用于限幅检测和信号修改的系统和方法技术方案

用于检测音频信号中限幅状态并且处理所说信号以缓解限幅状态的系统和方法。在一个实施例中，系统包括噪声整形器、调制器、输出级、和其它部件。检测器检测噪声整形器中的限幅，信号处理器根据从检测器接收的反馈处理输入到噪声整形器的音频信号。信号处理器可以操作以便在响应由检测器检测的不同的状态时以不同的方式修改输入音频信号。可以包括一个滤波器以滤波检测器的输出，而后将其提供给信号处理器。在滤波器和信号处理器之间可以耦合标记电路以便一直到信号处理器复位标记电路之前确认输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
脉冲宽度调制(PWM)或D类信号放大技术已经存在许多年了，然而，随着开关模式电源(SMPS)的蓬勃发展变得更加流行。由于这项技术的出现，在将脉冲宽度调制应用到信号放大应用方面有了越来越大的兴趣。这至少部分地是通过使用D类功率输出拓朴结构代替传统的(线性的AB类)功率输出拓朴结构能够实现的显著的效率改进的结果。开发信号放大应用的早期尝试对于放大使用了在早期开关模式电源中使用过的相同的处理方法。更加具体地说，这些尝试使用了模拟的调制方案，这样的调制方案导致极低的性能应用。这些应用实施起来极其复杂和昂贵。因此，这些方案没有得到广泛的采纳接受。因此，在主流放大器应用中D类技术的现有技术的模拟实施方案不能代替传统的AB类放大器。最近，数字脉冲宽度调制方案已经浮出水面。这些方案使用∑-Δ调制技术产生用在新型数字D类实施方案中的脉冲宽度调制信号。然而，这些数字脉冲宽度调制方案对于消除脉冲宽度调制器集成在总的放大器解决方案中的主要障碍的贡献甚微。因此，在主流应用中D类技术仍旧不能代替传统的AB类放大器。在当前的脉冲宽度调制放大器系统中存在的问题之一是，不能很容易地控制对于音频信号的处理以实现优化的性能。使用图1的示意图可以说明这个问题。图1是说明现有技术的数字脉冲宽度调制放大通道的某些基本部件的一个方块图。如图1所示，放大通道100的部件包括噪声整形器110、调制器120、和输出级130。高精度脉冲编码调制(PCM)音频数据(通常16比特或其以上比特宽)被输入到噪声整形器110，在这里对所说数据进行量化。在一般情况下，将这个数据量化成约为5-10比特。然后将噪声整形器110的量化输出输入到调制器120，调制器120将脉冲编码调制(PCM)数据编译成脉冲宽度调制(PWM)数据。在一般情况下，由调制器120产生的数据包括高端信号和低端信号。使用这些信号来驱动输出级130的高端和低端场效应晶体管(FET)，输出级130产生放大的脉冲宽度调制信号。通常，要对提供给输出级130的信号进行低通滤波处理以清除高频噪声。现在参照附图2，其中表示说明按照现有技术的噪声整形器结构的功能方块图。从图2可以看出，噪声整形器110由量化器210和滤波器220构成。包括脉冲编码调制音频数据的输入数据流与由滤波器220产生的滤波器数据组合在一起。将滤波器220的传输函数被设计成可以滤除输入数据流和输出数据流之间的差，以便衰减量化器在音频频带中产生的噪声并且放大较高频率的噪声。将量化器210被设计成可以通过映射所说数据为分立数目的输出值来处理所说组合数据。由此，量化器210可以实现舍入功能(即，将接收的脉冲编码调制数据舍入成最接近的量化值)和限幅功能(即，将在量化范围之外的接收的脉冲编码调制数据映射成可以表达的最大或最小值)。当量化器210的输入超过量化范围值时，量化器限幅所说的数据。量化器210的最终输出类似于在普通的模拟放大器中的限幅，其中要从信号上除掉峰值。这样就改变了由数据代表的音频信号并且产生了可能是可以听到的音频假象。对量化器210接收的信号的这样的限幅还可能引起量化误差。量化误差是量化器210的输入和量化器210的输出之间的差。当量化器210对于信号进行限幅的时候，量化误差增加。量化误差可能在噪声整形器中产生不稳定性，并且可能产生其它不期望的可听得见的影响。按传统方式，解决在噪声整形器中通过限幅所说信号引起的问题的方法是，使用与量化器分开的限幅电路限幅输入信号而后再将其输入到噪声整形器。要对限幅电路进行配置，以便将信号限幅在低于噪声整形器中量化器的限幅电平的电平。虽然这的确缓解了量化误差问题，若不然由于量化器的限幅可能会产生量化误差，但是却没有根本消除由于限幅引起的信号的畸变，并且，甚至于还可能使问题恶化，这是因为限幅电路的限幅信号电平比量化器低的缘故。换另一种方式看，使用限幅电路会产生不期望的效果限制了输出的最大范围(调制指数)，这不是绝对必要的。
