專利名稱：音頻放大器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音頻放大器裝置，它具有一個與音量有關(guān)的音調(diào)控制器和一個插在一信號通路中的濾波裝置、以及一個插在該信號通路中的放大級，當(dāng)一反饋通路自所述放大級的一輸出端延伸到其一輸入端時，所述濾波裝置的幅頻響應(yīng)在低音和中音id(mid-range tones)之間的頻率范圍內(nèi)具有低通鈄率。
這樣的裝置本質(zhì)上可從日本專利公開61-158205中得知，它例如可以裝在電視或無線電裝置，便攜CD放音機或″Walkman″中，并可以用″動態(tài)低音提升″一詞來描述。它通過對直至400Hz范圍的低音進(jìn)行放大，和可能以一個低音量對從大約4KHz到此處在所述頻率范圍之間的中音更大范圍的高音進(jìn)行放大，能在整個音量范圍保持可感覺的聲音質(zhì)量。


圖1示出了這種公知的裝置，濾波裝置2耦合連接到一個放大器3，放大器3隨后連接到一個揚聲器4和一個檢波器5，利用一個轉(zhuǎn)換信號Sd，濾波裝置2的幅頻響應(yīng)可基本上在兩個固定特性之間轉(zhuǎn)換。檢波裝置5的輸出端提供轉(zhuǎn)換信號Sd，該轉(zhuǎn)換信號Sd取決于提供給揚聲器4的放大器3的輸出信號的幅度。
如果上述的幅度超過了一個預(yù)定值，則轉(zhuǎn)換信號Sd以這樣一種方式調(diào)整濾波裝置2、即它呈現(xiàn)一種基本上平坦的幅頻響應(yīng)。在這種情況下，上述已知裝置將對所有音調(diào)進(jìn)行同等程度的放大。如果幅度降到預(yù)定值以下，轉(zhuǎn)換信號將以這樣一種方式調(diào)整濾波裝置2，即它具有在中音區(qū)被衰減的幅頻響應(yīng)。在這種情況下，上述已知裝置把低音和高音都放大到一個相當(dāng)大的程度。
公知裝置具有許多不可忽視的缺陷。
第一，為了實現(xiàn)與音量有關(guān)的音調(diào)控制，需要相當(dāng)多數(shù)量的元件，實際中，特別是檢波裝置5將經(jīng)常需要大量比上述專利公開的實施例中所示元件貴得多的元件。公知裝置的這種相當(dāng)高的價格使得其不太適宜在低成本家用電器中使用。
第二，音調(diào)控制被逐步地調(diào)整以適應(yīng)音量。公知裝置的幅頻響應(yīng)僅具有兩種特性。于是，同與每個音量相關(guān)的最佳特性的偏差可能是相當(dāng)?shù)拇?。此外，一個小的音量變化可能會導(dǎo)致一個幅頻響應(yīng)到另一個幅頻響應(yīng)的突然過渡。這樣將有損于高保真的聲音重放。特別是當(dāng)音量在這種過渡區(qū)域發(fā)生瞬時或非瞬時波動時，有可能產(chǎn)生擾動的聲音效果。
第三，在公知裝置中必須尋找一種兼顧方案，即一方面要使轉(zhuǎn)換信號Sd響應(yīng)音量變化的速率，另一方面還要在該轉(zhuǎn)換信號中抑制失真的音頻信號的抑制。如果上述的速率太慢，音調(diào)控制將能被清楚地聽到尾隨的音量。如果上述的抑制不充分，則公知裝置的輸出信號可能會大大地失真。轉(zhuǎn)換信號中的失真音頻信號可以直接或經(jīng)混合后到達(dá)公知裝置的輸出信號中。
這種兼顧在已知的事實中是固有的在非線性反饋通路中，從輸出到放大級的輸入產(chǎn)生失真音頻信號。通過抑制這些音頻信號，控制信號的反應(yīng)速率降低。這樣，公知裝置就不能提供消除了額外失真和擾動聲音效果的輸出信號。
本發(fā)明的一個目的是提供一種在開始段落中描述的放大器裝置。它能夠以相對低的價格實現(xiàn)。并使其幅頻響應(yīng)均勻地適應(yīng)音量，產(chǎn)生一種改進(jìn)的聲音重放。
按照本發(fā)明，這樣一種裝置的特征在于放大級的增益是連續(xù)可控的，并且反饋通路具有基本線性的傳遞，它在或接近在開始段落中所描述的頻率范圍內(nèi)具有一個極點。
