一种数字音频功率放大器及音频处理设备制造技术

本实用新型专利技术适用于音频功放领域，提供了一种数字音频功率放大器及音频处理设备，所述数字音频功率放大器包括顺序连接音频接口模块、过采样模块、调制器、数字功率放大器、低通滤波器，所述数字音频功率放大器还包括根据接收到的配置信息配置所述数字音频功率放大器内部相应模块参数的控制接口模块、为所述过采样模块提供时钟信号的时钟分频模块。在本实用新型专利技术中，通过直接对数字信号进行放大处理，实现了一种数字音频功率放大器，缩短了信号的处理通道，抗干扰能力强、失真小、功率大、效率高、节省资源。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于音频功放领域，尤其涉及一种数字音频功率放大器及音频 处理设备。
技术介绍
现阶段主要的音频功率放大过程为数字音源先经过模数转换(D/A转换)， 再经过A类、AB类或D类模拟输入功率放大器进行放大后输出给喇叭单元播 放。其音频信号实质上经历了两个主要过程，而在每一过程中都难免存在音质 的损失。另外，相对于数字信号的抗干扰能力，模拟信号的抗干扰能力差，所 以对模拟信号的处理过程容易引入外界噪声，造成失真。综上所述，现有音频功率^L大器抗干扰能力差、失真大。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种数字音频功率放大器，旨在解决现有音频 功率放大器抗干扰能力差、失真大的问题。本技术是这样实现的， 一种数字音频功率放大器，所述数字音频功率 放大器包括顺序连接音频接口模块、过采样模块、调制器、数字功率放大器、 低通滤波器，所述数字音频功率放大器还包括根据接收到的配置信息配置所述 数字音频功率放大器内部相应模块参数的控制接口模块、为所述过采样模块提 供时钟信号的时钟分频模块；所述音频接口模块将接收到的字长为16-24比特的音频数据分离为左、右 声道音频数据；所述过釆样模块将所述音频接口模块输出的音频数据按照所述调制器确定的采样频率进行过采样插零处理；所述调制器将过采样插零处理后的音频数据调制为脉宽调制信号。 本技术的另一目的在于提供一种音频处理设备，所述音频处理模块包括上述的数字音频功率i文大器。在本技术中，通过直接对数字信号进行放大处理，实现了一种数字音频功率放大器，缩短了信号的处理通道，抗干扰能力强、失真小、功率大、效率高、节省资源。附图说明图1是本技术实施例提供的数字音频功率;^丈大器的结构图2是本技术实施例提供的半带型滤波器的电路结构示意图3是本技术实施例提供的升频梳状积分滤波单元的电路结构示意图4是本技术实施例提供的四阶sigma一delta/s-A调制器的电路结构示 意图5是本技术实施例提供的H桥驱动级的电路结构示意图； 图6是本技术实施例提供的H桥功率级的电路结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本技术进行进一步详细"^兌明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术实施例通过直接对数字信号进行放大处理。图1示出了本技术实施例提供的数字音频功率放大器的结构，为了便 于描述，仅示出了与本技术相关的部分。数字音频功率放大器包括音频接口模块101、时钟分频模块102、控制接口模块103、过采样模块104、调制器105、数字功率^L大器106和低通滤波器107， 音频接口模块IOI、过采样模块104、调制器105、数字功率放大器106和低通 滤波器107顺序连接，控制接口模块103根据接收到的配置信息配置数字音频 功率放大器内部相应模块参数，时钟分频模块102为过采样模块104提供时钟 信号。其中音频接口模块101将接收到的音频数据分离为左、右声道音频数据。音频 接口模块101兼容左对齐(Left-Justified, U)、右对齐(Right-Justified, RJ)、 I2S (Inter-Ic Sound)等音频数据格式，同时兼容字长为16-24比特(bit)内 各种量化位数的音频l史据，例如16bit、 18bit、 20 bit、 24 bit等。音频数据通 过串行数据输入管脚(SDIN)输入音频接口模块101;左/右声道时钟接音频接 口模块101的左/右声道时钟(LRCLK)管脚，决定目前哪个声道的音频数据通 过SDIN管脚输入数据；系统时钟接音频接口冲莫块101的系统时钟(MCLK) 管脚。