音頻信號處理電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出的音頻信號處理電路及方法，包含編碼電路、第一音頻轉(zhuǎn)換電路及第二音頻轉(zhuǎn)換電路。編碼電路接收脈沖編碼調(diào)變信號，并依據(jù)脈沖編碼調(diào)變信號產(chǎn)生第一音頻信號及第二音頻信號。第一音頻轉(zhuǎn)換電路依據(jù)第一音頻信號中連續(xù)的編碼值而產(chǎn)生第一脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置第一功率級。第二音頻轉(zhuǎn)換電路依據(jù)位移值及第二音頻信號中連續(xù)的編碼值而產(chǎn)生第二脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置第二功率級。當(dāng)靜音時(shí)，第一脈寬調(diào)變信號和第二脈寬調(diào)變信號的脈波寬度會相等，且第一脈寬調(diào)變信號與第二脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣具有時(shí)間差距。當(dāng)靜音或是需要輸出較小聲音時(shí)，上述的音頻信號處理電路能夠避免脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣過于接近，而能降低零交叉失真所產(chǎn)生的影響。
【專利說明】音頻信號處理電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種音頻信號處理電路及方法，尤指一種可降低零交叉失真的音頻信號處理電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]許多音頻系統(tǒng)會采用BD類編碼器(BD Mode encoder)對音頻信號進(jìn)行信號處理，以輸出至揚(yáng)聲器等負(fù)載而產(chǎn)生所需的聲音。BD類編碼器會先將音頻信號轉(zhuǎn)換為差動(differential)的反相信號及非反相信號，再以脈寬調(diào)變電路(pulse width modulationcircuit)分別調(diào)變反相信號及非反相信號，而產(chǎn)生反相的脈寬調(diào)變信號及非反相的脈寬調(diào)變信號，并使用反相的脈寬調(diào)變信號及非反相的脈寬調(diào)變信號驅(qū)動全橋式功率輸出級而輸出至揚(yáng)聲器。許多噪聲以及偶數(shù)階的非線性信號可藉由BD類編碼器的差動信號處理的方式消除，而不會于輸出至揚(yáng)聲器，因此能夠產(chǎn)生較好的音效輸出。
[0003]然而，BD類編碼器卻有零交叉失真(zero crossing distortion)的問題,亦即當(dāng)BD類編碼器所產(chǎn)生的反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號的信號邊緣過于接近時(shí)，音頻系統(tǒng)中的電路容易產(chǎn)生噪聲，而使揚(yáng)聲器產(chǎn)生噪音。圖1中顯示音頻系統(tǒng)中的音頻信號以及所對應(yīng)產(chǎn)生的非反相脈寬調(diào)變信號與反相脈寬調(diào)變信號。當(dāng)音頻信號的絕對值越大時(shí)，反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號間的脈波寬度差距越大，以驅(qū)動功率輸出級及揚(yáng)聲器產(chǎn)生較大的聲音。當(dāng)音頻信號的絕對值越小時(shí)，反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號間的脈波寬度差距越小，以使揚(yáng)聲器產(chǎn)生較小的聲音。例如，當(dāng)音頻系統(tǒng)欲靜音時(shí)，此時(shí)音頻信號為0，而音頻系統(tǒng)會產(chǎn)生脈波寬度相同的反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號。此時(shí)，反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號的信號邊緣非常接近，因此音頻系統(tǒng)中的電路容易產(chǎn)生噪聲，而使揚(yáng)聲器產(chǎn)生噪音。因此，當(dāng)音頻系統(tǒng)欲輸出很小的聲音或靜音時(shí)，零交叉失真的問題會更加顯著，因?yàn)榉聪嗝}寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號間的脈波寬度差距很小，音頻系統(tǒng)中的電路容易產(chǎn)生噪聲而輸出噪音，使用者于音頻系統(tǒng)輸出聲音較小或靜音時(shí)更容易聽見噪音而受到干擾。
[0004]美國專利US 6，373，336所揭露的方法是在音頻系統(tǒng)中設(shè)置延遲信號的電路，以將反相脈寬調(diào)變信號及非反相脈寬調(diào)變信號的其中之一延遲一段時(shí)間。因此，當(dāng)在音頻系統(tǒng)欲輸出很小的聲音或靜音時(shí)，反相脈寬調(diào)變信號與非反相脈寬調(diào)變信號的信號邊緣間會具有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間差距，而能夠降低因?yàn)榱憬徊媸д嫠斐傻脑胍簟?br> [0005]為了可搭配不同音頻系統(tǒng)而可彈性的調(diào)整延遲時(shí)間，或者避免因?yàn)橹瞥滩町愒斐傻难舆t時(shí)間不夠準(zhǔn)確的問題，上述的音頻系統(tǒng)需要設(shè)置復(fù)雜的延遲電路及控制電路。然而，增加這些延遲電路不但可能引進(jìn)新的噪聲，而影響音頻系統(tǒng)的輸出效果，同時(shí)復(fù)雜的延遲電路也會增加硬件設(shè)計(jì)的困難度以及生產(chǎn)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，如何減輕或消除音頻系統(tǒng)中零交叉失真的缺失，實(shí)為業(yè)界有待解決的問題。
