本文提供的系统和方法在低功率音频设备的空闲信道输入期间减小空闲信道噪声最低值并降低功率，该低功率音频设备包括具有噪声整形器的数字脉宽调制(PWM)放大器。针对空闲信道状态监视音频数据信号。噪声整形器执行对音频数据信号的量化并使用噪声整形器滤波系数来成形源自量化的噪声。噪声整形器滤波系数的预定值被用来在未检测到空闲信道状况的同时形成由量化产生的噪声。当检测到空闲信道状况时，噪声整形器滤波系数值减小以使这些值朝向零移动，并且噪声整形器滤波系数的减小值用来衰减源自量化的噪声。当不再检测到空闲信道状态时，使噪声整形器滤波系数返回至预定值。也可提供替代性实施例。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例总地涉及脉宽调制(PWM)放大器及其使用方法。
技术介绍
图1包含示出示例性脉宽调制(PWM)放大器100的组件的方框图，该PWM放大器 100包括PWM控制器102、输出级1 和选用的输出滤波器130。PWM放大器100图示为用 来驱动可能是扬声器的负载132。PWM控制器102通常为单片集成电路(IC)器件，它包括 输入/输出(1/0)接口 104、用于信号处理的数字信号处理器(DSP)内核106以及PWM引擎 110。1/0接口 104通常以例如44. IkHz、48kHz、96kHz或192kHz的音频采样率接收经 脉冲代码调制的(PCM)音频信号。这通常支持例如S/PDIF、I2S或HAD的多种音频输入格 式。DSP内核106从1/0接口 104接收音频采样，实现例如跨越(crossover)、音调控制或 均衡器的信号处理效果，并将得到的数字音频信号108传至PWM引擎110。提供给PWM引擎110的数字音频信号108在下文中经常被称为音频数据信号108， 也就是输入至PWM引擎110的数据信号。PWM引擎110将执行额外信号处理和PCM-PWM转 换。PWM引擎110包括内插器块112、PWM校正块120、噪声整形器122、选用的限幅器124以 及PWM调制器126。在图1的示例性设计中，音频数字信号108可以是例如对位2的补码脉冲码调制 的(PCM)音频数据信号，该音频数据信号具有48kHz的音频采样频率。其它示例性音频采 样频率包括44. IkHz,96kHz和192kHz，但也可采用其它采样频率。音频数据信号108(例如具有48kHz的音频采样频率)然后通过内插器块112内 插，直至预定的脉宽调制(PWM)率为止。例如，内插器块112可从例如48kHz的DSP采样率 至例如384kHz的PWM切换率对(例如从DSP内核106接收的)音频数据信号108进行升 频采样。如图1所示，内插器块112可包括例如前端内插器114、后端内插器116和增益级 118，但不仅限于此。前端内插器114可升频内插采样频率高至4倍频并可包括例如具有相对尖锐截止的有限脉冲响应(FIR)滤波器。后端内插器116可升频内插采样频率高至另一 4倍频并可包括例如具有相对平坦截止的简单低成本仿形内插器。内插器增益级118例如 可被调整以补偿内插器块112中的非同式增益，或用来调节音频数据信号108的增益。内插器112的输出被提供给PWM校正块120，该校正块也被称为非线性校正块。PWM 校正块120施加预校正(也称预失真)至数字音频信号，这近似地校正由PCM-PWM转换形 成的非线性人为杂波。 由PWM校正块120输出的预校正(也称预失真)数字音频信号则通过噪声整形 器122作噪声整形。噪声整形器122可使用预定的存储的噪声整形器滤波系数值和量化 器来降低位分辨率，例如降低至大约8-14位的范围。对于一特例来说，噪声整形器122可 将每个M位PCM数字音频采样量化成10位PCM数字音频采样并使用噪声成形技术来减小 感兴趣音频段内的量化噪声(感兴趣音频段也被称为“带内”)，感兴趣音频段通常为DC至 20kHz或40kHz。噪声整形器122可以例如为七阶噪声整形器，但不限于此。七阶噪声整形 器可例如使用21个独立的14位噪声整形器滤波系数来成形量化噪声，其中每个系数可具 有从0至2~14的值(根据场合可以是符号值也可以不是)。噪声整形器122高效地使通过 降低信号位分辨率导致的附加量化噪声移出感兴趣音频段以使感兴趣带宽的动态范围不 局限于输出数据的位分辨率。选用的限幅块124图示为在噪声整形器122和PWM调制器块1 之间。限幅块 IM可选择地基于(例如由未示出的过电流检测器检测出的)过电流检测来选择地对通过 噪声整形器122输出的信号进行限幅，从而提供放大器和负载保护。