本實用新型實施例涉及音頻電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種音頻電壓跟隨電路。
背景技術(shù)：
當前電子產(chǎn)品發(fā)展，也越來越趨向于小型化以及便攜化，而對于小型化以及便攜化的產(chǎn)品，也大多數(shù)采用電池供電，為保證產(chǎn)品有足夠工作時間，也對產(chǎn)品的效率提出更高的要求。在當前電子產(chǎn)品的音頻系統(tǒng)中，功率放大器是整個音頻的核心，是整個系統(tǒng)中消耗能量最大的部分，它的效率的高低，也決定了整個音頻系統(tǒng)效率的高低，因此它的效率是影響整機效率的決定因素，所以，如何提高功率放大器的效率成為當前功放研究的重點。
目前，常見的提高功率放大器效率的技術(shù)一是把模擬功率放大器變?yōu)閿?shù)字功率放大器，也就是把AB類變?yōu)镈類或E類；二是采用多音圈技術(shù)，根據(jù)功率的大小逐步導(dǎo)通各個音圈。對于第一種方法，技術(shù)已非常成熟，對效率的提升已做到了極致，已沒有多大的提升空間；而第二種方法，對功率放大器及相對應(yīng)算法有非常高的要求，而且對多音圈的喇叭的要求也非常高，造成的成本的居高不下。
實用新型人在研究本申請的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下技術(shù)問題：目前的音頻功率放大器的供電，無論輸入信號大小與否，都是按最大功率的需求來供電，而高功率需要高電壓，但電壓越高，電流消耗就越大，效率就越低。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題是，功率放大器的供電效率較低。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例所述的一種音頻電壓跟隨電路采用了如下所述的技術(shù)方案：
一種音頻電壓跟隨電路，包括：聲道峰值檢波電路、峰值包絡(luò)檢波電路、阻抗變換電路和動態(tài)升壓電路；
所述聲道峰值檢波電路的輸入端接收音頻輸入信號，輸出端與所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端連接；所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸出端與所述阻抗變換電路的輸入端連接；所述阻抗變換電路的輸出端與所述動態(tài)升壓電路的輸入端連接；所述動態(tài)升壓電路的輸出端為所述音頻電壓跟隨電路的輸出端。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述聲道峰值檢波電路包括：接收左聲道音頻輸入信號的左聲道峰值檢波電路和接收右聲道音頻輸入信號的右聲道峰值檢波電路；
所述左聲道峰值檢波電路的輸出端與所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端連接；
所述右聲道峰值檢波電路的輸出端與所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端連接。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述左聲道峰值檢波電路包括：電阻R3、電阻R7、電阻R11、電阻R13、電容C1、二極管D2、運算放大器U21；
所述運算放大器U21的第3引腳通過所述電阻R3和所述電容C1接左聲道音頻輸入信號，所述運算放大器U21的第3引腳還通過所述電阻R7接地；
所述運算放大器U21的第2引腳通過所述電阻R13接地，所述運算放大器U21的第2引腳還通過所述電阻R11連接所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端；
所述運算放大器U21的第1引腳連接所述二極管D2的正極，通過所述二極管D2連接所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端；
所述運算放大器U21的第8引腳接電源輸入；所述運算放大器U21的第4引腳接地。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述右聲道峰值檢波電路包括：電阻R2、電阻R5、電阻R8、電阻R10、電容C2、二極管D3、運算放大器U22；
