具有相等信号输出的单端差分音频放大器的设计

便携式设备的数量激增，并且增加了许多新功能。具有外部扬声器音频播放功能的便携式设备正日益增多，例如MP3播放器，具有MP3功能或扬声器的手机以及便携式CD播放器。
这些系统的输出取决于配置和驱动器。但是这些系统的输出在配置和驱动方面都不同。
在本文中，作者讨论了几种可以检测和部署单端/差分音频放大器的方法，这些放大器可以放大输入信号以输出相等的信号。 MP3播放器或手机的输出是单端信号，可以驱动32Ω和32Ω的音频信号。
耳机扬声器。典型的外部扬声器系统的扬声器阻抗是4到8Ω，并且每个声道可以具有多个扬声器。
但是，32＆amp; Omega;驱动器很难驱动这些低阻抗扬声器，并且无法为最终用户提供足够的音量。外部扬声器系统因扬声器的质量，音量和数量而异。
因此，通用放大器不适合驱动这些扬声器。例如，MP3播放器的扬声器系统具有耳机插孔输入，并且可以支持单端立体声信号。
一些新的高端扬声器系统可以支持差分信号。为了向后兼容，这些新系统还必须支持单端信号。
由于差分信号是单端信号的两倍，因此单端信号和差分信号将产生不同的音量。由于人的听力与声音大小之间的关系符合对数曲线，因此无法使用线性控制方法（图1）。
图1：音频系统的音量和输出功率之间的关系不是线性的。有多种检测和实现单端/差分音频放大器的方法，可以将输入信号放大为与输出相同的信号。
系统之间的接口连接器应至少具有5个引脚以提供差分信号。应当注意，两个设备之间的公共接地非常重要。
在表面上，由于信号是直流隔离的，因此不需要将交流耦合电容器接地，但是实际经验证明，必须接地才能提供理想的噪声性能。要解决的第一个问题是检测输入是单端还是差分信号。
在许多电路中，有两个电路使用连接器的外部引脚来测试输入信号的直流电平。指定连接器的外部引脚很容易，但是对于空间有限的应用则不可行。
源设备使引脚断开或使其接地。检测差分信号的第二种方法是使用比较器来检测信号的DC电平，无论它是接地的还是差分信号。
上述两种方法的输入信号必须通过低通滤波器。原始信号必须与其直流电平的50％到25％分开。
如果系统处于低频峰峰值交流信号的差分模式，则会导致错误的检测结果。如果原始信号的直流电平为地电平，则无法使用此技术。
图2显示了这种电路的一个例子。电路的第二部分是音频放大器。
该电路的解决方案与所需的声音质量有关。真正的差分输入可以提供比进入放大器的差分信号更高的声音质量。
实际的差分放大器需要附加电路，以将单端信号转换为差分输入信号。实现音频放大器的最简单方法是将信号输入到放大器（图3）。
在单端模式下，差分输入不会产生信号，因此可以将同相输入设置为0.5Vcc，这是标准的单端输入配置。模拟开关保持关闭状态，以使放大器输出增益为2倍。
在差分模式下，模拟开关闭合，增益变为1。因此，对于不同的输入模式，两个输入信号将产生相同的输出信号幅度。