I/V转换器
阅读：153发布：2020-05-08
专利汇可以提供I/V转换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为解决因运放小的末管静态 电流 所产生的 开关 失真从而引起凹陷失真和交越失真以及因运放内部主 电路 信号 产生的延时，使大环路深度 负反馈 导致差分输入级晶体管处于负反馈失控状态而产生的瞬态 互调失真 。本 发明 I/V转换器提供了一种由分立元件构成的电路，该电路设计时使每只管子都工作于甲类状态，且摈弃大环路负反馈，故没有开关失真、没有瞬态互调失真，由于从输入级开始就直接采用共基电路，使本电路还具有高转换速率、宽频带和高的 信噪比 ，本I/V转换器包括PCM1794A的DAC芯片系统。本电路：Q1、Q2、(Q4、Q5)、Q8、(Q10)为共基级联电路，Q7、Q9为具有电流模的比例电流源，R1、R2为I/V转换 电阻 。本发明提供的I/V转换器主要用于音频DAC。，下面是I/V转换器专利的具体信息内容。
I/V转换器
技术领域
背景技术
[0002] 目前，在数字音频设备中都有一个DAC芯片，以将数码信号转换为模拟信号，这类芯片的模拟输出信号通常有二种类型，一种是电压输出型，另一种是电流输出型，本电路采用的信号源为后者，即电流输出型，因电流输出型DAC有好多型号，本电路仅以美国德州仪器BB公司的PCM1794A芯片作为DAC的范例，而与其级联的典型的I/V转换器电路的现有技术见说明书附图图1，由于运放属电压型器件，而PCM1794A芯片输出的是电流信号，故PCM1794A芯片的输出级更适合用电流输入级联电路作I/V转换。另外，由于运放固有的高开环增益，使之闭环后将处于大环路深度负反馈状态，故易产生瞬态互调失真和相移失真，且因运放末管的静态电流设计得都很小，输出级又将产生开关失真并导致凹陷失真和交越失真，致使音质劣化，具体表现为声音发毛、发硬、刺耳、干涩，为解决上述问题，一些成品生产厂家不惜工本的使用价格昂贵的高速运放，但运放固有的大环路负反馈和内部末管固有的小的静态工作电流的问题依然存在，所以即便使用高速运放也只能在一定程度上改善上述存在的音质问题。
发明内容
[0003] 为克服因I/V用运放转换电路带来的劣化音质的问题，本发明针对运放电路存在的不足，设计出由分立元器件构成的I/V转换电路。
[0004] 本发明I/V转换器解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种由分立元件构成的电路，并取消大环路负反馈电路，从输入级开始就直接用共基电路取代差分输入电路，并使共基电路的射极与PCM1794A信号电流的输出端进行直接耦合电流传输，于是，本发明电路：Q1、Q2、Q4、Q5与Q8、Q10为共基级联电路，Q7、Q9为具有电流模的比例电流源，R1、R2为I/V转换电阻。本电路将Q1、Q2(Q4、Q5)两管集电极短接，这时PCM1794A的18脚、26脚(17脚、25脚)分别输出的反相(同相)电流被合二为一，因此简化了下级电路。
[0005] 上述发明的I/V转换器，其电路工作原理为：由PCM1794A芯片的DAC电流输出脚18脚、26脚，17脚、25脚，输出差分电流。输出正半周信号时，18脚、26脚端输出负信号电流，其信号电流进入Q1、Q2射极再通过Q1、Q2集电极并联后进入R5，由于R5被发光管D1恒压，于是流入R5的信号电流的减量等于流过R4信号电流的增量，设R4＝VR1，当18脚、26脚端输出负信号电流时(IOUTR-)+(IOUTL-)＝-IR5＝IR4＝IVR1＝IC9；与此同时，17脚、25脚端输出正信号电流，经Q4、Q5射极再通过Q4、Q5并联后的集电极进入R6，因R6被发光管D1恒压，故流入R6的信号电流增量等于流过Q10集电极信号电流的减量，于是其正半周信号的I/V转换式为V0＝IC9·R1。
[0006] 输出负半周信号时，18脚、26脚端输出正信号电流，其信号电流进入Q1、Q2射极再通过Q1、Q2并联后的集电极进入R5，由于R5被发光管D1恒压，于是流入R5的信号电流的增量等于流过R4的信号电流的减量，设R4＝VR1，当18脚、26脚端输出正信号电流时(IOUTR-)+(IOUTL-)＝IR5＝-IR4＝-IVR1＝-IC9；与此同时，17脚、25脚端输出负信号电流，经Q4、Q5射极再通过Q4、Q5集电极并联后进入R6，因R6被发光管D1恒压，故流入R6的信号电流减量等于流过Q10集电极信号电流的增量，于是其负半周信号的I/V转换式为-V0＝-IC10·R2。
