CN108769873B - 一种信号切换电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号切换电路及电子设备，该信号切换电路包括模拟切换开关、用于输入第一电压信号的第一输入端、用于输入第二电压信号的第二输入端、用于输出电流信号的输出端、用于输入控制信号的控制端、及第一电压电流转换模块和第二电压电流转换模块；第一电压电流转换模块被设置为将第一电压信号转换为第一电流信号传送至模拟切换开关的第一输入引脚；第二电压电流转换模块被设置为将第二电压信号转换为第二电流信号传送至模拟切换开关的第二输入引脚；模拟切换开关的输出引脚与输出端连接；控制端与模拟切换芯片的控制引脚连接，模拟切换开关被设置为根据控制信号将接收到的第一电流信号或者第二电流信号传输至输出引脚。

Description

一种信号切换电路及电子设备

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，更具体地，本发明涉及一种信号切换电路及电子设备。

背景技术

音频信号切换电路用于在不同的输入信号之间进行切换，从而输出用户期望的信号，常见的信号切换方式有物理式开关，继电器，电子模拟开关等。物理式开关和继电器虽然接触阻抗低，失真小，但有体积大，操作和控制不便的缺点，不适合小型化产品的应用，因此电子模拟开关为小型产品中常用的开关形式。

常见的应用模拟切换开关的信号切换电路通常为如图1所示，该信号切换电路通过电压受到模拟切换开关的供电电压的限制，例如，如果需要不失真的切换幅度为2V的音频信号(2V为民用音频设备常见的标准输出电平)，则需要模拟切换开关的供电电压至少高于信号电压的峰值(通常为5.6V),否则信号在通过模拟切换开关时会产生削波失真，模拟切换开关输出的信号的波形图如图5所示，其中，横坐标表示时间，纵坐标表示输出信号的电压。通常与模拟切换开关连接的小型信号处理***或者数模转换***的供电电压为3.3V,单独为模拟切换开关设计较高的供电电压显著的增加了电源***的设计复杂度和***的功耗，且需要选用高耐压的模拟切换开关，这就增加了硬件成本。如直接使用3.3V供电电压则最大仅可输入1V幅度的信号，当信号超出此范围时会产生严重的失真。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种至少能够解决上述问题之一的新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种信号切换电路，包括模拟切换开关、用于输入第一电压信号的第一输入端、用于输入第二电压信号的第二输入端、用于输出电流信号的输出端、用于输入控制信号的控制端、及第一电压电流转换模块和第二电压电流转换模块；所述第一电压电流转换模块被设置为将所述第一电压信号转换为第一电流信号传送至所述模拟切换开关的第一输入引脚；所述第二电压电流转换模块被设置为将所述第二电压信号转换为第二电流信号传送至所述模拟切换开关的第二输入引脚；所述模拟切换开关的输出引脚与所述输出端连接；所述控制端与所述模拟切换芯片的控制引脚连接，所述模拟切换开关被设置为根据所述控制信号将接收到的所述第一电流信号或者所述第二电流信号传输至所述输出引脚。

可选的是，所述第一电压电流转换模块和所述第二电压电流转换模块均由电阻提供。

可选的是，所述信号切换电路还包括控制模块，所述控制模块被设置为在所述模拟切换开关的其中一个输入引脚与输出引脚连接的情况下，控制所述模拟切换开关的另一个输入引脚与接地端连接。

可选的是，所述控制模块包括PNP三极管、第一NPN三极管和第二NPN三极管，所述第一输入引脚经所述第一NPN三极管与所述接地端连接，所述第二输入引脚经所述第二NPN三极管与所述接地端连接，所述第一NPN三极管的基极与所述模拟切换开关的控制引脚连接，所述PNP三极管的基极与所述控制引脚连接，所述第二NPN三极管的基极经所述PNP三极管与电源端连接。

可选的是，所述信号切换电路还包括第一偏置模块和第二偏置模块，所述第一偏置模块被设置为设置所述第一输入引脚的工作点；所述第二偏置模块被设置为设置所述第二输入引脚的工作点。

可选的是，所述第一偏置模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在电源端和接地端之间，所述第三电阻连接在所述第一输入端、与所述第一电阻和所述第二电阻之间的电位点之间。

