CN102685638A - 用于输出音频信号的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于输出音频信号的方法和设备。音频信号输出设备包括：脉冲宽度调制(PWM)单元，产生载波信号，比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平，并基于比较的结果产生PWM信号；控制器，基于音频信号的电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。

Description

用于输出音频信号的方法和设备
本申请要求于2011年3月9日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0021045号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用完全合并于此。
技术领域
与示例性实施例一致的设备和方法涉及输出音频信号，更具体地讲，涉及输出音频信号以提高运行速度。
背景技术
音频功率放大器(amps)接收音频信号并输出可听信号，音频功率放大器通常被分类为A类、B类、AB类和D类。在此，D类功率amps被广泛使用，这是因为与A类功率amps、B类功率amps和AB类功率amps相比，减少了放大效率的恶化。D类功率amps通过将音频信号转换为脉冲宽度调制(PWM)信号来切换音频信号。D类功率amps也被称为数字放大器。
数字amps因为诸如很少的数据转换损耗和100％的理论放大效率的特点而被广泛使用。在这样的数字amps中，重要的是根据最大输出功率在没有产生信号失真的情况下输出输入的音频信号。
发明内容
一个或多个示例性实施例提供了用于无延时地快速调整音频信号的输出增益的输出音频信号的方法，以及通过使用该方法来输出音频信号的设备。
一个或多个示例性实施例还提供了用于在最小化音频质量的恶化的同时调整音频信号的输出增益的输出音频信号的方法，以及通过使用该方法来输出音频信号的设备。
根据示例性实施例的一方面，提供了一种音频信号输出设备，包括：脉冲宽度调制(PWM)单元，产生载波信号，比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平，并基于比较的结果产生PWM信号；控制器，基于音频信号的电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。
当音频信号的电平高于预定的标准电平时，控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
当音频信号的电平低于预定的标准电平时，控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
控制器还可包括：存储单元，存储关于与音频信号的电平对应的载波信号的信号形状的信息。
控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状，以针对具有不同的音频信号电平范围的音频信号的每个信号电平时间段调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
控制器可在发生音频信号的过零的第一时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
控制器可在音频信号的电平等于或高于第一时间段的上限并且低于或等于预定的标准电平的第二时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
控制器可在音频信号的电平等于或高于所述预定的标准电平的第三时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
音频信号输出设备还可包括：环路滤波器，检测放大的PWM信号的输出电平，并监测放大的PWM信号是否超过最大输出电平。
控制器可从环路滤波器接收监测结果，并当放大的PWM信号的电平超过最大输出电平时，控制器可改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种输出音频信号的方法，包括：检测音频信号的电平；产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号，以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平；基于比较的结果产生PWM信号；放大PWM信号并输出放大的PWM信号。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例的详细描述，上述和其它方面将会变得更加清楚，其中：
图1是根据示例性实施例的音频信号输出设备的框图；
图2是根据示例性实施例的图1的脉冲宽度调制(PWM)单元的详细框图；
图3示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；
图4示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；
图5示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；
