集成式音频信号播放器制造技术

本发明专利技术公开了一种集成式音频信号播放器，包括音频处理器、音频功率放大器、运算放大器组件、最高电平选择器和电平转换器，所述音频功率放大器和运算放大器的输出端均连接到所述扬声器；所述音频处理器输出两组音频信号，第一音频信号为听筒模式音频信号，第二音频信号为扬声器模式音频信号，所述音频处理器具有两个I/O端口，其中第一端口连接到所述运算放大器组件的控制端，用于控制运算放大器组件的通断；第二端口连接到所述音频功率放大器的控制端，用于控制音频功率放大器的通断。本发明专利技术使用可调增益的运算放大器组件代替直通式的模拟开关，可实现音频信号的多增益可控传输，且大幅度减小了占用系统的空间，有更好的一致性、稳定性和可靠性。

Integrated audio signal player

The invention discloses an integrated audio player, including audio processor, audio power amplifier, amplifier module, the highest level selector and a voltage converter, the output of the audio power amplifier and the operational amplifier is connected to the loudspeaker; the audio processor outputs two audio signal, a first audio signal receiver the second mode of audio signal, audio signal as the speaker mode audio signal, the audio processor has two I/O ports, wherein the first port connected to the operational amplifier module control terminal, is used to control the on-off of the operational amplifier module; second port connected to the control end of the audio frequency power amplifier, to control the audio power the on-off amplifier. The invention uses components of operational amplifier with adjustable gain instead of direct analog switch type, can realize gain controllable transmission of audio signals, and greatly reduce the occupied space of the system, consistency, stability and reliability are better.