本發(fā)明以如下共識為基礎(chǔ)，即當(dāng)增益增加時放大級自身通過濾波裝置補償音調(diào)控制，以便該放大器裝置總的將呈現(xiàn)一種基本平坦的幅頻響應(yīng)。
在低增益因數(shù)下，反饋通路的存在不會對該放大級的傳遞產(chǎn)生大的影響其幅頻響應(yīng)基本是平坦的。在這種情況下，濾波裝置基本上決定著音調(diào)控制。然而，在高增益因數(shù)下，線性反饋通路在相當(dāng)大的程度上確定放大級的傳遞。為了實現(xiàn)放大器裝置的基本平坦的幅頻響應(yīng)，放大級的幅頻響應(yīng)應(yīng)該基本上與濾波裝置的幅頻響應(yīng)相反。為了這一目的，反饋通路傳遞在或者接近在開始段落中提及的頻率范圍內(nèi)具有一個極點。
由于放大級的增益可連續(xù)地控制，所以幅頻響應(yīng)隨調(diào)整的音量均勻地變化。適當(dāng)?shù)姆糯蠹壓头答佂穼p小這種與每一音量相關(guān)的最佳特性響應(yīng)的偏差。
確保音調(diào)控制與音量的關(guān)系的基本線性的反饋通路幾乎不引入失真。此外，音調(diào)控制并不連續(xù)地隨信號幅度作修改。結(jié)果，擾動聲音效果得以避免。僅當(dāng)音量設(shè)定改變時，幅頻響應(yīng)才改變。本發(fā)明利用了這種的事實即放大器裝置的輸入信號的平均幅度保持適當(dāng)?shù)牟蛔?。結(jié)果，音量設(shè)定是一個充分可靠的真實音量的量度。
根據(jù)本發(fā)明的放大器的費用是相當(dāng)?shù)偷摹７答佂房梢园ê苌俚囊恍﹥r格不貴的無源元件。它為提供具有低價格的設(shè)備例如具有與音量有關(guān)的音調(diào)控制的小屏幕彩色電視設(shè)備排除了障礙。
本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的特征在于反饋通路和放大級構(gòu)成一個負(fù)反饋環(huán)路，并且，反饋通路的幅頻響應(yīng)具有一低通鈄率。負(fù)反饋環(huán)路的優(yōu)點在于由放大級產(chǎn)生的失真可被進(jìn)一步減小。低通鈄率使得放大級的增益減小，尤其是音調(diào)處于濾波裝置的通帶范圍內(nèi)時。
本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的特征在于反饋通路和放大級構(gòu)成一個正反饋環(huán)路，并且反饋通路的幅頻響應(yīng)具有一個高通鈄率。正反饋環(huán)路的優(yōu)點在于放大器裝置的最大增益因數(shù)大于負(fù)反饋環(huán)路中的情況。高通鈄率使得放大級的增益增加，尤其是音調(diào)處于濾波裝置的通帶范圍外時，實質(zhì)上，這是負(fù)反饋下的二種情況。
本實施例基于這樣的共識，即通常與正反饋相關(guān)的缺陷，諸如失真和振蕩在這方面并不起重要的作用。正反饋通常把放大級的線性和穩(wěn)定性降低到該放大級增加增益的程度。本發(fā)明的增益僅需有輕微的增長，以便補償濾波裝置的衰耗。此外，反饋通路跨接的放大級通常總是線性的，以致于線性的輕微降低是無關(guān)緊要的。
在多數(shù)情況下，放大級包括負(fù)反饋。如果正反饋環(huán)路中的環(huán)路增益保持小于1，則正反饋僅部分地抵消該負(fù)反饋的影響。這樣，負(fù)反饋繼續(xù)存在，它可以確保足夠小的失真，并且不會發(fā)生振蕩。
另一優(yōu)選實施例的特征在于將一個串聯(lián)的電阻和電容插在反饋通路中。由于這些元件，在反饋通路中，放大器能在高音量對濾波裝置的低通特性進(jìn)行相當(dāng)程度的補償。電容阻隔低音。以便這些音調(diào)放大級的增益小于中音區(qū)和高音調(diào)的增益。該串聯(lián)電阻確保正反饋中的環(huán)路增益不連續(xù)地隨頻率的增長而增長。
