差动放大电路

技术领域

本揭露涉及一种音频用的差动放大电路。

背景技术

作为扬声器的驱动方式，有BTL(Bridge-Tied Load：桥接负载)。BTL方式的放大电路具备放大音频信号的正极输入信号的放大器、与放大负极输入信号的放大器。

发明内容

[发明所要解决的问题]

在正常状态下，正极输入信号与负极输入信号是互补的交流信号，但如果产生某种异常，正极输入信号或负极输入信号采用某恒定电平，那么向扬声器供给直流的驱动信号，成为使可靠性降低的主要原因。

或者，在音频放大器中，为了控制增益或产生警报，有想检测差动信号的振幅的情况。

本揭露是在这种状况下完成的，其某方面的例示性目的之一，是提供一种能够以简单的电路构成检测差动信号的状态的放大电路。

[解决问题的技术方式]

本揭露的某方面涉及一种驱动扬声器的差动放大电路。差动放大电路具备：第1放大器，放大差动信号的正极信号；第2放大器，放大差动信号的负极信号；及判定电路，监视正极信号及负极信号。判定电路具备：比较器；选择电路，以分时选择性地向比较器的第1输入供给对应于正极信号的第1检测信号与对应于负极信号的第2检测信号；电压源，以分时向比较器的第2输入供给多个阈值电压；及判定部，基于比较器的输出，判定差动信号的状态。

另外，任意组合以上构成要素、在方法、装置、系统等之间相互置换构成要素或表现，作为本发明或本揭露的方面也有效。此外，所述项目(用于解决问题的方式)的记载并非说明本发明的所有不可欠缺的特征，因此，所记载的这些特征的子组合也可为本发明。

[发明的效果]

根据本揭露的某方面，能够以简单的电路构成检测差动信号的状态。

附图说明

图1是表示实施方式的音频系统的图。

图2是说明放大电路的动作的波形图。

图3是比较技术的判定电路的电路图。

图4是表示判定电路的构成例的电路图。

具体实施方式

(实施方式的概要)

说明本揭露的若干例示性实施方式的概要。所述概要作为后述的详细说明的前言，以基本理解实施方式为目的，简略说明1个或多个实施方式的若干概念，并不限定发明或揭露的广度。所述概要不是考虑的所有实施方式的综合性概要，不意图特定所有实施方式的重要要素，也不意图划分部分或所有方面的范围。为方便起见，“一实施方式”有用作指本说明书所揭露的一个实施方式(实施例或变化例)或多个实施方式(实施例或变化例)的情况。

一实施方式的差动放大电路驱动扬声器。差动放大电路具备：第1放大器，放大差动信号的正极信号；第2放大器，放大差动信号的负极信号；及判定电路，监视正极信号及负极信号。判定电路具备：比较器；选择电路，以分时选择性地向比较器的第1输入供给对应于正极信号的第1检测信号与对应于负极信号的第2检测信号；电压源，以分时向比较器的第2输入供给多个阈值电压；及判定部，基于比较器的输出，判定差动信号的状态。

根据所述构成，利用1个比较器，通过以分时判定差动信号的正极信号与负极信号各自的电压电平，能够以简单的构成判定差动信号的状态。

在一实施方式中，多个阈值电压可为2个。

在一实施方式中，2个阈值电压可分别从多个电压电平选择。

在一实施方式中，选择电路可包含：第1分压电路，对正极信号进行分压并产生第1检测信号；及第2分压电路，对负极信号进行分压并产生第2检测信号。

在一实施方式中，第1分压电路的分压比、与第2分压电路的分压比可分别切换。

在一实施方式中，判定部可检测差动信号包含直流成分的状态。

在一实施方式中，判定部可检测差动信号过大输入的状态。

在一实施方式中，判定部可检测差动信号的振幅。

在一实施方式中，差动放大电路可在一个半导体衬底一体集成化。“一体集成化”是指包含电路的构成要素全部形成于半导体衬底上的情况、或电路的主要构成要素一体集成化的情况，也可为了调节电路常数而将一部分电阻或电容器等设置于半导体衬底的外部。通过将电路在1个芯片上集成化，能够削减电路面积，也能够均一地保持电路元件的特性。

(实施方式)

以下，一边参考附图，一边对优选的实施方式进行说明。对各附图所示的同一或同等构成要素、部件、处理附设同一符号，并适当省略重复的说明。此外，实施方式不限定揭露及发明而为例示，实施方式所记述的所有特征或其组合未必是揭露及发明的本质。

