CN101350602B - 信号放大电路和使用了它的音频系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种信号放大电路和使用了它的音频系统。平缓地切换多个电信号的振幅。多个主放大器(AMP)以可调节的增益对输入音频信号进行放大。第1选择器选择输入音频信号的任一者。辅助放大器(AMPaux)接收第1选择器的输出，以可调节的增益放大。第2选择器从主放大器接收n个输出，选择任一者。软切换电路(SS1)的第1输入端子(20)接收第2选择器的输出，第2输入端子(22)接收辅助放大器的输出，使输出从一个输入端子的信号平缓地转变为另一个输入端子的信号。输出开关(SWo)分别按各主放大器而设，其第1输入端子(30)接收对应的主放大器的输出，第2输入端子(32)接收软切换电路的输出(S1)，选择一者输出。
Description
技术领域
本发明涉及对音频信号等电信号进行放大的信号放大电路。
背景技术
CD播放器、音频放大器、车载音响、或者便携式收音机、便携式音频播放器等具有再现音频信号的功能的电子设备一般具备用于调节音量的音量调节器(volume)和调节频率特性的均衡器(equalizer)等。该音量调节器和均衡器的控制是通过使音频信号的振幅变化来进行的。
音频信号被放大器放大，最终从作为电-音响转换元件的扬声器或耳机以声音的形式输出。音量的调节通过控制放大器的增益或控制衰减器的衰减率来实现。例如专利文献1、2中公开了通过切换可变电阻的电阻值来进行放大器的增益、衰减器的衰减率控制的电子音量调节器电路。另外，在专利文献3中公开了这样的电子音量调节器电路的控制技术。
专利文献1：特开2005-117489号公报
专利文献2：特开2005-217710号公报
专利文献3：特开2004-222077号公报
专利文献4：特开平11-340759号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
在使音量从某初始值变化到某目标值时，需要将电子音量调节器电路的可变电阻的电阻值从与初始值对应的值切换成与目标值对应的值。此时，若急速地切换电阻值，则从放大器输出的音频信号的电压值急剧变化，会在可听频带中出现信号分量，所以成为产生噪声的原因。在处理音频信号以外的信号时也会发生类似问题。
本发明是鉴于这样的课题而设计的，其目的在于提供一种能平缓地切换电信号的振幅的信号放大电路。
〔用于解决课题的手段〕
本发明的一个方案涉及一种对多个输入信号以按各信号单独设定的增益进行放大的信号放大电路。该信号放大电路包括：n(n是大于或等于2的整数)个主放大器，接收n个输入信号，分别以可调节的增益对各输入信号进行放大；第1选择器，接收n个输入信号，选择任一者；辅助放大器，接收第1选择器的输出，以可调节的增益对其进行放大；第2选择器，从n个主放大器接收n个输出，选择任一者；软切换电路，其第1输入端子接收第2选择器的输出，第2输入端子接收辅助放大器的输出，使输出从一个输入端子的信号平缓地转变为另一个输入端子的信号；分别按n个主放大器而设的n个输出开关，其第1输入端子接收对应的主放大器的输出，第2输入端子接收软切换电路的输出，选择一者进行输出；控制部，控制n个主放大器和辅助放大器的增益、以及第1选择器、第2选择器、软切换电路、输出开关的选择状态。
根据该方案，能够独立、平缓地切换多个输入信号的振幅。另外，由于针对多个主放大器只要设置一个辅助放大器和一个软切换电路即可，所以能够减小电路面积。
控制部可以在将第i(i是满足1≤i≤n的整数)号输入信号的增益变更成目标增益时，在第1状态中，使第1选择器选择第i号输入信号，使软切换电路选择第1输入端子的信号，并将第i号输出开关的输出从第1输入端子的信号切换为第2输入端子的信号；在第2状态中，在将辅助放大器的增益设定为目标增益，并使第2选择器选择第i号主放大器的输出的状态下，使软切换电路的输出从第1输入端子的信号转变为第2输入端子的信号；在第3状态中，在已将第i号主放大器的增益设定为目标增益的状态下，使软切换电路的输出从第2输入端子的信号转变为第1输入端子的信号；在第4状态中，将第i号输出开关的输出从第2输入端子的信号切换为第1输入端子的信号。
可以是：n个输出开关能够同时选择第1、第2输入端子两者的信号；控制部在第1状态中，在使第i号输出开关的输出从第1输入端子的信号切换为第2输入端子的信号时，使之同时选择第1、第2输入端子的信号；在第3状态中，在使第i号输出开关的输出从第2输入端子的信号切换为第1输入端子的信号时，使之同时选择第1、第2输入端子的信号。