可选的是，所述第二偏置模块包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻和所述第五电阻串联连接在电源端和接地端之间，所述第六电阻连接在所述第二输入端、与所述第四电阻和所述第五电阻之间的电位点之间。

可选的是，所述第一电阻和所述第四电阻由同一电阻器件提供，所述第二电阻和所述第五电阻由同一电阻器件提供。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，包括根据本发明第一方面所述的信号切换电路。

可选的是，所述电子设备还包括电流输入型芯片，所述电流输入型芯片的输入引脚与所述输出端连接。

本发明的一个有益效果在于，通过该电压电流转换模块预先分别将第一输入端和第二输入端输入的电压信号转换为电流信号，使得模拟切换开关传输的就是电流信号。进一步使理论上通过模拟切换开关的电压接近零电压，有效的解决了模拟切换开关的电压摆幅限制问题，避免在模拟切换开关的输入信号的电压超过控制信号的电压时，出现信号失真的问题。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为现有的信号切换电路的方框原理图；

图2为根据本发明一种信号切换电路的一种实施结构的方框原理图；

图3为根据本发明一种信号切换电路的另一种实施结构的方框原理图；

图4为根据本发明一种信号切换电路一种实施结构的电路原理图；

图5为现有的信号切换电路输出的信号的波形图；

图6为本发明的信号切换电路输出的信号的波形图。

附图标记说明：

U1-模拟切换开关； U21、U22-电压电流转换模块；

in1-第一输入端； in2-第二输入端；

Ctrl-控制端； out1-输出端；

U3-控制模块； U41、U42-偏置模块；

D1、D2-二极管； Q1、Q2-NPN三极管；

Q3-PNP三极管； GND-接地端；

VCC-电源端； R1～R8、R21、R22-电阻；

P1、P2-电位点。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的模拟切换开关的输入信号的电压超过控制信号的电压时，会导致输出的信号失真的问题，提供了一种信号切换电路。如图2所示，该信号切换电路包括模拟切换开关U1、用于输入第一电压信号的第一输入端in1、用于输入第二电压信号的第二输入端in2、用于输出电流信号的输出端out1、用于输入控制信号的控制端Ctrl、及第一电压电流转换模块U21和第二电压电流转换模块U22。第一电压电流转换模块U21连接在第一输入端in1和模拟切换开关U1的第一输入引脚in11之间，第一电压电流转换模块U21被设置为将第一电压信号转换为第一电流信号，并将第一电流信号传送至模拟切换开关U1的第一输入引脚in11。第二电压电流转换模块U22连接在第二输入端in2和模拟切换开关U1的第二输入引脚in12之间，第二电压电流转换模块U22被设置为将第二电压信号转换为第二电流信号，并将第二电流信号传送至模拟切换开关U1的第二输入引脚in12。模拟切换开关U1的输出引脚out11与输出端out1连接；控制端Ctrl与模拟切换芯片U1的控制引脚Ctrl1连接，以接收控制端Ctrl输入的控制信号。模拟切换开关U1被设置为根据控制信号将接收到的第一电流信号或者第二电流信号传输至输出引脚out11。

具体的，第一电压电流转换模块U21和第二电压电流转换模块U22可以将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。第一电压电流转换模块U21和第二电压电流转换模块U22可以均由电压电流转换器提供。

在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，第一电压电流转换模块U21和第二电压电流转换模块U22可以分别由电阻R21和电阻R22提供。通过电阻可以实现将电压信号转换为电流信号的功能，而且电路结构简单，便于实现。还可以减小电路占用空间。

进一步地，控制信号可以是高电平或者低电平。例如，模拟切换开关U1可以是在控制引脚Ctrl1接收到高电平的控制信号时，输出引脚out11与第一输入引脚in11连接，使得模拟切换开关U1将第一输入引脚in11输入的第一电流信号传输至输出引脚out11，输出端out1也输出第一电流信号。模拟切换开关U1可以是在控制引脚Ctrl1接收到低电平的控制信号时，输出引脚out11与第二输入引脚in12连接，使得模拟切换开关U1将第二输入引脚in12输入的第二电流信号传输至输出引脚out12，输出端out1也输出第二电流信号。

