CN101360351B - 利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路 - Google Patents

Abstract

利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路，主要应用于汽车音响、家用DVD、音频处理模块，带有双路混合话筒放大功能和显示制式电压信号转换，高质量静音、待机功能，开关机“噗”声小。该电路包括音频预放大模块、二阶低通滤波模块、输出模块、静音模块(4)；其中，静音模块的输出端接音频预放大模块的控制端，音频预放大模块的输出端接二阶低通滤波模块的输入端，二阶低通滤波模块的输出端接输出模块的输入端。每声道都具有固定的12dB音频预放大模块、二阶低通滤波模块、输出模块、静音模块。该电路具有电压范围宽、负载能力强、待机电流小、***元件少等优点，使用广泛功能全。

Description

利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路

技术领域

本发明是一种利用双跨导级联完成静音功能的低通电路结构，主要涉及音频类电路的静音处理、带宽调节及噪声抑制，属于集成电路制造的技术领域。 

背景技术

车载DVD技术的成熟和汽车产业的兴起，使人们在舒适的旅途中，可以享受汽车多媒体技术带来的视听效果。 

目前市场上的DVD机设计方案中音频处理部分，一般都采用“DVD处理器→AUDIO D/A转换器→音频放大电路”的结构。由于D/A模块价格昂贵且输出能力较低，为了保证一定功率的音频放大能力，所以必须在两者之间加装前置放大电路。普遍使用运放根据需要接成不同的低通滤波器，一方面完成音色处理，另一方面增强了信噪比。本发明在电路中集成了低通滤波回路，并利用控制2级跨导完成静音，不但节约了成本又大大提高了信噪比。 

为了满足用户的需要，我们设计了此类电路，一方面集成了以上部分，减少了由于运放损坏导致的D/A模块损坏，而且加装了双路混和话筒放大和视频制式转换功能、可调节带宽的重低音回路，很好的满足了人们的需要。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路，在双极电路中完成高质量的静音和滤波，在不影响前级输入阻抗的前提下，利用第二级跨导为0的方法实现65dB以上的静音，而且静音后对后级放大选频模块的输入静态点没有影响。后级二阶低通滤波网络的加入，不但为放大做了选频处理，而且提高了信噪比。 

 技术方案：  本发明的利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路包括音频预放大模块、二阶低通滤波模块、输出模块、静音模块；其中，静音模块的输出端接音频预放大模块的控制端，音频预放大模块的输出端接二阶低通滤波模块的输入端，二阶低通滤波模块的输出端接输出模块的输入端。 

具体电路中，信号输入端连接音频预放大模块的第16电阻和第1电阻；音频预放大模块的输出端即第8电阻连接二阶低通滤波模块的的输入端即第7电阻；二阶低通滤波模块的第18电阻连接输出模块的第32晶体管的基极和第19晶体管的基极，二阶低通滤波模块的输出端即第9电阻连接输出模块的输入端即第15晶体管的基极、集电极和第21电阻、第22电阻；静音模块的输出端即静音模块的第13晶体管基极和集电极连接音频预放大模块的的控制端即第21晶体管的基极。 

当电路正常工作时，信号由Vin输入，经过双跨导级联放大后输出到电阻R6上，并且获得12dB的增益放大，此处为音频预放大模块。R6两端的信号即由阻容和跟随器组成的二阶低通滤波器后变换带宽至30KHZ(-3dB)，由输出管将信号输出。静音部分输出控制音频预放大模块的二级跨导，产生静音效果。 

有益效果： 

1.由于采用跨导控制实现静音，比以往的开关式静音在静音效果上有很大提高。静音时不影响第一级的跨导，所以对输入阻抗无影响。静音后由于负载上电流为零，所以不影响低通运放的直流电位。 

2.二阶低通滤波网络采用阻容串连模式代替纯电容对高频部分抑制，在保证一定带宽和Q值的基础上比传统的二阶网络设计节约电容20％～30％，大幅度缩减芯片面积，这在半导体集成电路产品成本压力日益增大的今天，无疑将产生极大的竞争力。 

