专利名称：音频输出放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音频输出放大器，诸如耳机放大器。
背景技术：
在使用通用耳机的音频再现系统中，诸如图4所示，耳机放大器I和耳机2通过L声道信道线(3L)、R声道信号线(3R)和L声道和R声道共用的GND布线(3C)连接。基于从音频源(未示出)提供的L声道的音频输入信号，耳机放大器I产生驱动电压，用于耳机2中在L声道信道线3L与GND布线3C之间提供的L声道扬声器2L。另外，基于从音频源提供的R声道的音频输入信号，耳机放大器I产生驱动电压，用于耳机2中在R声道信道线3R与GND布线3C之间提供的R声道扬声器2R。JP-A-2002-345064公开了这种耳机放大器。
发明内容
根据上述耳机放大器I，从耳机放大器I来看，存在于GND布线3C的寄生阻抗成为L和R声道的负载的公共阻抗。因此，当耳机放大器I输出L声道的驱动电压和R声道的驱动电压时，基于L声道的驱动电压的电流和基于R声道的驱动电压的电流流到公共阻抗。在施加到R声道的扬声器2R的电压中出现了由于基于L声道的驱动电压的电流流到公共阻抗而产生的压降影响。此外，在施加到L声道的扬声器2L的电压中出现了由于基于R声道的驱动电压的电流流到公共阻抗而产生的压降影响。其结果是，声道隔离恶化，其原因是基于L声道的音频信号的声音不仅从L声道的扬声器2L发出，也从R声道的扬声器2R发出，基于R声道的音频信号的声音不仅从R声道的扬声器2R发出，也从L声道的扬声器2L发出。本发明已经解决上述问题。本发明的目的在于提供能够改善声道隔离的音频输出放大器，诸如耳机放大器。根据本发明的一方面，提供一种音频输出放大器，包括多个放大电路，分别驱动多个电声转换装置。多个放大电路的每一个包括电流检测电阻，电流检测电阻提供在被供给到对应电声转换装置的电流的路径之间；以及电流控制器，电流控制器在电流检测电阻的两端产生电压，该电压与供给到对应放大电路的音频输入信号的电压值成比例。根据本发明的一方面，即使音频输出放大器与相应的电声转换装置之间的相应的电流路径具有公共阻抗时，不论公共阻抗中是否发生压降，都向作为对应放大电路的负载的电声转换装置供给与到每个放大电路的音频信号的电压值成比例的电流。因此，可以防止声道隔离问题。
在附图中:图1是示出包括耳机放大器和耳机放大器驱动的耳机的音频再现系统的配置的电路图，耳机放大器是根据本发明的第一实施例的音频输出放大器的示例；图2A至图2D示出第一实施例的操作；图3是示出根据本发明的第二实施例的耳机放大器的配置的框图；图4是示出具有通用耳机放大器和耳机的音频再现系统的配置的框图；以及图5是示出根据本发明的一个方面的音频输出放大器的简单配置的框图。
具体实施例方式以下，将参照附图描述本发明的实施例。图5是示出根据本发明的一个方面的音频输出放大器的简单配置的框图。音频输出放大器100包括输出电压VOUT且连接到负载电阻RL的放大电路100RU00L。负载电阻RL表示连接到放大电路100RU00L的每一个的输出的负载的总电阻。放大电路100RU00L的每一个包括电流检测电阻R5，电流检测电阻R5提供在流到负载电阻RL的电流的路径之间；以及电流控制器130，电流控制器130在电流检测电阻R5的两端产生电压，该电压与供给到对应放大电路的音频输入信号的电压值成比例。放大电路100R、100L的每一个还可以包括信号转换器,信号转换器由第一反相放大部110和第二反相放大部120来配置。对于实现本发明，信号转换器不是必须的，并且电流控制器130可以不从信号转换器接收信号，而从另一装置接收信号。信号转换器可以将供给到对应放大电路100RU00L的音频输入信号转换为第一相位音频信号和第二相位音频信号，第一相位音频信号和第二相位音频信号具有与在供给到对应放大电路100RU00L的音频输入信号的电压值与基准电压VREF之间的差成比例的电压差。电流控制器在电流检测电阻R5的两端产生电压,该电压与在信号转换器输出的第一相位音频信号和第二相位音频信号之间的电压差成比例。〈第一实施例〉图1是示出包括耳机放大器100和耳机放大器100驱动的耳机300的音频再现系统的配置的电路图，耳机放大器100是根据本发明的第一实施例的音频输出放大器的示例。