【技术实现步骤摘要】
集成式音频信号播放器
本专利技术涉及一种集成式音频信号播放器，用于以智能手机为代表的智能终端领域。
技术介绍
当前智能机快速发展，各个手机厂商的竞争也越来越激烈。为了使产品更有竞争力，如何更大程度地有效利用手机空间，如何更有效的在保证质量的前提下降低产品成本，是各个手机设计研发公司不断追求的目标。一般来说，手机的听筒和扬声器是两套不同的通路系统，其结构示意图如图1所示，在工作过程中，基带通过听筒的输出端EARP和EARN来控制听筒的输出，另外通过音频输出端Audio_P和Audio_N输出到外部的音频功率放大器Audio_PA，并通过该音频功率放大器Audio_PA来驱动扬声器，实现音频信号的输出。从图中可以看出，在该系统中，由于手机的听筒和扬声器是两套独立的通路，这样不但会占用比较紧张的系统空间，同时也提高了设计的成本。随着技术的发展，听筒和扬声器两个系统的二合一方案被专利技术出来，并被逐渐推广使用，结构示意图如图2所示，在工作过程中，基带通过GPIO端口GPIO_0和GPIO_1分别控制模拟开关以及音频功率放大器的启动和关断，且二者在同一时间只能选择一个开启，即当选择音频功率放大器工作的时候，实现音频在扬声器的播放功能；当选择模拟开关导通的时候，实现听筒功能。但是，由于音频功率放大器一般会选择效率比较高的D类音频功率放大器，其输出端AOUP、AOUN为占空比随着音频信号幅度变化的PWM波形，一般高电平可以达到3.2V～6.5V左右。而模拟开关的电源VDD2一般是由电池直接供电，电压范围一般是在3.2V～4.35V之间变化。模拟开关内部电路如图3所示，第一控制信号EN_SW经过电平转换器LevelShift实现电压从VL到VDD2的转换，其中，VL是基带的PMIC(PowerManagementIC，电源管理集成电路)产生的电源，一般是在1.8V～2.8V之间。当第一控制信号EN_SW经过电平转换器LevelShift后产生的第二控制信号PDB为高电平VDD2时，模拟开关关闭。当模拟开关关闭的时候，MOS管P3的各个端口的波形如图4所示。图中MOS管P5和N1器件为音频处理器内部和端口INP相连的内部电路，其中二极管D4和D3分别为MOS管P5和N1的寄生二极管。当模拟开关关断时，MOS管P5和N1一般都是为关断状态，则INP端为高阻态。MOS管P3的栅极电压控制电压为VDD2，当OUP端的输出电平VDD3≤VDD2+Vth时(其中，Vth为P1的导通阈值)，P3管可以完全关断。OUP端的电压变化，对INP端没有影响。寄生二极管D4不会有反灌电流，由于OUP到INP的通路被完全隔绝，所以OUP端的电平对音频处理器内部电路没有影响。但是当VDD3＞VDD2+Vth时，虽然模拟开关的栅极控制电压为VDD2，MOS管P3依然处于导通状态。输出端OUP的电平可以直接传输到INP端。由于电源VDD1的电平一般为1.8V～2.8V，当OUP输出高电平VDD3时，由于VDD3的值远大于VDD1和寄生二极管D4的导通阈值，即：VDD3>>VDD1+Vth_D4。所以，VDD3会通过MOS管P3在D4端产生很高的电流，反灌到电源VDD1端。D4的反灌电流如图5所示。反灌电流的存在，很容易导致音频处理器内部器件的损坏。同时，音频处理器内部和INP相连的器件，一般都是低压器件，关态击穿电压点一般会比较低。当OUP端的高电平传递到音频处理器内部时，同样会有导致不可恢复的N1被击穿损坏的风险。另外，由于反灌电流的存在，OUP端在高电平输出时，电压被迅速拉低，导致输出波形的变形、失真，极度恶化了音频信号的品质。同样，由于VDD1在瞬间被灌入电流，极易导致VDD1的电压状态的紊乱，进而导致整个系统的工作异常。对于传统的分立器件的二合一方案，当音频功率放大器中有输出升压功能的时候，会导致较大的反灌电流；而当音频功率放大器输出没有升压功能的时候，也由于外部的分立的模拟开关模块，而占据系统面积，并且会带来信号传输增益损耗、稳定性及一致性较差等多种问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决目前传统的听筒和扬声器二合一的音频信号播放器存在反灌电流，导致器件击穿，输出波形变形、失真，极度恶化音频信号的品质，使整个系统的工作异常，且占据系统面积，导致信号传输增益损耗、稳定差性及一致性差的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种集成式音频信号播放器，包括：音频处理器、音频控制器和扬声器；所述音频控制器包括音频功率放大器、运算放大器组件、最高电平选择器和电平转换器，所述音频功率放大器用于扬声器模式音频信号的放大，所述运算放大器组件用于听筒模式音频信号的放大，所述音频功率放大器和运算放大器的输出端均连接到所述扬声器；所述音频处理器输出两组音频信号，第一音频信号为听筒模式音频信号，所述第一音频信号连接到所述运算放大器组件输入端；第二音频信号为扬声器模式音频信号，所述第二音频信号连接到所述音频功率放大器输入端；所述音频处理器具有两个I/O端口，其中第一端口连接到所述运算放大器组件的控制端，用于控制运算放大器组件的通断；第二端口连接到所述音频功率放大器的控制端，用于控制音频功率放大器的通断；所述第一端口还连接到所述电平转换器输入端；所述最高电平选择器用于从所述音频功率放大器的电源电平、所述扬声器的正输入电平和所述扬声器的负输入电平中选出最大电平，即所述最高电平选择器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件和所述电平转换器；所述电平转换器用于将所述第一端口输出的电平转换到所述最大电平，即所述电平转换器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件。进一步地，所述运算放大器组件包括运算放大器及所述运算放大器的晶体管输入电路，所述晶体管输入电路包括正端晶体管输入电路和负端晶体管输入电路；所述正端晶体管输入电路并联于所述运算放大器的正输入端和负输出端之间，所述负端晶体管输入电路并联于所述运算放大器的负输入端和正输出端之间；所述晶体管输入电路中包括晶体管。进一步地，所述晶体管输入电路中的晶体管为PMOS管，所述最高电平选择器输出的最大电平施加于所述PMOS管的源极。进一步地，所述音频处理器的第一端口连接到所述运算放大器的控制端；所述音频处理器的第二端口连接到所述音频功率放大器的控制端；所述电平转换器输出的最大电平施加于所述PMOS管的栅极。进一步地，在所述PMOS管的源极和漏极之间并联有寄生二极管，寄生二极管的正端连接到PMOS管的漏极。进一步地，当所述第一端口为低电平时，所述运算放大器通路开通，且所述晶体管输入电路导通，当所述第一端口为高电平时，所述运算放大器通路关断，且所述晶体管输入电路截止；当所述第二端口为低电平时，所述音频功率放大器通路关断，当所述第二端口为高电平时，所述音频功率放大器通路开通。进一步地，所述第一音频信号的正端连接到所述运算放大器的正输入端，所述第一音频信号的负端连接到所述运算放大器的负输入端；所述运算放大器的正输出端连接到所述扬声器的正输入端，所述运算放大器的负输出端连接到所述扬声器的负输入端。进一步地，所述第二音频信号的正端连接到所述音频功率放大器的正输入端，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
集成式音频信号播放器，其特征在于，包括音频处理器、音频控制器和扬声器；所述音频控制器包括音频功率放大器、运算放大器组件、最高电平选择器和电平转换器，所述音频功率放大器用于扬声器模式音频信号的放大，所述运算放大器组件用于听筒模式音频信号的放大，所述音频功率放大器和运算放大器的输出端均连接到所述扬声器；所述音频处理器输出两组音频信号，第一音频信号为听筒模式音频信号，所述第一音频信号连接到所述运算放大器组件输入端；第二音频信号为扬声器模式音频信号，所述第二音频信号连接到所述音频功率放大器输入端；所述音频处理器具有两个I/O端口，其中第一端口连接到所述运算放大器组件的控制端，用于控制运算放大器组件的通断；第二端口连接到所述音频功率放大器的控制端，用于控制音频功率放大器的通断；所述第一端口还连接到所述电平转换器输入端；所述最高电平选择器用于从所述音频功率放大器的电源电平、所述扬声器的正输入电平和所述扬声器的负输入电平中选出最大电平，即所述最高电平选择器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件和所述电平转换器；所述电平转换器用于将所述第一端口输出的电平转换到所述最大电平，即所述电平转换器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件。...

