CN105307084A - 一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法。现有电路或损失一路声音或成本较高。本发明方法将Sigma-delta？DAC输出的两路双电平数字信号通过数据映射模块进行叠加映射形成一路声音信号，叠加映射映后的一路声音信号在数据映射模块内再进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号，H桥的两个输入控制信号通过H桥驱动喇叭。数据映射模块包括一个两输入或门和一个两输入与非门，将两路双电平数字信号转换成H桥的两个输入控制信号HL和HR。本发明设计简洁，节约电路面积，具有较低成本的优势。

Description

一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法

技术领域

本发明涉及一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法，属于集成电路设计技术领域。

背景技术

具备左右声道的双声道声音输出可以实现立体声播出。在空间放置两个互成一定角度的扬声器，每个扬声器单独由一个声道提供信号。两个声道信号在相位上有所差别，这样当站到两个扬声器的轴心线相交点上听声音时就可感受到立体声的效果。相对于其它更多声道的电路，双声道声音输出的结构简单，成本低，因而双声道声音输出在如机顶盒、电视等家用音视频电路上普遍使用。

在一些场合需要只一路喇叭输出，比如中国直播卫星接收机的标准中规定机顶盒必须提供一路的喇叭输出。这时需要将原来的双声道输出转换成单声道输出来驱动喇叭。

双声道输出转换成单声道输出的电路常用有两种办法。一是在左右声道声音信号输出中选择一路声道声音信号，并由功率放大器输出给喇叭。这样将损失一路的声音。二是将双声道声音转换成模拟声音信号后通过运算放大器相加，合成单声道声音信号，并由功率放大器输出给喇叭。这种方法不损失声音，相对的实现成本高，模拟声音信号在处理过程中也易受到干扰。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法。

由于sigma-deltaDAC(数模转换器)可以使用高信号噪比的输出。现在机顶盒内的集成电路的音频输出普遍使用sigma-deltaDAC输出声音信号，Sigma-deltaDAC输出声音信号为两路双电平数字信号，目前通过低通滤波器将两路双电平数字信号分别转换成声音模拟信号，两路声音模拟信号通过运算放大器叠加后形成一路声音模拟信号，再通过功率放大器驱动喇叭。

本发明方法将Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号通过数据映射模块进行叠加映射形成一路声音信号，叠加映射映后的一路声音信号在数据映射模块内再进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号，H桥的两个输入控制信号通过H桥驱动喇叭。

所述的数据映射模块包括一个两输入或门和一个两输入与非门；

或门的一个输入和与非门的一个输入相接作为数据映射模块的一个输入端，或门的另一个输入和与非门的另一个输入相接作为数据映射模块的另一个输入端，数据映射模块的两个输入端分别接Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号；或门的输出作为数据映射模块的一个输出端，与非门的输出作为数据映射模块的另一个输出端。

数据映射模块将两路双电平数字信号叠加映射形成一路声音信号，具体是：Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号中，L表示左声道sigma-deltaDAC的输出，R表示右声道sigma-deltaDAC的输出，0表示低电平，1表示高电平，则L、R分别是0和1两电平构成的数字序列，M表示单声道的输出。建立以下的映射关系：当L＝0、R＝0时，M＝0；当L＝0、R＝1时，M＝1；当L＝1、R＝0时，M＝1；当L＝1，R＝1时，M＝2；由于M＝L+R，M是L与R的和，实现了左右声道信号的叠加。

数据映射模块将一路声音信号进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号HL和HR，M信号与H桥的两个控制信号HL、HR建立以下映射关系：当M＝0时，HL＝0、HR＝1，则喇叭上电流是正电流；当M＝1时，HL＝0、HR＝0，则喇叭上电流是零电流；当M＝2时，HL＝1、HR＝0，则喇叭上电流是负电流；实现双声道声音向单声道声道的转换和驱动。

数据映射模块可以合并两路双电平数字信号叠加映射形成一路声音信号和一路声音信号进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号HL和HR的功能，直接将两路双电平数字信号转换成H桥的两个输入控制信号HL和HR。

所述的H桥的包换两个NMOS管和两个PMOS管；一个PMOS管的栅极与一个NMOS管的栅极相接，作为H桥的一个输入端，输入控制信号HL；另一个PMOS管的栅极与另一个NMOS管的栅极相接，作为H桥的另一个输入端，输入控制信号HP；两个PMOS管的源极接电源VDD，两个NMOS管的源极接地；一个PMOS管的漏极与一个NMOS管的漏极相接，作为H桥的一个输出端SP，另一个PMOS管的漏极与另一个NMOS管的漏极相接，作为H桥的另一个输出端SN，H桥的两个输出端SP和SN驱动喇叭。

