專利名稱：用于限制供應至一喇叭的輸出信號振幅的放大電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是在提供一種放大電路，特別是指一種適用于音頻信號的放大電路。
參閱

圖1，其為一已知的放大電路6，包含了一放大器61，及二電阻器Z1、Z2。放大器61具有一反相輸入端62、一同相輸入端63，及一輸出端64。電阻器Z1的一端是連接在放大器61的反相輸入端62上，另一端則是與輸入信號VIN相連接；電阻器Z2則是耦接于放大器61的反相輸入端62及輸出端64之間。如人們所熟知，輸出信號VOUT與VIN的關系為VOUT=-Z2Z1VIN,]]>亦即其增益(gain，定義為輸出信號和輸入信號的比值)為，其中負號代表輸出信號VOUT與輸入信號VIN反相。因此輸出信號VOUT的大小取決于電阻器Z2及Z1之間的阻抗比值，當輸入信號VIN越大，同樣地，輸出信號VOUT也將變得越大。
然而，各種不同音源的聲音信號振幅差異很大，例如，通常MIDI音源聲音較大，再者，這些聲音信號于錄制時亦無統(tǒng)一的音量標準。而且，連接于放大器61輸出端64的負載(如喇叭、耳機等，圖未示)的額定功率為固定。因此，當音源本身振幅較大，再通過固定增益之放大電路6的放大后，所輸出之信號VOUT可能會超過負載的額定功率，即會因為過熱或者過電流，導致負載損毀或燒毀。
本發(fā)明的另一目的在提供一種利用輸出信號來對電阻器的阻抗進行反饋控制而能調整其增益的放大電路。
于是，本發(fā)明的放大電路，包含了一放大器、第一電阻器、第二電阻器，及一反饋控制裝置；放大器的輸入端接收輸入信號后，可在其輸出端得到一經(jīng)放大后的輸出信號并供應至一喇叭；第一電阻器是耦接于該輸入信號與該放大器的輸入端之間；第二電阻器則耦接于該放大器的輸入端與該輸出端之間，該放大電路的增益可由該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗所決定；反饋控制裝置的一輸入端耦接至該放大器的輸出端，而反饋控制裝置的至少一輸出端耦接至該第一電阻器及該第二電阻器至少其中之一，當該輸出信號的振幅超出一預定范圍時，該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗可受該反饋控制裝置調整，而減小該放大電路的增益，藉此以限制該輸出信號的振幅于該預定范圍內。
為進一步說明本發(fā)明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
參閱圖3，在第一較佳實施例中，包含了一放大器2，具有一反相輸入端21、一同相輸入端22，及一輸出端23。
第一電阻器R1的一端是連接在反相輸入端21上，另一端則可接收輸入信號VIN。而第二電阻器4具有三個互相并聯(lián)的電阻單元，分別是第一電阻單元R21、第二電阻單元R22，及第三電阻單元R23，其中，第一電阻單元R21及第二電阻單元R22是為可變電阻，其阻抗可受下述的第一信號V1及第二信號V2控制而呈現(xiàn)不同阻抗值的變化。此外，配合圖4，在本實施例中，第一及第二電阻單元R21、R22可采p型金氧半場效晶體管N1來作為壓控電阻(voltage-controlled resistance)，人們熟知，當p型金氧半場效晶體管N1操作于三極區(qū)(triode region)時，施加于晶體管N1的閘極G1的電壓(V1、V2)越高，其漏極D1與源極S1間的通道電阻值即變得越高，亦即阻抗值可隨控制信號(V1、V2)的電位上升而上升，隨控制信號的電位下降而下降，因此可等效于圖4右方的電阻，即達到實現(xiàn)可變電阻的目的。
反饋控制裝置5具有第一比較器C1及第二比較器C2，其中，第一比較器C1是針對一預定范圍上限值VH及輸出信號VOUT進行比較，并送出一可控制第一電阻單元R21的第一信號V1。當輸出信號VOUT低于預定范圍上限值VH時，即送出一高電位的第一信號V1；而當輸出信號VOUT高于第一預定信號VH時，即送出一低電位的第一信號V1。相同地，在第二比較器C2中，當輸出信號VOUT高于一預定范圍下限值VL時，即送出一高電位的第二信號V2，反之，則送出一低電位的第二信號V2。在本實施例中，預定范圍上、下限值VH、VL是為固定的直流電壓值，并藉此限制輸出信號VOUT振幅的上下范圍。
