全差分音频功率放大器开关机噪声抑制电路制造技术

一种全差分音频功率放大器开关机噪声抑制电路，由全差分运算放大器、快充电路、高低电压比较器、开关机控制电路、共模偏置电路组成。正、负差分音频输入信号经控制开关接全差分运算放大器的正、负共模输入接脚，共模偏置电路输出电压经过ＲＣ滤波器连接到全差分运算放大器的电压输入接脚。开启功率放大器时，共模电压先对系统中的各个结点平滑充电，建立运算放大器内部的工作点，再开启输出功率管；关闭功率放大器时，共模电压通过接地电阻放电，共模电压下降到一定程度时，再关闭输出功率管。本发明专利技术可以有效地抑制音频功率放大器中开机、关机产生的噪声，提高系统的电源抑制比ＰＳＲＲ，提高音频信号的放大质量。

【技术实现步骤摘要】
全差分音频功率放大器开关机噪声抑制电路 本专利技术是用于全差分音频功率放大器中抑制开关机噪声的电路。 开关机噪声(Pop Click)的抑制技术主要集中在master-slaver 结构的音频功率放大器中。在开机时把master和slaver AB类运放 都接成缓冲器的形式，同时对旁路电容快速充电，使AB类放大器内 部静态工作点在共模电压达到规定值之前建立好。在关机或静音时， 由于旁路电容储存了大量电荷，利用其慢速放电到一定电平再关闭 AB类放大器。图1是传统的全差分音频功率放大器电路结构，由于全差分运放 具有公认的对称性，因而对如何消除其开关机噪声研究的不多。实际 上，在这种电路结构中，输出功率管的寄生电容比较大，开关机时在 每个输出端都会产生比较大的电压冲击，当对称性出现差异时，负载 上也会出现明显的开关机噪声。图2所示的是图1中共模偏置电路，全差分运放(运算放大器) 的共模电压是直接用电源分压所得到，对电源没有抑制作用。全差分 AB类运放对共模电压有较高的要求，共模电压的波动是在输出端产 生噪声的另一个原因。现在解决开关机噪声问题的方法有 一类是调整各级偏置的时间常数或是增加延时开通输出的电路，它们的问题是各级偏置的时间常 数不好控制，增加了设计的难度，而且不能彻底地解决问题；另一类 是采用外部mute电路，当运算放大器开关那个一瞬间，采用外部信 号去mute掉开关机噪声，它的问题是增加系统的复杂性和成本。
技术实现思路
开关机噪声的产生是由于电路内部一些较大电容输出结点充电 和放电引起。只要在开启功率放大器时，先对系统中的各个结点平滑 充电，建立好运算放大器内部的工作点，共模电压充电到一定值，再 开启输出功率管，这样就可以有效地抑制开机时产生的噪声；在关闭 功率放大器时，先对共模电压放电，等共模电压下降到一定程度时， 再关闭输出功率管，可以有效抑制关机产生的噪声。根据上述分析，本专利技术设计的全差分音频功率放大器开关机噪声 抑制电路是正、负差分音频输入信号接全差分运算放大器(可以简称全差分 运放或者运算放大器)的正、负共模输入接脚，正、负差分音频输出 信号接全差分运放大器的正、负共模输出接脚；共模偏置电路由第一 分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、旁路电容 依次串联组成，第一分压电阻接电源，旁路电容接地，第二分压电阻、 第三分压电阻的交接处共模电压连接到全差分运算放大器的电压输 入接脚，其特征在于，负差分音频输入信号经第五开关接全差分运算 放大器的负共模输入接脚，正差分音频输入信号经第六开关接全差分 运算放大器的正共模输入接脚；全差分运算放大器的负共模输入接脚 依次串联第一开关和第一充放电电阻后接地，全差分运算放大器的正 共模输入接脚依次串联第二开关和第二充放电电阻后接地；第一开关 和第一充放电电阻的交接处依次串联第三幵关和第三充放电电阻后接全差分运算放大器的正共模输出接脚，第二开关和第二充放电电阻 的交接处依次串联第四开关和第四充放电电阻后接全差分运算放大器的负共模输出接脚；一个预设比较值的高低电压比较器的输出端连接至一个快充电 路的输入端，高低电压比较器输入端和快充电路输出端连接于共模偏 置电路的第四分压电阻与旁路电容之间。本专利技术可以通过控制各个开关的关闭和断开实现以下功能开启 功率放大器时，共模电压先对系统中的各个结点平滑充电，建立好运 算放大器内部的工作点，充电到一定值，再开启输出功率管，这样就 可以有效地抑制开机时产生的噪声；在关闭功率放大器时，共模电压 通过接地电阻放电，等共模电压下降到一定程度时，再关闭输出功率 管，可以有效抑制关机产生的噪声。 [附图说明]图1是传统全差分音频功率放大器的电路结构。 图2是图1中共模偏置电路。图3是本专利技术全差分音频功率放大器开关机噪声抑制电路。图4是图3中的共模偏置电路。 [具体实施方式]下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。