另一優(yōu)選實施例的特征在于在開始段落提及的濾波裝置放在放大級之前。從而確保了按照本發(fā)明的放大器裝置中的失真保持盡可能地小。當(dāng)一放大器的輸入信號被衰減時，輸出信號中的失真成分相對于不失真的輸出信號減小。該實施例提供了如同不具有濾波裝置和反饋通路的放大器裝置情況基本一致的失真。
本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的特征在于濾波裝置的輸出被耦合到放大級的輸入。這是一個簡單實施例。其中在濾波裝置和放大級的輸入之間不設(shè)置緩沖級。此外，通過利用濾波裝置的輸出復(fù)阻抗，在反饋通路中可以節(jié)約元件，所述輸出復(fù)阻抗也確定了正反饋環(huán)路中的環(huán)路增益。
另一優(yōu)選實施例的特征在于在開始段落是提及的濾波裝置包括至少一個第一電阻、一個第二電阻、一個第三電阻和一個第四電阻，所述第一電阻被設(shè)置在該濾波裝置的輸入和輸出端之間，所述第二電阻的一端耦合連接到上述的輸出端，而其另一端被連接到一電容的第一端，所述電容的另一端接地，所述第三電阻設(shè)置在第二電阻和電容的接點與一開關(guān)元件的第一端之間，所述第四電阻設(shè)置在輸入端與開關(guān)元件的第一端之間，該開關(guān)元件的另一端接地。
在本優(yōu)選實施例中描述的濾波裝置能夠使用戶通過操作所述開關(guān)元件而影響幅頻特性。當(dāng)該開關(guān)元件不導(dǎo)通時，低通鈄率在比當(dāng)其導(dǎo)通時大的頻率范圍內(nèi)擴(kuò)展。本實施例提供了這樣的優(yōu)點當(dāng)操作該開關(guān)元件時，低通鈄率分別對稱地擴(kuò)展或收縮。
參考下面對實施例的描述，本發(fā)明的這些和另外方面將會變得更清楚。
附圖中圖1表示公知的裝置。
圖2示出了一個電視設(shè)備的例子，它包括一個按照本發(fā)明的裝置。
圖3示出按照本發(fā)明裝置的一個實施例。
參考圖2和3將對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。前面提及的各實施例可以被認(rèn)為是在圖3中的實施例。
圖2示出了一具電視設(shè)備6，它包括一個按照本發(fā)明的音頻放大器裝置11。該電視設(shè)備6包括用于從一個為此目的而選擇的已調(diào)載波獲得一基帶視頻和音頻信號的裝置8，該載波被施加到一輸入端7。裝置8進(jìn)一步被耦合到兩個不同的裝置，即耦合到用于控制顯象管10的視頻信號放大器9和耦合到用于控制揚聲器12的音頻放大器裝置11。音頻放大器裝置11的傳遞通過一個操作單元13進(jìn)行調(diào)整。該操作單元13例如可以是一個接收來自遙控單元信號的接收器，所述的遙控單元提供控制信號給裝置8和器件9和11。
圖3示出了音頻放大器裝置11的一個實施例。在本實施例中，刪去了那些對理解本發(fā)明不重要的元件，諸如刪去了直流偏置元件。
上述由裝置8產(chǎn)生的基帶音頻信號被提供給一輸入端19。信號通路依次插入濾波器20和具有輸出端32和33的放大級30。揚聲器12被連接到上述兩輸出端，放大級30在這兩個輸出端之間提供一個雙極性輸出信號。
利用一施加到端子39的電壓，放大級30的增益因數(shù)可以被連續(xù)地控制。放大級30例如可以是一具″TDA7056A″型的集成電路。濾波裝置20的低通鈄率可以通過在端子29的控制信號來調(diào)整，該控制信號可以由一遙控單元上的″響度″或″低音提升″鍵獲得。在端子29和39的信號由操作單元13產(chǎn)生。
