CN101383595A

CN101383595A - 电子音量调节器装置和使用它的音频设备、异常检测方法

Info

Publication number: CN101383595A
Application number: CNA2008102148864A
Authority: CN
Inventors: 酒井光辉
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: US20090067645A1; US8180072B2; JP5101957B2; JP2009065550A; CN101383595B

Abstract

提供一种简单容易地检测电路的异常的电子音量调节器装置和使用了它的音频设备、以及异常检测方法。放大器(AMP1～AMP4)根据所设定的音量值对所输入的第1音频信号(S1)进行放大。输出端子(104)将从放大器(AMP1～AMP4)输出的第2音频信号(S2)输出到连接于外部的功率放大器。比较部(22)将第2音频信号(S2)与基准信号(REF)进行比较。检测端子(106)将与比较部(22)的比较结果相应的检测信号(SD1～SD4)输出到外部。

Description

电子音量调节器装置和使用它的音频设备、异常检测方法

技术领域

本发明涉及控制音频信号的音量等的电子音量调节器装置。

背景技术

CD播放器、音频放大器、车载音响、或者便携式收音机、便携式音频播放器等具有再现音频信号的功能的电子设备一般具备用于调节音量的音量调节器(volume)和调节频率特性的均衡器(equalizer)等。该音量调节器和均衡器的控制是通过使音频信号的振幅变化来进行的。

音频信号被放大器放大，最终从作为声音输出部的扬声器或头戴式耳机以声音的形式输出。音量的调节是通过控制放大器的增益或控制衰减器的衰减率来实现的。例如专利文献1、2中公开了通过切换可变电阻的电阻值来进行放大器的增益、衰减器的衰减率的控制的电子音量调节器电路。

在电子音量调节器电路的后级，设置具有足够驱动扬声器或头戴式耳机等电-音响变换元件的驱动力的最终级放大器(称作功率放大器)。若功率放大器的偏压电平(bias level)中产生偏置(DC偏置：DC offset)，则扬声器中持续流过直流电流，有可能损害可靠性。因此，对功率放大器的输出与预定的阈值进行比较，检测有无DC偏置。

为了抑制再现时的误检测，提出有检测功率放大器的输入电平，并将此反馈给预定的阈值的方法(专利文献3)。

专利文献1：特开2005-117489号公报

专利文献2：特开2005-217710号公报

专利文献3：特开2004-320273号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

但是，在专利文献3的技术中，由于是对功率放大器的输入信号的电平进行A/D转换，并参照查找表(lookup table)来设定阈值的，所以存在电路规模变大这样的问题。

本发明是鉴于这样的课题而设计的，其目的在于提供一种能简单容易地检测电路异常的电子音量调节器装置。

〔用于解决课题的手段〕

本发明的一个方案涉及一种电子音量调节器装置。电子音量调节器装置包括：放大器，根据所设定的音量值，对所输入的第1音频信号进行放大；输出端子，用于将从放大器输出的第2音频信号输出到连接于外部的功率放大器；比较器，将来自放大器的第2音频信号与基准信号进行比较；检测端子，用于将与比较器的比较结果相应的检测信号输出到外部。

根据该方案，通过在电子音量调节器装置的内部进行功率放大器的输入电平的判定，并且除后级的功率放大器中的偏置检测的结果外还参照检测信号的逻辑电平，从而即时是再现动作进行过程中，也不进行反馈控制，能够简单容易地检测电路的异常。

一个方案的电子音量调节器装置可以还包括相位调节部，该相位调节部设置在比较器的前级，使来自放大器的第2音频信号的相位和基准信号的相位移位。

有时在电子音量调节器装置和后级的功率放大器之间设置耦合电容器。根据该方案，能够补偿耦合电容器所造成的相位偏差，能够使功率放大器侧的电平检测和电子音量调节器装置的电平检测的定时(timing)相统一。

在一个方案的电子音量调节器装置中，可以是按各声道分别设置放大器、输出端子、检测端子。电子音量调节器装置可以还包括混合器，该混合器接收来自各声道的放大器的第2音频信号，混合后进行输出。比较器可以以混合器的输出信号作为基准信号，将来自各声道的放大器的第2音频信号分别与混合器的输出信号进行比较，输出各声道的检测信号。

通过将各声道的信号混合来生成基准信号，从而能够使基准电平成为基于音频波形的交流信号，能够进行更可靠的电平判定。

可以使混合器能够选择成为混合的对象的声道。

优选电子音量调节器装置被一体集成在一个半导体衬底上。所谓“一体集成”，包括电路的所有结构要件都形成在半导体衬底上的情况，和电路的主要结构要件被一体集成的情况，也可以为调节电路常数而将一部分电阻器、电容器等设置在半导体衬底的外部。

