本實用新型實施方式涉及模擬電子技術領域，特別是涉及一種單端音頻轉差分電路。

背景技術：

在音頻處理系統(tǒng)芯片中，一般需要支持多路音頻輸入信號，并選擇其中一路進入主控進行處理。由于SOC芯片中存在大量的邏輯噪聲，需要使用差分信號的方式處理，把邏輯噪聲干擾轉換為共模干擾，用差分運放的共模抑制作用來抑制。但由于常見音頻輸入信號為單端信號，所以需要多路信號選擇和單端轉差分信號兩個功能。現有常見的處理方式有兩種：第一種是直接用多路開關選擇輸入信號；第二種是前置一個單端運放做選擇器，然后取運放的輸出進一個單端轉差分電路處理。參閱圖1，第一種做法在應用中，由于開關處的電平在瞬態(tài)會隨著輸入信號變化而變化，造成開關電阻隨著輸入信號產生變化，這樣就會產生諧波失真，雖然通過加大開關尺寸，限制輸入信號幅度可以減少諧波失真，但會增加面積，降低信號，而且諧波失真性能還很難做好。參閱圖2，第二種電路雖然能夠解決第一種方案的缺點，但是增加的一級單端運放，增加了功能和面積，而且?guī)砹擞蛇@一級運放的噪聲。

技術實現要素：

本實用新型實施方式主要解決的技術問題是提供一種單端音頻轉差分電路，能夠減少諧波失真且面積小。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種單端音頻轉差分電路，包括：運算放大器、輸入電阻、反饋電阻、開關以及電容；其中，開關與輸入電阻連接后與運算放大器的輸入端連接；反饋電阻一端連接在輸入電阻與開關之間，另一端與運算放大器的輸出端連接；電容一端連接在運算放大器的輸入端，另一端連接在主體運算放大器的輸出端。

其中，所述輸入電阻包括第一同向輸入電阻，所述反饋電阻包括第一同向反饋電阻，所述開關包括第一同向開關，所述電容包括第一同向電容；其中，第一同向開關與第一同向輸入電阻連接后與運算放大器的同向輸入端連接；第一同向反饋電阻一端連接在第一同向輸入電阻與第一同向開關之間，另一端與運算放大器的第一輸出端連接；第一同向電容一端連接在運算放大器的同向輸入端，另一端連接在主體運算放大器的第一輸出端。

其中，所述輸入電阻還包括第一反向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第一反向反饋電阻，所述開關還包括第一反向開關，所述電容還包括第一反向電容；其中，第一反向開關與第一反向輸入電阻連接后與運算放大器的反向輸入端連接；第一反向反饋電阻一端連接在第一反向輸入電阻與第一反向開關之間，另一端與運算放大器的第二輸出端連接；第二反向電容一端連接在運算放大器的反向輸入端，另一端連接在主體運算放大器的第二輸出端。

其中，所述輸入電阻還包括第二同向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第二同向反饋電阻、所述開關還包括第二同向開關；其中，第二同向開關與第二同向輸入電阻連接后與運算放大器的同向輸入端連接；第二同向反饋電阻一端連接在第二同向輸入電阻與第二同向開關之間，另一端與運算放大器的第一輸出端連接。

其中，所述輸入電阻還包括第三同向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第三同向反饋電阻，所述開關還包括第三同向開關；其中，第三同向開關與第三同向輸入電阻連接后與運算放大器的同向輸入端連接；第三同向反饋電阻一端連接在第三同向輸入電阻與第三同向開關之間，另一端與運算放大器的第一輸出端連接。

其中，所述輸入電阻還包括第四同向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第四同向反饋電阻，所述開關還包括第四同向開關；其中，第四同向開關與第四同向輸入電阻連接后與運算放大器的同向輸入端連接；第四同向反饋電阻一端連接在第四同向輸入電阻與第四同向開關之間，另一端與運算放大器的第一輸出端連接。

其中，所述輸入電阻還包括第二反向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第二反向反饋電阻，所述開關還包括第二反向開關；其中，第二反向開關與第二反向輸入電阻連接后與運算放大器的反向輸入端連接；第二反向反饋電阻一端連接在第二反向輸入電阻與第二反向開關之間，另一端與運算放大器的第二輸出端連接。

