CN106412765A - 音频功放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音频功放装置，包括功放模块、DSP音频处理模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块，DSP音频处理模块分别与所述功放模块、所述触摸屏控制模块以及所述音频传输接口模块连接，功放模块用于对输入信号进行功放处理，DPS音频处理模块用于对信号进行数字信号音频处理，输出优质的音频数据，触控屏控制模块用于输出控制指令至外部触屏显示设备(LED显示屏)，音频传输接口模块提供丰富的与外部设备连接接口，方便与外部设备进行数据交互，也方便用户对整个音频功放装置进行操作与使用，给用户带来便捷操作。

Description

音频功放装置

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，特别是涉及音频功放装置。

背景技术

音频功放全名为音频功率放大器，是用于推动扬声器发声，从而重现声音的功放装置，多数发声的电子产品中都要用到它。

传统的音频功放装置仅能实现声音的放大功能，在实现其他功能时需要借助大量外部设备，例如当需要组成专业影院系统时，其需要连接例如控制、显示、多种类型端口等器件，这样无法给用户带来便捷操作。

发明内容

基于此，有必要针对传统音频功放装置功能单一，无法给用户带来便捷操作的问题，提供一种功能多样的音频功放装置，给用户带来便捷操作。

一种音频功放装置，包括功放模块、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)音频处理模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块；

DSP音频处理模块分别与功放模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块连接。

本发明音频功放装置，包括功放模块、DSP音频处理模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块，DSP音频处理模块分别与功放模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块连接，功放模块用于对输入信号进行功放处理，DPS音频处理模块用于对信号进行数字信号音频处理，输出优质的音频数据，触控屏控制模块用于输出控制指令至外部触屏显示设备(LED显示屏)，音频传输接口模块提供丰富的与外部设备连接接口，方便与外部设备进行数据交互，也方便用户对整个音频功放装置进行操作与使用，给用户带来便捷操作。

附图说明

图1为本发明音频功放装置第一个实施例的结构示意图；

图2为本发明音频功放装置其中一个实施例中DSP音频处理模块200的结构示意图；

图3为本发明音频功放装置第二个实施例的结构示意图；

图4为本发明音频功放装置其中一个应用实例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种音频功放装置，包括功放模块100、DSP音频处理模块200、触摸屏控制模块300以及音频传输接口模块400，DSP音频处理模块200分别与功放模块100、触摸屏控制模块300以及音频传输接口模块400连接。

功放模块100用于对信号进行功放处理，确保输出的信号能够满足用户需求(应用场景需求)。具体来说，功放模块100可以包括多种类型的功放单元，每种功放单元提供不同的高功率输出选择，从而整个功放模块100提供多种高功率输出功放选择，例如可以提供一种方案为Pascal SPRO2D类功放：4x500W@4Ω或4x250W@8Ω；另一种方案为ICEPOWER D类功放：4x 700W@4Ω。更进一步来说，在功放模块100内还可以包括具有主动式PFC(PowerFactor Correction，功率因数校正)与自动电压传感功能的独立开关电源以及过电流、过/欠电压以及高温保护的电路保护单元，在每个功放单元可以匹配两个独立的开关电源和单个电路保护单元，具有主动式PFC与自动电压传感功能的独立开关电源，能够有效提高功放单元的转换效率，例如D类输出级转换效率高达90％(满载)，电路保护单元能够给整个电路提供全套电路保护功能，具体可以提供包括过电流，过/欠电压、输出直流以及高温保护。