[0007]本說明書提供一種音頻信號處理電路的實(shí)施例，用以設(shè)置一第一功率級和一第二功率級而控制一音頻輸出裝置，其包含:一編碼電路，用以接收一脈沖編碼調(diào)變信號，并依據(jù)該脈沖編碼調(diào)變信號產(chǎn)生一第一音頻信號及一第二音頻信號；一第一音頻轉(zhuǎn)換電路，耦接于該編碼電路，用以依據(jù)該第一音頻信號中連續(xù)的一第一編碼值和一第二編碼值而產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置該第一功率級；一第二音頻轉(zhuǎn)換電路，耦接于該編碼電路，用以依據(jù)該第二音頻信號中連續(xù)的一第三編碼值和一第四編碼值以及依據(jù)一位移值而產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置該第二功率級；其中當(dāng)該第一編碼值等于該第三編碼值且該第二編碼值等于該四編碼值時(shí)，該第一脈寬調(diào)變信號的脈波寬度會等于該第二脈寬調(diào)變信號的脈波寬度，并且該第一脈寬調(diào)變信號與該第二脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣會具有一時(shí)間差距。
[0008]本說明書另提供一種音頻信號處理方法的實(shí)施例，其包含:依據(jù)一脈沖編碼調(diào)變信號而產(chǎn)生一第一音頻信號及一第二音頻信號；依據(jù)該第一音頻信號中連續(xù)的一第一編碼值和一第二編碼值而產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置一第一功率級；依據(jù)該第二音頻信號中連續(xù)的一第三編碼值和一第四編碼值以及依據(jù)一位移值而產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置一第二功率級；其中當(dāng)該第一編碼值等于該第三編碼值且該第二編碼值等于該四編碼值時(shí)，該第一脈寬調(diào)變信號的脈波寬度實(shí)質(zhì)上等于該第二脈寬調(diào)變信號的脈波寬度，并且該第一脈寬調(diào)變信號與該第二脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣會具有一時(shí)間差距。
[0009]上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之一是音頻信號處理電路能夠于靜音或產(chǎn)生很小的聲音時(shí)，降低或避免因零交叉失真所產(chǎn)生的噪音。上述實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是音頻信號處理電路的硬件架構(gòu)非常簡單，并且能夠產(chǎn)生較為準(zhǔn)確的時(shí)間差距。上述實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是功率級的切換頻率能夠降低，而更能降低硬件設(shè)計(jì)的需求。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)將藉由以下的說明和附圖進(jìn)行更詳細(xì)的解說。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是習(xí)知音頻系統(tǒng)中的音頻信號簡化后的時(shí)序圖。
[0011]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的音頻信號處理電路簡化后的功能方塊圖。
[0012]圖3是圖2的音頻信號處理電路所產(chǎn)生的音頻信號的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。
[0013]圖4是圖2的音頻信號處理電路所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖
[0014]圖5是圖2的音頻信號處理電路所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號的另一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將配合相關(guān)附圖來說明本發(fā)明之實(shí)施例。在這些附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或類似的元件或流程/步驟。
[0016]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的音頻信號處理電路200簡化后的功能方塊圖。音頻信號處理電路200包含編碼電路210、第一音頻轉(zhuǎn)換電路220、第二音頻轉(zhuǎn)換電路230、第一功率級240和第二功率級250。編碼電路210耦接于第一音頻轉(zhuǎn)換電路220的輸入端和第二音頻轉(zhuǎn)換電路230的輸入端，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230的輸出端分別耦接于第一功率級240和第二功率級250的輸入端，且功率級240和250的輸出端分別耦接于音頻輸出裝置260的輸入端。音頻信號處理電路200會依據(jù)所接收的脈沖編碼調(diào)變信號(pulse coded modulationsignal) PCM，而于音頻輸出裝置260對應(yīng)地輸出所需的聲音。
[0017]脈沖編碼調(diào)變信號PCM可以是計(jì)算機(jī)的音效芯片、手機(jī)的音頻芯片或其它音效處理裝置所輸出的脈沖編碼調(diào)變信號，在本實(shí)施例中，編碼電路210會接收脈沖編碼調(diào)變信號PCM，并且會對應(yīng)地輸出第一音頻信號DP和第二音頻信號DN。
[0018]音頻轉(zhuǎn)換電路220包含第一脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222及第二脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路224。音頻轉(zhuǎn)換電路220用以接收編碼電路210輸出的音頻信號DP，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一脈寬調(diào)變信號PWMA以輸出至功率級240。