其中，所述輸入電阻還包括第三反向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第三反向反饋電阻，所述開關還包括第三反向開關；其中，第三反向開關與第三反向輸入電阻連接后與運算放大器的反向輸入端連接；第三反向反饋電阻一端連接在第三反向輸入電阻與第三反向開關之間，另一端與運算放大器的第二輸出端連接。

其中，所述輸入電阻還包括第四反向輸入電阻，所述反饋電阻還包括第四反向反饋電阻，所述開關還包括第四反向開關；其中，第四反向開關與第四反向輸入電阻連接后與運算放大器的反向輸入端連接；第四反向反饋電阻一端連接在第四反向輸入電阻與第四反向開關之間，另一端與運算放大器的第二輸出端連接。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的另一個技術方案是：提供一種電子裝置，包括：如上所述的電路。

區(qū)別于現有技術的情況，本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路在輸入端和輸出端直接接入多路平行的輸入和反饋電阻陣列，并且把選擇開關內置到OPA的輸入端，通過開關對電阻陣列進行選擇，實現多路選擇和單端轉差分功能的高性能結合。在單級運放實現了輸入信號多路選擇和差分轉單端兩個功能，極大的節(jié)約了面積功耗，并降低了噪聲。由于CMOS工藝的運放的輸入阻抗低頻無窮大，所以開關中幾乎沒有直流電流，運放的增益嚴格等于反饋電阻比輸入電阻，使得增益與輸入信號幅度無關，實現了良好的諧波失真抑制功能。在實現多路輸入選擇的同時，亦可以同時打開多個開關，實現多路輸入相加功能。

附圖說明

圖1是現有技術的一種單端音頻轉差分電路的結構示意圖；

圖2是現有技術的另一種單端音頻轉差分電路的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例提供的一種單端音頻轉差分電路的結構示意圖；

圖4是本實用新型實施例提供的又一種單端音頻轉差分電路的結構示意圖；

圖5是本實用新型實施例提供的再一種單端音頻轉差分電路的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面結合附圖和具體實施方式，對本實用新型進行更詳細的說明。需要說明的是，當元件被表述“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。當一個元件被表述“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件、或者其間可以存在一個或多個居中的元件。本說明書所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本說明書所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本說明書中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是用于限制本實用新型。本說明書所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例一

參閱圖3，本實用新型實施例提供的一種單端音頻轉差分電路：包括:運算放大器OPA1、第一支路11以及第二支路12；其中，第一支路11將運算放大器OPA1的同向輸入端和第一輸出端13進行連接，第二支路12將運算放大器OPA1的反向輸入端和第二輸出端14進行連接。

第一支路11包括：電阻Rin11、電阻Rfb11、開關SW11以及電容CP1。電阻Rin11與音頻輸入信號連接，開關SW11與電阻Rin11連接后與運算放大器OPA1的同向輸入端連接。電阻Rfb11一端連接在電阻Rin11與開關SW11之間，另一端與運算放大器OPA1的第一輸出端13連接。電容CP1一端連接在運算放大器OPA1的同向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA1的第一輸出端13。

第二支路12包括：電阻RinN1、電阻RfbN1、開關SWN1以及電容CN1。電阻RinN1與音頻輸入信號連接，開關SWN1與電阻RinN1連接后與運算放大器OPA1的反向輸入端連接。電阻RfbN1一端連接在電阻RinN1與開關SWN1之間，另一端與運算放大器OPA1的第二輸出端121連接。電容CN1一端連接在運算放大器OPA1的反向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA1的第二輸出端14。

本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路工作時，閉合開關SW11，則音頻輸入信號經電阻Rin11以及開關SW11后從運算放大器OPA1的同向輸入端輸入，并從第一輸出端111輸出，同時，電阻Rfb11與電容CP1構成反饋電路，由于電容CP1對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻Rfb11與電阻Rin11的比值。

同理，閉合開關SWN1后，另一音頻輸入信號經電阻RinN1以及開關SWN1后從運算放大器OPA1的反向輸入端輸入，并從第二輸出端輸出，同時，電阻RfbN1與電容CN1構成反饋電路，由于電容CN1對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻RfbN1與電阻RinN1的比值。