圖3還示出了濾波裝置20的一個實施例。晶體管27是接通或是截止，取決于端子29的控制信號。如果晶體管27被接通，電阻21、22、23和一電容25決定低通鈄率的位置和長度。如果晶體管27截止。電阻24也會對這些特性有影響。因為流經(jīng)電阻24的電流有助于輸出信號。
電阻21、22、23、24和電容25的值例如可以分別是6.8KΩ、1.8KΩ、1.8KΩ和3.3KΩ以及220毫微法。如果晶體管27接通，低通鈄率從大約500Hz擴(kuò)展到800Hz，如果晶體管27截止，該低通鈄率從200Hz擴(kuò)展到1.1KHz。低通鈄率重疊的越長，低通鈄率越短。
在中音頻率范圍內(nèi)，相應(yīng)于電阻21、22、23和24的阻抗，電容25具有一很小的阻抗。此時，電容基本上呈短路。在上述頻率范圍內(nèi)，濾波裝置20的傳遞基本上由電阻21和22的分壓決定。在上述元件值的情況下，濾波裝置20抑制中音約-14dB。
在低音頻率范圍內(nèi)，電容25基本呈開路連接。濾波裝置20的傳遞此時還取決于晶體管27的狀態(tài)。如果晶體管27截止，濾波裝置20對低音將不衰減0dB抑制。如果晶體管27被接通，所述傳遞基本上等于電阻21和串聯(lián)電阻22和23上的分壓電壓。在上述元件值的情況下，濾波裝置20抑制中音約-9dB。
可以添加一電阻26，利用上述的分壓電壓減小高音的衰減。該電容例如可以為5.6毫微法。
從放大級30的輸出端32到其輸入端31有一個線性反饋通路50。因為從輸入端31到輸出端32的傳遞不倒相。所以，反饋通路50和放大級30構(gòu)成了一個正反饋環(huán)路。該反饋通路可以包括串聯(lián)的68KΩ電阻51和3.3毫微法電容52。此時反饋通路的傳遞在大約700Hz處存在一個極點。它處在濾波裝置20低通鈄率的頻率范圍內(nèi)。對于大大低于700Hz的頻率，該反饋通路50的幅頻響應(yīng)具有高通鈄率。
正反饋環(huán)路中的環(huán)路增益約是放大級30最大增益的0.5。在最大環(huán)路增益很小時，反饋通路基本上對從輸入端31到輸出端32的傳遞沒有影響。此時，該幅頻響應(yīng)基本保持平坦。在最大環(huán)路增益較大時，失真可能變得不可接受，并且可能發(fā)生不需要的振蕩。在圖3的實施例中，濾波裝置20還確定了該環(huán)路增益。反饋環(huán)路中在輸出端32和輸入端31之間的阻抗與濾波裝置的輸出阻抗一起在正反饋環(huán)路中構(gòu)成了一個電壓分壓器。
由于放大級30的較小的增益因數(shù)，在正反饋環(huán)路中以最小音量設(shè)定的環(huán)路增益是小小于1的。以這種設(shè)定，反饋通路50幾乎對從輸入端31到輸出端32的傳遞不產(chǎn)生影響幅頻響應(yīng)基本上是平坦的。此時，幅頻響應(yīng)為低頻鈄率的濾波裝置20基本上決定著音調(diào)控制。
在從最小到最大音量的控制中，由于環(huán)路增益增加，反饋通路50將逐漸對從輸入端31到輸出端32的傳遞產(chǎn)生較大的影響。在對一較高音量控制中，由此音頻放大器裝置放大低音和另外的相對于中音的可能的高音的因數(shù)將逐漸下降。當(dāng)放大級30的增益接近其最大值時，從輸入端31到輸出端32的幅頻響應(yīng)將變得基本上與濾波裝置20的幅頻響應(yīng)相反。于是，圖3中所示的音頻放大器裝置11的實施例在一最大音量設(shè)置值時具有基本平坦的幅頻響應(yīng)。
上述的本發(fā)明將能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員設(shè)想出許多替換實施例而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，反饋通路不必包括串聯(lián)設(shè)置的電阻和電容。一個晶體管級可以設(shè)置在反饋通路中上述各元件之間。