当前实施例的耳机放大器100具有用于L声道的放大电路100L和用于R声道的放大电路100R。通过用于L声道的音频输入端LIN向用于L声道的放大电路100L输入L声道音频输入信号AL。通过用于R声道的音频输入端RIN向用于R声道的放大电路100R输入R声道音频输入信号AR。另外，通过基准电压输入端REF向用于L声道的放大电路100L和用于R声道的放大电路100R输入基准电压VREF。耳机放大器100具有L声道音频输出端LOUT、R声道音频输出端ROUT和公共端COM。在此，在耳机放大器100中，公共端COM接地。在耳机放大器100中，基于L声道音频输入信号AL，用于L声道的放大电路100L驱动在L声道音频输出端LOUT与公共端COM之间连接的负载。而且，在耳机放大器100中，基于R声道音频输入信号AR,用于R声道的放大电路100R驱动在R声道音频输出端ROUT与公共端COM之间连接的负载。L声道音频输出端LOUT、R声道音频输出端ROUT和公共端COM通过L声道信号线、R声道信号线和公共GND布线连接到耳机300，如图4所示的配置。耳机300具有用于L声道的扬声器SPL和用于R声道的扬声器SPR，扬声器SPL和扬声器SPR是电声转换装置。电阻RAL、用于L声道的扬声器SPL和电阻RCOM，作为负载，串联连接在L声道音频输出端LOUT与公共端COM之间。另外，电阻RAR、R声道的扬声器SPR和电阻RC0M，作为负载，串联连接在R声道音频输出端ROUT与公共端COM之间。在此，电阻RCOM是GND布线的电阻，作为L声道音频输出端LOUT与公共端COM之间的电流路径和R声道音频输出端ROUT与公共端COM间的电流路径的公共部分。另外，通过从L声道音频输出端LOUT与公共端COM之间的电流路径的整个电阻中去除公共部分的电阻RCOM和扬声器SPL的电阻，来获得电阻RAL。另外，通过从R声道音频输出端ROUT与公共端COM间的电流路径的整个电阻中去除公共部分的电阻RCOM和扬声器SPR的电阻，来获得电阻RAR。用于R声道的放大电路100R具有第一反相放大部110、第二反相放大部120和电流控制器130。在下面，描述第一反相放大部110、第二反相放大部120和电流控制器130
的配置。首先，第一反相放大部110具有运算放大器111和电阻R11至R14。在此，电阻R11提供在R声道音频输入端RIN与运算放大器111的反相输入端(_输入端)之间，电阻R12提供在运算放大器111的反相输入端与输出端之间。运算放大器111的非反相输入端(+输入端)被给予基准电压Vr，通过由电阻(R13和R14)分配基准电压VREF来获得基准电压Vr(Vr=kVREF(k=R14/(R13+R14)))。在第一反相放大部110中，从运算放大器111输出第一相位的音频信号Vpin (=- (R12/Rn) (AR-Vr))，通过将R声道音频输入信号AR和基准电压Vr之间的差反相并放大来获得第一相位的音频信号Vpin。接下来，第二反相放大部120具有运算放大器121和电阻R21和R22。在此，电阻R21提供在运算放大器111的 输出端与运算放大器121的反相输入端之间，电阻R22提供在运算放大器121的反相输入端与输出端之间。运算放大器121的非反相输入端接地。在第二反相放大部120中，从运算放大器121输出第二相位的音频信号Vnin (=-(R22/R21) Vpin)，通过将第一相位的音频信号Vpin反相并放大来获得第二相位的音频信号Vnin。在此实施例中，第二反相放大部120的电阻R21和R22的电阻值的比R22/R21是I。因此，第一相位的音频信号Vpin和第二相位的音频信号Vnin成为平衡差分信号，具有与在R声道音频输入信号AR与基准电压Vr之间的差成比例的电压差。第一反相放大部110和第二反相放大部120配置信号转换器,该信号转换器基于R声道音频输入信号AR和基准电压VREF产生由第一相位的音频信号Vpin和第二相位的音频信号Vnin构成的平衡差分信号。接下来，电流控制器130具有运算放大器131和电阻R1至R5。电阻R1提供在运算放大器111的输出端与运算放大器131的反相输入端之间，并且电阻R2设置在运算放大器131的反相输入端与输出端之间。