區(qū)別于現有技術，本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路在運算放大器OPA1的輸入端和輸出端直接接入輸入和反饋電阻，并且把選擇開關內置到運算放大器OPA1的輸入端。單級運放的設置實現了輸入信號差分轉單端兩個功能，極大的節(jié)約了面積功耗，并降低了噪聲。由于運算放大器OPA1輸入阻抗低頻無窮大，所以開關中幾乎沒有直流電流，運放的增益嚴格等于反饋電阻比輸入電阻，使得增益與輸入信號幅度無關，實現了良好的諧波失真抑制功能。

實施例二

參閱圖4，本實用新型實施例提供的一種單端音頻轉差分電路：包括:運算放大器OPA2、第一支路21以及第二支路22；其中，第一支路21將運算放大器OPA2的同向輸入端和第一輸出端23進行連接，第二支路22將運算放大器OPA2的反向輸入端和第二輸出端24進行連接。

第一支路21包括：第一輸入支路211、第二輸入支路212、第三輸入支路213以及第四輸入支路214以及電容CP2。

第一輸入支路211包括：電阻Rin21、電阻Rfb21、開關SW21。電阻Rin21與第一音頻輸入信號連接，開關SW21與電阻Rin21連接后與運算放大器OPA2的同向輸入端連接。電阻Rfb21一端連接在電阻Rin21與開關SW21之間，另一端與運算放大器OPA2的第一輸出端23連接。

第二輸入支路212包括：電阻Rin22、電阻Rfb22、開關SW22。電阻Rin22與第二音頻輸入信號連接，開關SW22與電阻Rin22連接后與運算放大器OPA2的同向輸入端連接。電阻Rfb22一端連接在電阻Rin22與開關SW22之間，另一端與運算放大器OPA2的第一輸出端23連接。

第三輸入支路213包括：電阻Rin23、電阻Rfb23、開關SW23。電阻Rin23與第三音頻輸入信號連接，開關SW23與電阻Rin23連接后與運算放大器OPA2的同向輸入端連接。電阻Rfb23一端連接在電阻Rin23與開關SW23之間，另一端與運算放大器OPA2的第一輸出端23連接。

第四輸入支路214包括：電阻Rin24、電阻Rfb24、開關SW24。電阻Rin24與第一音頻輸入信號連接，開關SW24與電阻Rin24連接后與運算放大器OPA2的同向輸入端連接。電阻Rfb24一端連接在電阻Rin24與開關SW24之間，另一端與運算放大器OPA2的第一輸出端23連接。

電容CP2一端連接在運算放大器OPA2的同向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA2的第一輸出端23。

第二支路12包括：電阻RinN2、電阻RfbN2、開關SWN2以及電容CN2。電阻RinN2與音頻輸入信號連接，開關SWN2與電阻RinN2連接后與運算放大器OPA2的反向輸入端連接。電阻RfbN2一端連接在電阻RinN2與開關SWN2之間，另一端與運算放大器OPA2的第二輸出端24連接。電容CN1一端連接在運算放大器OPA2的反向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA2的第二輸出端24。

本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路工作時，閉合開關SW21，則音頻輸入信號經電阻Rin21以及開關SW21后從運算放大器OPA2的同向輸入端輸入，并從第一輸出端23輸出，同時，電阻Rfb21與電容CP2構成反饋電路，由于電容CP2對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻Rfb21與電阻Rin21的比值。同樣的，可各自單獨閉合開關SW2、SW3、SW4，第二音頻輸入信號、第三輸入信號、第四輸入信號分別經過對應輸入支路從運算放大器OPA2的同向輸入端輸入，并從第一輸出端23輸出，并接收反饋信號。并且，可以同時閉合多個開關，對多個輸入信號進行相加后放大。

同理，閉合開關SWN2后，另一音頻輸入信號經電阻RinN2以及開關SWN2后從運算放大器OPA2的反向輸入端輸入，并從第二輸出端24輸出，同時，電阻RfbN2與電容CN2構成反饋電路，由于電容CN2對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻RfbN2與電阻RinN2的比值。