所述運算放大器U22的第5引腳通過所述電阻R8和電容C2接右聲道音頻輸入信號，所述運算放大器U22的第5引腳還通過所述電阻R10接地；
所述運算放大器U22的第2引腳通過所述電阻R5接地，所述運算放大器U22的第2引腳還通過所述電阻R2連接所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端；
所述運算放大器U22的第7引腳連接所述二極管D3的正極，通過所述二極管D3連接所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述峰值包絡(luò)檢波電路包括：電阻R1、電阻R12、電容C3、二極管D1、運算放大器U11；
所述運算放大器U11的第3引腳與所述聲道峰值檢波電路的輸出端連接，所述運算放大器U11的第3引腳還通過所述電阻R1接地；
所述運算放大器U11的第2引腳和第1引腳連接所述二極管D1的正極，并通過所述二極管D1連接所述阻抗變換電路的輸入端；
所述運算放大器U11的第8引腳接電源輸入；運算放大器U11第4引腳接地；
所述二極管D1的負極還通過并聯(lián)的電阻R12和電容C3接地。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述阻抗變換電路包括：電阻R4、電阻R6、電阻R9、電阻R16、MOS管Q1、運算放大器U12；
所述運算放大器U12的第5引腳連接峰值包絡(luò)檢波電路的輸出端；
所述運算放大器U12的第6引腳通過所述電阻R9接地，所述運算放大器U12的第6引腳還與所述MOS管Q1的源極S連接；
所述運算放大器U12的第7引腳通過所述電阻R4和所述電阻R6接地，所述運算放大器U12的第7引腳還通過所述電阻R4與所述MOS管Q1的柵極G連接；
所述MOS管Q1的漏極D通過所述電阻R16與動態(tài)升壓電路的輸入端連接。
進一步，所述的音頻電壓跟隨電路，所述動態(tài)升壓電路包含一個根據(jù)所述阻抗變換電路反饋的阻抗輸入自動調(diào)整輸出電壓的升壓集成電路U3。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實施例主要有以下有益效果：
本實用新型實施例公開了一種音頻電壓跟隨電路，涉及音頻電子技術(shù)領(lǐng)域。所述音頻電壓跟隨電路包括：聲道峰值檢波電路、峰值包絡(luò)檢波電路、阻抗變換電路和動態(tài)升壓電路；所述聲道峰值檢波電路的輸入端接收音頻輸入信號，輸出端與所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸入端連接；所述峰值包絡(luò)檢波電路的輸出端與所述阻抗變換電路的輸入端連接；所述阻抗變換電路的輸出端與所述動態(tài)升壓電路的輸入端連接；所述動態(tài)升壓電路的輸出端為所述音頻電壓跟隨電路的輸出端。本實用新型實施例所述的音頻電壓跟隨電路將音頻信號的變化轉(zhuǎn)化為對阻抗的變化來進行控制，根據(jù)阻抗的變化自動地調(diào)整輸出電壓，從而實現(xiàn)了輸出電壓對輸入音頻信號的跟隨，有效地提高了功率放大器的效率。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例音頻電壓跟隨電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實用新型實施例聲道峰值檢波電路的結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本實用新型實施例音頻電壓跟隨電路的電路原理圖。
附圖標記說明：
1-聲道峰值檢波電路、2-峰值包絡(luò)檢波電路、3-阻抗變換電路、4-動態(tài)升壓電路、11-左聲道峰值檢波電路、12-右聲道峰值檢波電路。
具體實施方式
為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。
參考圖1，為本實用新型實施例音頻電壓跟隨電路的結(jié)構(gòu)框圖。所述音頻電壓跟隨電路包括：聲道峰值檢波電路1、峰值包絡(luò)檢波電路2、阻抗變換電路3和動態(tài)升壓電路4。