[0007] 本发明I/V转换器的有益效果是：因本电路从输入端开始就使用共基电路和级联的具有电流模的比例电流源电路，且本电路设计时没有采用共射电路，因此本电路还具有高传输速率、宽频带和高的信噪比。因去除了大环路负反馈网络，也就不存在因内部主电路传输过程中产生延时而导致输入级处于负反馈失控状态，所以没有瞬态互调失真，由于电路所有三极管设计时都工作于甲类状态，所以没有开关失真导致的凹陷失真和交越失真。实际听音表明，本发明I/V转换器高音清晰，音质柔和动听，而现有技术的由运放组成的I/V转换器音质硬而涩。且说明书附图中，图2电路的成本也较图1电路低。
附图说明
[0008] 图1是现有技术中由运放构成的典型的I/V转换器的电路结构图。
[0009] 图2是本发明的I/V转换器的具体实施例电路结构图。
[0010] 参照附图将详细叙述本发明的具体实施方案。
具体实施方式
[0011] 图1是现有技术中由美国德州仪器BB公司提供的PCM1794A与运放构成的典型的I/V转换器的L、R双通道输出电路结构图，现仍被成品生产厂商普遍采用，由该图见PCM1794A的输出电流通过运放反相输入端并利用运放所接负反馈电阻Rf进行I/V转换，显然该运放内部自反相输入端差分第一级开始就工作在共发射极放大状态，其中PCM1794A是用于将数码信号转换为模拟信号的一种芯片，简称DAC，根据BB公司对PCM1794A功能的介绍，当单片PCM1794A作双通道使用时，其17脚、18脚为R通道电流输出，25脚、26脚为L通道电流输出。若使用2片PCM1794A时，则其中一片作L通道使用，这时17脚、25脚为同相电流输出，18脚、26脚为反相电流输出；另一片作R通道使用时，17脚、25脚为同相电流输出，18脚、26脚为反相电流输出。
[0012] 图2给出了按本发明所述I/V转换器的一种电路结构图，当本电路用单片PCM1794A作单通道I/V转换电路的连接方式时，其输出端18脚、26脚通过三极管Q1、Q2的射极、集电极与电阻R5的一端相连接R5另一端接负电源V-，电阻R5的一端通过三极管Q8的射极、集电极连接三极管Q7的集电极再与基极短接后通过Q7的射极与电阻R4的一端相连接R4的另一端接正电源V+，三极管Q7的基极与Q9的基极相连接，电位器VR1一端接正电源V+，VR1另一端连接Q9的射极通过集电极与电阻R1的一端相连接R1的另一端接地，电阻R1一端分别连接电阻R7一端、三极管Q11集电极、三极管Q12基极，电阻R7另一端分别连接三极管Q11基极、可调电位器VR2一端，三极管Q12集电极连接正电源V+射极连接电阻R8到V0端；PCM1794A芯片DAC输出端的17脚、25脚通过三极管Q4、Q5的射极、集电极与电阻R6一端相连接R6另一端接负电源V-，电阻R6一端连接三极管Q10的射极再通过集电极与电阻R2一端相连接R2另一端接地，电阻R2一端分别连接可调电位器VR2一端、三极管Q11射极、三极管Q13基极，V0端连接电阻R9一端R9另一端连接三极管Q13射极，Q13集电极连接负电源V-。三极管Q3的射极接地Q3的基极、集电极短接后与三极管Q1、Q2、Q4、Q5的基极相连接再与电阻R3的一端相连接，三极管Q6的集电极、基极短接后与电阻R3另一端相连接，再与三极管Q8、Q10的基极相连接，三极管Q6射极和发光管D1正极相连接，发光管D1负极接负电源V-。
[0013] 当单片PCM1794A作双通道(L、R通道)使用时，本电路中的三极管Q2、Q5的集电极应作为L通道使用，Q1、Q4应作为R通道使用，即这时Q1与Q2，Q4与Q5的集电极应相互断开，并同时使用2块同样的线路板，其中一块作L通道时则Q2、Q5的集电极分别与Q8、Q10的射极相连接，另一块作R通道时则Q1、Q4的集电极分别与Q8、Q10的射极相连接。
[0014] 本发明中，在PCM1794A和下级电路之间插入Q1、Q2、Q4、Q5使其具有承前启后的纽带作用，也因此使本发明的I/V转换器可以方便的去除大环路负反馈，由于本发明电路采用分立元件设计，所以使本电路可以根据PCM1794A的实际输出电流的需求设计每级电路的静态工作电流，使每级电路都工作于甲类状态，这是超越用运放设计I/V转换器的优点。
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