區(qū)別于現有技術，本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路在輸入端和輸出端直接接入多路平行的輸入和反饋電阻陣列，并且把選擇開關內置到OPA的輸入端，通過開關對電阻陣列進行選擇，實現多路選擇和單端轉差分功能的高性能結合。在單級運放實現了輸入信號多路選擇和差分轉單端兩個功能，極大的節(jié)約了面積功耗，并降低了噪聲。由于CMOS工藝的運放的輸入阻抗低頻無窮大，所以開關中幾乎沒有直流電流，運放的增益嚴格等于反饋電阻比輸入電阻，使得增益與輸入信號幅度無關，實現了良好的諧波失真抑制功能。在實現多路輸入選擇的同時，亦可以同時打開多個開關，實現多路輸入相加功能。

實施例三

參閱圖5，本實用新型實施例提供的一種單端音頻轉差分電路：包括:運算放大器OPA3、第一支路31以及第二支路32；其中，第一支路31將運算放大器OPA3的同向輸入端和第一輸出端33進行連接，第二支路32將運算放大器OPA3的反向輸入端和第二輸出端34進行連接。

第一支路31包括：電阻Rin31、電阻Rfb31、開關SW31以及電容CP3。電阻Rin31與音頻輸入信號連接，開關SW31與電阻Rin31連接后與運算放大器OPA3的同向輸入端連接。電阻Rfb31一端連接在電阻Rin31與開關SW31之間，另一端與運算放大器OPA3的第一輸出端33連接。電容CP3一端連接在運算放大器OPA3的同向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA3的第一輸出端33。

第二支路32包括：第一輸入支路311、第二輸入支路312、第三輸入支路313以及第四輸入支路314以及電容CN3。

第一輸入支路311包括：電阻RinN31、電阻RfbN31、開關SWN31。電阻RinN31與第一音頻輸入信號連接，開關SWN31與電阻RinN31連接后與運算放大器OPA3的反向輸入端連接。電阻RfbN31一端連接在電阻RinN31與開關SWN31之間，另一端與運算放大器OPA3的第二輸出端34連接。

第二輸入支路312包括：電阻RinN32、電阻RfbN32、開關SWN32。電阻RinN32與第二音頻輸入信號連接，開關SWN32與電阻RinN32連接后與運算放大器OPA3的反向輸入端連接。電阻RfbN32一端連接在電阻RinN32與開關SWN32之間，另一端與運算放大器OPA3的第二輸出端34連接。

第三輸入支路313包括：電阻RinN33、電阻RfbN33、開關SWN33。電阻RinN33與第三音頻輸入信號連接，開關SWN33與電阻RinN33連接后與運算放大器OPA3的反向輸入端連接。電阻RfbN33一端連接在電阻RinN33與開關SWN33之間，另一端與運算放大器OPA3的第二輸出端34連接。

第四輸入支路314包括：電阻RinN34、電阻RfbN34、開關SWN34。電阻RinN34與第四音頻輸入信號連接，開關SWN34與電阻RinN34連接后與運算放大器OPA3的反向輸入端連接。電阻RfbN34一端連接在電阻RinN34與開關SWN34之間，另一端與運算放大器OPA3的第二輸出端34連接。

電容CN3一端連接在運算放大器OPA3的反向輸入端，另一端連接在運算放大器OPA3的第二輸出端34。

可選地，第一支路的電阻和開關陣列可與第二支路的電阻和開關陣列對稱，即第二支路中的電阻和開關的數量以及它們與運算放大器之間的連接關系與第一支路中的相同。

本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路工作時，閉合開關SW31，則音頻輸入信號經電阻Rin31以及開關SW31后從運算放大器OPA3的同向輸入端輸入，并從第一輸出端33輸出，同時，電阻Rfb31與電容CP3構成反饋電路，由于電容CP3對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻Rfb31與電阻Rin31的比值。

同理，閉合開關SWN31后，另一音頻輸入信號經電阻RinN31以及開關SWN31后從運算放大器OPA3的反向輸入端輸入，并從第二輸出端輸出，同時，電阻RfbN31與電容CN3構成反饋電路，由于電容CN3對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻RfbN31與電阻RinN31的比值。

同樣的，可各自單獨閉合開關SWN32、SWN33、SWN34，第二音頻輸入信號、第三輸入信號、第四輸入信號分別經過對應輸入支路從運算放大器OPA2的同向輸入端輸入，并從第二輸出端34輸出，并接收反饋信號。并且，可以同時閉合多個開關，對多個輸入信號進行相加后放大。