可以是：第1选择器除n个输入信号外还接收预定的固定电压，控制部在第4状态中使第1选择器选择固定电压。
可以是：控制部以比第2状态的转变更快的速度执行第3状态的转变。
本发明的另一方案是一种音频系统。该音频系统包括：生成n声道的音频信号的音频信号源；对来自音频信号源的n声道的音频信号进行放大的信号放大电路；由被信号放大电路放大后的音频信号进行驱动的多个电-音响转换元件。
另外，将以上结构要件的任意组合、本发明的结构要件以及表达方式在方法、装置、系统等之间相互置换的方案，作为本发明的实施方式也是有效的。
〔发明效果〕
通过本发明的信号放大电路，能够独立地切换多个输入信号的振幅。
附图说明
图1是表示实施方式的使用电子音量调节器装置的音频系统的整体结构的框图。
图2是表示实施方式的电子音量调节器装置的结构的框图。
〔标号说明〕
100...电子音量调节器装置、1000...音频系统、10...音频信号源、12...音量控制部、14...扬声器、20...第1输入端子、22...第2输入端子、30...第1输入端子、32...第2输入端子、40...控制部、AMP...主放大器、AMPaux...辅助放大器、SEL1...第1选择器、SEL2...第2选择器、SS1...软切换电路、SWo...输出开关、BUF...输出缓冲器、Sin...输入音频信号、Sout...输出音频信号。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式参照附图说明本发明。对于各附图中所示的相同或等同的结构要件、部件、处理标注相同的标号，并适当省略重复的说明。另外，实施方式只是例示，并非限定本发明，实施方式中所记述的所有特征及其组合，不一定就是本发明的本质特征。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B相连接”的状态，包括部件A与部件B物理地直接连接的情形，以及部件A与部件B经由不对电连接状态产生影响的其他部件间接相连接的情形。同样地，所谓“部件C被设置在部件A与部件B之间”的状态，除部件A与部件C、或部件B与部件C直接相连的情形外，还包括经由不对电连接状态产生影响的其他部件间接相连接的情形。
图1是表示实施方式的使用电子音量调节器装置100的音频系统1000的整体结构的框图。音频系统1000是音频用放大器、车载音响、便携式音频播放器或便携式电话终端等具备输出声音的装置的设备。本实施方式的电子音量调节器装置100被安装在所述音频系统1000中，是用于调节从扬声器或耳机等电-音响转换元件输出的声音的音量的装置。
音频系统1000具有音频信号源10、音量控制部12、扬声器14、电子音量调节器装置100。例如如果是5.1声道的音响音频系统(sound audiosystem)，则有前置右、前置左、前置中、后置左、后置右、重低音共计六个声道。
音频信号源10进行将存储在盘介质或存储器、硬盘中的声音数据、或者通过有线/无线从外部输入的声音数据变换成模拟的n(n是大于或等于2的整数)声道的输入音频信号Sin1～Sinn的再现处理。音量控制部12是为用户改变音量而设的输入装置，经由该音量控制部12指示各声道的音量值VOL1～VOLn。
电子音量调节器装置100是信号放大电路，分别根据从音量控制部12输出的音量值VOL1～VOLn来对从音频信号源10输出的多声道的输入音频信号Sin1～Sinn进行放大。电子音量调节器装置100如后所述包含有使音频信号Sin放大或衰减的主放大器，根据用户所指示的音量值VOL，使内部的放大器的增益变化。多个扬声器14分别按各声道而设，由被电子音量调节器装置100放大后的音频信号Sout驱动。在电子音量调节器装置100和扬声器14之间设有功率放大器和滤波器(未图示)。
下面详细说明电子音量调节器装置100的结构。图2是表示实施方式的电子音量调节器装置100的结构的框图。电子音量调节器装置100以按各声道而设定的增益g1～gn对n声道的输入音频信号Sin1～Sinn进行放大，输出放大后的音频信号Sout1～Soutn。
电子音量调节器装置100具有主放大器AMP1～AMPn(根据需要统称为AMP)、输出开关SWo1～SWon(根据需要统称为SWo)、第1选择器SEL1、第2选择器SEL2、辅助放大器AMPaux、软切换电路SS1、输出缓冲器BUF1～BUFn(根据需要统称为BUF)、控制部40。电子音量调节器装置100是被一体集成在一个半导体衬底上的功能IC。
n个主放大器AMP1～AMPn是按各输入音频信号Sin1～Sinn而设的。主放大器AMP1～AMPn是可变增益放大器，其各自的增益g1～gn可独立地进行调节。第i号主放大器AMPi以所设定的增益gi对第i号输入音频信号Sini进行放大。
