用于限制供应至一喇叭的输出信号振幅的放大电路制造技术

本发明专利技术提供一种用于限制供应至一喇叭的输出信号振幅的放大电路，包含一放大器、第一电阻器、第二电阻器，及一反馈控制装置。放大器具有至少一输入端及一输出端，并可经由输入端接收一输入信号后在其输出端得到一输出信号，并将其供应至喇叭上；第一电阻器耦接于输入信号与放大器的输入端间；第二电阻器耦接于放大器的输入端与输出端之间，该放大电路的增益可由该第二电阻器与该第一电阻器的阻抗所决定；反馈控制装置是耦接至放大器的输出端及第二电阻器之间；当输出信号的振幅超出一预定范围时，第二电阻器可受该反馈控制装置的控制调整，而减小该放大电路的增益，藉此以限制输出信号的振幅于预定范围内。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是在提供一种放大电路，特别是指一种适用于音频信号的放大电路。参阅附图说明图1，其为一已知的放大电路6，包含了一放大器61，及二电阻器Z1、Z2。放大器61具有一反相输入端62、一同相输入端63，及一输出端64。电阻器Z1的一端是连接在放大器61的反相输入端62上，另一端则是与输入信号VIN相连接；电阻器Z2则是耦接于放大器61的反相输入端62及输出端64之间。如人们所熟知，输出信号VOUT与VIN的关系为VOUT=-Z2Z1VIN,]]>亦即其增益(gain，定义为输出信号和输入信号的比值)为，其中负号代表输出信号VOUT与输入信号VIN反相。因此输出信号VOUT的大小取决于电阻器Z2及Z1之间的阻抗比值，当输入信号VIN越大，同样地，输出信号VOUT也将变得越大。然而，各种不同音源的声音信号振幅差异很大，例如，通常MIDI音源声音较大，再者，这些声音信号于录制时亦无统一的音量标准。而且，连接于放大器61输出端64的负载(如喇叭、耳机等，图未示)的额定功率为固定。因此，当音源本身振幅较大，再通过固定增益之放大电路6的放大后，所输出之信号VOUT可能会超过负载的额定功率，即会因为过热或者过电流，导致负载损毁或烧毁。本专利技术的另一目的在提供一种利用输出信号来对电阻器的阻抗进行反馈控制而能调整其增益的放大电路。于是，本专利技术的放大电路，包含了一放大器、第一电阻器、第二电阻器，及一反馈控制装置；放大器的输入端接收输入信号后，可在其输出端得到一经放大后的输出信号并供应至一喇叭；第一电阻器是耦接于该输入信号与该放大器的输入端之间；第二电阻器则耦接于该放大器的输入端与该输出端之间，该放大电路的增益可由该第二电阻器与该第一电阻器的阻抗所决定；反馈控制装置的一输入端耦接至该放大器的输出端，而反馈控制装置的至少一输出端耦接至该第一电阻器及该第二电阻器至少其中之一，当该输出信号的振幅超出一预定范围时，该第二电阻器与该第一电阻器的阻抗可受该反馈控制装置调整，而减小该放大电路的增益，藉此以限制该输出信号的振幅于该预定范围内。为进一步说明本专利技术的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细的描述。参阅图3，在第一较佳实施例中，包含了一放大器2，具有一反相输入端21、一同相输入端22，及一输出端23。第一电阻器R1的一端是连接在反相输入端21上，另一端则可接收输入信号VIN。而第二电阻器4具有三个互相并联的电阻单元，分别是第一电阻单元R21、第二电阻单元R22，及第三电阻单元R23，其中，第一电阻单元R21及第二电阻单元R22是为可变电阻，其阻抗可受下述的第一信号V1及第二信号V2控制而呈现不同阻抗值的变化。此外，配合图4，在本实施例中，第一及第二电阻单元R21、R22可采p型金氧半场效晶体管N1来作为压控电阻(voltage-controlled resistance)，人们熟知，当p型金氧半场效晶体管N1操作于三极区(triode region)时，施加于晶体管N1的闸极G1的电压(V1、V2)越高，其漏极D1与源极S1间的通道电阻值即变得越高，亦即阻抗值可随控制信号(V1、V2)的电位上升而上升，随控制信号的电位下降而下降，因此可等效于图4右方的电阻，即达到实现可变电阻的目的。反馈控制装置5具有第一比较器C1及第二比较器C2，其中，第一比较器C1是针对一预定范围上限值VH及输出信号VOUT进行比较，并送出一可控制第一电阻单元R21的第一信号V1。当输出信号VOUT低于预定范围上限值VH时，即送出一高电位的第一信号V1；而当输出信号VOUT高于第一预定信号VH时，即送出一低电位的第一信号V1。相同地，在第二比较器C2中，当输出信号VOUT高于一预定范围下限值VL时，即送出一高电位的第二信号V2，反之，则送出一低电位的第二信号V2。