在本说明书中，“部件A与部件B连接的状态”是指除部件A与部件B物理上直接连接的情况以外，也包含部件A与部件B对它们的电连接状态不造成实质性影响，或不损害通过它们的结合发挥的功能或效果，经由其它部件间接连接的情况。

同样，“部件C连接(设置)于部件A与部件B之间的状态”是指除部件A与部件C、或部件B与部件C直接连接的情况以外，也包含对它们的电连接状态不造成实质性影响，或不损害通过它们的结合发挥的功能或效果，经由其它部件间接连接的情况。

此外在本说明书中，电压信号、电流信号等电信号、或附设于电阻、电容器、电感器等电路元件的符号，根据需要表示各自的电压值、电流值或电路常数(电阻值、电容值、电感)。

图1是表示实施方式的音频系统100的图。音频系统100具备扬声器102、滤波器104、音源106及放大电路200。

音源106将差动音频信号S1供给到放大电路200。在以下的说明中，设为对差动信号的正极信号附设下标p，对负极信号附设下标n。

放大电路200放大差动音频信号S1并驱动扬声器102。音频系统100以BTL形式构成，放大电路200从正极输出OUTP与负极输出OUTN输出放大后的差动音频信号S2。差动音频信号S2的正极信号S2p经由滤波器104p供给到扬声器102的一端，差动音频信号S2的负极信号S2n经由滤波器104n供给到扬声器102的另一端。

放大电路200是在一个半导体衬底集成化的功能IC(Integrated Circuit：集成电路)，具备第1主放大器(也称为功率放大器)210p、第2主放大器210n、判定电路220、第1前置放大器230p、第2前置放大器230n。

第1前置放大器230p放大差动音频信号S1的正极信号S1p。第2前置放大器230n放大差动音频信号S1的负极信号S1n。

第1主放大器210p基于由第1前置放大器230p放大的信号S3p驱动扬声器102，第2主放大器210n基于由第2前置放大器230n放大的信号S3n驱动扬声器102。

第1主放大器210p、第2主放大器210n是D级放大器。第1主放大器210p、第2主放大器210n可分别包含脉宽调变器、驱动电路、输出级。

判定电路220监视差动信号S3的正极信号S3p及负极信号S3n。

判定电路220具备比较器222、选择电路224、电压源226、判定部228。

选择电路224接收正极信号S3p及负极信号S3n。选择电路224以分时选择性地向比较器222的第1输入(例如非反转输入)供给对应于正极信号S3p的第1检测信号S4p、与对应于负极信号S3n的第2检测信号S4n。

电压源226以分时向比较器222的第2输入(例如反转输入)供给多个阈值电压Vth1、Vth2…。

判定部228基于比较器222的输出COMP_OUT，判定差动信号S3的状态。判定部228也作为切换选择电路224与电压源226的状态的定序器发挥功能。

如果差动信号S3包含直流成分，那么直流电流持续流过扬声器102，担心使扬声器102的可靠性降低。在一实施例中，判定电路220判定差动信号S3是否包含直流成分。

电压源226以分时输出第1阈值电压Vth1与第2阈值电压Vth2。第1阈值电压Vth1确定在比正极信号S3p及负极信号S3n的共用电压Vc更上侧，第2阈值电压Vth2确定在比正极信号S3p及负极信号S3n的共用电压Vc更下侧。

例如，共用电压Vc可确定为电源电压Vcc的0.5倍。在所述情况下，第1阈值电压Vth1可确定为0.6×Vcc，第2阈值电压Vth2可确定为0.4×Vcc。或者，第1阈值电压Vth1也可确定为0.7×Vcc，第2阈值电压Vth2也可确定为0.3×Vcc。