这里的放大是不仅包括增益比1大的情况，还包括小于或等于1的衰减的概念。因此，放大器是包括衰减器的概念，是广义的使电子信号的振幅变化的电路。从离散地设定的多个增益中选择主放大器AMPi的增益gi。
第1选择器SEL1接收n个输入音频信号Sin1～Sinn，选择任一者输出。
辅助放大器AMPaux接收第1选择器SEL1的输出，对其进行放大。辅助放大器AMPaux的增益gaux与主放大器AMP一样也是可调节的。
第2选择器SEL2接收n个主放大器AMP1～AMPn的输出，选择任一者输出。软切换电路SS1具有第1输入端子20、第2输入端子22。软切换电路SS1的第1输入端子20接收第2选择器SEL2的输出，第2输入端子22接收辅助放大器AMPaux的输出。软切换电路SS1使其输出S1从一个输入端子侧的信号平缓地转变至另一个输入端子侧的信号。
输出开关SWo1～SWon是按各主放大器AMP1～AMPn而设的。各输出开关SWo具有第1输入端子30、第2输入端子32。第i号的输出开关SWo的第1输入端子30接收对应的主放大器AMPi的输出，第2输入端子32接收软切换电路SS1的输出S1。输出开关SWo选择第1输入端子30、第2输入端子32中的任一者的信号进行输出。
输出缓冲器BUF1～BUFn是按各输出开关SWo1～SWon而设的，驱动连接在外部的扬声器。
控制部40控制主放大器AMP1～AMPn的增益g1～gn、辅助放大器AMPaux的增益gaux、以及第1选择器SEL1、第2选择器SEL2、软切换电路SS1、输出开关SWo1～SWon的选择状态。
主放大器AMP和辅助放大器AMPaux可以使用可变电阻来构成。下面说明几个结构例。
在一个实施例中，将多个电阻串联连接，形成电阻网(network)。固定电阻网的一端的电位，对另一端施加音频信号Sin。按各个相邻电阻的连接点而设置多个开关，通过使任意的开关接通来控制衰减率。
另外，在其他实施例中可以作为使用了运算放大器的非反相放大器来构成。运算放大器的非反相输入端子被输入音频信号Sin。运算放大器的反相输入端子被经由电阻地施加基准电压。另外，在运算放大器的输出端子和反相输入端子之间设置反馈电阻。此时，通过使电阻或反馈电阻的至少一者为可变电阻，从而能够控制增益。
另外，在其他实施例中，可以作为使用了运算放大器的反相放大器来构成。此时，运算放大器的反相输入端子被经由输入电阻地输入音频信号Sin，非反相输入端子被施加基准电压。另外，在运算放大器的输出端子和反相输入端子之间设置反馈电阻。此时，通过使输入电阻或反馈电阻的至少一者为可变电阻，能够控制增益。
这样，在本实施方式中，主放大器AMP、辅助放大器AMPaux的结构不特别限定为某形式，只要构成为可对被离散地设定的多个增益进行切换即可。
输出开关SWo可同时选择第1输入端子30、第2输入端子32两者的信号。为此，输出开关SWo具有两个开关SWA和SWB，通过两个开关SWA、SWB的接通，来选择第1输入端子30的信号和第2输入端子32的信号两者。
下面说明如上那样构成的电子音量调节器装置100的动作。这里，说明将第i号输入音频信号Sini的增益从初始增益gi(init)变更为目标增益gi(tgt)时的动作。
在初始状态下，主放大器AMPi的增益被设定为gi(init)，输出开关SWoi选择第1输入端子30的信号进行输出。即，第i号输入音频信号Sini经由主放大器AMPi、输出开关SWoi的开关SWAi被输出。
控制部40被输入表示来自音量控制部12的目标增益gi(tgt)的音量值VOLi。控制部40首先在第1状态下使第1选择器SEL1选择第i号输入音频信号Sini。并使第2选择器SEL2选择第i号主放大器AMPi的信号。进而，使软切换电路SS1选择第1输入端子20的信号。然后，将第i号输出开关SWoi的输出从第1输入端子30的信号切换为第2输入端子32的信号。结果，在第1状态下，输入音频信号Sini经由主放大器AMPi、第2选择器SEL2、第1输入端子20、输出开关SWoi的开关SWBi被输出。
在接下来的第2状态中，将辅助放大器AMPaux的增益gaux设定为目标增益gi(tgt)。控制部40在使第2选择器SEL2选择第i号主放大器AMPi的输出的状态下，使软切换电路SS1的输出S1从第1输入端子20的信号转变为第2输入端子22的信号。
在软切换电路SS1选择了第1输入端子20的信号的状态下，从输出缓冲器BUFi输出由主放大器AMPi以初始增益gi(init)进行了放大的信号。在软切换电路SS1选择了第2输入端子22的信号的状态下，从输出缓冲器BUFi输出由辅助放大器AMPaux以目标增益gi(tgt)进行了放大的信号。