图6详细地示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；
图7是根据示例性实施例的与图1的音频信号输出设备对应的音频信号输出设备的详细框图；以及
图8是根据示例性实施例的输出音频信号的方法的流程图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述示例性实施例。然而，示例性实施例可按照多种不同形式被实现，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例；更确切地，提供这些示例性实施例从而使本公开将会是彻底和完整的，并且会完全地将本发明构思传达给本领域的技术人员。在附图中，相同的标号表示相同的元件。以下，当诸如“至少之一”的表达位于列出的元件之后时，其修饰全部列出的元件而不是修饰列出的单个元件。
音频放大器系统或音频信号输出设备可被设计成具有基于预定的输入电平的最大输出。在一些情况下，音频信号输出设备可接收以高于标准电平的电平记录的音频信号。在这种情况下，在音频信号输出设备中输出音频信号的放大器接收过高的输入。
当以高于标准电平的电平记录的音频信号以最大音量级(maximumvolume level)被再现时，音频信号输出设备执行超过最大输出的操作。也就是说，会发生削波(clipping)。此操作可能破坏音频放大器系统的内部部件，诸如，数字放大器、扬声器、开关模式电源(SMPS)等。例如，扬声器可能被烧毁或切断并因此不能产生声音。由于音频放大器系统的内部温度的增加，SMPS或数字放大器的电路可能被破坏。
为了防止音频信号输出设备执行超过最大输出的操作，可控制输出增益。数字放大器可通过脉冲宽度调制(PWM)来控制信号的输出，并且可通过PWM来压缩、扩展或升压(boost)音频信号的大小。
在此，压缩、扩展或升压音频信号的大小是指改变输入音频信号的增益并输出输入的音频信号。
在模拟方法中，可通过使用可变增益放大器(VGA)或电压控制放大器来控制输入/输出音频信号的增益。另一方面，在数字方法中，可通过使用单独的压缩或扩展信号的信号处理块来控制音频信号的增益。
如上所述，为了控制音频信号的输出，除了PWM的部件之外，还使用单独的放大器或处理块。因此，将详细描述根据一个或多个示例性实施例的在简化用于控制增益的处理块的同时用于输出音频信号和用于最小化音频信号的失真的方法与设备。
图1是根据示例性实施例的音频信号输出设备100的框图。
参照图1，音频信号输出设备100包括控制器110、PWM单元120和开关电源单元130。
控制器110接收音频信号并检测接收到的音频信号的信号电平。此外，根据检测到的音频信号的电平，控制器110控制PWM单元120改变载波信号的信号形状，从而可增加或减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
详细地，当检测的信号电平高于预定的标准电平时，控制器110控制PWM单元120改变载波信号的信号形状，从而可减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。例如，控制器110可检测输入音频信号的平均信号电平或音频信号的峰值信号电平作为音频信号的信号电平。此外，控制器110可确定与检测的音频信号的信号电平对应的载波信号的信号形状，并将用于输出具有确定的信号形状的载波信号的改变控制信号输出到PWM单元120。
在此，预定的标准电平是用于确定音频信号是否是这样的信号的上限值：当所述信号被转换为PWM信号或诸如此类的信号并被最终输出时超过音频信号输出设备100的最大输出。也就是说，如果音频信号的信号电平超过预定的标准电平，则当音频信号被最终再现时，音频信号输出设备100的部件可能被破坏。预定的标准电平可被设计为是根据可能包含在音频信号输出设备100的产品规格中的最大输出功率、扬声器性能、音频设备的可靠性等中的至少一个而被优化的值。
另外，控制器110可考虑用户喜好而改变载波信号的信号形状。例如，在音频信号具有中电平的情况下，当用户想要听较高音量的声音时，控制器110可改变载波信号的信号形状，从而在音频信号的电平等于或低于预定的标准电平的时间段期间中PWM信号的逻辑高电平的持续时间可增加。也就是说，在音频信号的电平等于或低于预定的标准电平的时间段期间，音量可能增加。
控制器110可存储通过相互匹配音频信号的电平以及与对应于该电平的载波信号的信号形状有关的信息而获得的数据库。例如，数据库可被存储在控制器110中包括的预定存储空间(未示出)中，或被存储在音频信号输出设备100的单独的存储空间(未示出)中。可由音频信号输出设备100的制造商和用户中的至少一个来设计或存储数据库。
PWM单元120产生具有根据控制器110的控制而改变的信号形状的载波信号，并比较载波信号与音频信号以产生PWM信号。将参照图2和3描述PWM单元120的详细结构和操作。
开关电源单元130放大由PWM单元120产生的PWM信号的功率以产生放大的PWM信号。例如，开关电源单元130根据音频信号输出设备100的最大输出来放大产生的PWM信号的幅度，并输出放大的PWM信号。当根据本示例性实施例的音频信号输出设备100包括用于放大PWM信号的开关电源单元130时，应理解另一示例性实施例不限于此。例如，根据另一示例性实施例，开关电源单元130可被省略，而且音频信号输出设备100可在未放大产生的PWM信号的情况下输出PWM信号。另外，应理解，根据一个或多个示例性实施例的音频信号输出设备100可将PWM信号输出到外部扬声器、用于处理PWM信号的另一装置或电路，所述音频信号输出设备100可使用内部扬声器等输出PWM信号。