技术实现思路
以上概括的一个或多个问题可以通过本专利技术的各种不同的实施例来解决。广义地说，本专利技术包括用于检测音频信号中的限幅状态以及处理所说信号以缓和限幅状态的系统和方法。本专利技术的一个实施例包括用于缓和现有技术系统的某些问题的一个系统，在这里，不是将输入音频信号限幅到一个固定的电平，而是使用可变的方式处理输入音频信号。例如，在某些时刻可以限幅所说输入音频信号，在另外一些时刻可以压缩所说输入音频信号，而在其它时刻全然不改变所说的输入音频信号。一个实施例包括一个系统，所说系统包括一个检测器和一个信号处理器，所说检测器被配置成可以检测音频信号中的限幅状态，所说信号处理器可以接收来自检测器的反馈信号，在这里，可将信号处理器配置成能够响应从检测器接收的反馈信号来修改音频信号。在一个实施例中，所说的系统包括噪声整形器、调制器、输出级、和几个附加的部件。这些部件包括用于在噪声整形器中检测限幅状态的检测器和用于根据从检测器接收的反馈处理输入到噪声整形器的音频信号的信号处理器。信号处理器的作用可以是响应检测器检测的不同的状态以不同的方式修改输入音频信号。一个实施例中，所说的系统还包括一个滤波器，对于检测器的输出进行滤波，而后将这个信息作为反馈提供给信号处理器。反馈的滤波可用于防止信号处理器在音频信号的限幅偶然发生的条件下修改音频信号，同时允许信号处理器在音频信号的限幅比较经常发生的条件下修改音频信号。在一个实施例中，所说系统还包括一个耦合在滤波器和信号处理器之间的标记电路。将所说标记电路配置成可以接收来自滤波器的滤波反馈信号，并且当确认滤波反馈信号时可以确认提供给信号处理器的输出信号。由标记电路产生的输出信号在信号处理器复位标记电路之前一直保持被确认的状态。这样就可以向信号处理器提供一个比简单滤波的所说信号甚至于更加稳定的反馈信号。一个可替换的实施例包括一种方法，所说方法包括如下步骤检测在音频信号中的限幅状态；和响应对于限幅状态的检测修改音频信号。就上述的实施例而论，限幅状态和对于限幅状态的检测的响应对于不同的实施例可以有所不同。在一个实施例中，在用于数字音频放大器的取样速率转换器中实施所说的方法。许多附加实施例也是可能的。附图说明在阅读了下面的详细描述并且参照以下的附图后，本专利技术的其它目的和优点都将变得显而易见。图1是现有技术数字式脉冲宽度调制放大通道的某些基本部件的方块图。图2是说明按照现有技术的噪声整形器的结构的功能方块图。图3是说明按照一个实施例的数字音频放大通道的一部分的功能方块图。图4是说明按照一个实施例的限幅检测器和信号处理器的使用情况的功能方块图。图5是说明按照一个实施例的信号处理器对于输入音频信号的响应的曲线图。图6是说明按照一个替换实施例的限幅检测器、滤波器、和信号处理器的使用情况的功能方块图。图7是说明按照另一个替换实施例的限幅检测器、限幅滤波器、以及限幅标记和信号处理器的使用情况的功能方块图。虽然本专利技术可以进行各种不同的改进和替换形式，然而，还要借助于附图中的实例和附加的详细描述来表示的本专利技术的特定实施例。然而应该理解，不希望这些附图和详细描述将本专利技术限制在所描述的特定实施例。相反，本专利技术的公开内容旨在覆盖落在由所附的权利要求书限定的本专利技术的范围内的所有的改进、等效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　　　　一个检测器，配置成可以在音频信号中检测限幅状态；　　　　一个信号处理器，对其进行耦合以接收来自所述检测器的反馈信号；　　　　其中，将所述信号处理器配置成可以响应从所述检测器接收的反馈信号来修改所述音频信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克B安德森，拉瑞E汉德，威尔森E泰勒，
申请(专利权)人：D二音频有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]