PWM调制器块1 对数字音频信号(例如10位信号)执行PCM-PWM转换，它接收 并产生PWM输出信号。PWM输出信号用来驱动输出级128，该输出级1 可包括例如一对高 电压功率FET。高电压功率FET的输出可选择地由例如LC滤波器的滤波器130滤波，从而 去除切换载波并去除带外噪声。滤波器130可以是放大器的一部分，或位于放大器外部。然 后将FET的经滤波(或非经滤波)输出施加于负载132。该负载132通常为将FET经滤波 的输出转化成音频信号的扬声器。在一具体实施例中，输出级是3层PWM输出级，在这种情 形下不需要选用的滤波器130，并因此一般不包括滤波器130。输出级1 通常由相对高电 压(HV+)供电，并因此经常是放大器100的最高功耗级。可使用与图1所示不同的输出级 和滤波器。如前面提到的，噪声整形器122使用噪声整形器滤波系数预定值和量化器执行数 字滤波和量化。通常来说，噪声整形器122使用其量化器执行音频数据信号108的量化 (在音频数据信号108已被升频采样并预校正之后)并使用预定的噪声整形器滤波系数值 (也称噪声整形器滤波系数用预定值或噪声成形滤波系数的预定值)对音频数据信号量化 得到的噪声整形，以使感兴趣特定带宽的动态范围增大。这使附加的量化噪声功率移出感 兴趣音频段，并使量化噪声功率(也就是带外噪声)在负载中被消耗掉。典型地，噪声整形器122减小了数字PWM放大器系统的带内量化噪声。然而，当音 频数据信号108下降至低于噪声整形器122的带内噪声最低值时，噪声整形器122是对于 噪声整形器122添加的量化噪声的性能限制因素。滤波器(例如滤波器130)可减小带外 噪声功率，但在无滤波器设计中，多数带外噪声功率直接耗散在负载132中。音频数据信号 108例如当某种空闲信道状态发生时可降低至噪声整形器的带内噪声最低值之下。
技术实现思路
本专利技术的具体实施例可在低功率音频设备的空闲信道输入期间减小空闲信道噪 声最低值并降低功率，所述低功率音频设备包括具有噪声整形器的数字脉宽调制(PWM)放 大器。这种噪声整形器适于执行音频数据信号的量化并使用噪声整形器滤波系数对音频数 据信号量化产生的噪声整形。根据一个实施例，对空闲信道状态监视音频数据信号。噪声整形器滤波系数的预 定值被用来在空闲信道状态未被检测出的同时对音频数据信号的量化产生的噪声整形。当 检测到空闲信道状态时，噪声整形器滤波系数值减小以使该值朝向零移动，并且噪声整形 器滤波系数的减小值用来衰减由音频数据信号的量化产生的噪声。如果全部噪声整形器滤 波系数值在检测到空闲信道状态时减小至零，则噪声整形器滤波系数值保持为零直到不再 检测到空闲信道状态为止。当不再检测到空闲信道状态时，噪声整形器滤波系数返回到预 定值。根据一个实施例，可通过将音频数据信号与预定信号电平阈值比较并根据比较结 果检测空闲信道状态而针对空闲信道状态监视音频数据信号。可根据噪声整形器的带内 噪声最低值指定预定信号电平阈值，该带内噪声最低值对应于使用具有预定噪声整形器滤 波系数值的噪声整形器。例如，预定信号电平阈值可等于噪声整形器的带内噪声最低值。替 代地，预定信号电平阈值可等于噪声整形器的带内噪声最低值减去预定偏移量(例如大约 6dB)。根据一个实施例，可通过在检测到空闲信道状态的同时周期地递减本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于数字脉宽调制（ＰＷＭ）放大器的方法，所述ＰＷＭ放大器包括适配成执行音频数据信号的量化并使用噪声整形器滤波系数对源自所述音频数据信号的量化的噪声进行整形的噪声整形器，所述方法包括：监视音频数据信号上的空闲信道状态；当未检测到所述空闲信道状态时，对所述噪声整形器滤波系数使用预定值来对源自所述音频数据信号的量化的噪声进行整形；当检测到所述空闲信道状态时，减小所述噪声整形器滤波系数的值以使所述值朝向零移动，并使用所述噪声整形器滤波系数的减小的值来衰减源自所述音频数据信号的量化的噪声；如果在检测到所述空闲信道状态时所述噪声整形器滤波系数所有的值均是减小至零的，则将所述噪声整形器滤波系数的值保持在零直到不再检测到所述空闲信道状态为止；以及当不再检测到所述空闲信道状态时，使所述噪声整形器滤波系数返回至所述预定值。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·古斯里，D·基恩，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。