[0019]音頻轉(zhuǎn)換電路230包含第三脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232、第四脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路234、第一加法電路236及第二加法電路238。加法電路236的輸出端耦接于脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232的輸入端，加法電路236用以將編碼電路210輸出的音頻信號DN減去預(yù)設(shè)的位移值ds。加法電路238的輸出端耦接于脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路234的輸入端，力口法電路238用以將編碼電路210輸出的音頻信號DN加上預(yù)設(shè)的位移值ds。音頻轉(zhuǎn)換電路230用以接收編碼電路210輸出的音頻信號DN，并轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第二脈寬調(diào)變信號PWMB以輸出至功率級250。
[0020]功率級240包含第一晶體管241、第二晶體管243、第一反相電路245、第一電感247及第一電容249。晶體管241的一端稱接于電源Vdd,而晶體管241的另一端稱接于晶體管243的一端及電感247，晶體管243的另一端則耦接于地。功率級240的輸入端耦接于晶體管241的控制端，并且通過反相電路245而耦接晶體管243的控制端。例如，晶體管的控制端可為場效晶體管的閘極或雙極接面晶體管的基極等。電感247的另一端稱接于電容249及音頻輸出裝置260。
[0021]功率級250包含第三晶體管251、第四晶體管253、第二反相電路255、第二電感257及第二電容259。晶體管251的一端耦接于電源Vdd，而晶體管251的另一端耦接于晶體管253的一端及電感257，晶體管253的另一端則耦接于地。功率級250的輸入端耦接于晶體管251的控制端，并且通過反相電路255而耦接晶體管253的控制端。電感257的另一端耦接于電容259及音頻輸出裝置260。
[0022]音頻輸出裝置260可以采用揚(yáng)聲器(speaker)或是其它負(fù)載裝置的方式實(shí)施，并藉由接收功率級240和250的輸出信號而產(chǎn)生所需的聲音輸出。
[0023]圖3是音頻信號處理電路200所接收的脈沖編碼調(diào)變信號PCM及所對應(yīng)產(chǎn)生的音頻信號DP和DN的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。圖4是音頻信號處理電路200所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號PWMA及脈寬調(diào)變信號PWMB的一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。以下將以圖2?4進(jìn)一步說明音頻信號處理電路200的運(yùn)作方式。
[0024]在圖3的實(shí)施例中，以3位元的脈沖編碼調(diào)變信號PCM為例進(jìn)行說明。當(dāng)編碼電路210所接收的脈沖編碼調(diào)變信號PCM為-3?3時(shí)，編碼電路210依據(jù)脈沖編碼調(diào)變信號PCM而對應(yīng)地產(chǎn)生編碼值為I?7的音頻信號DP以及編碼值為7?I的音頻信號DN，使得脈沖編碼調(diào)變信號PCM的數(shù)值的絕對值較大時(shí)，音頻信號DP和DN的編碼值差距較大，而脈沖編碼調(diào)變信號PCM的數(shù)值的絕對值較小時(shí)，音頻信號DP和DN的編碼值差距較小。編碼電路210會將音頻信號DP和DN分別傳輸至音頻轉(zhuǎn)換電路220和230。
[0025]音頻轉(zhuǎn)換電路220會接收編碼電路210所傳輸?shù)囊纛l信號DP，而脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222和224會分別依據(jù)音頻信號DP中奇數(shù)個(gè)和偶數(shù)個(gè)的編碼值而產(chǎn)生對應(yīng)的脈寬調(diào)變信號PWMA，并且依據(jù)音頻信號DP的編碼值而對應(yīng)地設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMA的脈波寬度。例如，在圖4的實(shí)施例中，當(dāng)音頻轉(zhuǎn)換電路220接收到編碼電路210所傳輸?shù)囊纛l信號DP的第I?4個(gè)編碼值依序?yàn)镾la、S2a、S 3a和S4a，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222會依據(jù)音頻信號DP中奇數(shù)個(gè)的編碼值(即Sla和S3a)而產(chǎn)生對應(yīng)的脈寬調(diào)變信號PWMA，而脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路224會依據(jù)音頻信號DP中偶數(shù)個(gè)的編碼值(即S2a和S4a)而產(chǎn)生對應(yīng)的脈寬調(diào)變信號PWMA。
[0026]在時(shí)段pi中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222會依據(jù)音頻信號DP的編碼值而于時(shí)段Pl的后半段產(chǎn)生脈波寬度為wla秒的脈寬調(diào)變信號PWMA，亦即在單位時(shí)間為T秒的時(shí)段Pl中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222會依據(jù)音頻信號DP的編碼值Sla，先設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMA于低電位狀態(tài)持續(xù)(Tila)秒，接著設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMA于高電位狀態(tài)持續(xù)wla秒，在本實(shí)施例中，wla的時(shí)間長度會與音頻信號DP的編碼值Sla呈正向相關(guān)。