例如，判定部228以分时依序重复4个状态φ1～φ4。另外，状态迁移的顺序未特别限定。

·第1状态φ1

选择电路224输出与正极信号S3p对应的第1检测信号S4p。

电压源226输出第1阈值电压Vth1。

·第2状态φ2

选择电路224输出与正极信号S3p对应的第1检测信号S4p。

电压源226输出第2阈值电压Vth2。

·第3状态φ3

选择电路224输出与负极信号S3n对应的第2检测信号S4n。

电压源226输出第1阈值电压Vth1。

·第4状态φ4

选择电路224输出与正极信号S3p对应的第1检测信号S4p。

电压源226输出第2阈值电压Vth2。

判定部228对选择电路224供给控制信号pn_sel。控制信号pn_sel在第1状态φ1、第2状态φ2中采用第1电平(例如高(High))，在第3状态φ3、第4状态φ4中采用第2电平(例如低(Low))。选择电路224在控制信号pn_sel为第1电平时，输出与正极信号S3p对应的第1检测信号S4p，在控制信号pn_sel为第2电平时，输出与负极信号S3n对应的第2检测信号S4n。

此外，判定部228对电压源226供给控制信号hl_sel。控制信号hl_sel在第1状态φ1、第3状态φ3中采用第1电平(例如高)，在第2状态φ2、第4状态φ4中采用第2电平(例如低)。电压源226在控制信号hl_sel为第1电平时，输出第1阈值电压Vth1，在控制信号hl_sel为第2电平时，输出第2阈值电压Vth2。

状态φ1～φ4的切换频率(分时频率)优选确定为音频信号的最大频率(20kHz)的2倍以上，也就是40kHz以上。

以上是放大电路200的构成。接着说明它的动作。

图2是说明放大电路200的动作的波形图。判定部228通过数字系统处理，对比较器222的输出COMP_OUT进行分时处理，并基于4个状态φ1～φ4中的检测结果，检测异常。

在第1状态φ1中，通过比较器222比较第1检测信号S4p及第1阈值电压Vth1。Posi_High、Posi_Low、Nega_High、Nega_Low表示比较器222在φ1～φ4各自的区间中的输出COMP_OUT。另外，Posi_Low与Nega_Low具有将比较器222的输出COMP_OUT反转后的逻辑值。

判定信息COMP_OR是Posi_High、Posi_Low、Nega_High、Nega_Low的逻辑和。Posi_High、Posi_Low、Nega_High、Nega_Low及COMP_OR是判定部228的内部信号。

在时刻t0之前为正常状态。在正常状态下，比较器COMP_OUT的输出随机变化。

设为在时刻t0产生了差动信号S3包含直流成分的DC(Direct Current：直流)输入异常。在所述情况下，在φ1～φ4的至少一个中，比较器222的输出COMP_OUT被连续确立。在图2的例子中，在第1状态φ1与第4状态φ4中，判定信息COMP_OR在每个循环中连续成为高。如果检测所述状态，那么判定部228能够判定为DC输入异常。

以上是放大电路200的动作。根据所述放大电路200，利用1个比较器，通过以分时判定差动信号S3的正极信号S3p与负极信号S3n各自的电压电平，能够以简单的构成判定差动信号的状态。

图1的放大电路200的优点通过与比较技术的对比而变得明确。

图3是比较技术的判定电路250的电路图。判定电路250包含放大器252、比较器254、256、判定部258。放大器252将差动信号S3转换为单端信号S5。比较器254将单端信号S5与第1阈值电压Vth1进行比较，比较器256将单端信号S5与第2阈值电压Vth2进行比较。判定部258基于2个比较器254、256的输出，判定DC输入异常。

当检测DC输入异常时，放大电路200可执行电路保护。具体来说，放大电路200可将输出OUTP、OUTN设为高阻抗(或者将两者设为低)，停止向负载也就是扬声器102的电力供给。

因为比较技术的判定电路250需要放大器252，需要2个比较器，所以电路面积及消耗电力较大。相对于此，在实施方式的判定电路220中，能够减小电路面积，并且能够削减消耗电力。

本揭露作为图1的框图或电路图掌握，或者涉及从所述说明导出的各种装置、方法，不限定于特定构成。以下，不是为了缩小本揭露的范围，而是为了帮助理解本揭露或本发明的本质或动作，并且将它们明确化，说明更具体的构成例或实施例。

图4是表示判定电路220的构成例的电路图。电压源226是电阻串型的D/A(Digital/Analog：数字/模拟)转换器，包含多个电阻R0～R6与开关SW1～SW6。所述电压源226能够根据检测信号S4的振幅电平设定第1阈值电压Vth1，在第1状态φ1及第3状态φ3中，基于控制信号hl_sel，开关SW4～SW6的任一个接通。在选择开关SW4的情况下，阈值电压Vth1变低，在选择开关SW6的情况下，阈值电压Vth1变高。