本发明的另一方案是一种音频设备。该音频设备包括：音源，再现音频信号；上述的电子音量调节器装置，根据所设定的音量值对来自音源的第1音频信号进行放大；功率放大器，对由电子音量调节器装置放大后的第2音频信号进行放大；偏置检测部，将从功率放大器输出的第3音频信号与第2基准信号进行比较，输出与比较结果相应的错误信号；耦合电容器，连接电子音量调节器装置的输出端子和功率放大器；声音输出部，由功率放大器进行驱动；处理器，基于从电子音量调节器装置输出的检测信号的逻辑值和从偏置检测部输出的错误信号的逻辑值，检测本音频设备的异常。

根据该方案，处理器基于错误信号和检测信号的逻辑电平来判定有无电路异常，所以能够使用于检测的电路简化。

本发明的另一方案涉及一种异常检测方法。该方法包括：根据所设定的音量值对所输入的第1音频信号进行放大，生成第2音频信号的步骤；将放大后的第2音频信号的电平与第1基准信号进行比较，输出与比较结果相应的检测信号的步骤；为由功率放大器驱动电-音响变换元件而对第2音频信号进行放大，生成第3音频信号的步骤；将第3音频信号与第2基准信号进行比较，输出与比较结果相应的错误信号的步骤；基于检测信号和错误信号的逻辑电平来检测电路有无异常，当检测到异常时执行预定的保护动作的步骤。

根据该方案，能够不使用反馈地、简单容易地检测再现动作进行中的电路异常的发生。

另外，将以上结构要件的任意组合、本发明的结构要件以及表现形式在方法、装置、系统等之间相互转换的方案，作为本发明的实施方式也是有效的。

〔发明效果〕

通过本发明的电子音量调节器装置，能够简单容易地检测电路异常。

附图说明

图1是表示实施方式的使用电子音量调节器装置的音频设备的整体结构的框图。

图2是表示图1的电子音量调节器装置的结构的框图。

〔标号说明〕

100...电子音量调节器装置、102...输入端子、104...输出端子、106...检测端子、1000...音频设备、10...音源、12...功率放大器、14...声音输出部、16...偏置检测部、18...主处理器、20...输出电平判定部、22...比较部、24...相位调节部、26...混合器、S1...第1音频信号、S2...第2音频信号、S3...第3音频信号、C1...耦合电容器。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式参照附图说明本发明。对于各附图中所示的相同或等同的结构要件、部件、处理标注相同的标号，并适当省略重复的说明。另外，实施方式只是例示，并非限定本发明，实施方式中所记述的所有特征及其组合，不一定就是本发明的本质特征。

图1是表示实施方式的使用电子音量调节器装置100的音频设备1000的结构的框图。音频设备1000是音频用放大器、车载音响、便携式音频播放器或便携式电话终端等具备输出声音的装置的设备。本实施方式的电子音量调节器装置100被安装在这样的音频设备1000中，是用于调节从扬声器或耳机等声音输出部输出的声音的音量的装置。

音频设备1000具有电子音量调节器装置100、音源10、功率放大器12、声音输出部14、偏置检测部16、主处理器18。音源10是将存储在盘型介质、存储器或硬盘中的、或者从外部以有线或无线方式输入的声音数据变换成模拟的第1音频信号S1后进行再现的功能块。

电子音量调节器装置100的输入端子102被输入从音源10输出的第1音频信号S1。电子音量调节器装置100根据所设定的音量值VOL放大第1音频信号S1。电子音量调节器装置100如后所述包含使第1音频信号S1放大或衰减的放大器，根据用户所指示的音量值，来使内部的放大器的增益变化。电子音量调节器装置100也可以作为具备均衡器功能或静音功能等的DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)的一部分来构成。

功率放大器12对由电子音量调节器装置100放大后的第2音频信号S2进一步进行放大。在电子音量调节器装置100的输出端子104和功率放大器12之间，设置用于防止直流的耦合电容器C1。声音输出部14是扬声器、耳机、头戴式耳机等电-音响变换元件，由被功率放大器12放大后的第3音频信号S3来驱动。

偏置检测部16将从功率放大器12输出的第3音频信号S3与第2基准信号进行比较，输出与比较结果相应的错误信号SE。偏置检测部16例如将第3音频信号S3与具有预定的直流电平的第2基准信号进行比较。在该情况下，可以用将第3音频信号S3与第2基准信号进行比较的比较器来构成。