当HL为1时，另一个NMOS管打开，一个PMOS管关闭；当HL为0时，另一个NMOS管关闭，一个PMOS管打开。当HR为1时，另一个NMOS管打开，另一个PMOS管关闭；当HR为0时，另一个NMOS管关闭，另一个PMOS管打开。HL与HR的组合实现三种喇叭的电流模式：当HL为0、HR为1时，电流从一个PMOS管流向喇叭，通过另一个NMOS管流到地，将这种电流模块标记为正电流；当HL为0、HR为0时，电路断开，流经喇叭的电流为零，将这种电流模块标记为零电流；当HL为1、HR为0时，电流从另一个PMOS管流向喇叭，通过另一个NMOS管流到地，将这种电流模块标记为负电流。

当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为0时，喇叭上电流是从SP端流向SN端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为1时，喇叭上电流是从SN端流向SP端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号一个为0、一个为1时，喇叭上流过的电流值为零。

本发明使用sigma-deltaDAC的输出经过简单映射后通过H桥电路直接驱动喇叭，不需要将两路双电平数字信号分别转换成声音模拟信号，再通过运算放大器叠加后形成一路声音模拟信号，然后通过功率放大器驱动喇叭。本发明具有设计简洁，具有明显的节约电路成本的优势。

附图说明

图1为本发明的电路结构原理图；

图2为图1中数据映射模块的结构示意图；

图3为图1中H桥的结构示意图。

具体实施方式

一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法，将Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号通过数据映射模块C进行叠加映射形成一路声音信号，叠加映射映后的一路声音信号在数据映射模块内再进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号，H桥的两个输入控制信号通过H桥驱动喇叭。其电路原理如图1：包含一个数据映射模块C和一个H桥HB。数据映射模块C将两路sigma-deltaDAC的输出映射成2比特H桥的控制信号；H桥HB驱动喇叭发出声音。

如图2，数据映射模块C具有两个输入端和两个输出端口，其结构具体是：包括一个两输入或门11和一个两输入与非门12；或门11的一个输入和与非门12的一个输入相接作为数据映射模块C的一个输入端，或门11的另一个输入和与非门12的另一个输入相接作为数据映射模块C的另一个输入端，数据映射模块C的两个输入端分别接Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号，或门11的输出作为数据映射模块C的一个输出端，与非门12的输出作为数据映射模块C的另一个输出端。

如图3，H桥HB具有两个端和两个输出端，其结构具体是：包换两个NMOS管和两个PMOS管；一个PMOS管1的栅极与一个NMOS管2的栅极相接，作为H桥的一个输入端，输入控制信号HL；另一个PMOS管3的栅极与另一个NMOS管4的栅极相接，作为H桥的另一个输入端，输入控制信号HP；两个PMOS管1和3的源极接电源VDD，两个NMOS管2和4的源极接地；一个PMOS管1的漏极与一个NMOS管2的漏极相接，作为H桥的一个输出端SP，另一个PMOS管3的漏极与另一个NMOS管4的漏极相接，作为H桥的另一个输出端SN，H桥的两个输出端SP和SN驱动喇叭5。

喇叭有两个端口，分为记为SP和SN。喇叭与H桥的连接方式为：H桥的P输出接喇叭的SP端口；H桥的N输出接喇叭的SN端口。

数据映射模块C将两路双电平数字信号叠加映射形成一路声音信号，具体是：Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号中，L表示左声道sigma-deltaDAC的输出，R表示右声道sigma-deltaDAC的输出，0表示低电平，1表示高电平，则L、R分别是0和1两电平构成的数字序列，M表示单声道的输出。建立以下的映射关系：当L＝0、R＝0时，M＝0；当L＝0、R＝1时，M＝1；当L＝1、R＝0时，M＝1；当L＝1，R＝1时，M＝2；由于M＝L+R，M是L与R的和，实现了左右声道信号的叠加。

数据映射模块C将一路声音信号进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号HL和HR，M信号与H桥的两个控制信号HL、HR建立以下映射关系：当M＝0时，HL＝0、HR＝1，则喇叭上电流是正电流；当M＝1时，HL＝0、HR＝0，则喇叭上电流是零电流；当M＝2时，HL＝1、HR＝0，则喇叭上电流是负电流；实现双声道声音向单声道声道的转换和驱动，具体是：