聲道峰值檢波電路1的輸入端接收音頻輸入信號，輸出端與峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端連接；峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端與聲道峰值檢波電路1的輸出端連接，峰值包絡(luò)檢波電路2的輸出端與阻抗變換電路3的輸入端連接；阻抗變換電路3的輸入端與峰值包絡(luò)檢波電路2的輸出端連接，阻抗變換電路的3輸出端與動態(tài)升壓電路4的輸入端連接；動態(tài)升壓電路4的一個輸入端與阻抗變換電路3的輸出端連接，動態(tài)升壓電路4的輸出端進行電壓輸出。電源輸入接入所述音頻電壓跟隨電路用于對整個電路供電。
圖2為本實用新型實施例聲道峰值檢波電路的結(jié)構(gòu)框圖。結(jié)合圖2所示，所述聲道峰值檢波電路1包括：左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12。左聲道的音頻信號輸入左聲道峰值檢波電路11，右聲道的音頻信號輸入右聲道峰值檢波電路12，左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12分別對左聲道和右聲道的音頻信號放大及檢出正向峰值信號，并輸出到峰值包絡(luò)檢波電路2。
峰值包絡(luò)檢波電路2接收到左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12的輸出信號后，將這兩個輸出信號合成一個信號，并檢出該信號的峰值包絡(luò)，然后輸出到阻抗變換電路3。
阻抗變換電路接3收到峰值包絡(luò)信號后，將峰值包絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的阻抗，并將此阻抗加載到到動態(tài)升壓電路4。然后動態(tài)升壓電路4根據(jù)加載的阻抗的變化來自動調(diào)整輸出電壓，并將此電壓加載到功率放大器。
本實用新型實施例所述的音頻電壓跟隨電路通過所述工作過程，將音頻信號的變化轉(zhuǎn)化為對阻抗的變化來進行控制，根據(jù)阻抗的變化自動地調(diào)整輸出電壓，從而實現(xiàn)了輸出電壓對輸入音頻信號的跟隨。
參考圖3，為本實用新型實施例音頻電壓跟隨電路的電路原理圖。所述音頻電壓跟隨電路包括：左聲道峰值檢波電路11、右聲道峰值檢波電路12、峰值包絡(luò)檢波電路2、阻抗變換電路3和動態(tài)升壓電路4。
所述左聲道峰值檢波電路11包括：電阻R3、電阻R7、電阻R11、電阻R13、電容C1，二極管D2，運算放大器U21。電容C1的一端接左聲道音頻輸入信號，另一端接電阻R3；電阻R3一端接電容C1，另一端通過電阻R7接地，所述電阻R3的另一端還與運算放大器U21的第3引腳連接。運算放大器U21的第2引腳通過電阻R13接地，所述運算放大器U21的第2引腳還與電阻R11連接；運算放大器U21的第1引腳接二極管D2的正極；運算放大器U21的第8引腳接電源輸入；運算放大器U21的第4引腳接地。電阻R11一端接運算放大器U21的第2引腳，另一端與峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端連接；二極管D2的負極連接峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端。所述左聲道峰值檢波電路11對左聲道的音頻輸入信號進行放大并檢波，檢出左聲道的正向峰值進行輸出。
所述右聲道峰值檢波電路12包括：電阻R2、電阻R5、電阻R8、電阻R10、電容C2、二極管D3、運算放大器U22。電容C2的一端接左聲道音頻輸入信號，另一端接電阻R8；電阻R8一端接電容C2，另一端與運算放大器U22的第5引腳連接，所述另一端還通過電阻R10接地；所述電阻R10的另一端還與運算放大器U22的第5引腳連接。運算放大器U22的第5引腳通過電阻R5接地，所述運算放大器U22第5引腳還與電阻R2連接；運算放大器U22的第7引腳接二極管D3的正極。運算放大器U21和運算放大器U22屬于同一個集成電路，共用同一電源輸入。電阻R2一端接運算放大器U22的第6引腳，另一端與峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端連接；二極管D3的負極接峰值包絡(luò)檢波電路2的輸入端。所述右聲道峰值檢波電路12，對右聲道的音頻輸入信號進行放大并檢波，檢出右聲道的正向峰值進行輸出。
