的輸出端子Tout+的電壓也被抑制，下限一側(cè)的電壓也被抑制。
這樣，依據(jù)本實(shí)施例，可以將向負(fù)載RL的施加的電壓的振幅抑制在ΔV0的電壓范圍。
另外，在本實(shí)施例中，只有在輸出端子Tout+或輸出端子Tout-的電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，才將增益控制電路12的增益降低為A2。因此，當(dāng)在通常的電壓范圍進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，可以以通常的增益A1驅(qū)動(dòng)，可以不加不必要的抑制來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載RL。
另外，本實(shí)施例的放大電路1，具有用于控制用基準(zhǔn)電壓52所發(fā)生的基準(zhǔn)電壓Vref的端子Tcnt。
第2實(shí)施例構(gòu)成圖3表示本發(fā)明第2實(shí)施例的電路構(gòu)成圖。同圖中，在與圖1相同構(gòu)成部分中，附以相同符號(hào)，故省略其說(shuō)明。
本實(shí)施例的放大電路101，由分壓電路11、增益控制電路12、反相放大電路13、增益切換電路115構(gòu)成，做成為以單極性驅(qū)動(dòng)負(fù)載RL的結(jié)構(gòu)。負(fù)載RL，一端與輸出端子Tout連接，另一端接地。另外，與此相應(yīng)，也將分壓電路11、增益控制電路12的作為基準(zhǔn)的電壓Vcom做成接地電位。
增益切換電路115，由比較器151及基準(zhǔn)電路源153構(gòu)成。比較器151，向非反相輸入端子供給反相放大電路13的輸出，由基準(zhǔn)電壓源153向反相輸入端子供給基準(zhǔn)電壓Vref。在反相放大電路13的輸出即輸出端子Tout的輸出電壓比基準(zhǔn)電壓Vref大時(shí)，比較器151將輸出作為高電平，在反相放大電路13的輸出即輸出端子Tout的輸出電壓比基準(zhǔn)電壓Vref小時(shí)，比較器151將輸出作為低電平。比較器151的輸出供給晶體管M11柵極。晶體管M11，在比較器151的輸出為高電平時(shí)關(guān)斷，將增益控制電路12的增益降低為A2，在比較器151的輸出為低電平時(shí)導(dǎo)通，將增益控制電路12的增益上升為A1。
動(dòng)作圖4表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖4(A)表示端子Tout的輸出信號(hào)波形，圖4(B)表示比較器151的輸出，圖4(C)表示晶體管M11的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，圖4(D)表示增益控制電路12的增益狀態(tài)。
在時(shí)刻t10，如圖4(A)所示，在端子Tout的電壓比基準(zhǔn)電壓Vref小的狀態(tài)下，如圖4(B)所示，比較器151的輸出是低電平。在比較器151的輸出為低電平的狀態(tài)下，如圖4(C)所示，晶體管M11導(dǎo)通。在晶體管M11導(dǎo)通的狀態(tài)下，如圖4(D)所示，增益控制電路12的增益為通常的增益A1＝2。
接著，在時(shí)刻t11、t12，如果圖4(A)所示，如果輸出端子Tout的電壓超過(guò)基準(zhǔn)電壓Vref，則如圖4(B)所示，比較器151的輸出為高電平。由于比較器151的輸出為高電平，所以如圖4(C)所示，晶體管M11關(guān)斷。如果晶體管M11關(guān)斷，則如圖4(D)所示，增益控制電路12的增益，為增益A2＝1，增益控制電路12的增益為時(shí)刻t10時(shí)的一半。由此，如圖4(A)所示，輸出端子Tout的電壓被抑制。
權(quán)利要求
1.一種放大電路，其用于限制輸出信號(hào)，其特征在于，具有比較所述輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果的比較單元；和用根據(jù)所述比較單元的比較結(jié)果所選擇的增益，來(lái)放大輸入信號(hào)的放大單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放大電路，其特征在于，具有反相放大由所述放大單元所放大過(guò)的信號(hào)，并作為1個(gè)輸出信號(hào)輸出的第1反相放大單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的放大電路，其特征在于，具有反相放大由所述第1反相放大單元所放大過(guò)的信號(hào)，并作為另外的輸出信號(hào)輸出的第2反相放大單元；所述比較單元，具有第1比較單元，其比較所述第1反相放大單元的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第1比較結(jié)果；第2比較單元，其比較所述第2反相放大單元的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第2比較結(jié)果；以及邏輯和門(mén)，其輸出所述第1比較單元的第1比較結(jié)果和所述第2比較單元的第2比較結(jié)果的邏輯和；所述放大單元，根據(jù)所述邏輯和門(mén)的輸出來(lái)選擇增益。
4.一種放大電路的增益控制方法，其用于限制輸出信號(hào)，其特征在于，比較所述輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓；根據(jù)與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果，來(lái)選擇放大輸入信號(hào)的放大單元的增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的放大電路的增益控制方法，其特征在于，所述輸出信號(hào)，由非反相輸出信號(hào)和其反相輸出信號(hào)構(gòu)成；比較所述非反相輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，取得與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第1比較結(jié)果；比較所述反相輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，取得與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的第2比較結(jié)果；根據(jù)所述第1比較結(jié)果與所述第2比較結(jié)果的邏輯和，選擇所述放大單元的增益。
全文摘要
本發(fā)明涉及將輸出信號(hào)電平控制在所希望的電平以下的放大電路及增益控制方法，目的在于，提供一種不進(jìn)行不必要的控制、而可以將輸出電壓電平抑制在所希望的電平范圍的放大電路以增益控制方法。本發(fā)明，提供一種限制輸出信號(hào)的放大電路，其特征在于，具有比較單元(15、115)，其比較輸出信號(hào)與基準(zhǔn)電壓，輸出與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果；以及放大單元(12)，其用根據(jù)比較單元(15、115)的比較結(jié)果所選擇的增益，來(lái)放大輸入信號(hào)。
文檔編號(hào)H03G3/32GK1750390SQ200510051020
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者稻垣靖彥 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社