附图说明

图1为本发明利用双跨导级联完成静音功能的低通电路结构的部分原理图。 

图2为输入部分框图结构， 

图3为后级带通滤波放大器框图结构， 

图4为带通波形仿真曲线。 

具体实施方式

信号输入端Vin连接音频预放大模块的第16电阻R16和第1电阻R1；音频预放大模块的输出端即第8电阻R8连接二阶低通滤波模块的的输入端即第7电阻R7；二阶低通滤波模块的第18电阻R18连接输出模块的第32晶体管Q32的基极和第19晶体管Q19的基极，二阶低通滤波模块的输出端即第9电阻R9连接输出模块的输入端即第15晶体管Q15的基极、集电极和第21电阻R21、第22电阻R22；静音模块的输出端即静音模块的第13晶体管Q13基极和集电极连接音频预放大模块的的控制端即第21晶体管Q21的基极。 

一、音频处理部分，设计方案： 

音频放大部分要求，单、双电源工作，增益固定为12dB，输出电平2Vrms，带宽30kHz(-3dB) 

下面分析下Cent(中置)部分结构(可参考原理图2) 

输入部分分析： 

信号由第31晶体管Q31、第33晶体管Q33放大后，转换为电流，经第7晶体管Q7、第20晶体管Q20、第18晶体管Q18、第9晶体管Q9电流转换后输出到第6电阻R6上还原为电压，此部分增益由输入级负载电阻R0、第5电阻R5、第13电阻R13，电流转换级负载电阻R19、第17电阻R17及输出电阻R6共同控制。此处为2个跨导式放大器级联而成，Vin输入gm1转换成电流，并利用第20晶体管Q20、第7晶体管Q7、第6晶体管Q6做为负载，利用三极管的IC变化产生微小的Vbe的变化(Vbe＝VT×ln(Is/Ie))。Vbe的变化再输入gm2转化成电流差，最后在负载第6电阻R6上还原成电压。 

Vout＝Vin×(R0×R1×gm1×gm2) 

静音利用第21晶体管Q21的关闭，使得2级跨导gm＝0，代入公式可以得到Vout＝0 

注意点： 

①.输入级工作电流为20~30uA，保证较好的Rin， 

②.电流转换级有一定的电流能力，保证较好的输出能力， 

③.R6在增益足够时尽量小，保证较小的失调电压， 

④.第1晶体管Q1、第0晶体管Q0减小了由于结构不对称造成的失调，与第27晶体管Q27配合保证了很好的动态范围。 

⑤第一级跨导负载三极管的ΔIc在一定的量级之内，以保证电流转换时良好的线性度。 

后级带通滤波放大器： 

前级的输出电压经后级的射随放大器输出，此处为保证带宽做了二阶低通，结构如下： 

注意点： 

①.第7电阻R7、第2电阻R2与第0电容器C0组成低通，对30K以上频率衰减 

②.第9电阻R9与第1电容器C1组成2阶对频率选择放大，对10K以上频率做了相应的放大，弥补高频损失增加了Q值 

③.第9电阻R9在此处可以较好的调整频带，如要达到要求的带宽而不串入第9电阻R9的话，第1电容器C1的容值要增大20％~30％。 

此处设计目标为尽量减小电容带来的面积损耗，节约了60PF的电容，达到了与原设计相似的带宽。 

跟随器部分： 

P型第32晶体管Q32、N型第30晶体管Q30采用复合结构，大大提高了输入阻抗，减小了由第32晶体管Q32基极电流导致的失调电压的影响。 

第35晶体管Q35、R20提供了较大的驱动电流，保证了较好的线性放大，R21、R22的合理选择弥补了由于驱动电流大而引起的输出管静态电流大的不良效果。 

整个音频部分的偏置来自Bias部分，设计电流为70~90uA，60u以下就不工作了，过大则产生能源浪费。第5晶体管Q5为静音偏置开启端，此处控制音频电流转换的工作状态。第5晶体管Q5不能按开关管设计，因为要保证一定的静音时间，防止静音过快的“噗”声。 

二、音频处理部分的实测参数指标：(npn1 bf 150，pnp1 bf 25) 

Claims (1)

1.一种利用双跨导级联完成静音功能的低通集成电路，其特征在于该电路包括音频预放大模块、二阶低通滤波模块、输出模块、静音模块；其中，静音模块的输出端接音频预放大模块的控制端，音频预放大模块的输出端接二阶低通滤波模块的输入端，二阶低通滤波模块的输出端接输出模块的输入端；

其中，二阶低通滤波模块采用阻容串连模式代替纯电容对高频部分抑制；

音频预放大模块，将由输入端Vin输入的信号经过双跨导级联放大后输出到电阻R6上，并且获得12dB的增益放大；

静音模块的输出控制音频预放大模块的第二级跨导，产生静音效果；

静音模块利用第21晶体管Q21的关闭，使得第二级跨导gm2＝0。

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