专利名称：无运算放大器的响度电路的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种响度电路，特别有关于一种无运算放大器的响度电路。
背景技术：
典型的响度电路的特性是在特定高频带到特定低频带时增益会明显提高。传统 的响度电路100，如图IA简化的等效电路所示，包括被动元件Rl、R2、Rout、C、运算放大器 A以及加法电路S。通过RC电路调整各节点的频率响应并经由放大器做隔离缓冲，然后以 加法器耦合节点信号得到所需的信号频率响应，如图IB所示，电路频率响应符合低频时增 益高且高频时增益低的特征，另外转移函数的零点与极点也保持固定。参考美国专利号US 5，325，440 “响度控制电路”的专利，包括多个被动元件组合运算放大器的低通滤波电路。 这些放大器用于放大、衰减、隔离或缓冲等目的，组合其他被动元件整合于芯片中可使得集 成电路设计具有弹性，调整电路系统所要求的频率响应。然而运算放大器通常也有占用芯 片的面积、电流以及引起噪声失真等缺点。基于上述理由，有必要提供可以克服运算放大器缺点且维持既定频率响应的一种 响度电路。
发明内容
本发明提供一种响度电路，不使用运算放大器。该响度电路包括一第一等效电阻 电路，接收一音频信号；一第二等效电阻电路，连接第一等效电阻电路；以及一串联的一电 阻器及一电容器，并联第二等效电阻电路，用以决定响度电路的零点；其中第一等效电阻电 路、第二等效电阻电路、电阻器及电容器调整音频信号的全频带增益，使得在既定低频带提 升增益，在既定高频带降低增益，并由第二等效电路电阻电路输出一响度信号使得该响度 电路的极点固定。本发明所述的无运算放大器的响度电路，该第一等效电阻电路及该第二等效电阻 电路由多个电阻串联所组成。本发明所述的无运算放大器的响度电路，还包括多个开关，连接该多个电阻，通过 切换所述开关以调整该多个电阻的等效电阻的大小，以改变该响度信号。本发明所述的无运算放大器的响度电路，该无运算放大器的响度电路选择性地并 接一或多个无运算放大器的响度电路，以提升既定低频的增益与既定高频的增益之间的差。以上所述响度电路，排除使用运算放大器，大量降低噪声干扰、消耗的电流以及芯 片使用面积。
图IA是绘示传统响度电路的等效电路图；图IB是绘示图IA的响度电路的频率响应；
图2A是绘示本发明实施例的响度电路的电路图；图2B是根据本发明实施例绘示图2A的响度电路的等效电路图；图2C是例绘示图2B的响度电路的频率响应；图3A是绘示本发明另一实施例的响度电路的等效电路图；图3B是比较本发明实施例的多个响度电路的频率响应示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附图式，作详细说明如下。图2A是绘示本发明实施例的响度电路的电路图。响度电路包括电阻器R1、 R2. . . Rn、Ry与电容器Cy以及多个开关SWl. . . SWn。输入的音频信号Vi连接到Rl以及SWl 的一端，信号输出端则连接所有开关的另一端。串联的Ry与Cy则依实施例可选择地连接 至Rl、R2...Rn其中之一的一端。通过切换开关可以调整输出组合。图2B是图2A响度电 路200A的等效电路图。于本发明实施例中，先决定图2B的电阻R210与R220的电阻值，然 后决定Ry与Cy的连接接点使得形成上半部与下半部的两组电阻电路，上半部的等效电阻 相当于电阻R210，下半部的等效电阻相当于电阻R220。之后只要通过导通其他开关则可以 任意变化输出端的接点位置以得到不同的响度信号输出。图2A的Ry与Cy则等效于图2B 中的电阻R230与电容C210。当输出端Vo由第二等效电阻R220端输出时，响度电路的输出频率响应方能符合 具有运算放大器的响度电路的特性。亦即是仅选择导通图2A的SWn-3至SWn的开关调整 输出信号。较佳地，如本实施例所示，导通SWn-3。经过等效电路的简化以及选择开关切换之后，图2A转换成图2B的等效电路200B。 利用一般电路计算可求得输出端信号Vo与输入端信号Vi的转移函数
_ΚΣ10κΒ23 _ _^20_
Vdis) _ 汜10<汜20+/220<汜3(^/ 210<迟3(/5 C21Q(iG10xi 22(>fi 220xiQ30+/Qia<i 23() m=s 丨(RimR220
C2\({R2l0xR22(h-R220xR23(^R2l0xR23()其中，电路的零点在 ^C21Q^230 ,极点在
__R210 + R220___; ^
^ = C210(i 210 χ Λ220 + R220 χ i 230 + i 210 χ i 230) ° 在咼频时电路的增益
R220//R230、 — R220