图2是根据示例性实施例的图1的PWM单元120的详细框图。
参照图2，PWM单元120可包括载波信号产生器210和PWM信号产生器220。
响应于控制器110输入的改变控制信号，载波信号产生器210产生对应于改变控制信号的载波信号。根据改变控制信号输出具有不同信号形状的载波信号。在此，改变控制信号包含用于改变载波信号的信号形状的信息。例如，改变控制信号可包含关于载波信号本身的信号形状的信息。此外，如果载波信号产生器210包含关于具有多个信号形状的载波信号的信息，则每个改变控制信号可包含用于从具有不同形状的多个载波信号(例如，地址信号或诸如此类的信号)中读取一个载波信号的信息。
PWM信号产生器220接收音频信号和载波信号，比较音频信号的信号电平和载波信号的信号电平，并输出具有根据比较的结果而被调制的脉冲宽度的PWM信号。将参照图3详细描述PWM信号的产生。
图3示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元120产生的载波信号和PWM信号的示例。
图3示出由控制器110检测的音频信号的电平为中电平(诸如一半的幅度)的情况。例如，当检测的音频信号的电平为中电平时，音频信号输出设备可不执行超过其最大输出的操作。因此，不必调整音频信号的增益值。此外，当音频信号的电平为平均电平时，可输出载波信号以产生占空比保持为50∶50的PWM信号。
当音频信号的电平为平均电平时，占空比为50∶50的情况下的增益被称为单位增益。此外，用于产生对应于单位增益的PWM信号的载波信号被称为单位增益载波信号。
在图3中，X轴代表时间，Y轴代表信号电平。此外，信号电平可以以电压(V)为单位。
参照图3，响应于改变控制信号，载波信号产生器210产生并输出对应于改变控制信号的载波信号310。
PWM信号产生器220可比较载波信号310的信号电平和音频信号320的信号电平。当载波信号310的信号电平大于音频信号320的信号电平时，PWM信号产生器220可以以逻辑低电平输出PWM信号330。此外，当载波信号310的信号电平小于音频信号320的信号电平时，PWM信号产生器220可以以逻辑高电平输出PWM信号330。
例如，在载波信号310的信号电平高于音频信号320的信号电平的t1到t2的时间段中，PWM信号产生器220以逻辑低电平输出PWM信号330。在载波信号310的信号电平低于音频信号320的信号电平的t2到t3的时间段中，PWM信号产生器220以逻辑高电平输出PWM信号330。
将参照图4和5详细描述用于输出根据由控制器110检测的音频信号的信号电平而改变的载波信号的PWM单元120。
图4示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元120产生的载波信号和PWM信号的示例。
当音频信号的电平低于平均记录电平时，输出声音的音量会较低，因此用户对声音质量的满意度会较低。在这种情况下，平均记录电平可以是在保持最大输出时，对应的音频信号输出设备可操作的最优音频信号的电平。如上所述，通过使用数字放大器输出音频信号的音频信号输出设备可被设计为具有基于平均记录电平的最大的输出。
参照图4，示出了与当控制器110检测的音频信号的电平低于平均记录电平时对应的输出载波信号。例如，控制器110检测音频信号的信号电平。将检测的信号电平与平均记录电平相比较，如果检测的信号电平被确定为低于平均记录电平，则可控制载波信号产生器210输出用于增加增益值以增加输出信号的音量的载波信号。
如图4中所示，控制器110可根据音频信号420的电平，控制PWM单元120改变载波信号410的信号形状以增加PWM信号430的逻辑高电平的持续时间。例如，当音频信号420的电平低于平均记录电平时，或例如当音频信号420的峰值电平低于上述预定的标准电平时，控制器110可控制PWM单元120改变载波信号410的信号形状以增加PWM信号430的逻辑高电平的持续时间。
与图3相比，当载波信号410的信号形状接近于图4的信号形状时，PWM信号430的逻辑高电平的持续时间增加。例如，当载波信号410具有图4中示出的信号形状时，PWM信号430在从t11到t12的时间段中以逻辑低电平被输出，在从t12到t13的时间段中以逻辑高电平被输出。也就是说，通过根据控制器110的控制来改变载波信号410的信号形状，音频信号420的增益可增加，而且输出声音的音量也可增加。
图5示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元120产生的载波信号和PWM信号的示例。
当音频信号的电平高于平均记录电平时，或当音频信号的峰值电平高于上述预定的标准电平时，音频信号输出设备可执行超过其最大输出的操作并且可能被破坏。
参照图5，如图5中所示，控制器110可根据音频信号520的电平，控制PWM单元120改变载波信号510的信号形状以增加PWM信号530的逻辑低电平的持续时间。例如，当音频信号520的电平高于平均记录电平时，或例如当音频信号520的峰值电平高于上述预定的标准电平时，控制器110可控制PWM单元120改变载波信号510的信号形状以增加PWM信号530的逻辑低电平的持续时间。