同样，电压源226能够根据检测信号S4的振幅电平设定第2阈值电压Vth2，在第2状态φ2及第4状态φ4中，基于控制信号hl_sel，开关SW1～SW3的任一个接通。在选择开关SW1的情况下，阈值电压Vth2变低，在选择开关SW3的情况下，阈值电压Vth2变高。

选择电路224具备第1分压电路224p与第2分压电路224n。第1分压电路244p对正极信号S3p进行分压，产生第1检测信号S4p。第2分压电路244n对负极信号S3n进行分压，产生第2检测信号S4n。

第1分压电路224p与第2分压电路224n的分压比可切换。具体来说，第1分压电路224p包含多个电阻RP1～PR3、与多个开关SWP1、SWP2。在第1状态φ1与第2状态φ2中，根据控制信号pn_sel，多个开关SWP1、SWP2中的指定之一接通。

同样，第2分压电路224n包含多个电阻RN1～PN3、与多个开关SWN1、SWN2。在第3状态φ3与第4状态φ4中，根据控制信号pn_sel，多个开关SWN1、SWN2中的指定之一接通。

以上是判定电路220的构成例。

接着，说明变化例。

(变化例1)

也可利用判定部228，判定音频信号的过大输入状态。在所述情况下，只要将阈值电压Vth1、Vth2确定为过大输入的判定电平即可。判定部228例如在判定信息COMP_OR在指定时间内被确立超过指定次数时，可判定为过大输入。

当通过判定电路220检测过大输入时，放大电路200可向外部输出警报。

(变化例2)

也可利用判定部228，判定音频信号的振幅电平。在所述情况下，只要增加阈值电压Vth的个数即可。例如，在放大电路200具有AGC(Automatic Gain Control：自动增益控制)功能的情况下，也可将通过判定部228判定的振幅电平用于增益控制。

(变化例3)

在实施方式中，对1个信道的放大电路200进行了说明，但放大电路200也可由多个信道构成。在所述情况下，判定电路220能够以分时由多个信道兼用。由此，能够抑制电路面积的增加。

(附记)

本说明书中揭露以下技术。

(项目1)

一种差动放大电路，驱动扬声器，具备：

第1放大器，放大差动信号的正极信号；

第2放大器，放大所述差动信号的负极信号；及

判定电路，监视所述正极信号及所述负极信号；且

所述判定电路具备：

比较器；

选择电路，以分时选择性地向所述比较器的第1输入供给对应于所述正极信号的第1检测信号与对应于所述负极信号的第2检测信号；

电压源，以分时向所述比较器的第2输入供给多个阈值电压；及

判定部，基于所述比较器的输出，判定所述差动信号的状态。

(项目2)

根据项目1所记载的差动放大电路，其中所述多个阈值电压为2个。

(项目3)

根据项目2所记载的差动放大电路，其中所述2个阈值电压可分别从多个电压电平选择。

(项目4)

根据项目1到3中任一个所记载的差动放大电路，其中

所述选择电路包含：

第1分压电路，对所述正极信号进行分压并产生所述第1检测信号；及

第2分压电路，对所述负极信号进行分压并产生所述第2检测信号。

(项目5)

根据项目4所记载的差动放大电路，其中所述第1分压电路的分压比、与所述第2分压电路的分压比可分别切换。

(项目6)

根据项目1到5中任一个所记载的差动放大电路，其中所述判定部检测所述差动信号包含直流成分的状态。

(项目7)

根据项目1到5中任一个所记载的差动放大电路，其中所述判定部检测所述差动信号过大输入的状态。

(项目8)

根据项目1到5中任一个所记载的差动放大电路，其中所述判定部检测所述差动信号的振幅。

(项目9)

根据项目1到8中任一个所记载的差动放大电路，其中在一个半导体衬底一体集成化。

虽然已使用具体用语说明了本揭露的实施方式，但是所述说明只是用于帮助理解的例示，并不限定本揭露或权利要求书的范围。本发明的范围由权利要求书规定，因此，在这里未说明的实施方式、实施例、变化例也包含在本发明的范围内。

[符号的说明]

100音频系统

102扬声器

104滤波器

106音源

200放大电路

210p 第1主放大器

210n 第2主放大器

220判定电路

222比较器

224选择电路

226电压源

228判定部

230p 第1前置放大器

230n 第2前置放大器。