[0027]在時(shí)段p2中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路224會依據(jù)音頻信號DP的編碼值而于時(shí)段P2的前半段產(chǎn)生脈波寬度為w2a秒的脈寬調(diào)變信號PWMA，亦即在單位時(shí)間為T秒的時(shí)段P2中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路224會依據(jù)音頻信號DP的編碼值S2a，先設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMA于高電位狀態(tài)持續(xù)w2a秒，接著設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMA于低電位狀態(tài)持續(xù)(Ti2a)秒，在本實(shí)施例中，w2a的時(shí)間長度會與音頻信號DP的編碼值S2a呈正向相關(guān)。
[0028]因此，在時(shí)段pi?p2時(shí)，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222和224所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號PWMA實(shí)際上會是一個(gè)連續(xù)的高電位脈波，其脈波寬度為(wla+w2a)秒，并且(wla+w2a)的時(shí)間長度會與(Sla+S2a)的大小呈正向相關(guān)。高電位脈波的前后分別會有(T_wla)秒及(T-w2a)秒的低電位狀態(tài)。
[0029]同樣地，在時(shí)段P 3?p4中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222和224依據(jù)音頻信號DP中連續(xù)的編碼值而分別產(chǎn)生脈波寬度為w3a和w4a的脈寬調(diào)變信號PWMA，而成為一個(gè)連續(xù)的高電位脈波，其脈波寬度為(w3a+w4a)秒,并且(w3a+w4a)的時(shí)間長度會與(S3a+S4a)的大小呈正向相關(guān)，而其前后分別會有(T_w3a)秒及(T_w4a)秒的低電位狀態(tài)。
[0030]音頻轉(zhuǎn)換電路230會接收到編碼電路210所傳輸?shù)囊纛l信號DN，并會將音頻信號DN中奇數(shù)個(gè)和偶數(shù)個(gè)的編碼值分別通過加法器236和238而輸出至脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232和234，以對應(yīng)地產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMB，并且依據(jù)音頻信號DN的編碼值而對應(yīng)地設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMB的脈波寬度。例如，在圖4的實(shí)施例中，當(dāng)音頻轉(zhuǎn)換電路220接收到編碼電路210所傳輸?shù)囊纛l信號DN的第I?4個(gè)編碼值依序?yàn)镾lb、S2b、S3b和S4b，加法器236會將音頻信號DN中奇數(shù)個(gè)的編碼值(即Slb和S3b)減去位移值ds，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232再依據(jù)加法器236的輸出值對應(yīng)地產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMB。加法器238會將音頻信號DN中偶數(shù)個(gè)的編碼值(即S2b和S4b)加上位移值ds，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路234再依據(jù)加法器238的輸出值對應(yīng)地產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMB。
[0031]在時(shí)段pi中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232會依據(jù)音頻信號DN的編碼值和位移值ds，而于時(shí)段pi的后半段產(chǎn)生脈波寬度為wlb秒的脈寬調(diào)變信號PWMB，亦即在單位時(shí)間為T秒的時(shí)段pi中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232會依據(jù)音頻信號DN的編碼值Slb減去位移值ds后的數(shù)值(Slb-ds)，先設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMB于低電位狀態(tài)持續(xù)(T-Wlb)秒，接著設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMB于高電位狀態(tài)持續(xù)wlb秒，在本實(shí)施例中，wlb的時(shí)間長度會與音頻信號DN的編碼值Slb減去位移值ds后的數(shù)值(Slb-ds)呈正向相關(guān)。
[0032]在時(shí)段P2中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路233會依據(jù)音頻信號DN的編碼值和位移值ds，而于時(shí)段p2的前半段產(chǎn)生脈波寬度為w2b秒的脈寬調(diào)變信號PWMB，亦即在單位時(shí)間為T秒的時(shí)段p2中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路233會依據(jù)音頻信號DN的編碼值S2b加上位移值ds后的數(shù)值(S2b+ds)，先設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMB于高電位狀態(tài)持續(xù)w2b秒，接著設(shè)置脈寬調(diào)變信號PWMB于低電位狀態(tài)持續(xù)(T-w2b)秒，在本實(shí)施例中，w2b的時(shí)間長度會與音頻信號DN的編碼值S2b加上位移值ds后的數(shù)值(S2b+ds)呈正向相關(guān)。