与图3相比，当载波信号510的信号形状接近于图5的信号形状时，PWM信号530的逻辑高电平的持续时间增加。例如，当载波信号510具有图5中示出的信号形状时，PWM信号530在从t21到t22的时间段中以逻辑低电平被输出，在从t22到t23的时间段中以逻辑高电平被输出。也就是说，通过根据控制器110的控制改变载波信号510的信号形状，音频信号520的增益可减少，并且可防止音频信号输出设备执行超过其最大输出的操作。
可考虑音频信号输出设备的最大输出功率、可靠性或诸如此类，实验性地优化和设计与音频信号的电平对应的载波信号的信号形状。此外，如上所述，可由从包括音频信号输出设备100的制造商和用户的组中选择的至少一个来设计或存储载波信号的信号形状。
图6示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元120产生的载波信号和PWM信号的示例。
此外，控制器110可改变载波信号的信号形状以针对音频信号的每个信号电平时间段调整(例如，增加或减少)PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
参照图6，根据控制器110的控制而输出的载波信号可具有这样的信号形状，该信号形状用于针对每个信号电平时间段增加或减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。图6示出载波信号的1/4时间段的放大部分。也就是说，图6中示出的载波信号对应于图3的载波信号310的1/4时间段340。此外，为了描述控制器110进行的载波信号的信号形状的改变，进一步示出信号形状不被改变的单一增益载波信号620。
控制器110可改变载波信号610的信号形状，以在从0到V0的第一时间段(在该时间段中音频信号的电平过零(zero-crossing))中减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。通常，在信号电平几乎为0的时间段(即，过零)中，存在很多噪声。因此，控制器110可改变载波信号的信号形状以减少码被变换的时间段中的增益。
参照图6，控制器110可控制载波信号610的信号形状，从而使载波信号610的信号电平可在码被变换的第一时间段中具有比单一增益载波信号620的信号电平更大的值。因此，载波信号产生器210可输出具有图6中示出的信号形状的载波信号610。因此，在从0到V0的码被变换的时间段中，PWM信号的逻辑高电平的持续时间减少并被输出。
也就是说，控制器110可控制PWM单元120产生用作用于在第一时间段中减少增益值的压缩器的载波信号。
此外，控制器110可改变载波信号610的信号形状以在第二时间段中增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间，在所述第二时间段中，音频信号的电平等于或大于V0电平并且小于或等于V3电平，其中，V0电平是第一时间段的上限，V3电平是预定的标准电平。在从V0电平到V3电平的第二时间段中，虽然音量增加，但是音频信号输出设备100可不执行超过最大输出的操作。因此，在第二时间段中，通过提高音量，用户对声音质量的满意度可能提升。
参照图6，载波信号610的信号电平在第二时间段中小于单一增益载波信号620的信号电平。当具有V1电平的音频信号被输入时，载波信号610可基于单一增益载波信号620将PWM信号的逻辑高电平的持续时间增加时间段650。此外，当具有V2电平(即，对应于最大输出的信号电平V5的半值)的音频信号被输入时，载波信号610可基于单一增益载波信号620将PWM信号的逻辑高电平的持续时间增加时间长度651。
也就是说，控制器110可控制PWM单元120产生用作用类似于在第二时间段(即，中间信号电平时间段)中增加增益值的升压器(booster)的载波信号。
此外，控制器110可改变载波信号的信号形状，以在音频信号的电平等于或大于V3的第三时间段中减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
参照图6，载波信号610的信号电平在第三时间段中大于单一增益载波信号620的信号电平。第三时间段的下限可以是上述预定的标准电平，并且第三时间段的上限可以是对应于最大输出的信号电平V5。例如，当具有信号电平V5的音频信号被输入时，音频信号输出设备100可以在能够输出的声音中以最大音量输出声音。
当具有电平V4的音频信号被输入时，载波信号610可基于单一增益载波信号620将PWM信号的逻辑高电平的持续时间减少时间长度652。
也就是说，控制器110可控制PWM单元120产生用作用于在第三时间段中减少增益值的压缩器的载波信号。
如以上参照图4到图6所述，音频信号输出设备100根据音频信号的信号电平改变载波信号的信号形状并产生载波信号。因此，可在不包括或使用作为调整增益值的单独电路块的压缩器或升压器的情况下，在PWM信号的产生期间直接调整增益值。也就是说，通过改变载波信号的信号形状并产生载波信号，在不执行单独的调整增益的操作的情况下，可在PWM信号的产生期间直接调整增益。
因此，可简化音频信号输出设备100的结构，并且可产生具有被相对快速调整的增益值的PWM信号。此外，可通过去除用于调整增益值的单独电路块中的功耗来减少功耗。