【技术特征摘要】
1.集成式音频信号播放器，其特征在于，包括音频处理器、音频控制器和扬声器；所述音频控制器包括音频功率放大器、运算放大器组件、最高电平选择器和电平转换器，所述音频功率放大器用于扬声器模式音频信号的放大，所述运算放大器组件用于听筒模式音频信号的放大，所述音频功率放大器和运算放大器的输出端均连接到所述扬声器；所述音频处理器输出两组音频信号，第一音频信号为听筒模式音频信号，所述第一音频信号连接到所述运算放大器组件输入端；第二音频信号为扬声器模式音频信号，所述第二音频信号连接到所述音频功率放大器输入端；所述音频处理器具有两个I/O端口，其中第一端口连接到所述运算放大器组件的控制端，用于控制运算放大器组件的通断；第二端口连接到所述音频功率放大器的控制端，用于控制音频功率放大器的通断；所述第一端口还连接到所述电平转换器输入端；所述最高电平选择器用于从所述音频功率放大器的电源电平、所述扬声器的正输入电平和所述扬声器的负输入电平中选出最大电平，即所述最高电平选择器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件和所述电平转换器；所述电平转换器用于将所述第一端口输出的电平转换到所述最大电平，即所述电平转换器输出所述最大电平，所述最大电平供给所述运算放大器组件。2.根据权利要求1所述的集成式音频信号播放器，其特征在于，所述运算放大器组件包括运算放大器及所述运算放大器的晶体管输入电路，所述晶体管输入电路包括正端晶体管输入电路和负端晶体管输入电路；所述正端晶体管输入电路并联于所述运算放大器的正输入端和负输出端之间，所述负端晶体管输入电路并联于所述运算放大器的负输入端和正输出端之间；所述晶体管输入电路中包括晶体管。3.根据权利要求2所述的集成式音频信号播放器，其特征在于，所述晶体管输入电路中的晶体管为PMOS管，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹辉，
申请(专利权)人：上海芯望电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31