[发明专利]全数字音频功放电路

说明书

本发明设计一种全数字式音频功放电路，主控电路没有采用传统的DAC输出语音信号在模拟放大的方式，而是系统输出数字信号，直接通过数字信号传输到推动电路，有推动电路把功率的数字信号送到喇叭发出声音。本发明的功放电路具有电路简单，功放效率高，并且由于过程中没有DAC及模拟放大过程失真小，是极具推广价值的音频功放解决方案。

技术领域

在音频输出解决方案中，通常是把数字信号转变成模拟信号，然后再把模拟信号通过语音功放放大，最后再用放大后的信号推动喇叭发声。这个过程有几点回对最终的音频效果产生影响，数字信号经过DAC（数字信号模拟信号转换器）以后，信号多少会有些损失和失真。如采用简单的RC低通滤波，不同频率信号衰减幅度不一样，导致最终信号失真严重。如采用专业的DAC芯片，成本和电路的复杂程度都提高了。信号在经过功放放大时，如采用模拟功放，功放的效率很低，严重影响终端电源的使用效率，如采用D类功放，效率是可以高了，但是成本增加不少，同时D类功放多了一次信号转换过程，又增大了信号的失真。本发明简化传统的音频输出方式，省掉音频转换的中间环节，全过程采用数字信号，电路简洁、信号保真性能好，成本低，效率高。将有广阔的市场应用前景。

背景技术

在手持电子设备或其它有低功耗要求的电子设备中，如有音频输出需求，就需要考虑低功耗。目前的终端产品的处理器性能越来越高，具有额外的能力处理其它任务，我们的发明全数字音频功放电路基于此背景而产生。他具有体积小、原理简单、成本低、效率高、无信号中间转换环节高保真等一系列优点。若能在手机及其它高性能产品上推广应用，将产生巨大的社会经济效益。

发明内容

本发明是一种高保真音频数字功放电路，在小体积低成本音频功放系统中，很难把成本、性能、解决方案复杂程度、PCB面积等因素兼顾起来。本发明基于原有系统的CPU的高性能基础上，利用原有系统资源，输出两路高频的PWM语音信号，在利用两路经过低通滤波的高频PWM信号驱动由三极管或场效应管或集成的H全桥电路，输出功率信号推动喇叭，通过喇叭把数字信号转化成音频语音信号。在信号传输和功放过程中，没有模拟转数字过程，信号可以做到高保真。音频信号输送到喇叭也是数字信号，保证高效率。电路中巧妙的利用电容二极管特性，简化电路，保证电路简洁低成本。

附图说明

图1是本发明的原理图，其中Q1、Q2、Q3、Q4构成功放输出全桥，SPKO1和SPKO2是全数字功放的输出信号，接外部喇叭；PWMIN1和PWMIN2是两路输入信号，是由系统的CPU送出的数字音频的PWM反相信号；系统接在VCC电源和地线间。C1和C2构成Q1和Q2的信号耦合回路，以及构成Q1、Q2的直流偏置直流电平的隔离电路。R1和R2构成C1和C2的信号充电回路，D1和D2构成C1和C2的信号放电回路。

具体实施方式

当系统没有放音任务时，PWMIN1和PWMIN2都输出低电平信号，Q2和Q4截止，Q1和Q2打开一段时间，打开时间约是0.6R1C1及0.6R2C2，以后自动关闭，整个开关电路处于无输出状态。当系统有放音需求需要放音时，CPU需要放音的语音信号，编码成PWM信号后送到PWMIN1端口，再把这个语音呢信号的反相信号，送到PWMIN2端口，这样在数字功放电路的两个输入端口就有两个一高一低的信号，在信号为高的那个输入端，低端的开关管打开，高端的开关管继续保持关闭，在信号为低的输入端，两个开关管继续保持关闭状态；在下一个PWM输出信号半周期内，输出到PWMIN1和PWMIN2高低电平分别翻转，上次输入高电平的端口变成输入低电平，低端开关管关闭，高端开关管由于电容上电电荷经二极管放电后再经过输入低电平打开，上方开关管导通；上个半周期输入低电平次半周期为高电平的一端，低端开关管导通，完成首次功放能量转换输出到喇叭。以后依次循环此过程，达到音频信号通过喇叭转换成声音信号。功放关闭过程和打开过程相反，最后再次进入全桥四个管子关闭，进入零功耗状态。