CN101242679A - 一种多音源共用音频功放电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开多音源共用音频功放电路，包括多音源输出电路、差分音频功放输入电路、差分音频功放反馈电路、差分音频功放、基带处理器和扬声器组成，还包括多音源输出串联电阻、模拟开关，多音源输出串联电阻一端分别与对应的多音源输出电路相连，用于接收多音源输出电路输出音频信号并进行输出阻抗补偿；多音源输出串联电阻另一端与模拟开关相连，模拟开关另一端与差分音频功放输入电路相连，模拟开关用于切换多音源输出串联电阻输出多音源音频信号到差分音频功放输入电路，基带处理器与模拟开关相连，基带处理器用于模拟开关控制多音源音频信号切换通道、并完成基带信号调制解调。本发明以较低成本实现终端设备多音源外放音量及其调整范围的一致性。

Description

一种多音源共用音频功放电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及多音源音频信号切换技术及其增益控制方法，具体涉及一种在同一终端设备上，多个音源共用一个音频功放的电路以及该电路的控制方法。

背景技术

目前业界在终端设备上实现多音源外放的需求随处可见，例如在音乐手机上，通常要求实现mp3音乐、FM立体声广播的外放，同时还要支持实现通话免提的功能。这些来自不同音源的音频信号，需要使用由模拟开关控制的音频通道进行切换，使不同场景下，相应的音频信号输入后级音频功放(Audio Power Amplifier，以下简称音频PA)，以共用同一个音频PA和同一个扬声器(Speaker)实现外放。

一般来说音频PA会提供一个低阻抗的输出，因此共用一个Speaker是比较容易做到的。由于多音源直接从基带解码/解调芯片输出，其强度比较小，对这些信号通过模拟开关切换，比较容易实现。然而，不同的音源要共用同一音频PA，会存在一些问题，这些问题包括但不限于：

1，不同的音源，其前级电路的输出阻抗是不同的；

2，不同的音源，其信号强度是不同的，有时差异很大。例如mp3解码器的输出与FM芯片的解调输出，信号可能相差若干dbm；

3，不同的音源，其输出信号方式有所不同。例如当基带处理器输出的话音信号是差分信号，而FM解调芯片输出的音频信号却是单端信号。

由这些问题引起多音源共用音频PA外放时，导致不同音源外放音量差异明显，直接影响用户感受。在业界目前克服此问题的方法主要是：

A、软件方法：就是切换不同的音源作为音频PA输入时，应结合不同音源的输出阻抗特性，通过软件控制其音频输出信号的强度，以此折衷由于各音源输出阻抗、信号强度、信号输出方式不同而造成的外放音量严重差异。但该方法存在以下缺点：1，多音源的音量控制级数不均匀。例如软件可以对较弱的FM信号输出强度进行100级调整，却只能对较强的mp3信号输出强度进行50级调整，那么就会出现mp3最小音量调到最小时也有很大的音量，并且各音量之间差异太大(即粒度过粗)，同时FM外放却对音量调整不够灵敏的情况(即粒度过细)；2，需要针对不同音源的特性进行适配，算法复杂；3，有时由于各音源输出阻抗、信号强度的可调整范围、调整粒度的极大差异，使得软件方法完全不可用。如申请号为CN200610023869，发明名称为一种自动音量调节的方法及系统，该发明控制音量的方式就属于软件方法，其内容大致是，首先将音频数据分成两个频段，然后计算平均音量，在对数域获得控制增益值，然后回到线性域控制音量，本发明算法较复杂，且该发明不涉及如何对多音源音量差异问题的解决方法。

B、硬件方法：就是干脆为每个音源配置一个音频PA，各音频PA调整在各自适合的增益值上，切换不同的音源到不同的音频PA输入，不同音频PA输出的信号共用Speaker外放。这种做法地缺点是严重增加了终端设备的硬件成本、体积和功耗。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种多音源共用音频功放电路及其控制方法，以实现既不会增加软件复杂度和影响用户感受，又能够节约硬件成本和功耗的问题。

为了实现上述问题，本发明提供了一种多音源共用音频功放电路，包括多音源输出电路、差分音频功放输入电路、差分音频功放反馈电路、差分音频功放、基带处理器和扬声器组成，其特征在于，所述电路还包括：多音源输出串联电阻、模拟开关，其中，所述多音源输出串联电阻一端分别与对应的多音源输出电路相连接，用于接收多音源输出电路输出的音频信号并进行输出阻抗补偿；所述多音源输出串联电阻另一端与所述模拟开关相连接，所述模拟开关的另一端与所述差分音频功放输入电路相连接，该模拟开关用于切换多音源输出串联电阻输出的多音源音频信号到所述差分音频功放输入电路，所述基带处理器与所述模拟开关相连，该基带处理器用于模拟开关的控制多音源音频信号切换通道、并完成基带信号调制解调。