电阻R3提供在运算放大器121的输出端与运算放大器131的非反相输入端之间，并且电阻R4提供在运算放大器131的非反相输入端与R声道音频输出端ROUT之间。电阻R5是电流检测电阻，提供在运算放大器131的输出端与R声道音频输出端ROUT之间。在电流控制器130中，电阻R1和R3是可变电阻，并且例如通过公共操作器的操作来调节其电阻值。此时，电阻&和&被调节为具有相同的电阻值。另外，电阻民和1 4也具有相同的电阻值。另外，在此实施例中，电阻R5具有相比于电阻R2和R4足够小的电阻值。用于R声道的放大电路100R具有上述配置。用于L声道的放大电路100L也具有与R声道的放大电路IOOR相同的配置。随后，参照图2A至图2D描述当前实施例的操作。在图2A和图2B中，电阻RL是图1中的电阻RAR、扬声器SPR的电阻和电阻RCOM的总电阻。首先，假设R声道音频信号AR的电压值小于基准电压Vr，第一相位的音频信号的电压Vpin为正(+)，第二相位的音频信号的电压Vnin为负(-)。在此情况下，图2A所示的相应的电流流到电流控制器130的相应部分。另外，在此情况下，电流控制器130的相应节点的电压(VpirKVniruV1J2Ja和Vout)的关系如图2C所示。如图2A所示，当电压Vpin为正(+)时，电流从产生电压Vpin的节点通过电阻R1和R2流向运算放大器131的输出端。当通过Ipin指示此电流时,运算放大器131的反相输入端的电压V1是从电压Vpin降低了电压IpinR1的电压，并且运算放大器131的输出电压Va是从电压V1降低了电压IpinR2的电压。在此，如图2C所示，由于电SV1是通过电阻R1和R2的比例对电压Vpin和Va的差进行内分而获得的电压，因此电压如下:V1= (R1/ (R^R2)) (Va-Vpin) +Vpin= (RJa+^Vpin) / (R1+R2)...(I)另外，当电压Vnin为负㈠时，电流从R声道音频输出端ROUT通过电阻R4和R3流向产生电压Vnin的节点。当通过Inin指示此电流时,运算放大器131的非反相输入端的电压V2是从电压Vnin增加了电压IninR3的电压，并且R声道音频输出端ROUT的电压Vout是从电压V2增加了电压IninR4的电压。在此，如图2C所示，由于电压V2是通过电阻RjPR4的比例对电压Vnin和Vout的差进行内分而获得的电压，因此电压如下:V2= (R3/ (Rg+R4)) (Vout-Vnin) +Vnin= (R3Vout+R4Vnin) / (R3+R4)…(2)与R声道音频输出端ROUT的电压Vout和运算放大器131的输出电压Va之间的电压差(Vout-Va)成比例的电流Ia流到电阻R5。这里，由于通过电阻R2对运算放大器131施加负反馈，因此运算放大器131输出电压Va，以使得到反相输入端的电压V1能够与到非反相输入端的电压V2相匹配，如图2C所示。可以如下计算电压Va。首先，在等式⑴和(2)中，应该满足下面的等式，使得V1=V20 (RJa+^Vpin) / (R1+R2) = (R3Vout+R4Vnin) / (R3+R4)…⑶在等式(3)中，当R1=R3=Ra并且R2=R4=Rb时,获得下面的等式。(RaVa+RbVpin)/(Ra+Rb)=(RaVout+RbVnin)/(Ra+Rb)…(4)可以将等式(4)修改如下。Va-Vout=- (Rb/Ra) (Vpin-Vnin)...(5)这样，在电流控制单元130中 ，在电压Va和Vout之间产生与差分信号Vpin和Vnin之间的电压差成比例的电压差。因此，如下面的等式所示，与差分信号Vpin和Vnin之间的电压差成比例的电流Ia流到电阻R3。Ia= (Va-Vout) /R5= - (Rb/ (RaR5)) (Vpin-Vnin)...(6)