因此，當輸出信號VOUT的大小落在預定范圍上限值VH與預定范圍下限值VL的范圍內時，亦即，此時第一比較器C1及第二比較器C2分別輸出高電位的第一信號V1及第二信號V2，使得第一電阻單元R21及第二電阻單元R22的阻抗上升，并遠大于第三電阻單元R23的阻抗(亦即，此時第一電阻單元R21及第二電阻單元R22相較于第三電阻單元R23可被視為無限大)。因此，第二電阻器4的整體阻抗可近似于第三電阻單元R23的阻抗，所以VOUT=-(R23R1)VIN.]]>當輸入信號VIN振幅太大而導致放大后的輸出信號VOUT的振幅太大(有可能燒毀喇叭)，使其波形的最高電壓值(peak value)大于預定范圍上限值VH時，第一比較器C1將會輸出一低電位的第一信號V1。因此，第一電阻單元R21的阻抗下降，使得第二電阻器4的等效阻抗近似于第一電阻單元R21及第三電阻單元R23二者并聯(lián)后的阻抗，所以第二電阻器4的整體阻抗下降，使得輸出信號VOUT與輸入信號VIN的關系成為VOUT=-(R21||R23R1)VIN,]]>亦即增益值下降(由 變成 )。因此，輸出信號VOUT的振幅縮小使其波形的最高電壓值不會高于預定范圍上限值VH，達到限制輸出信號VOUT的振幅的目的。
另一方面，當輸入信號VIN振幅太大而導致放大后的之出信號VOUT的振幅太大，使其波形的最低電壓值低于預定范圍下限值VL時，第二比較器C2將會輸出一低電位的第二信號V2。因此，第二電阻單元R22的阻抗下降，所以第二電阻器4的等效阻抗近似于第二電阻單元R22及第三電阻單元R23二者并聯(lián)后的阻抗，所以第二電阻器4的整體阻抗下降，使得輸出信號VOUT與輸入信號VIN的關系成為VOUT=-R22||R23R1)VIN,]]>亦即增益值下降(由 變成 )。因此輸出信號VOUT的振幅縮小使其波形的最低電壓值不會低于預定范圍下限值VL，亦即拉高了輸出信號VOUT的最低電位，達到限制輸出信號VOUT的振幅的目的。
本發(fā)明的第二較佳實施例大體上是與第一較佳實施例類似，差別在于將第一電阻單元R21及第二電阻單元R22改采n型金氧半場效晶體管(圖未示)，亦即外加于晶體管閘極的電壓越高，則漏極與源極間的通道電阻越低，因此，將圖3中第一比較器C1及第二比較器C2的兩輸入端所接收的信號互換，即可得到本發(fā)明的第二較佳實施例。
上述預定范圍上限值VH及預定范圍下限值VL的電位高低，是隨使用者的需求而采不同的設定，主要是依據(jù)所連接喇叭的額定功率而定。
最后，綜合上述，本發(fā)明利用反饋控制裝置5來控制第二電阻器4的阻抗，進而使輸出信號VOUT的振幅能被限制在預定范圍上限值VH和預定范圍下限值VL的范圍內，因此可避免當較大的音頻訊號輸入而造成輸出過大，進而導致負載(喇叭、耳機等)損壞或過熱等問題，確實達到本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的實施例中，雖采變化第二電阻器阻抗的方式來改變放大電路的增益，然熟悉本技術領域者應了解，亦可利用變化第一電阻器阻抗的方式，來調整第二電阻器與第一電阻器的阻抗比，同樣可達到改變放大電路的增益的目的。
當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種用于限制供應至一喇叭的輸出信號振幅的放大電路，包含一放大器，具有至少一輸入端，及一輸出端，該放大器可經(jīng)由該輸入端接收一輸入信號，并在該輸出端得到一經(jīng)放大后的輸出信號供應至該喇叭；第一電阻器，耦接于該輸入信號與該放大器之輸入端之間；及第二電阻器，耦接于該放大器之輸入端與該輸出端之間，該放大電路的增益可由該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗所決定；一反饋控制裝置，具有一輸入端耦接至該放大器的輸出端，及至少一輸出端耦接至該第一電阻器及該第二電阻器至少其中之一，當該輸出信號的振幅超出一預定范圍時，該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗可受該反饋控制裝置調整，而減小該放大電路的增益，藉此以限制該輸出信號的振幅于該預定范圍內。
2.如權利要求1所述的放大電路，其特征在于，該反饋控制裝置的輸出端耦接至該第二電阻器，并且，該第二電阻器包含一可變化阻抗的第一電阻單元、一可變化阻抗的第二電阻單元，及一固定阻抗的第三電阻單元。