[0033]因此，在時(shí)段pi?p2時(shí)，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232和233所產(chǎn)生的脈寬調(diào)變信號PWMB實(shí)際上會是一個(gè)連續(xù)的高電位脈波，其脈波寬度為(wlb+w2b)秒，并且(wlb+w2b)的時(shí)間長度會與(Slb+S2b)的大小呈正向相關(guān)。高電位脈波的前后分別會有(T-wlb)秒及(T-w2b)秒的低電位狀態(tài)。
[0034]在本實(shí)施例中，(wlb+w2b)和(Slb+S2b)之間的對應(yīng)關(guān)系與(wla+w2a)和(Sla+S2a)之間的對應(yīng)關(guān)系實(shí)際上相同，因此當(dāng)Sla等于Slb且S2a等于S2b時(shí)，(Sla+S2a)會等于(Slb+S2b)時(shí)，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230會分別產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上相同脈波寬度的脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB，并且脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的高電位脈波邊緣會具有預(yù)設(shè)的時(shí)間差距，而該時(shí)間差距會與位移值ds的數(shù)值呈正向相關(guān)。
[0035]同樣地，在時(shí)段p3?p4中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路232和233依據(jù)音頻信號DN中連續(xù)的編碼值而分別產(chǎn)生脈波寬度為w3b和w4b的脈寬調(diào)變信號PWMB，而成為一個(gè)連續(xù)的高電位脈波，其脈波寬度為(w3b+w4b)秒,并且(w3b+w4b)的時(shí)間長度會與(S3b+S4b)的大小呈正向相關(guān)，而其前后分別會有(T-w3b)秒及(T-w4b)秒的低電位狀態(tài)。
[0036]當(dāng)功率級240接收到音頻轉(zhuǎn)換電路220的脈寬調(diào)變信號PWMA時(shí)，脈寬調(diào)變信號PWMA會傳送至晶體管241的控制端，且脈寬調(diào)變信號PWMA亦通過反相電路245輸入至晶體管243的控制端，使晶體管241和243不會同時(shí)導(dǎo)通。藉由使用脈寬調(diào)變信號PWMA分別調(diào)整晶體管241和243的導(dǎo)通狀態(tài)和導(dǎo)通時(shí)間，并且藉由電感247和電容249的濾波，而會于功率級240的輸出端產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號。
[0037]當(dāng)功率級250接收到音頻轉(zhuǎn)換電路230的脈寬調(diào)變信號PWMB時(shí)，脈寬調(diào)變信號PWMB會輸入至晶體管251的控制端，且脈寬調(diào)變信號PWMB亦通過反相電路255輸入至晶體管253的控制端，使晶體管251和253不會同時(shí)導(dǎo)通。藉由使用脈寬調(diào)變信號PWMB分別調(diào)整晶體管251和253的導(dǎo)通狀態(tài)和導(dǎo)通時(shí)間，并且通過電感257和電容259的濾波，而會于功率級250的輸出端產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號。
[0038]音頻輸出裝置260接收功率級240和250的輸出信號后即會產(chǎn)生所需的聲音。
[0039]圖5是音頻信號處理電路200依據(jù)脈沖編碼調(diào)變信號PCM所產(chǎn)生的音頻信號DP和DN、及脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的另一實(shí)施例簡化后的時(shí)序圖。由于習(xí)知的音頻系統(tǒng)輸出較小聲音或是靜音時(shí)，零交叉失真所造成的問題較為嚴(yán)重。以下將以圖5說明音頻信號處理電路200如何降低零交叉失真所造成的影響。
[0040]在圖5的實(shí)施例中，脈沖編碼調(diào)變信號PCM的數(shù)值全部為零，代表音頻信號處理電路200應(yīng)該靜音。此時(shí)，編碼電路210會產(chǎn)生相同編碼值的音頻信號DP和DN。如圖5的實(shí)施例中，音頻信號DP和DN的編碼值皆為4。在時(shí)段ql中，音頻轉(zhuǎn)換電路220會依據(jù)音頻信號DP的2個(gè)連續(xù)編碼值而產(chǎn)生脈波寬度為al秒的脈寬調(diào)變信號PWMA，而音頻轉(zhuǎn)換電路230會依據(jù)音頻信號DN的2個(gè)連續(xù)編碼值而產(chǎn)生脈波寬度為bl秒的脈寬調(diào)變信號PWMB。由于音頻信號DP的2個(gè)連續(xù)編碼值和音頻信號DN的2個(gè)連續(xù)編碼值皆相同，因此脈波寬度al秒和bl秒也會相同，并且脈波的邊緣會依據(jù)位移值ds而具有dt秒的時(shí)間差距，因此當(dāng)音頻信號處理電路200靜音時(shí)，可以避免脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的脈波邊緣過于接近，而不會使音頻信號處理電路200的其它電路產(chǎn)生噪聲。同樣地，在時(shí)段q2和q3中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230也可以分別產(chǎn)生具有時(shí)間差距dt秒的脈波，而在靜音時(shí)能避免音頻信號處理電路200的其它電路產(chǎn)生噪聲。