如以上参照图6所述，音频信号输出设备100可去除噪声，并可通过针对每一个个别的信号电平减少或增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间来增加音量。
此外，通过改变载波信号的信号形状，音频信号输出设备100可被控制不执行超过最大输出的操作。因此，可防止音频信号输出设备100被破坏，并且音频信号输出设备100的操作可靠性可提高。
图7示出根据另一示例性实施例的对应于图1的音频信号输出设备100的音频信号输出设备700的详细框图。
参照图7，除了图1的音频信号输出设备100以外，音频信号输出设备700还可包括环路滤波器740和扬声器单元750。控制器710、PWM单元720和开关电源单元730分别对应于已经参照图1和图2描述的控制器110、PWM单元120和开关电源单元130，因此将省略对它们的详细描述。
扬声器单元750接收被开关电源单元730放大的PWM信号，将该PWM信号转换为人耳可听的声音信号，并输出该声音信号。
环路滤波器740检测从开关电源单元730输出的放大的PWM信号的输出电平。此外，环路滤波器740监控放大的PWM信号的输出电平是否超过音频信号输出设备100的最大输出电平。
控制器710从环路滤波器740接收监控的结果。此外，当确定放大的PWM信号的输出电平超过最大输出电平时，控制器710控制PWM单元720改变载波信号的信号形状，以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。例如，控制器710可在音频信号超过最大输出电平的时间段中将音频信号的电平限制到最大输出电平。此外，控制器710可控制PWM单元720以产生用于减少增益值的载波信号。已参照图5描述了用于减少增益值的载波信号的产生，因此省略其详细描述。
图8示出根据示例性实施例的输出音频信号的方法的流程图。
参照图8，根据示例性实施例的方法包括检测由控制器110接收到的音频信号的电平(操作810)。
根据检测到的音频信号的电平，改变载波信号的信号形状以增加或减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间，并产生载波信号(操作820)。例如，控制器110可将用于改变载波信号的信号形状的改变控制信号输出到PWM单元120，并且PWM单元120(具体地，载波信号产生器210)可根据由控制器110输出的改变控制信号产生载波信号。
比较载波信号和音频信号的信号电平以产生PWM信号(操作830)。可在PWM单元120中(具体地，在PWM信号产生器220中)执行操作830。
PWM信号的功率被放大并且放大的PWM信号被输出(操作840)。操作840可由开关电源单元130执行。
此外，根据本实施例的方法还可包括将放大的PWM信号改变为声音信号并输出声音信号(操作850)。操作850可由扬声器单元750执行。
根据上述示例性实施例的输出音频信号的方法的技术精神和操作配置与以上参照图1到图7描述的音频信号输出设备的技术精神和操作配置相同或类似，因此将省略其详细描述。
尽管不限于此，但实施示例性实施例可被实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是任何能够存储其后可由计算机系统读取的数据的数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布于联网的计算机系统，从而以分布的方式存储和执行计算机可读代码。此外，示例性实施例可被编写为计算机程序，所述计算机程序通过计算机可读传输介质(诸如，载波)被发送，并在执行程序的通用或专用数字计算机中被接收和实施。另外，音频信号输出设备的一个或多个单元可包括执行存储在计算机可读介质中的计算机程序的处理器或微处理器。
虽然已经在上面具体示出和描述了示例性实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离权利要求所定义的本发明构思的精神和范围的情况下，可在形式和细节上做出各种改变。

Claims (23)

1.一种音频信号输出设备，包括：
脉冲宽度调制(PWM)单元，产生载波信号，比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平，并基于比较的结果产生PWM信号；
控制器，基于音频信号的电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；
开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。
2.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，当音频信号的电平高于预定的标准电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
3.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，当音频信号的电平低于预定的标准电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
4.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，控制器还包括：存储单元，存储关于与音频信号的电平对应的载波信号的信号形状的信息。