这样，通过该电压电流转换模块U21、U22预先分别将第一输入端in1和第二输入端in2输入的电压信号转换为电流信号，那么，模拟切换开关U1传输的就是电流信号。这就使得理论上通过模拟切换开关U1的电压接近零电压，有效的解决了模拟切换开关U1的电压摆幅限制问题，避免在模拟切换开关的输入信号的电压超过控制信号的电压时，出现信号失真的问题。还可以减小硬件成本。

在该信号切换电路的供电电压低于第一输入端或者第二输入端输入电压信号的电压的情况下，例如，供电电压为1.2V，第一输入端和第二输入端输入电压信号的电压均为2V，通过本发明的信号切换电路仍然可以无失真的切换传输输入的信号。图6为本实施例的信号切换电路输出的信号的波形，其中，横坐标表示时间，纵坐标表示输出信号的电压。

图3为根据本发明一种信号切换电路的另一种实施结构的方框原理图。

根据图3所示，该信号切换电路还可以包括控制模块U3，控制模块U3被设置为在模拟切换开关U1的一个输入引脚与输出引脚连接的情况下，控制模拟切换开关U1的其他输入引脚与接地端GND连接。例如，在输入引脚in11与输出引脚out11连接的情况下，控制模块U3控制输入引脚in12与接地端GND连接。在输入引脚in12与输出引脚out11连接的情况下，控制模块U3控制输入引脚in11与接地端GND连接。

在未与输出引脚out11连接的输入引脚输入的信号的电压高于电源电压时，未与输出引脚out11连接的输入引脚会漏电，对输出引脚out11输出的信号产生干扰。在该信号切换电路传输的为音频信号的情况下，未与输出引脚out11连接的输入引脚漏电会导致串音的问题。

通过控制模块U3将未与输出引脚out11连接的输入引脚与接地端GND连接，使得未与输出引脚out11连接的输入引脚为低电平，就可以防止其漏电的情况发生。在该信号切换电路传输的为音频信号的情况下，可以避免未与输出引脚out11连接的输入引脚漏电导致的串音问题。

例如，在控制信号为高电平时，模拟切换开关U1的第一输入引脚in11与输出引脚out11连接，在控制信号为低电平时，模拟切换开关U1的第二输入引脚in12与输出引脚out11连接的情况下，控制模块U3可以是包括如图4所示的第一NPN三极管Q1、第二NPN三极管Q2、和PNP三极管Q3。第一输入引脚in11经第一NPN三极管Q1与接地端GND连接，即第一NPN三极管Q1的发射极与接地端GND连接，第一NPN三极管Q1的集电极与第一输入引脚in11连接。第二输入引脚in12经第二NPN三极管Q2与接地端GND连接，即第二NPN三极管Q2的发射极与接地端GND连接，第二NPN三极管Q2的集电极与第二输入引脚in12连接。第一NPN三极管Q1的基极与模拟切换开关U1的控制引脚Ctrl1连接。PNP三极管Q3的基极与控制引脚Ctrl1连接。第二NPN三极管Q2的基极经PNP三极管与电源端VCC连接，即PNP三极管Q3的发射极与电源端VCC连接，PNP三极管Q3的集电极与第二NPN三极管Q2的基极连接。

在控制信号为高电平时，模拟切换开关U1的第一输入引脚in11与输出引脚out11连接，输出引脚out11输出第一电流信号至输出端out1，第二NPN三极管Q2导通，PNP三极管Q3截止，第一NPN三极管Q1截止，第二输入引脚in12与接地端GND之间连接，第一输入引脚in11与接地端GND之间断开。在控制信号为低电平时，模拟切换开关U1的第二输入引脚in12与输出引脚out11连接，输出引脚out11输出第二电流信号至输出端out1，第二NPN三极管Q2截止，PNP三极管Q3导通，第一NPN三极管Q1导通，第一输入引脚in11与接地端GND之间连接，第二输入引脚in12与接地端GND之间断开。这样，通过本实施例的电路结构，就实现了控制模块U3在在模拟切换开关U1的其中一个输入引脚与输出引脚out11连接的情况下，控制模拟切换开关U1的另一个输入引脚与接地端GND连接的功能。