在此，电阻R5具有相比于电阻RjPR4足够小的电阻值。因此，与电流Ia相比，电流Inin成为小到可以忽略的电流值。因此，与等式(6)的Ia基本相同的电流(1ufla)流到连接到R声道音频输出端ROUT的负载RL。当R声道音频信号AR的电压值大于基准电压Vr时，电压Vpin为负㈠，并且电压Vnin为正⑴，图2B所示的相应的电流流到电流控制器130的相应的部分。另外，在此情况下，电流控制器130的相应节点的电压(Vpin、VniruVpV2'Va和Vout)的关系如图2D所示。此情况X与电压Vpin是正(+)并且电压Vnin为负(-)的情况相同。因此，与差分信号Vpin和Vnin之间的电压差成比例的电流Ia流到电阻R5,并且与Ia基本相同的电流1ut流到连接到R声道音频输出端ROUT的负载RL。根据如上所述配置的用于R声道的放大电路100R，产生具有与R声道音频信号AR和基准电压Vr之间的电压差成比例的电压差的差分信号Vpin和Vnin，并且与差分信号Vpin和Vnin的电压差成比例的电流1ut从电流控制器130流到连接到R声道音频输出端ROUT的负载RL。尽管已经举例说明了用于R声道的放大电路IOOR的操作，但是用于L声道的放大电路IOOL也以相同的方式操作。在用于L声道的放大电路IOOL中，产生具有与L声道音频信号AL和基准电压Vr之间的电压差成比例的电压差的差分信号Vpin和Vnin，并且与差分信号Vpin和Vnin的电压差成比例的电流1ut从电流控制器130流到连接到L声道音频输出端LOUT的负载。这样，根据当前实施例的耳机放大器，与R声道音频信号AR相关的电流被供给到连接到R声道音频输出端ROUT的负载，并且与L声道音频信号AL相关的电流被供给到连接到L声道音频输出端LOUT的负载。因此，即使公共阻抗介入在R声道音频输出端ROUT与公共端COM的电流路径和L声道音频输出端LOUT与公共端COM的电流路径之间，也可以防止在R声道扬声器SPR的再现声音中出现L声道音频信号AL的影响，以及防止在L声道扬声器SPL的再现声音中出现R声道音频信号AR的影响，由此改善了声道隔离。在本实施例中，对电流进行控制而不是对电压进行控制。当公共阻抗介入并且接地电压波动时，施加到扬声器的电流变为恒定。因此，在一条路径上从每个扬声器发出的能量不依赖于来自另一条路径的输出，而是仅受耳机放大器的控制，从而改善了声道隔离。<第二实施例>通常，耳机的输出取决于耳机放大器的输出电压。因此，在通用耳机放大器中，通过调节输出电压来调节耳机的音量。然而，在第一实施例中，使得与模拟音频输入信号的电压值成比例的电流能够流到耳机的扬声器。因此，取决于耳机扬声器的阻抗，耳机放大器的输出电压可以从与适当音量相应的电压推导出。因此，在当前实施例中，耳机放大器配备有用于调节用于R声道的放大电路100R和用于L声道的放大电路100L的可变电阻R1和R3的电阻值Ra的装置，从而耳机放大器的输出电压变为与适当音量相对应的电压。图3是示出根据当前实施例的耳机放大器200的配置的框图。在当前实施例中，与第一实施例的耳机放大器100相比，耳机放大器200具有连接检测部201、测试信号产生部202和电阻调节部203。在此，连接检测部201是检测耳机300连接到耳机放大器200的电路。测试信号产生部202是这样的电路:当连接检测部201检测到耳机300连接到耳机放大器200时，向R声道音频输入端RIN和L声道音频输入端LIN中的一个(在所示示例中，R声道音频输入端RIN)提供可听声带之外的测试信号持续预定时间段。电阻调节部203是这样的电路:在测试信号产生部202输出测试信号的同时，测量测试信号被输入到的用于R声道的放大电路100R和用于L声道的放大电路100L中的一个的音频输出端(在所示示例中，R声道音频输出端ROUT)的输出电压，并且调节用于R声道的放大电路100R和用于L声道的放大电路100L的可变电阻R1和R3的电阻值Ra，使得输出电压变为与适当音量相对应的电压。另外，在此实施例中，可以获得与第一实施例相同的效果。另外，根据当前实施例，取决于耳机300，即使在耳机300的扬声器的阻抗不同的情况下，也可以设置耳机300的适