區(qū)別于現有技術，本實施例提供的一種單端音頻轉差分電路在輸入端和輸出端直接接入多路平行的輸入和反饋電阻陣列，并且把選擇開關內置到OPA的輸入端，通過開關對電阻陣列進行選擇，實現多路選擇和單端轉差分功能的高性能結合。在單級運放實現了輸入信號多路選擇和差分轉單端兩個功能，極大的節(jié)約了面積功耗，并降低了噪聲。由于CMOS工藝的運放的輸入阻抗低頻無窮大，所以開關中幾乎沒有直流電流，運放的增益嚴格等于反饋電阻比輸入電阻，使得增益與輸入信號幅度無關，實現了良好的諧波失真抑制功能。在實現多路輸入選擇的同時，亦可以同時打開多個開關，實現多路輸入相加功能。

實施例四

本申請實施例三提供一種電子裝置，包含上述實施一、實施例二及實施例三中的所述的一種單端音頻轉差分電路。

本實施例的電子設備以多種形式存在，包括但不限于:

(1)移動通信設備:這類設備的特點是具備移動通信功能，并且以提供話音、數據通信為主要目標。這類終端包括:智能手機(例如iPhone)、多媒體手機、功能性手機，以及低端手機等。

(2)超移動個人計算機設備:這類設備屬于個人計算機的范疇，有計算和處理功能，一般也具備移動上網特性。這類終端包括:PDA、MID和UMPC設備等，例如iPad。

(3)便攜式娛樂設備:這類設備可以顯示和播放多媒體內容。該類設備包括:音頻、視頻播放器(例如iPod)，掌上游戲機，電子書，以及智能玩具和便攜式車載導航設備。

(4)其他播放音頻、聲音或者發(fā)聲的電子裝置。

以實施例二中的電路為例，上述內置有一種單端音頻轉差分電路的電子裝置工作時，閉合開關SW21，則音頻輸入信號經電阻Rin21以及開關SW21后從運算放大器OPA2的同向輸入端輸入，并從第一輸出端23輸出，同時，電阻Rfb21與電容CP2構成反饋電路，由于電容CP2對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻Rfb21與電阻Rin21的比值。同樣的，可各自單獨閉合開關SW2、SW3、SW4，第二音頻輸入信號、第三輸入信號、第四輸入信號分別經過對應輸入支路從運算放大器OPA2的同向輸入端輸入，并從第一輸出端23輸出，并接收反饋信號。并且，可以同時閉合多個開關，對多個輸入信號進行相加后放大。

同理，閉合開關SWN2后，另一音頻輸入信號經電阻RinN2以及開關SWN2后從運算放大器OPA2的反向輸入端輸入，并從第二輸出端24輸出，同時，電阻RfbN2與電容CN2構成反饋電路，由于電容CN2對低頻信號阻礙大，經反饋電路到輸入端的低頻信號很少。音頻輸入信號的放大倍數等于電阻RfbN2與電阻RinN2的比值。

區(qū)別于現有技術，本實施例提供的內置有一種單端音頻轉差分電路的電子設備在輸入端和輸出端直接接入多路平行的輸入和反饋電阻陣列，并且把選擇開關內置到OPA的輸入端，通過開關對電阻陣列進行選擇，實現多路選擇和單端轉差分功能的高性能結合。在單級運放實現了輸入信號多路選擇和差分轉單端兩個功能，極大的節(jié)約了面積功耗，并降低了噪聲。由于CMOS工藝的運放的輸入阻抗低頻無窮大，所以開關中幾乎沒有直流電流，運放的增益嚴格等于反饋電阻比輸入電阻，使得增益與輸入信號幅度無關，實現了良好的諧波失真抑制功能。在實現多路輸入選擇的同時，亦可以同時打開多個開關，實現多路輸入相加功能。

需要說明的是，本實用新型的說明書及其附圖中給出了本實用新型的較佳的實施方式，但是，本實用新型可以通過許多不同的形式來實現，并不限于本說明書所描述的實施方式，這些實施方式不作為對本實用新型內容的額外限制，提供這些實施方式的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。并且，上述各技術特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實施方式，均視為本實用新型說明書記載的范圍；進一步地，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。