进一步地，如图4所示，该控制模块U3还可以包括电阻R7、电阻R8、二极管D1和二极管D2。电阻R7和二极管D1串联连接在PNP三极管Q1的集电极与第一NPN三极管Q1的基极之间，二极管D1的阳极与PNP三极管Q3的集电极连接。电阻R8和二极管D2串联连接在PNP三极管Q3的基极和第二NPN三极管Q2的基极之间，二极管D2的阳极与PNP三极管Q3的基极连接。

如图3所示，该信号切换电路还可以包括第一偏置模块U41和第二偏置模块U42。第一偏置模块U41被设置为设置第一输入引脚in11的工作点；第二偏置模块U42被设置为设置第二输入引脚in12的工作点。

如图4所示，第一偏置模块U41可以包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。第一电阻R1和第二电阻R2串联连接在电源端VCC和接地端GND之间，第三电阻R3连接在第一输入端in1、与第一电阻R1和第二电阻R2之间的电位点P1之间。

进一步地，第二偏置模块U42可以包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6。第四电阻R4和第五电阻R5串联连接在电源端VCC和接地端GND之间。第六电阻R6连接在第二输入端in2、与第四电阻R4和第五电阻R5之间的电位点P2之间。

在此基础上，第一电阻R1和第四电阻R4可以是由同一电阻器件提供，第二电阻R2和第五电阻R5可以是由同一电阻器件提供。

本发明还提供了一种电子设备，包括前述的信号切换电路。

进一步地，该电子设备还包括电流输入型芯片，该电流输入型芯片的输入引脚与输出端out1连接。其中，电流输入型芯片为输入信号为电流信号的芯片。例如，该电流输入型芯片可以是电流输入型模数转换芯片。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种信号切换电路，其特征在于，包括模拟切换开关、用于输入第一电压信号的第一输入端、用于输入第二电压信号的第二输入端、用于输出电流信号的输出端、用于输入控制信号的控制端、及第一电压电流转换模块和第二电压电流转换模块；所述第一电压电流转换模块被设置为将所述第一电压信号转换为第一电流信号传送至所述模拟切换开关的第一输入引脚；所述第二电压电流转换模块被设置为将所述第二电压信号转换为第二电流信号传送至所述模拟切换开关的第二输入引脚；所述模拟切换开关的输出引脚与所述输出端连接；所述控制端与所述模拟切换芯片的控制引脚连接，所述模拟切换开关被设置为根据所述控制信号将接收到的所述第一电流信号或者所述第二电流信号传输至所述输出引脚。

2.根据权利要求1所述的信号切换电路，其特征在于，所述第一电压电流转换模块和所述第二电压电流转换模块均由电阻提供。

3.根据权利要求1所述的信号切换电路，其特征在于，所述信号切换电路还包括控制模块，所述控制模块被设置为在所述模拟切换开关的其中一个输入引脚与输出引脚连接的情况下，控制所述模拟切换开关的另一个输入引脚与接地端连接。

4.根据权利要求3所述的信号切换电路，其特征在于，所述控制模块包括PNP三极管、第一NPN三极管和第二NPN三极管，所述第一输入引脚经所述第一NPN三极管与所述接地端连接，所述第二输入引脚经所述第二NPN三极管与所述接地端连接，所述第一NPN三极管的基极与所述模拟切换开关的控制引脚连接，所述PNP三极管的基极与所述控制引脚连接，所述第二NPN三极管的基极经所述PNP三极管与电源端连接。

5.根据权利要求1所述的信号切换电路，其特征在于，所述信号切换电路还包括第一偏置模块和第二偏置模块，所述第一偏置模块被设置为设置所述第一输入引脚的工作点；所述第二偏置模块被设置为设置所述第二输入引脚的工作点。

6.根据权利要求5所述的信号切换电路，其特征在于，所述第一偏置模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接在电源端和接地端之间，所述第三电阻连接在所述第一输入端、与所述第一电阻和所述第二电阻之间的电位点之间。

7.根据权利要求6所述的信号切换电路，其特征在于，所述第二偏置模块包括第四电阻、第五电阻和第六电阻，所述第四电阻和所述第五电阻串联连接在电源端和接地端之间，所述第六电阻连接在所述第二输入端、与所述第四电阻和所述第五电阻之间的电位点之间。

8.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的信号切换电路。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括电流输入型芯片，所述电流输入型芯片的输入引脚与所述输出端连接。

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