当HL为1时，另一个NMOS管2打开，一个PMOS管1关闭；当HL为0时，另一个NMOS管2关闭，一个PMOS管1打开。当HR为1时，另一个NMOS管4打开，另一个PMOS管3关闭；当HR为0时，另一个NMOS管4关闭，另一个PMOS管3打开。HL与HR的组合实现三种喇叭的电流模式：当HL为0、HR为1时，电流从一个PMOS管1流向喇叭5，通过另一个NMOS管4流到地，将这种电流模块标记为正电流；当HL为0、HR为0时，电路断开，流经喇叭5的电流为零，将这种电流模块标记为零电流；当HL为1、HR为0时，电流从另一个PMOS管3流向喇叭5，通过另一个NMOS管2流到地，将这种电流模块标记为负电流。

数据映射模块可以合并两路双电平数字信号叠加映射形成一路声音信号和一路声音信号进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号HL和HR的功能，直接将两路双电平数字信号转换成H桥的两个输入控制信号HL和HR。

当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为0时，喇叭上电流是从SP端流向SN端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为1时，喇叭上电流是从SN端流向SP端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号一个为0、一个为1时，喇叭上流过的电流值为零。

该理解的是上述实例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法，其特征在于：该方法将Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号通过数据映射模块进行叠加映射形成一路声音信号，叠加映射映后的一路声音信号在数据映射模块内再进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号，H桥的两个输入控制信号通过H桥驱动喇叭；

所述的数据映射模块包括一个两输入或门和一个两输入与非门；或门的一个输入和与非门的一个输入相接作为数据映射模块的一个输入端，或门的另一个输入和与非门的另一个输入相接作为数据映射模块的另一个输入端，数据映射模块的两个输入端分别接Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号；或门的输出作为数据映射模块的一个输出端，与非门的输出作为数据映射模块的另一个输出端；

数据映射模块将两路双电平数字信号转换成H桥的两个输入控制信号HL和HR；

首先，数据映射模块将两路双电平数字信号叠加映射形成一路声音信号，具体是：Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号中，L表示左声道sigma-deltaDAC的输出，R表示右声道sigma-deltaDAC的输出，0表示低电平，1表示高电平，则L、R分别是0和1两电平构成的数字序列，M表示单声道的输出；建立以下的映射关系：当L＝0、R＝0时，M＝0；当L＝0、R＝1时，M＝1；当L＝1、R＝0时，M＝1；当L＝1，R＝1时，M＝2；由于M是L与R的和，实现左右声道信号的叠加；

然后，数据映射模块将一路声音信号进行H桥驱动映射形成H桥的两个输入控制信号HL和HR，M信号与H桥的两个控制信号HL、HR建立以下映射关系：当M＝0时，HL＝0、HR＝1，则喇叭上电流是正电流；当M＝1时，HL＝0、HR＝0，则喇叭上电流是零电流；当M＝2时，HL＝1、HR＝0，则喇叭上电流是负电流；实现双声道声音向单声道声道的转换和驱动；

所述的H桥的包换两个NMOS管和两个PMOS管；一个PMOS管的栅极与一个NMOS管的栅极相接，作为H桥的一个输入端，输入控制信号HL；另一个PMOS管的栅极与另一个NMOS管的栅极相接，作为H桥的另一个输入端，输入控制信号HP；两个PMOS管的源极接电源VDD，两个NMOS管的源极接地；一个PMOS管的漏极与一个NMOS管的漏极相接，作为H桥的一个输出端SP，另一个PMOS管的漏极与另一个NMOS管的漏极相接，作为H桥的另一个输出端SN，H桥的两个输出端SP和SN驱动喇叭；

当HL为1时，另一个NMOS管打开，一个PMOS管关闭；当HL为0时，另一个NMOS管关闭，一个PMOS管打开；当HR为1时，另一个NMOS管打开，另一个PMOS管关闭；当HR为0时，另一个NMOS管关闭，另一个PMOS管打开；HL与HR的组合实现三种喇叭的电流模式：当HL为0、HR为1时，电流从一个PMOS管流向喇叭，通过另一个NMOS管流到地，将电流模块标记为正电流；当HL为0、HR为0时，电路断开，流经喇叭的电流为零，将电流模块标记为零电流；当HL为1、HR为0时，电流从另一个PMOS管流向喇叭，通过另一个NMOS管流到地，将电流模块标记为负电流。

2.如权利要求1所述的一种双声道信号转换成单声道信号输出的方法，其特征在于：当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为0时，喇叭上电流是从SP端流向SN端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号都为1时，喇叭上电流是从SN端流向SP端；当Sigma-deltaDAC输出的两路双电平数字信号一个为0、一个为1时，喇叭上流过的电流值为零。