因此，通过将软切换电路SS1的输出S1从第1输入端子20平缓地切换到第2输入端子22，能够将针对输入音频信号Sini的增益从gi(init)平缓地切换到gi(tgt)。
在第3状态下，控制部40将第i号主放大器AMPi的增益gi从目标增益gi(init)切换至gi(tgt)。在该状态下，控制部40使软切换电路SS1的输出S1从第2输入端子22的信号向第1输入端子20的信号转变。在第3状态下，主放大器AMPi和辅助放大器AMPaux的增益都被设定为目标增益gi(tgt)，所以通过软切换电路SS1的切换不产生音量的变化。
在第3状态后，输入音频信号Sini被主放大器AMPi以目标增益gi(tgt)放大，经由第2选择器SEL2、第1输入端子20、输出开关SWoi的开关SWBi被输出。即，辅助放大器AMPaux被释放。
在第4状态下，将第i号输出开关SWoi的输出从第2输入端子32的信号切换为第1输入端子30的信号。结果，输入音频信号Sini被主放大器AMPi以目标增益gi(tgt)放大，经由输出开关SWoi的开关SWAi被输出。
进而，控制部40还可以进行以下控制。
在第1状态下，控制部40在使第i号输出开关SWoi的输出从第1输入端子30的信号切换为第2输入端子32的信号时，可以使之同时选择第1输入端子30、第2输入端子32的信号。
进而在第3状态下，在使第i号输出开关的输出SWoi从第2输入端子32的信号切换为第1输入端子30的信号时，使之同时选择第1输入端子30、第2输入端子32的信号。
通过同时选择第1输入端子30、第2输入端子32，能够抑制输出开关SWoi的输出电平急剧变动的情况，能够进一步抑制噪声的发生。
进而，第1选择器SEL1也可以除n个输入音频信号Sin1～Sinn外还接收预定的固定电压(接地电压)。优选控制部40在第4状态下使第1选择器SEL1选择接地电压。
此时，辅助放大器AMPaux的输入电平被固定，所以能够防止向软切换电路SS1输入不需要的信号，能够进一步抑制噪声。
进而，控制部40可以使软切换电路SS1在第3状态时的转变比在第2状态时的转变更高速地来进行。在第3状态的转变中，由于第1输入端子20和第2输入端子22被输入同一信号，所以即使使之高速地转变，也几乎不会产生噪声。因此，通过使之高速地转变，能够缩短音量变更所需要的时间。
以上是电子音量调节器装置100的动作。通过本实施方式的电子音量调节器装置100，能够抑制噪声地使任意声道的音量转变。
进而，通过图2的电子音量调节器装置100，能够得到以下效果。
在电子音量调节器装置100中针对多个主放大器AMP1～AMPn设有共用的辅助放大器AMPaux和软切换电路SS1。若不使用本实施方式的电子音量调节器装置100，则需要按各声道分别设置主放大器AMP和辅助放大器AMPaux。即，只要是n声道的音频系统，就需要n个辅助放大器AMPaux和n个软切换电路SS1，会增加电路面积。与此不同，在图2的电子音量调节器装置100中，针对多个主放大器AMP设置一个辅助放大器AMPaux，所以能够减小电路面积。
以上基于实施方式说明了本发明。该实施方式是个例示，可以对其各结构要件和各处理过程的组合进行各种变形，本领域技术人员能够理解这些变形例也包含于本发明的范围内。下面说明这样的变形例。
在实施方式中说明了将信号放大电路用于音频信号的音量设定的情况，但本发明不限于此，能够适用于需要使振幅平缓变化的任意的信号。
基于实施方式用特定的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅是表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可以对实施方式进行很多变形及配置的变更。
Claims (9)
1.一种信号放大电路，其特征在于，包括：
n个主放大器，接收n个输入信号，分别以可调节的增益对各输入信号进行放大；
第1选择器，接收上述n个输入信号，选择任一者；
辅助放大器，接收上述第1选择器的输出，以可调节的增益对其进行放大；
第2选择器，从上述n个主放大器接收n个输出，选择任一者；
软切换电路，其第1输入端子接收上述第2选择器的输出，第2输入端子接收上述辅助放大器的输出，使输出从一个输入端子的信号平缓地转变为另一个输入端子的信号；
分别按上述n个主放大器而设的n个输出开关，其第1输入端子接收对应的上述主放大器的输出，第2输入端子接收上述软切换电路的输出，选择一者进行输出；以及