过采样模块104将音频接口模块101输出的音频数据按照调制器105确定 的采样频率进行过采样插零处理。调制器105将过采样插零处理后的音频数据调制为脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)信号。过采样插零处理后音频数据的釆样频率越高则调制 后PWM信号的数据流越大，PWM信号中将包含更多的有效音频信息。接着，调制处理后的PWM信号由数字功率放大器106进行放大处理后， 经低通滤波器107还原为音频信号后输出。其中，过采样才莫块104由采样频率转换/插零单元1041、数字滤波器1042 和升频梳状积分滤波单元1043构成，实现128倍升频处理。采样频率转换/插零单元1041,通过时钟频率变换，对音频接口模块101 输出的音频数据进行2倍插零。当然，釆样频率转换/插零单元1041还可以根 据需要进行其他倍数的插零处理。数字滤波器1042对采样频率转换/插零单元1041插零后的音频数据进行低6通滤波，包括第一滤波器10421和第二滤波器10422,其中第一滤波器10421为有限脉沖响应(finite impulse response, FIR)低通滤 波器107,对采样频率转换/插零单元1041进行2倍插零后的音频数据进行低通 滤波后，再输出给采样频率转换/插零单元1041进行第二次2倍插零；第二滤 波器10422也为FIR低通滤波器107，对采样频率转换/插零单元1041进行第 二次2倍插零后的音频数据进行低通滤波后输出给升频梳状积分滤波单元 1043。为了便于节省硬件资源，在本技术实施例中FIR低通滤波器为半带 型滤波器，其电路结构如图2所示。其中，x、 y分别为半带型滤波器的输入、输出音频数据；Z"为延迟器，h、 h........ h、 h为相应滤波器中的各阶系数，其阶数M由滤波器的因数(例如通带频率、阻带频率、通 带紋波等)确定。升频梳状积分滤波单元1043为3阶，包括梳状组件、上采样组件和积分組 件，上采样组件对梳状组件输出的音频数据实现32倍过采样处理。为了减少梳 状组件中使用延迟器的数量，降低梳状组件的工作频率，在本技术实施例 中，上采样组件位于梳状组件和积分组件的中间，其电路结构如图3所示，梳 状组件10431、上采样组件10432和积分组件10433顺序连4妻。其中，冲危状组 件10431由延迟器Z"和减法器M构成，积分组件10433由延迟器Z"和加法器 A构成。当然，也可以采用上述采样频率转换/插零单元1041和数字滤波器1042 实现32倍过采样滤波处理，但是采用本技术实施例提供的升频梳状积分滤 波单元1043可以节约资源，降低成本。调制器105采用四阶sigma一delta/s-A调制器实现单比特(lbit)字长数据 流调制，输出取样频率为128Fs的lbit字长的PWM信号，Fs为字时钟，在本 技术实施例中，Fs可以为32KHz、 44.1KHz、 48KHz、 88.2 KHz、 96KHz、 176.4KHz或192KHz等。电路结构如图4所示，其中，Z"为延迟器、A为加法 器、M为减法器、B为增益放大器、D为量化器。并且，四阶sigma—delta/s-A 调制器105在调制过程实现了噪声整形，可以很大程度的消除音频带内的量化噪声，提高性能。当然，调制器105也可以采用sigma—delta/s-A调制器和信号 转换模块实现多比特字长的数据流调整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字音频功率放大器，其特征在于，所述数字音频功率放大器包括顺序连接的音频接口模块、过采样模块、调制器、数字功率放大器、低通滤波器，所述数字音频功率放大器还包括根据接收到的配置信息配置所述数字音频功率放大器内部相应模块参数的控制接口模块、为所述过采样模块提供时钟信号的时钟分频模块；　所述音频接口模块将接收到的字长为１６－２４比特的音频数据分离为左、右声道音频数据；　所述过采样模块将所述音频接口模块输出的音频数据按照所述调制器确定的采样频率进行过采样插零处理；　 　所述调制器将过采样插零处理后的音频数据调制为脉宽调制信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海，张礼振，杨云，冯卫，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]