[0041]另一方面，當(dāng)音頻信號DP和DN的編碼值差距正好是位移值ds時(shí)，脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的脈波邊緣可會非常接近。然而，當(dāng)音頻信號DP和DN的編碼值間具有差距時(shí)，代表音頻信號處理電路200此時(shí)會輸出聲音，由零交叉失真所造成的噪音較不容易被使用者察覺，而能夠降低零交叉失真所造成的影響。因此，可以搭配編碼電路210的編碼規(guī)則而適當(dāng)?shù)脑O(shè)置位移值ds的數(shù)值，使零交叉失真所產(chǎn)生的噪音在音頻信號處理電路200輸出較大聲音時(shí)才出現(xiàn)，讓使用者不易察覺，而降低零交叉失真所造成的影響。
[0042]在上述的實(shí)施例中，以脈沖編碼調(diào)變信號PCM作為音頻信號處理電路200的輸入信號。在其它實(shí)施例中，音頻信號處理電路200也可以采用其它格式的音頻信號，并且搭配適當(dāng)?shù)木幋a電路而實(shí)施。
[0043]在上述的實(shí)施例中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222、224、232及234可以分別采用模擬電路及/或數(shù)字電路的方式實(shí)施。例如，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222及232可以采用比較電路的方式實(shí)施，而將音頻信號DP中奇數(shù)個(gè)的編碼值與周期性信號(例如，鋸齒波信號或三角波等)進(jìn)行比較，并將音頻信號DN中奇數(shù)個(gè)的編碼值減去位移值ds后的數(shù)值與周期性信號進(jìn)行比較，以于單位時(shí)間的后半段產(chǎn)生所需的脈波寬度。脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路224及234也可以采用比較電路的方式實(shí)施，而將音頻信號DP中偶數(shù)個(gè)的編碼值與周期性信號進(jìn)行比較，并將音頻信號DN中偶數(shù)個(gè)的編碼值加上位移值ds后的數(shù)值與周期性信號進(jìn)行比較，以于單位時(shí)間的前半段產(chǎn)生所需的脈波寬度。在另一實(shí)施例中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222、224、232及234也可以采用數(shù)字信號處理器等電路實(shí)施，而依據(jù)音頻信號DP的編碼值、音頻信號DN的編碼值和位移值ds，產(chǎn)生所需的脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB。
[0044]在上述的實(shí)施例中，音頻信號處理電路200采用4個(gè)脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222、224,232和234以及2個(gè)加法電路236和238，然而這些元件的數(shù)量和連接關(guān)系僅是用以說明，并非用以限縮專利范圍。例如，在其它的實(shí)施例中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222和224的功能也可采用I個(gè)比較電路的方式實(shí)施，或者4個(gè)脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222、224、232和234也可以采用I個(gè)比較電路的方式實(shí)施，而加法電路236和238也可以采用I個(gè)加法電路的方式實(shí)施。在其它的實(shí)施例中，脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路222、224、232和234以及加法電路236和238也可以使用一個(gè)或多個(gè)微處理器或數(shù)字信號處理器等方式實(shí)施。
[0045]在上述的實(shí)施例中，以正數(shù)的位移值ds進(jìn)行說明。在其它的實(shí)施例中，位移值ds也可以采用負(fù)數(shù)的方式實(shí)施。在其它的實(shí)施例中，加法電路236和238也可以依據(jù)位移值ds的數(shù)值而分別采用加法電路架構(gòu)或減法電路架構(gòu)的方式實(shí)施。例如，在另一實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路230會使用加法電路236將音頻信號DN中奇數(shù)個(gè)的編碼值加上位移值ds，并使用加法電路238將音頻信號DN中偶數(shù)個(gè)的編碼值減去位移值ds。
[0046]在上述的實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220依據(jù)音頻信號DP中2個(gè)連續(xù)的編碼值產(chǎn)生I個(gè)高電位的脈波，而音頻轉(zhuǎn)換電路230依據(jù)音頻信號DN中2個(gè)連續(xù)的編碼值產(chǎn)生I個(gè)高電位的脈波。而以上描述的奇數(shù)個(gè)的編碼值與偶數(shù)個(gè)的編碼值的表達(dá)方式，僅是用以說明可能的實(shí)施方式之一。在另一實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路230也可以使用加法電路236將音頻信號DN中偶數(shù)個(gè)的編碼值減去位移值ds，并使用加法電路238將音頻信號DN中奇數(shù)個(gè)的編碼值加上位移值ds。此外，在其它的實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230也可以依據(jù)音頻信號DP和DN中更多個(gè)的連續(xù)編碼值而產(chǎn)生I個(gè)高電位的脈波，例如，音頻轉(zhuǎn)換電路220依據(jù)音頻信號DP中3個(gè)連續(xù)的編碼值產(chǎn)生I個(gè)高電位的脈波。