在本实施例中，预定范围上、下限值VH、VL是为固定的直流电压值，并藉此限制输出信号VOUT振幅的上下范围。因此，当输出信号VOUT的大小落在预定范围上限值VH与预定范围下限值VL的范围内时，亦即，此时第一比较器C1及第二比较器C2分别输出高电位的第一信号V1及第二信号V2，使得第一电阻单元R21及第二电阻单元R22的阻抗上升，并远大于第三电阻单元R23的阻抗(亦即，此时第一电阻单元R21及第二电阻单元R22相较于第三电阻单元R23可被视为无限大)。因此，第二电阻器4的整体阻抗可近似于第三电阻单元R23的阻抗，所以VOUT=-(R23R1)VIN.]]>当输入信号VIN振幅太大而导致放大后的输出信号VOUT的振幅太大(有可能烧毁喇叭)，使其波形的最高电压值(peak value)大于预定范围上限值VH时，第一比较器C1将会输出一低电位的第一信号V1。因此，第一电阻单元R21的阻抗下降，使得第二电阻器4的等效阻抗近似于第一电阻单元R21及第三电阻单元R23二者并联后的阻抗，所以第二电阻器4的整体阻抗下降，使得输出信号VOUT与输入信号VIN的关系成为VOUT=-(R21||R23R1)VIN,]]>亦即增益值下降(由 变成 )。因此，输出信号VOUT的振幅缩小使其波形的最高电压值不会高于预定范围上限值VH，达到限制输出信号VOUT的振幅的目的。另一方面，当输入信号VIN振幅太大而导致放大后的之出信号VOUT的振幅太大，使其波形的最低电压值低于预定范围下限值VL时，第二比较器C2将会输出一低电位的第二信号V2。因此，第二电阻单元R22的阻抗下降，所以第二电阻器4的等效阻抗近似于第二电阻单元R22及第三电阻单元R23二者并联后的阻抗，所以第二电阻器4的整体阻抗下降，使得输出信号VOUT与输入信号VIN的关系成为VOUT=-R22||R23R1)VIN,]]>亦即增益值下降(由 变成 )。因此输出信号VOUT的振幅缩小使其波形的最低电压值不会低于预定范围下限值VL，亦即拉高了输出信号VOUT的最低电位，达到限制输出信号VOUT的振幅的目的。本专利技术的第二较佳实施例大体上是与第一较佳实施例类似，差别在于将第一电阻单元R21及第二电阻单元R22改采n型金氧半场效晶体管(图未示)，亦即外加于晶体管闸极的电压越高，则漏极与源极间的通道电阻越低，因此，将图3中第一比较器C1及第二比较器C2的两输入端所接收的信号互换，即可得到本专利技术的第二较佳实施例。上述预定范围上限值VH及预定范围下限值VL的电位高低，是随使用者的需求而采不同的设定，主要是依据所连接喇叭的额定功率而定。最后，综合上述，本专利技术利用反馈控制装置5来控制第二电阻器4的阻抗，进而使输出信号VOUT的振幅能被限制在预定范围上限值VH和预定范围下限值VL的范围内，因此可避免当较大的音频讯号输入而造成输出过大，进而导致负载(喇叭、耳机等)损坏或过热等问题，确实达到本专利技术的目的。本专利技术的实施例中，虽采变化第二电阻器阻抗的方式来改变放大电路的增益，然熟悉本
者应了解，亦可利用变化第一电阻器阻抗的方式，来调整第二电阻器与第一电阻器的阻抗比，同样可达到改变放大电路的增益的目的。当然，本
中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作为对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实质精神范围内，对以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于限制供应至一喇叭的输出信号振幅的放大电路，包含： 一放大器，具有至少一输入端，及一输出端，该放大器可经由该输入端接收一输入信号，并在该输出端得到一经放大后的输出信号供应至该喇叭； 第一电阻器，耦接于该输入信号与该放大器之输入端之间；及 第二电阻器，耦接于该放大器之输入端与该输出端之间，该放大电路的增益可由该第二电阻器与该第一电阻器的阻抗所决定； 一反馈控制装置，具有一输入端耦接至该放大器的输出端，及至少一输出端耦接至该第一电阻器及该第二电阻器至少其中之一，当该输出信号的振幅超出一预定范围时，该第二电阻器与该第一电阻器的阻抗可受该反馈控制装置调整，而减小该放大电路的增益，藉此以限制该输出信号的振幅于该预定范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁德育，余建志，
申请(专利权)人：纬创资通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]