另外，偏置检测部16也可以用抽取第3音频信号S3的直流分量的滤波器和将滤波器的输出与第2基准信号进行比较的比较器来构成。偏置检测部16的结构不限于此，可以利用公知的各种电路形式。

实施方式的电子音量调节器装置100具有用于判定从输出端子104输出的第2音频信号S2的电平的输出电平判定部20。通过输出电平判定功能来将第2音频信号S2与基准信号进行比较，并将与比较结果相应的检测信号SD从检测端子106输出，以用于主处理器18所进行的异常检测，详细情况在后面叙述。

主处理器18控制音频设备1000整体。主处理器18基于从电子音量调节器装置100输出的检测信号SD的逻辑值和从偏置检测部16输出的错误信号SE的逻辑值，检测音频设备1000的异常。当主处理器18检测到异常时，执行预定的保护动作。预定的保护动作是关闭功率放大器12等动作。

根据图1的音频设备1000，对电子音量调节器装置100设置输出电平的判定功能，并将与该判定结果相应的检测信号SD输出到主处理器18，由此，能够不使用反馈地、简单容易地检测音频设备1000的异常。另外，在图1中表示了1声道量的结构要件，但也可以是多声道的。

图2是表示图1的电子音量调节器装置100的结构的框图。例如当电子音量调节器装置100用于车载音响时，具有前置右、前置左、后置左、后置右的四声道的音量调节控制功能。电子音量调节器装置100具有信号处理部21、放大器AMP1～AMP4、输出电平判定部20。

信号处理部21对经由输入端子102输入的第1音频信号S1进行预定的信号处理。放大器AMP1～AMP4是按各声道而分别设置的，根据所设定的音量值来对输入到输入端子102的各声道的第1音频信号S1进行放大。从放大器AMP1～AMP4输出的第2音频信号S2_1～S2_24经由分别按各声道而设的输出端子104_1～104_4输出到连接在外部的功率放大器12。

输出电平判定部20具有比较部22、相位调节部24、混合器26。比较部22将来自放大器AMP1～AMP4的第2音频信号S2_1～S2_4分别与基准信号REF进行比较。分别从检测端子106_1～106_4按各声道向外部输出与比较部22的比较结果相应的检测信号SD1～SD4。即，从第i(i为1～4)声道的检测端子106_i输出第2音频信号S2_i与基准信号REF的比较结果。

相位调节器24设置在比较部22的前级，接收来自放大器AMP1～AMP4的第2音频信号S2_1～S2_4和基准信号REF。相位调节部24使第2音频信号S2_1～S2_4和基准信号REF的相位移位(shift)。设定相位的移位量，使得对按各声道分别设置的耦合电容器C1所导致的相位偏差进行补偿。另外，在电子音量调节器装置100与功率放大器12之间不设置耦合电容器C1的情况下，也可以不设置相位调节部24。

混合器26是为生成基准信号REF而设的。混合器26接收各声道的第2音频信号S2_1～S2_4，将它们混合。混合后的信号被作为基准信号REF输出到比较部22。优选混合器26是能选择成为混合的对象的声道的结构。在该情况下，基于来自图1的主处理器18的指示，设定成为混合的对象的声道。

作为基准信号REF，比较部22也可以使用与第2音频信号S2无关地生成的直流信号来代替混合器26所生成的信号。或者，也可以构成为能够根据来自主处理器18的指示，切换是利用混合器26的输出信号还是利用直流信号来作为基准信号REF。

在使用由混合器26生成的基准信号REF时，比较部22判定第2音频信号S2的电平是否被包含在以基准信号REF为中心的预定的范围内。

另外，基准信号REF相对于第2音频信号S2的满程(full scale)的比率，要低于第2基准信号相对于第3音频信号S3的满程的比率。即，输出电平判定部20中的电平判定是比偏置检测部16中的偏置检测更严格地执行的。

下面说明如上那样构成的电子音量调节器装置100和音频设备1000的动作。

电子音量调节器装置100所生成的检测信号SD表示第2音频信号S2的振幅电平是否大于基准电平。现在假定当第2音频信号S2的振幅大于基准信号REF时，检测信号SD成为高电平，反之成为低电平。

另外，偏置检测部16所生成的错误信号SE表示第3音频信号S3的偏置电平是否大于预定的基准电平。现在假定当第3音频信号S3的直流电平(偏压电平)大于第2基准信号时、即偏置较大时，错误信号SE成为高电平，反之成为低电平。