所述峰值包絡(luò)檢波電路2包括：電阻R1、電阻R12、電容C3、二極管D1、運算放大器U11。電阻R1一端接左聲道峰值檢波電路11與右聲道峰值檢波電路12的輸出端以及運算放大器U11的第3引腳，電阻R1的另一端接地。運算放大器U11的第2引腳與它的第1引腳連接二極管D1的正極；運算放大器U11的第8引腳接電源輸入；運算放大器U11第4引腳接地。二極管D1的負極通過并聯(lián)的電容C3和電阻R12接地，并且與阻抗變換電路3的輸入端連接。并聯(lián)的電容C3與電阻R12一端與運算放大器U11的第1引腳以及阻抗變換電路3的輸入端連接，另一端接地。所述峰值包絡(luò)檢波電路2，將左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12的輸出信號合為一路，并將該信號的峰值包絡(luò)提取出來，轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的直流電壓輸出給阻抗變換電路3。
所述阻抗變換電路3包括：電阻R4、電阻R6、電阻R9、電阻R16、MOS管Q1、運算放大器U12。運算放大器U12的第5引腳接峰值包絡(luò)檢波電路2的輸出端；運算放大器U12的第6引腳通過電阻R9接地，且接入MOS管Q1的源極S；運算放大器U12第7引腳接電阻R4。運算放大器U11和運算放大器U12屬于同一個集成電路，共用同一電源輸入。電阻R4一端接運算放大器U12的第7引腳，另一端通過電阻R6接地，且連入MOS管Q1的柵極G。MOS管Q1的柵極G接電阻R4和電阻R6；MOS管Q1的源極S接電阻R9以及運算放大器U12第6引腳；MOS管Q1的漏極D通過電阻R16與動態(tài)升壓電路4的輸入端連接。所述阻抗變換電路3，將接收到峰值包絡(luò)信號電壓轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的阻抗反饋給動態(tài)升壓電路4。
所述的動態(tài)升壓電路4包含一個升壓集成電路U3及其相對應(yīng)的外圍電路；升壓集成電路U3通過連接輸入電源工作。本實用新型實施例所述的升壓集成電路U3的優(yōu)選型號為TPS61088。所述動態(tài)升壓電路4根據(jù)獲取的阻抗變換電路3反饋的阻抗輸入來自動地調(diào)整輸出電壓。
本實用新型實施例所述的音頻電壓跟隨電路工作過程如下：
音頻信號的左聲道信號通過電容C1輸入左聲道峰值檢波電路11，所述的左聲道峰值檢波電路11對左聲道的音頻輸入信號進行放大并檢波，檢出左聲道的正向峰值。其中電容C1起到隔直流的作用，電阻R3與電阻R7用于對輸入的音頻信號進行分壓，通過調(diào)整電阻R3與電阻R7的比值，可以改變輸入信號的大小，以防止輸入信號的過載；運算放大器U21與二極管D2、電阻R11、電阻R13組成一個正向峰值檢測電路，二極管D2的作用是檢出正向峰值，另外調(diào)整電阻R11與電阻R13的比值可調(diào)整此電路的放大倍數(shù)，從而可調(diào)整整個電路的起控閥值，放大倍數(shù)越大，起控閥值越低，放大倍數(shù)越小，起控閥值越高。
音頻信號的右聲道信號通過電容C2輸入右聲道峰值檢波電路12，所述的右聲道峰值檢波電路12對右聲道的音頻輸入信號進行放大并檢波，檢出右聲道的正向峰值。右聲道峰值檢波電路12的工作原理與左聲道峰值檢波電路11原理相同。
音頻信號經(jīng)過左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12后，輸入到峰值包絡(luò)檢波電路2。所述峰值包絡(luò)檢波電路2將左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12輸出的信號合為一路，并將信號的峰值包絡(luò)提取出來，轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的直流電壓。