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& 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。