[0047]在上述的實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路230依據(jù)音頻信號DN和位移值ds而產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMB。在其它的實(shí)施例中，也可以由音頻轉(zhuǎn)換電路220依據(jù)音頻信號DP和位移值而產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMA。在另一實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230也可以依據(jù)音頻信號DP和位移值以及依據(jù)音頻信號DN和位移值而分別產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB。
[0048]在其它的實(shí)施例中，編碼電路210也可以包含加法電路236和238的功能，而直接產(chǎn)生加上位移值或減去位移值的音頻信號DN，而音頻轉(zhuǎn)換電路230則可以省略加法電路236 和 238。
[0049]在上述的實(shí)施例中，每一個(gè)功能方塊都能夠以多個(gè)電路元件的方式實(shí)施，或者多個(gè)功能方塊接能夠適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合為單一個(gè)電路元件。例如，在一實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230可以設(shè)置于同一個(gè)集成電路芯片，而功率級240和250則以離散電路元件的方式實(shí)施。在另一實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230以及功率級240和250皆設(shè)置于同一個(gè)集成電路芯片。
[0050]在上述的實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和功率級240之間以及音頻轉(zhuǎn)換電路230和功率級250之間不需要設(shè)置延遲電路，即能夠降低音頻信號處理電路200于靜音或輸出較小聲音時(shí)的零交叉失真的影響。在其它的實(shí)施例中，音頻轉(zhuǎn)換電路220和功率級240之間以及音頻轉(zhuǎn)換電路230和功率級250之間也可以依據(jù)其它的設(shè)計(jì)考慮而設(shè)置延遲電路。
[0051]在上述的實(shí)施例中，音頻信號的編碼值與脈寬調(diào)變信號的脈波寬度呈正向相關(guān)，而時(shí)間差距與位移值也呈正向相關(guān)。例如，在一實(shí)施例中，時(shí)間差距會與位移值呈現(xiàn)正比關(guān)系，即位移值越大時(shí)，時(shí)間差距越大。在其它實(shí)施例中，音頻信號的編碼值與脈寬調(diào)變信號的脈波寬度呈逆向相關(guān)，或者時(shí)間差距與位移值也可以呈逆向相關(guān)。例如，在另一實(shí)施例中，時(shí)間差距會與位移值呈現(xiàn)反比關(guān)系，即位移值越大時(shí)，時(shí)間差距越小。
[0052]在上述的實(shí)施例中，以高位有效(active high)的方式進(jìn)行說明。在其它的實(shí)施例中，各個(gè)信號可以依據(jù)設(shè)計(jì)考慮而分別采用高位有效及低位有效的方式實(shí)施。
[0053]在上述的實(shí)施例中，當(dāng)音頻信號處理電路200于靜音或產(chǎn)生很小的聲音時(shí)，音頻轉(zhuǎn)換電路220和230能夠?qū)⒚}寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的脈波邊緣設(shè)置為具有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間差距，而能夠避免因零交叉失真所產(chǎn)生的噪音。
[0054]此外，音頻信號處理電路200能夠藉由將音頻信號的編碼值與位移值ds進(jìn)行簡單的加減，而使脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB的脈波邊緣具有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間差距，不但實(shí)施方式非常簡單，并且所產(chǎn)生的時(shí)間差距非常為準(zhǔn)確，而可以避免以多個(gè)延遲電路實(shí)施時(shí)所帶來的噪聲與不準(zhǔn)確的延遲時(shí)間。[0055]在上述的實(shí)施例中，音頻信號處理電路200能夠依據(jù)多個(gè)音頻信號的編碼值而產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWMA和PWMB，因此功率級240和250的切換頻率(switching frequency)可以降低，而能夠降低硬件設(shè)計(jì)的需求。
[0056]在說明書及權(quán)利要求書中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)可理解，同樣的元件可能會用不同的名詞來稱呼。本說明書及權(quán)利要求書并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分的基準(zhǔn)。在說明書及權(quán)利要求書中所提及的「包含」為開放式的用語，應(yīng)解釋成「包含但不限定于」。另夕卜，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，則代表第一元件可通過電性連接或無線傳輸、光學(xué)傳輸?shù)刃盘栠B接方式而直接地連接于第二元件，或通過其它元件或連接手段間接地電性或信號連接至第二元件。
[0057]在此所使用的「及/或」的描述方式，包含所列舉的其中之一或多個(gè)項(xiàng)目的任意組合。另外，除非說明書中特別指明，否則任何單數(shù)格的用語都同時(shí)包含復(fù)數(shù)格的涵義。