见图3、图4所示的本专利技术全差分音频功率放大器开关机噪声抑 制电路，正、负差分音频输入信号IN+、 IN-接全差分运放1的正、 负共模输入接脚，正、负差分音频输出信号Vo+、 Vo-接全差分运放l的正、负共模输出接脚；共模偏置电路8由第一分压电阻R1、第二 分压电阻R2、第三分压电阻R3、第四分压电阻R4、旁路电容9依次 串联组成，第一分压电阻R1接电源Vdd，旁路电容9接地，第二分 压电阻R2、第三分压电阻R3的交接处获得的共模电压Vcom连接到 全差分运放l的电压输入接脚。这些电路结构与现有技术是一样的。 不同的特征在于负差分音频输入信号IN-经第五开关S5接全差分 运放1的负共模输入接脚，正差分音频输入信号IN+经第六开关S6 接全差分运放1的正共模输入接脚；全差分运放1的负共模输入接脚 依次串联第一开关Sl和第一充放电电阻7后接地，全差分运放1的 正共模输入接脚依次串联第二开关S2和第二充放电电阻5后接地； 第一开关Sl和第一充放电电阻7的交接处依次串联第三开关S3和第 三充放电电阻6后接全差分运放1的正共模输出接脚，第二开关S2 和第二充放电电阻5的交接处依次串联第四开关S4和第四充放电电 阻4后接全差分运放1的负共模输出接脚。一个预设比较值的高低电压比较器3的输出端连接至一个快充 电路2的输入端，预设fe较值为电源电压Vdd二分之一的9(m，高低 电压比较器3输入端和快充电路2输出端连接于共模偏置电路8的第 四分压电阻R4与旁路电容9之间的接点cin。高低电压比较器3和 快充电路2均为现有公知电路模块。为了克服共模电压Vcom的波动使全差分运放1正负输出端产生 噪声，作为本专利技术的改进，共模偏置电路8输出的共模电压Vcom经过一个由电阻和电容组成的RC滤波器再连接到全差分运放1的电压输入接脚(见图4)。 RC滤波器滤除电源上的纹波，得到的共模电 压Vcom有很高的电源抑制比PSRR。本专利技术抑制开关机噪声的工作原理如下当系统开启时，共模电压Vcom较低。断开第五开关S5和第六开 关S6，全差分运放器1与输入信号IN-和IN+断开。关闭第一至第四 开关S1 S4，快充电路2对全差分运放1内部节点充电，建立工作 点(主要是输出端的功率管，寄生电容可高达50pF)，同时对外部电 容(主要是旁路电容9)快速充电。当全差分运放1内部器件的工 作点建好之后，外部电容(主要是旁路电容9)也充电到一定电压。 比较器3监测接点Cin电压的高低，当接点Cin到达预设比较值即 Vdd/2的90%时关闭快充电路2。延迟一段时间让接点Cin充电到 Vdd/2，关闭第五开关S5和第六开关S6，全差分运放1接通输入信 号IN-和IN+，断开第一至第四开关S1 S4开关，全差分运放1正常 工作，这样有效地抑制开机时产生的噪声。当系统关闭时，共模电压Vcom较高。当外部旁路电容9放电到 很低的电平，如600mV，'断开第五开关S5和第六开关S6，全差分运 放器1与输入信号IN-和IN+断开。此时关闭第一至第四开关S1 S4， 全差分运放1内部节点通过接地电阻4 7放电。这样有效地抑制关 机时产生的噪声。综上所述，本专利技术可以有效地抑制音频功率放大器中开机、关机 产生的Pop Click噪声，提高系统的电源抑制比PSRR，提高音频信 号的放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全差分音频功率放大器开关机噪声抑制电路，正、负差分音频输入信号接全差分运算放大器的正、负共模输入接脚，正、负差分音频输出信号接全差分运算放大器的正、负共模输出接脚；共模偏置电路由第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻、旁路电容依次串联组成，第一分压电阻接电源，旁路电容接地，第二分压电阻、第三分压电阻的交接处共模电压连接到全差分运算放大器的电压输入接脚，其特征在于，负差分音频输入信号经第五开关接全差分运算放大器的负共模输入接脚，正差分音频输入信号经第六开关接全差分运算放大器的正共模输入接脚；全差分运算放大器的负共模输入接脚依次串联第一开关和第一充放电电阻后接地，全差分运算放大器的正共模输入接脚依次串联第二开关和第二充放电电阻后接地；第一开关和第一充放电电阻的交接处依次串联第三开关和第三充放电电阻后接全差分运算放大器的正共模输出接脚，第二开关和第二充放电电阻的交接处依次串联第四开关和第四充放电电阻后接全差分运算放大器的负共模输出接脚；一个预设比较值的高低电压比较器的输出端连接至一个快充电路的输入端，高低电压比较器输入端和快充电路输出端连接于共模偏置电路的第四分压电阻与旁路电容之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖国庆，
申请(专利权)人：上海沙丘微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]