3.如權利要求2所述的放大電路，其特征在于，該反饋控制裝置具有二分別與該放大器的輸出端電性連接的第一比較器及第二比較器；該第一比較器接收該輸出信號及該預定范圍的上限值，并依據(jù)其比較結果而輸出一用以控制該第一電阻單元阻抗的第一信號；該第二比較器接收該輸出信號及該預定范圍的下限值，并依據(jù)其比較結果而輸出一用以控制該第二電阻單元阻抗的第二信號。
4.如權利要求3所述的放大電路，其特征在于，該第一、第二電阻單元的阻抗是分別隨該第一、第二信號之電位上升而升高，隨該第一、第二信號的電位下降而降低。
5.如權利要求3所述的放大電路，其特征在于，該第一、第二電阻單元的阻抗是分別隨該第一、第二信號的電位上升而降低，隨該第一、第二信號的電位下降而升高。
6.如權利要求4所述的放大電路，其特征在于，該第一及第二電阻單元是由p型金氧半場效晶體管所構成。
7.如權利要求5所述的放大電路，其特征在于，該第一及第二電阻單元是由n型金氧半場效晶體管所構成。
8.一種用于限制供應至一喇叭的輸出信號振幅的放大電路，包含一放大器，可自其輸入端接收一輸入信號并于其輸出端得到一經(jīng)放大后的輸出信號供應至該喇叭；第一電阻器，連接于該輸入信號及該放大器的輸入端間；第二電阻器，連接于該放大器的輸入端及輸出端間，且該放大電路的增益可由該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗所決定；及一反饋控制裝置，連接于該放大器的輸出端及該第二電阻器之間，當該輸出信號的振幅超過一預定范圍時，該反饋控制裝置即降低該第二電阻器的阻抗以降低該放大電路的增益，進而限制該輸出信號的振幅于該預定范圍內。
9.如權利要求8所述的放大電路，其特征在于，該第二電阻器具有相互并聯(lián)的第一電阻單元，及第二電阻單元。
10.如權利要求9所述的放大電路，其特征在于，該反饋控制裝置具有第一比較器及第二比較器，該第一比較器接收該輸出信號及該預定范圍的上限值，并依據(jù)其比較結果而輸出一用以控制該第一電阻單元阻抗的第一信號；該第二比較器接收該輸出信號及該預定范圍的下限值，并依據(jù)其比較結果而輸出一用以控制該第二電阻單元阻抗的第二信號。
11.一種用于限制供應至一喇叭的輸出信號振幅的放大電路，包含一放大器，可自其輸入端接收一輸入信號并于其輸出端得到一經(jīng)放大后的輸出信號；第一電阻器，連接于該輸入信號與該放大器的輸入端之間；第二電阻器，連接于該放大器之輸入端及輸出端間，該放大電路的增益可由該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗所決定；以及第一比較器及第二比較器，各該比較器的輸入端連接至該放大器的輸出端，且各該比較器的輸出端分別連接至該第一電阻器及該第二電阻器至少其中之一，該二比較器分別接收該輸出信號及一預定范圍的上、下限值，并依據(jù)比較結果輸出一控制該二電阻器阻抗的信號，藉以調整該放大電路的增益，以限制該輸出信號的振幅。
12.如權利要求11所述的放大電路，其特征在于，該第二電阻器包含一可變化阻抗的第一電阻單元、一可變化阻抗的第二電阻單元，及一固定阻抗的第三電阻單元，并且，該第一比較器的輸出端耦接至該第一電阻單元，該第二比較器的輸出端耦接至該第二電阻單元。
13.如權利要求12所述的放大電路，其特征在于，該第一及第二電阻單元是由金氧半場效晶體管所構成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于限制供應至一喇叭的輸出信號振幅的放大電路，包含一放大器、第一電阻器、第二電阻器，及一反饋控制裝置。放大器具有至少一輸入端及一輸出端，并可經(jīng)由輸入端接收一輸入信號后在其輸出端得到一輸出信號，并將其供應至喇叭上；第一電阻器耦接于輸入信號與放大器的輸入端間；第二電阻器耦接于放大器的輸入端與輸出端之間，該放大電路的增益可由該第二電阻器與該第一電阻器的阻抗所決定；反饋控制裝置是耦接至放大器的輸出端及第二電阻器之間；當輸出信號的振幅超出一預定范圍時，第二電阻器可受該反饋控制裝置的控制調整，而減小該放大電路的增益，藉此以限制輸出信號的振幅于預定范圍內。
文檔編號H03F1/34GK1449108SQ0210548
公開日2003年10月15日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權日2000年2月23日
發(fā)明者梁德育, 余建志 申請人:緯創(chuàng)資通股份有限公司