其中運算放大器U11用于將左聲道峰值檢波電路11和右聲道峰值檢波電路12輸出的信號合一路，它的放大倍數(shù)為一倍；電阻R12、電容C3與二極管D1組成了一個正向峰值包絡(luò)追蹤電路，電阻R12和電容C3組成一個RC濾波電路，所述RC濾波回路有兩個作用：一是作為檢波器的負載，在兩端產(chǎn)生解調(diào)輸出信號包絡(luò)電壓；二是濾除檢波電流中的高頻分量。為此，所述RC濾波回路中必須滿足1/2πfC<<R,其中f為輸入信號的最低頻率。信號來臨時，如果電壓處于上升階段，信號開始通過二極管D1向電容C3充電，由于二極管D1的正向阻抗非常小，電容C3上的電壓是隨著信號上升而上升，如果輸入信號的電壓下降，電容C3開始通過電阻R12放電，因電阻R12的電阻非常大，在下一個電壓上升周期來臨之前，電容C3上的電壓幾乎沒有什么下降，過程循環(huán)往復(fù)，電容C3上獲得與包絡(luò)(輸入信號)相一致的電壓波形，有很小的起伏，故稱包絡(luò)檢波；檢波過程的實質(zhì)是信號通過二級管D1向負載電容C3充電和負載電容C3對負載電阻R12放電的過程，充電時間常數(shù)為Rd*C3，Rd為二極管正向?qū)娮瑁烹姇r間常數(shù)為R12*C3，通常R12>Rd,因此對電容C3而言充電快、放電慢，經(jīng)過若干個周期后，檢波器的輸出電壓在充放電過程中逐步建立起來，該電壓對二極管D1形成一個大的負電壓，從而使二極管D1在輸入電壓的峰值附近才導(dǎo)通，導(dǎo)通時間很短，導(dǎo)通電流很小，當電容C3的充放電達到動態(tài)平衡后，它的電壓是按信號周期作鋸齒狀波動，其平均值是穩(wěn)定的，且變化規(guī)律與輸入信號的包絡(luò)變化規(guī)律相同，從而實現(xiàn)了對輸入信號包絡(luò)的跟蹤。
信號經(jīng)過峰值包絡(luò)檢波電路2后，輸出到阻抗變換電路3。所述阻抗變換電路3將接收到的峰值包絡(luò)信號電壓轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的阻抗。阻抗變換電路3接收到信號峰值包絡(luò)電壓后，通過動算放大器U12的隔離，從它的第7引腳輸出，再通過電阻R4和電阻R6的分壓后，加入到MOS管Q1的柵極G，同時MOS管Q1的源極S接到運算放大器U12的第6引腳，從而形成MOS管Q1的VGS電壓，讓MOS管Q1導(dǎo)通，VGS電壓越低，MOS管Q1就導(dǎo)通越不充分，它的漏極D與源極S上的阻抗就越高，VGS電壓越高，MOS管Q1就導(dǎo)通越充分，它的漏極D與源極S上的阻抗就越低，從而實現(xiàn)電壓對阻抗的變換；其中調(diào)整電阻R4和電阻R6分壓比，可調(diào)整MOS管Q1的導(dǎo)通門限值，從而可調(diào)整整個電路的起控閥值；另外也可調(diào)整電阻R9和電阻R16的電阻值，從而調(diào)整整個反饋回路的阻抗值。
信號經(jīng)過阻抗變換電路3后，輸入到動態(tài)升壓電路4。所述動態(tài)升壓電路4，接收到阻抗變換電路3的輸出信號后，根據(jù)阻抗的變化來自動調(diào)整輸出電壓，阻抗越小，輸出電壓越高，阻抗越大，輸出電壓越低，從而實現(xiàn)輸出電壓對輸入信號的跟隨的目的。
本實用新型實施例音頻電壓跟隨電路，左聲道峰值檢波電路11、右聲道峰值檢波電路12、峰值包絡(luò)檢波電路2、阻抗變換電路3與動態(tài)升壓電路4配合工作，通過跟隨輸入信號的峰值包絡(luò)實現(xiàn)了對功率放大器供電電壓的控制，當輸入信號小時，供電電壓就低，當輸入信號大時，供電電壓就高，功率放大器供電電壓根據(jù)輸入信號的大小而動態(tài)變化，實時地調(diào)整功率放大器的工作電壓，小信號時用低電壓工作，大信號時用高電壓工作，改變了無論輸出功率大與小都用同一種電壓供電的方式，極大的提高了功率放大器的效率；另外使用非常簡潔的電路實現(xiàn)了功率放大器工作電壓對輸入音頻信號的跟隨，一方面節(jié)省了成本，另一方面也提高工作的可靠性。
本實用新型不限于上述實施方式，以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，該實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和修飾，這些等價形式的改進和修飾也應(yīng)視為包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。