本发明所述的电路，其中，所述模拟开关为双刀多掷模拟开关。

其中，所述差分音频功放输入电路，为差分音频功放的输入阻容耦合电路。

其中，所述差分音频功放反馈电路，为差分音频功放反馈阻容电路。

其中，所述电路的控制方法，包括以下步骤：

(1)终端系统通过多音源输出电路执行不同音源的音频信号的外放；

(2)终端系统根据不同音源的音频信号的外放，控制模拟开关切换，将相应音源的输出及其串联电阻切换到差分音频功放输入电路，并打开差分音频功放；

(3)终端系统根据用户对音量的控制操作，通过基带处理器调整各音源输出信号强度；

(4)终端系统循环判断用户是否进行了结束音频信号外放的操作，如果否，转步骤(3)，如果是，则转步骤(5)；

(5)终端系统关闭差分音频功放和模拟开关，进入低功耗的待机状态，结束该音频信号的外放。

与现有技术相比较，本发明以较低的成本实现终端设备多音源外放音量及其调整范围的一致性。

附图说明

图1是本发明所述的多音源共用音频功放电路结构框图；

图2是本发明所述的多音源共用音频功放电路的各参数的确定流程图；

图3是本发明所述的多音源共用音频功放电路的控制方法流程图。

具体实施方式

本发明在这里提供了一种多音源共用音频功放电路及其控制方法，以实现既不会增加软件复杂度和影响用户感受，又能够节约硬件成本和功耗的问题。以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明对所原先所采用的软件不需要做改动。本发明的主要特点是，虽然多音源硬件和信号特性差异很大，但仍然共用了音频PA和Speaker，各音源的外放音量差异性在可控的范围之内，且各音源外放音量通过软件是连续可调，调整的粒度也在可控的范围之内。在电路的硬件上只需要增加多音源输出串联电阻和模拟开关，这些硬件设备比较廉价，成本很低。

本发明的大致原理是：串接多音源输出端的电阻和多音源输出电路的输出电阻，以及差分音频PA输入电路的输入电阻之和，共同构成差分音频PA的输入电阻。由于该串联电阻被负责音频信号切换的模拟开关电路所隔离，因此对于不同音源的音频信号被切换到外放通道上时，其经过差分音频PA的放大增益，可以单独调整到不同的预置值上；这里即不同音源的音频信号外放时虽然共用音频PA，但不共用同一增益值，因此软件处理上就不存在为强信号、低输出阻抗的音源与强信号、高输出阻抗的音源做增益折衷的问题。

如图1所示，本发明所述的多音源共用音频功放电路，包括多音源输出电路101、102、103，差分音频功放输入电路106、差分音频功放反馈电路107、108；差分音频功放109、基带处理器110和扬声器(Speaker)110组成，其中，所述电路还包括：多音源输出串联电阻104、双刀n掷的模拟开关105，其中，所述多音源输出串联电阻104一端分别与对应的多音源输出电路101、102、103相连接，用于接收多音源输出电路输出的音频信号并进行输出阻抗补偿；所述多音源输出串联电阻104另一端与所述模拟开关105相连接，所述模拟开关105的另一端与所述差分音频功放输入电路106相连接，该模拟开关105用于切换多音源输出串联电阻输出的多音源音频信号到所述差分音频功放输入电路106，所述基带处理器111与所述模拟开关105相连，该基带处理器111用于模拟开关105的控制多音源音频信号切换通道、并完成基带信号调制解调；

所述差分音频功放109分别与差分音频功放输入电路106、差分音频功放反馈电路107、108，以及扬声器110相连接。这里所述差分音频功放输入电路106，即为差分音频PA的输入阻容耦合电路。所述差分音频功放反馈电路107，即差分音频PA反馈阻容电路。