在该情况下，电子音量调节器装置100按照以下的逻辑值来判定电路的异常。

(1)检测信号SD为低电平、错误信号SE为高电平

此时，电子音量调节器装置100判定为功率放大器12中发生了DS偏置，执行预定的保护动作。因为该状态表示功率放大器的输入信号的电平较小，但偏压电平却较大。

(2)检测信号SD为低电平、错误信号SE为低电平

此时，电子音量调节器装置100判定为没有发生异常。

(3)检测信号SD为高电平、错误信号SE为高电平

此时，电子音量调节器装置100判定为没有发生异常。该状态可以推定为功率放大器的偏压偏置是由于功率放大器的输入信号的振幅较大而造成的，所以不作为异常来处理。

(4)检测信号SD为高电平、错误信号SE为低电平

此时，电子音量调节器装置100判定为电路中发生了异常。因为该状态表示功率放大器的输入信号的电平较高，但功率放大器12的输出却较小，怀疑功率放大器12与电子音量调节器装置100之间发生断线，或者功率放大器12发生故障等。

通过电子音量调节器装置100，根据检测信号SD与错误信号SE的逻辑值的组合来判断电路的异常，所以不需要反馈控制，能够简化电路。另外，通过设置相位调节部24，能够补偿耦合电容器所引起的相位偏差。进而通过设置混合器26，能够使基准信号REF成为基于音频波形的交流信号，能够进行更可靠的电平判定。

实施方式是个例示，本领域技术人员能够理解可以对其各结构要件和各处理过程的组合进行各种变形，且这些变形例也包含于本发明的范围内。下面是个例示。

在实施方式中说明了改变音量的情况，但电子音量调节器装置100的用途不限于此，也可以用于均衡器等控制各个频率的增益的用途。另外，在实施方式中以改变音量的情况为例进行了说明，但本发明还能适用于停止再现时的静音处理。

基于实施方式用特定的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅是表示本发明的原理、应用，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，可以对实施方式进行很多变形及配置的变更。

Claims

1.一种电子音量调节器装置，其特征在于，包括:

放大器，根据所设定的音量值，对所输入的第1音频信号进行放大；

输出端子，用于将从上述放大器输出的第2音频信号输出到连接于外部的功率放大器；

比较器，将来自上述放大器的上述第2音频信号与基准信号进行比较；以及

检测端子，用于将与上述比较器的比较结果相应的检测信号输出到外部。

2.根据权利要求1所述的电子音量调节器装置，其特征在于:

还包括相位调节部，该相位调节部设置在上述比较器的前级，使来自上述放大器的上述第2音频信号的相位和上述基准信号的相位移位。

3.根据权利要求1所述的电子音量调节器装置，其特征在于:

上述放大器、上述输出端子、上述检测端子是按各声道分别设置的；

还包括混合器，该混合器接收来自各声道的放大器的上述第2音频信号，混合后进行输出；

上述比较器以上述混合器的输出信号作为上述基准信号，将各声道的上述第2音频信号分别与上述混合器的输出信号进行比较，输出各声道的检测信号。

4.根据权利要求3所述的电子音量调节器装置，其特征在于:

上述混合器能够选择成为混合的对象的声道。

5.一种音频设备，其特征在于，包括:

音源，再现音频信号；

权利要求1至3的任一项所述的电子音量调节器装置，根据所设定的音量值对来自上述音源的第1音频信号进行放大；

功率放大器，对由上述电子音量调节器装置放大后的上述第2音频信号进行放大；

偏置检测部，将从上述功率放大器输出的第3音频信号与第2基准信号进行比较，输出与比较结果相应的错误信号；

耦合电容器，连接在上述电子音量调节器装置的输出端子和上述功率放大器之间；

声音输出部，由上述功率放大器进行驱动；以及

处理器，基于从上述电子音量调节器装置输出的检测信号的逻辑值和从上述偏置检测部输出的错误信号的逻辑值，检测本音频设备的异常。

6.一种异常检测方法，其特征在于，包括:

根据所设定的音量值对所输入的第1音频信号进行放大，生成第2音频信号的步骤；

将放大后的上述第2音频信号的电平与第1基准信号进行比较，输出与比较结果相应的检测信号的步骤；

为由功率放大器驱动电-音响变换元件而对上述第2音频信号进行放大，生成第3音频信号的步骤；

将上述第3音频信号与第2基准信号进行比较，输出与比较结果相应的错误信号的步骤；以及

基于上述检测信号和上述错误信号的逻辑电平来检测电路有无异常，当检测到异常时执行预定的保护动作的步骤。

7.根据权利要求6所述的异常检测方法，其特征在于:

还包括将多个声道的上述第2音频信号混合，生成上述第1基准信号的步骤。