圖3所示的反饋通路也可以插在輸出端33和輸入端31之間，以便獲得一個負(fù)反饋環(huán)路。該反饋通路的幅頻響應(yīng)最好具有低通鈄率。兩個串聯(lián)的電阻與一個在接點與地之間的電容是這樣一反饋通路的例子。
與圖3所示的相反，信號通路中的放大級可以放大濾波裝置的前面。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)想出圖3中濾波裝置20的實施例的許多改進(jìn)。該濾波裝置可以包括無源或有源濾波器，它可以是或可以不是可轉(zhuǎn)換或可控的。
實施例中的各元件值已由例子給出。反饋通路中極點的位置可以被任意地配置。放大級可以包括一個或幾個安裝在或不安裝在集成電路上的晶體管級。
權(quán)利要求
1.一種音頻放大器裝置，它具有一個與音量有關(guān)的音調(diào)控制器和一個插在一信號通路中的濾波裝置，以及一個插在該信號通路中的放大級，所述濾波裝置的幅頻響應(yīng)在低音和中間的頻率范圍內(nèi)具有低通鈄率，而一反饋通路自所述放大級的一輸出端延伸到其一輸入端，其特征在于放大級的增益可連續(xù)地控制，并且反饋通路有基本線性的傳遞，它在或接近所述的頻率范圍內(nèi)具有一個極點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻放大器裝置，其特征在于反饋通路和放大級構(gòu)成一正反饋環(huán)路，并且反饋通路的幅頻響應(yīng)具有一高通鈄率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻放大器裝置，其特征在于一串聯(lián)的電阻和電容被插入在反饋通路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的音頻放大器裝置，其特征在于在信號通路中所述濾波裝置設(shè)置在放大級的前面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻放大器，其特征在于濾波裝置的輸出端被耦合到放大級的輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻放大器裝置，其特征在于反饋通路和放大級構(gòu)成一負(fù)反饋環(huán)路，且該反饋環(huán)路的幅頻響應(yīng)具有一低通鈄率。
7.根據(jù)前面所述任何一個權(quán)利要求所述的音頻放大器裝置，其特征在于所述濾波裝置包括至少一個第一電阻，一個第二電阻，一個第三電阻和一個第四電阻，所述第一電阻被設(shè)置在濾波裝置的輸入和輸出端之間，所述第二電阻的第一端耦合到上述的輸出端，而其第二端被連接到電容的第一端，所述電容的第二端接地，所述第三電阻設(shè)置在第二電阻和電容的接點與開關(guān)元件的第一端之間，所述第四電阻設(shè)置在輸入端與開關(guān)元件的第一端之間，該開關(guān)元件的第二端接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有與音量有關(guān)的音調(diào)控制的音頻放大器裝置。它費用低且?guī)缀醪粫挂纛l信號失真。音頻放大器的信號通路中的一個濾波器決定在低音量的音調(diào)控制。低音和可能的高音此時被放大到比中音大的多程度。隨著音量增長，一連續(xù)可控的放大級逐漸增加對這種音調(diào)控制的補償。為了這一目的，一個線性反饋通路被設(shè)置在該放大級兩端，并且在或靠近低音和中音的頻率范圍內(nèi)具有一極點。
文檔編號H03G9/02GK1109657SQ94105560
公開日1995年10月4日 申請日期1994年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月23日
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