如图2所示，为本发明所述的多音源共用音频功放电路的各参数的确定流程图，包括以下步骤：

步骤201，固定差分音频PA的输入和输出阻抗网络(其中，输入阻抗网络其实指的就是输入电阻和电容，其中输入电阻包括多音源输出串联的电阻Rx_P、Rx_N(x＝1，2，…n)以及功放输入端的电阻Ri_P、Ri_N；输出阻抗网络是包括反馈电阻Rf_P、Rf_N以及其并联的电容Cf_P、Cf_N)，将各音源的输出信号都调到最大值(这里主要是通过多音源共用音频功放电路的硬件设计过程中要确定电路参数时，需要做一个试验，这个试验首先要通过软件把各个音源(芯片)的输出信号调整到最大，然后分别测试各音源情况下的输出音量，这个测试过程要结合听觉感受，并辅助一些仪表测量完成(即输出音量不仅要主观测试，而且要客观测试的)测试完这些音量，就知道哪个音源外放音量是最小的了)，就在这个音源输出上把串联电阻104定为0，即短路，定为0则输入电阻值就最小，增益就最大(也就是说要提高对小信号的增益，确定出多音源外放时音量最小的音源，这是因为音频PA的电压增益在其反馈阻抗固定的情况下，与输入阻抗呈反比，对于信号输出最小的音源，其增益应该调整在最大值)；

步骤202，基带处理器以外放时测得的最小音量为准，调整其他各音源的输出串联电阻，使各音源的外放音量达到基本一致(这里所述的调整其他各音源的输出串联电阻是在硬件设计时考虑的，其主体是硬件设计人员，也是通过我前面所述的试验来确定硬件电路参数，其测试要结合主客观进行，当然也要辅助仪表完成)；

步骤203，调整差分音频输入电路和输出反馈电路参数，使得各音源外放最大音量在合适的水平。一般最大音量要够大，但又不能产生破音和饱和失真。在实际中这个参数的确定可能也需要结合频响和音频PA的效率、设备允许的功耗考虑。

如图3所示，为本发明所述的多音源共用音频功放电路的控制方法流程图，包括以下步骤：

步骤301，终端系统通过多音源输出电路执行不同音源的音频信号的外放；

步骤302，终端系统根据不同音源的音频信号的外放，控制模拟开关切换，将相应音源的输出及其串联电阻切换到差分音频PA输入电路，并打开差分音频PA；

步骤303，终端系统根据用户对音量的控制操作，通过基带处理器调整各音源输出信号强度；

步骤304，终端系统循环判断用户是否进行了结束音频信号外放的操作，如果否，转步骤303，如果是，则转步骤305；

步骤305，终端系统关闭差分音频功放和模拟开关，进入低功耗的待机状态；

步骤306，结束音频信号的外放。

本发明所述的多音源共用音频功放电路及其控制方法与现有技术相比有如下优点：

A、彻底解决了不同音源由于硬件和信号特性造成的外放音量差异问题；

B、软件工量小，只需要在不同场景下切换不同音源。音量控制的粒度可以做到比较细；

C、由于共用音频PA和Speaker，成本低廉，体积功耗小，可靠性高。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1、一种多音源共用音频功放电路，包括多音源输出电路、差分音频功放输入电路、差分音频功放反馈电路、差分音频功放、基带处理器和扬声器组成，其特征在于，所述电路还包括：多音源输出串联电阻、模拟开关，其中，所述多音源输出串联电阻一端分别与对应的多音源输出电路相连接，用于接收多音源输出电路输出的音频信号并进行输出阻抗补偿；所述多音源输出串联电阻另一端与所述模拟开关相连接，所述模拟开关的另一端与所述差分音频功放输入电路相连接，该模拟开关用于切换多音源输出串联电阻输出的多音源音频信号到所述差分音频功放输入电路，所述基带处理器与所述模拟开关相连，该基带处理器用于模拟开关的控制多音源音频信号切换通道、并完成基带信号调制解调。

2、如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述模拟开关为双刀多掷模拟开关。

3、如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分音频功放输入电路，为差分音频功放的输入阻容耦合电路。

4、如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述差分音频功放反馈电路，为差分音频功放反馈阻容电路。

5、如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路的控制方法，包括以下步骤：

(1)终端系统通过多音源输出电路执行不同音源的音频信号的外放；

(2)终端系统根据不同音源的音频信号的外放，控制模拟开关切换，将相应音源的输出及其串联电阻切换到差分音频功放输入电路，并打开差分音频功放；

(3)终端系统根据用户对音量的控制操作，通过基带处理器调整各音源输出信号强度；

(4)终端系统循环判断用户是否进行了结束音频信号外放的操作，如果否，转步骤(3)，如果是，则转步骤(5)；

(5)终端系统关闭差分音频功放和模拟开关，进入低功耗的待机状态，结束该音频信号的外放。

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