当音量。尽管已经描述了第一实施例和第二实施例，但是还可以存在其他实施例。下面描述部分示例。(I)在上述实施例中，本发明已经应用于耳机放大器。然而，本发明还可以应用于通过多个信号线和公共GND布线驱动多个电声转换装置的其他音频输出放大器。(2)在上述实施例中，关于第一相位的音频信号Vpin和第二相位的音频信号Vnin，产生基于OV对称轴的正负对称的差分信号。然而，可以使用第一相位音频信号和第二相位的任何音频信号，由于它们之间的电压差与L声道或R声道的音频输入信号的电压值和基准电压之间的差成比例。(3)在上述实施例中，电阻R4和R5的公共连接点直接连接到音频输出端。然而，诸如电阻的装置可以介于电阻R4和R5的公共连接点与音频输出端之间。(4)在第二实施例中，测试信号被供给到R声道音频输入端RIN,并且基于R声道音频输出端ROUT的输出电压来调节用于R声道的放大电路100R和用于L声道的放大电路100L的可变电阻R1和&。然而，替代这种配置，下面的配置也是可行的。首先，测试信号被供给到R声道音频输入端RIN，并且基于R声道音频输出端ROUT的输出电压来调节用于R声道的放大电路100R的可变电阻R1和R3。然后，测试信号被供给到L声道音频输入端LIN，并且基于L声道音频输出端LOUT的输出电压来调节用于L声道的放大电路100L的可变电阻凡和&。根据此配置，当从耳机放大器角度来看，L声道的负载电阻和R声道的负载电阻不平衡时，对应于相应的负载电阻，可以适当地调节用于R声道的放大电路100R和用于L声道的放大电路100L中的每一个的可变电阻R1和R3。本发明申请基于2011年10月31日提交的日本专利申请N0.2011-239063，并要求其优先权，其全部内容通过引用合并于此。
权利要求
1.一种音频输出放大器，包括: 多个放大电路,所述多个放大电路相应地驱动多个电声转换装置,其中 所述多个放大电路的每一个包括: 电流检测电阻，所述电流检测电阻提供在被供给到对应电声转换装置的电流的路径之间；以及 电流控制器，所述电流控制器在所述电流检测电阻的两端产生电压，所述电压与供给到所述对应放大电路的音频输入信号的电压值成比例。
2.根据权利要求1所述的音频输出放大器，其中 所述多个放大电路的每一个还包括信号转换器，所述信号转换器将供给到所述对应放大电路的所述音频输入信号转换为第一相位音频信号和第二相位音频信号，所述第一相位音频信号和所述第二相位音频信号具有的电压差与在供给到所述对应放大电路的所述音频输入信号的所述电压值和基准电压之间的差成比例，其中 所述多个放大电路的每一个中的所述电流控制器在所述电流检测电阻的两端产生电压，所述电压与在由所述对应放大电路的所述信号转换器输出的所述第一相位音频信号和所述第二相位音频信号之间的所述电压差成比例。
3.根据权利要求2所述的音频输出放大器，其中 所述电流控制器包括: 运算放大器，所述运算放大器具有反相输入端子、非反相输入端子和输出端子； 第一电阻，所述第一电阻提供在所述第一相位音频信号被输出到的节点与所述运算放大器的所述反相输入端子之间； 第二电阻，所述第二电阻提供在所述运算放大器的所述反相输入端子与所述运算放大器的所述输出端子之间； 第三电阻，所述第三电阻提供在所述第二相位音频信号被输出到的节点与所述运算放大器的所述非反相输入端子之间； 第四电阻，所述第四电阻提供在所述运算放大器的所述非反相输入端子与所述对应电声转换装置之间，其中 所述电流检测电阻具有连接到所述运算放大器的所述输出端子的一端和连接到所述第四电阻在所述电声转换装置侧一端的另一端。
4.根据权利要求3所述的音频输出放大器，其中 所述第一电阻和所述第三电阻是可变电阻。
5.根据权利要求4所述的音频输出放大器，进一步包括: 连接检测部，所述连接检测部检测所述多个电声转换装置到所述多个放大电路的连接； 测试信号产生部，当所述连接检测部检测到所述多个电声转换装置到所述多个放大电路的连接时，所述测试信号产生部向所述多个放大电路的至少一个放大电路提供可听频带之外的测试信号；以及 电阻调节部，所述电阻调节部调节所述第一电阻和所述第三电阻的电阻值，以使得所述放大电路输出的电压达到预定电压，通过利用所述放大电路，所述测试信号被提供到所述对应电声转换装置。
全文摘要
本发明涉及一种音频输出放大器。音频输出放大器包括多个放大电路，这多个放大电路分别驱动多个电声转换装置。多个放大电路的每一个包括电流检测电阻，电流检测电阻提供在被供给到对应电声转换装置的电流的路径之间；以及电流控制器，该电流控制器在电流检测电阻的两端产生电压，该电压与供给到对应放大电路的音频输入信号的电压值成比例。
文档编号H03F3/187GK103095238SQ201210428738
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者川岸典弘 申请人:雅马哈株式会社