[0058]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等同變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種音頻信號處理電路，用以設(shè)置一第一功率級和一第二功率級而控制一音頻輸出裝置，其包含: 一編碼電路，用以接收一脈沖編碼調(diào)變信號，并依據(jù)該脈沖編碼調(diào)變信號產(chǎn)生一第一音頻信號及一第二音頻信號； 一第一音頻轉(zhuǎn)換電路，耦接于該編碼電路，用以依據(jù)該第一音頻信號中連續(xù)的一第一編碼值和一第二編碼值而產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置該第一功率級； 一第二音頻轉(zhuǎn)換電路，耦接于該編碼電路，用以依據(jù)該第二音頻信號中連續(xù)的一第三編碼值和一第四編碼值以及依據(jù)一位移值而產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置該第二功率級； 其中當(dāng)該第一編碼值等于該第三編碼值且該第二編碼值等于該四編碼值時(shí)，該第一脈寬調(diào)變信號的脈波寬度會等于該第二脈寬調(diào)變信號的脈波寬度，并且該第一脈寬調(diào)變信號與該第二脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣會具有一時(shí)間差距。
2.如權(quán)利要求1的音頻信號處理電路，其中該第二音頻轉(zhuǎn)換電路會依據(jù)該第三編碼值減去該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波，并且依據(jù)該第四編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
3.如權(quán)利要求2的音頻信號處理電路，其中該第二音頻轉(zhuǎn)換電路另包含: 一第一加法電路(236 )，耦接于該編碼電路，用以將該第三編碼值減去該位移值； 一第二加法電路(238)，耦接于該編碼電路，用以將該第四編碼值加上該位移值； 一第三脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路(232)，耦接于該第一加法電路，用以依據(jù)該第三編碼值減去該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波；以及 一第四脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路(234)，耦接于該第二加法電路，用以依據(jù)該第四編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
4.如權(quán)利要求1的音頻信號處理電路，其中該第二音頻轉(zhuǎn)換電路會依據(jù)該第三編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波，并且依據(jù)該第四編碼值減去該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
5.如權(quán)利要求4的音頻信號處理電路，其中該第二音頻轉(zhuǎn)換電路另包含: 一第一加法電路，耦接于該編碼電路，用以將該第三編碼值加上該位移值； 一第二加法電路，耦接于該編碼電路，用以將該第四編碼值減去該位移值； 一第三脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路，耦接于該第一加法電路，用以依據(jù)該第三編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波；以及 一第四脈寬調(diào)變信號產(chǎn)生電路，耦接于該第二加法電路，用以依據(jù)該第四編碼值減去該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
6.如權(quán)利要求1至5其中任一項(xiàng)的音頻信號處理電路，其中該第一脈寬調(diào)變信號包含一連續(xù)的第一高電位脈波，該第一高電位脈波的脈波寬度與該第一編碼值及該第二編碼值的和呈正向相關(guān)，而該第二脈寬調(diào)變信號包含一連續(xù)的第二高電位脈波，該第二高電位脈波的脈波寬度與該第三編碼值及該第四編碼值的和呈正向相關(guān)。
7.如權(quán)利要求1至5其中任一項(xiàng)的音頻信號處理電路，其中該時(shí)間差距與該位移值呈正向相關(guān)。
8.一種音頻信號處理方法，其特征在于包含:依據(jù)一脈沖編碼調(diào)變信號而產(chǎn)生一第一音頻信號及一第二音頻信號； 依據(jù)該第一音頻信號中連續(xù)的一第一編碼值和一第二編碼值而產(chǎn)生一第一脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置一第一功率級； 依據(jù)該第二音頻信號中連續(xù)的一第三編碼值和一第四編碼值以及依據(jù)一位移值而產(chǎn)生一第二脈寬調(diào)變信號，以設(shè)置一第二功率級； 其中當(dāng)該第一編碼值等于該第三編碼值且該第二編碼值等于該四編碼值時(shí)，該第一脈寬調(diào)變信號的脈波寬度實(shí)質(zhì)上等于該第二脈寬調(diào)變信號的脈波寬度，并且該第一脈寬調(diào)變信號與該第二脈寬調(diào)變信號的脈波邊緣會具有一時(shí)間差距。
9.如權(quán)利要求8的音頻信號處理方法，其特征在于另包含: 依據(jù)該第三編碼值減去該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波，以及 依據(jù)該第四編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
10.如權(quán)利要求8的音頻信號處理方法，其特征在于另包含: 依據(jù)該第三編碼值加上該位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波，以及 依據(jù)該第四編碼值減去該·位移值后的數(shù)值產(chǎn)生該第二脈寬調(diào)變信號的部分脈波。
【文檔編號】H04R3/00GK103596106SQ201210298505
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】吳聰男 申請人:立锜科技股份有限公司