控制部，控制上述n个主放大器和上述辅助放大器的增益、以及上述第1选择器、上述第2选择器、上述软切换电路、上述输出开关的选择状态；
上述控制部在将第i号输入信号的增益变更成目标增益时，
在第1状态中，使上述第1选择器选择第i号输入信号，使上述软切换电路选择第1输入端子的信号，并将第i号输出开关的输出从上述第1输入端子的信号切换为上述第2输入端子的信号，
在第2状态中，在将上述辅助放大器的增益设定为上述目标增益，并使上述第2选择器选择第i号主放大器的输出的状态下，使上述软切换电路的输出从上述第1输入端子的信号转变为上述第2输入端子的信号，
在第3状态中，在已将上述第i号主放大器的增益设定为上述目标增益的状态下，使上述软切换电路的输出从上述第2输入端子的信号转变为上述第1输入端子的信号，
在第4状态中，将上述第i号输出开关的输出从上述第2输入端子的信号切换为上述第1输入端子的信号；
其中，上述n是大于或等于2的整数，上述i是满足1≤i≤n的整数。
2.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于：
上述第1选择器除上述n个输入信号外还接收预定的固定电压，
上述控制部在上述第4状态中使上述第1选择器选择上述固定电压。
3.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于：
上述控制部以比上述第2状态的转变更快的速度执行上述第3状态的转变。
4.一种信号放大电路，其特征在于：包括：
n个主放大器，接收n个输入信号，分别以可调节的增益对各输入信号进行放大；
第1选择器，接收上述n个输入信号，选择任一者；
辅助放大器，接收上述第1选择器的输出，以可调节的增益对其进行放大；
第2选择器，从上述n个主放大器接收n个输出，选择任一者；
软切换电路，其第1输入端子接收上述第2选择器的输出，第2输入端子接收上述辅助放大器的输出，使输出从一个输入端子的信号平缓地转变为另一个输入端子的信号；
分别按上述n个主放大器而设的n个输出开关，其第1输入端子接收对应的上述主放大器的输出，第2输入端子接收上述软切换电路的输出，选择一者或者两者进行输出；以及
控制部，控制上述n个主放大器和上述辅助放大器的增益、以及上述第1选择器、上述第2选择器、上述软切换电路、上述输出开关的选择状态；
上述控制部在将第i号输入信号的增益变更成目标增益时，
在第1状态中，使上述第1选择器选择第i号输入信号，使上述软切换电路选择第1输入端子的信号，并将第i号输出开关的输出从上述第1输入端子的信号切换为上述第2输入端子的信号，
在第2状态中，在将上述辅助放大器的增益设定为上述目标增益，并使上述第2选择器选择第i号主放大器的输出的状态下，使上述软切换电路的输出从上述第1输入端子的信号转变为上述第2输入端子的信号，
在第3状态中，在已将上述第i号主放大器的增益设定为上述目标增益的状态下，使上述软切换电路的输出从上述第2输入端子的信号转变为上述第1输入端子的信号，
在第4状态中，将上述第i号输出开关的输出从上述第2输入端子的信号切换为上述第1输入端子的信号；
上述控制部
在上述第1状态中，在使上述第i号输出开关的输出从上述第1输入端子的信号切换为上述第2输入端子的信号时，使之同时选择上述第1输入端子和第2输入端子的信号，
在上述第3状态中，在使上述第i号输出开关的输出从上述第2输入端子的信号切换为上述第1输入端子的信号时，使之同时选择上述第1输入端子和第2输入端子的信号，
其中，上述n是大于或等于2的整数，上述i是满足1≤i≤n的整数。
5.根据权利要求4所述的信号放大电路，其特征在于：
上述第1选择器除上述n个输入信号外还接收预定的固定电压，
上述控制部在上述第4状态中使上述第1选择器选择上述固定电压。
6.根据权利要求4所述的信号放大电路，其特征在于：
上述控制部以比上述第2状态的转变更快的速度执行上述第3状态的转变。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的信号放大电路，其特征在于：
被一体集成在一个半导体衬底上。
8.根据权利要求1至6的任一项所述的信号放大电路，其特征在于：
上述输入信号是音频信号。
9.一种音频系统，其特征在于，包括：
生成n声道的音频信号的音频信号源；
对来自上述音频信号源的n声道的音频信号进行放大的权利要求8所述的信号放大电路；以及
由被上述信号放大电路放大后的音频信号进行驱动的多个电-音响转换元件。
Applications Claiming Priority (2)
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