5.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状，以针对具有不同的音频信号电平范围的音频信号的每个信号电平时间段调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
6.如权利要求5所述的音频信号输出设备，其中，在发生音频信号的过零的第一时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
7.如权利要求6所述的音频信号输出设备，其中，在音频信号的电平等于或大于第一时间段的上限并且小于或等于预定的标准电平的第二时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
8.如权利要求7所述的音频信号输出设备，其中，在音频信号的电平等于或大于所述预定的标准电平的第三时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
9.如权利要求1所述的音频信号输出设备，还包括：环路滤波器，检测放大的PWM信号的输出电平，并监测放大的PWM信号是否超过最大输出电平。
10.如权利要求9所述的音频信号输出设备，其中，控制器从环路滤波器接收监测的结果，
其中，当放大的PWM信号的电平超过最大输出电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
11.如权利要求1所述的音频信号输出设备，还包括：扬声器，接收放大的PWM信号，将放大的PWM信号改变为声音信号，并输出声音信号。
12.一种输出音频信号的方法，所述方法包括：
检测音频信号的电平；
产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号，以调整脉冲宽度调制(PWM)信号的逻辑高电平的持续时间；
比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平；
基于比较的结果产生PWM信号；
放大PWM信号并输出放大的PWM信号。
13.如权利要求12所述的方法，其中，产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号的步骤包括：当音频信号的电平高于预定的标准电平时，改变载波信号的信号形状，以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
14.如权利要求12所述的方法，其中，产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号的步骤包括：当音频信号的电平低于预定的标准电平时，改变载波信号的信号形状，以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
15.如权利要求12所述的方法，还包括：存储关于与音频信号的电平对应的载波信号的信号形状的信息。
16.如权利要求12所述的方法，其中，产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号的步骤包括：改变载波信号的信号形状，以针对具有不同的音频信号电平范围的音频信号的每个信号电平时间段调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
17.如权利要求16所述的方法，其中，改变载波信号的信号形状的步骤包括：在发生音频信号的过零的第一时间段中，改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
18.如权利要求17所述的方法，其中，改变载波信号的信号形状的步骤包括：在音频信号的电平等于或大于第一时间段的上限并且小于或等于预定的标准电平的第二时间段中，改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
19.如权利要求18所述的方法，其中，改变载波信号的信号形状的步骤包括：在音频信号的电平等于或大于所述预定的标准电平的第三时间段中，改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
20.如权利要求12所述的方法，还包括：检测放大的PWM信号的输出电平，并确定放大的PWM信号的输出电平是否超过最大输出电平。
21.如权利要求20所述的方法，还包括：当确定放大的PWM信号的输出电平超过最大输出电平时，改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
22.如权利要求12所述的方法，还包括：将放大的PWM信号改变为声音信号并输出声音信号。
23.一种输出音频信号的方法，所述方法包括：
产生载波信号；
比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平；
基于比较的结果产生脉冲宽度调制(PWM)信号；
通过根据音频信号的电平改变载波信号的信号形状来控制PWM信号的逻辑高电平的持续时间。
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