A = (R210 + R220//R230)，低频时电路的增碰冬=(■ + ■)。由此可知，电容C210与电阻R230决定电路的零点，固定电容C210与电阻R230贝丨J 可固定电路的零点。于本发明实施例中，为调整出符合具有运算放大器的响度电路的频率 响应，电阻R210设定为固定不变。电阻R220通过开关切换后所得的电阻值相对于输出Vo 为可变，但对于系统而言该电阻值是固定的。因为电阻R230、R220、R210与电容C210皆固 定，因此系统不会改变极点位置，且本发明电路的极点与零点会维持固定的特性。另外，直流以及较低频例如大约IOOHz以下的增益可通过调升R220(即开关切换)而提升。而高频IKHz至IOMHz的增益相对低频的增益小外，即使调整R220其提升的增益 (Av)亦小于低频时提升的增益(Av)，因此亦符合具运算放大器的响度电路的特性；值得注 意的是，在高频时提升前与提升后的增益(Av)间的“倍数差”与低频时是相同的(例如低 频时Av = 3，高频时Av = 1，然后调整R220，低频时Av = 6，高频时Av = 2, Av的改变皆为 两倍；)，所以转成db值来看(db = 201og(Av))，不论在高频或低频时调整R220所改变的 db值皆相同(即db值差不变)。如图2C的频率响应图所示，对比图IB的频率响应，分别 显示调整R220时所呈现出的曲线，两者高频与低频所表现的增益特性几乎雷同。图3A是绘示本发明另一实施例的响度电路的等效电路图。以一个无运算放大器的响度电路为基础另外连接另二个无运算放大器的响度电路。如此，可以提升低频增益与 高频增益的差，亦即更加强化高频的衰减。图3B是比较本发明实施例的多个响度电路所达 到的频率响应结果，同时亦说明图3A响应电路所对应产生的频率响应。通过开关切换决定 连接特定一个响度电路，以达到不同的频率响应。当切换图3A的开关S310时，所对应的频 率响应示意图如图3B的最上图示。当同时切换图3A的两个开关S320时，所对应的频率响 应示意图如图3B的中间图示。当同时切换图3A的两个开关S330时，所对应的频率响应示 意图如图3B的最下图示。比较3B图上的频率响应示意图，于本发明的实施例中，开关切 换到S310时，高频与低频的增益差为7. 3db，开关切换到S320时，高频与低频的增益差为 13. 6db，开关切换到S330时，高频与低频的增益差为20. 4db。相较于图2B响度电路200B， 其高低频的db值差(db = 201og(Av))是固定的，而图3A响度电路300可调整高低频的db 值差。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本 项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因 此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。附图中符号的简单说明如下R1、R2、Rout 电阻器C 电容器Vin 输入端信号Vout 输出端信号A 运算放大器S 加法器200A:响度电路R1·· .Rn:电阻器SWl. ·· SWn:开关Ry:电阻器Cy 电容器200B:等效的响度电路R210、R220、R230 等效电阻Vi 输入端信号Vo:输出端信号C210:电容器
300:等效的响度电路
R302、R304、R306、R308、R310、R312、R314、R316、R318 等效电阻C302 电容器S310、S320、S330 幵关。
权利要求
一种无运算放大器的响度电路，其特征在于，包括一第一等效电阻电路，接收一音频信号；一第二等效电阻电路，连接该第一等效电阻电路；以及一串联的一电阻器及一电容器，并联该第二等效电阻电路，用以决定该响度电路的零点；其中该第一等效电阻电路、该第二等效电阻电路、该电阻器及该电容器调整该音频信号的全频带增益，使得在既定低频带提升增益，在既定高频带降低增益，并由该第二等效电路电阻电路输出一响度信号使得该响度电路的极点固定。
2.根据权利要求1所述的无运算放大器的响度电路，其特征在于，该第一等效电阻电 路及该第二等效电阻电路由多个电阻串联所组成。
3.根据权利要求2所述的无运算放大器的响度电路，其特征在于，还包括多个开关，连 接该多个电阻，通过切换所述开关以调整该多个电阻的等效电阻的大小，以改变该响度信 号。
4.根据权利要求1所述的无运算放大器的响度电路，其特征在于，该无运算放大器的 响度电路选择性地并接一或多个无运算放大器的响度电路，以提升既定低频的增益与既定 高频的增益之间的差。
全文摘要
本发明提供一种无运算放大器的响度电路，包括一第一等效电阻电路，接收一音频信号；一第二等效电阻电路，连接第一等效电阻电路；以及一串联的一电阻器及一电容器，并联第二等效电阻电路，用以决定响度电路的零点；其中第一等效电阻电路、第二等效电阻电路、电阻器及电容器调整音频信号的全频带增益，使得在既定低频带提升增益，在既定高频带降低增益，并且由该第一等效电路电阻电路或该第二等效电路电阻电路输出一响度信号。本发明所述的无运算放大器的响度电路，排除使用运算放大器，大量降低噪声干扰、消耗的电流以及芯片使用面积。
文档编号H03H7/06GK101847977SQ200910131950
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者张立颖, 钟业武 申请人:普诚科技股份有限公司