DSP音频处理模块200用于对信号进行数字信号音频处理，输出优质的音频数据。具体来说，DSP音频处理模块200可以为四进四出DSP音频处理模块200，在实际应用DSP音频处理模块200的核心处理部分是DSP处理器，可以采用DREAM公司的SAM5000系列DSP芯片支持56bit MAC操作，48bit双精度操作，内核频率196.6MHz，芯片上集成32k参数RAM和16k数据RAMRAM32k*24，有极佳的低电平信号性能，动态处理器采用先进多断点算法。在TDM(Testing Data Management/Technical Data Management，时分复用模式)模式下，拥有32通道数字输入和输出和立体声S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface Format)输入和输出，外部可以通过一个四线式SPI(Serial Peripheral interface，串行外围设备接口)端口对其进行控制和参数配置，也可以通过此端口进行在线编程仿真，使用图形工具进行开发和编程。DSP音频处理模块200的模拟音频和数字音频转换部分采用AKM公司的AK4620EF音频转换芯片，模拟全差分输入和输出，信噪比115dB。DSP音频处理模块200的数字音频格式转换采用AKM公司AKM4122最高支持96KHz取样，并支持取样频率转换。DSP音频处理模块200的微处理器MCU采用ST公司的STM32F107VCT6。

更进一步来说，如图2所示，DSP音频处理模块200包括4个传输链路，单个传输链路包括依次串联的音频信号源选择器、噪声门、输入增益、输入延时、输入相位、12参数滤波器、输入RMS(RMSRate-Monotonic Scheduling，单调速率调度)压限器、输入静音开关、路由混合器、高低通滤波器、4段参数滤波器、输出延时、输出相位、输出增益、限制器以及输出静音开关，4个传输链路内置的高低通滤波器相互连接。在四进四出DSP音频处理模块200中采用完美的4进4出混响矩阵功放，保证输入能以任何配比与任何输出通道进行混合。每个通道还拥有噪声门功能、参数均衡器滤波器、增益控制、高/低通滤波器、RMS压限以及可调的延时。在工作时，音频信号源选择：对每个输入通道提供模拟、数字和DANTE三种音频信号源；噪声门：对每个输入通道提供白噪声和粉红噪声两种噪声发生器；输入增益控制电路：对每个输入通道可设置输入通道电平,范围从-12dB到+12dB；输入延时控制电路：对每个输入通道可设置的延时时间从000.0000mS到500.9984mS；输入相位控制电路：对每个输入通道可设置为正相“Normal”和反向“Invert”状态；12段参数滤波器：对每个输入通道，分别有12段参数滤波器可以选择，每个参数均衡滤波器可以选择BELL、雪弗、高通、低通、带通,陷波和全通滤波器。输入RMS压限器：对每个输入通道，RMS压限启控阀值范围：-16dBu到+14dBu；RMS压限拐点：0％～100％；RMS启控时间：5ms～200ms；输入静音开关：对每个输入通道，可选择输入信号“打开”或“关闭”；路由混合器：可把任一输入通道的信号给四个输入通道；高/低通滤波器：对每个输出通道，可进行IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)和FIR(Finite Impulse Response，有限脉冲响应)选择来进行高/低通滤波器设置；4段参数滤波器：对每个输出通道，分别有4段参数滤波器可以选择，每个参数均衡滤波器可以选择BELL、雪弗、高通、低通、带通，陷波和全通滤波器。输出延时控制器：对每个输出通道可设置延时时间从000.0000mS到340.9984mS；输出相位控制器：对每个输出通道可设置为正相“Normal”和反向“Invert”状态；输出增益控制器：对每个输出通道可设置输出通道电平,范围从-12dB到+12dB；限制器：对每个输出通道可设置输出通道的压限限制，压限限制启控阀值范围：-16dBu到+14dBu。压限限制释放时间范围：0.1sec-5sec，压限启控时间范围：1ms-900ms；输出静音开关：对每个输出通道，可选择输出信号“打开”或“关闭”。

触摸屏控制模块300用于控制外部显示屏，例如外部LED屏等，触摸屏控制模块300采用ST公司的STM32F103VET6微处理器MCU，外部显示屏可以选用4.3英寸、480X270点阵、TFT-LCD、8led B/L白色背光、电容触控面板的液晶显示屏。

音频传输接口模块400用于提供丰富的传输接口，便于与外部设备进行设备交互，例如可以便于与外部设备连接或断开连接(插拔即可实现)，给用户带来便捷操作。具体来说，音频传输接口模块400包括网络音频传输模块(Dante模块)和数字音频输入模块，数字音频输入模块可以为AES3数字音频输入模块。在实际应用中，网络音频传输模块是一个专门应用于高性能的数字音频网络设备的现成解决方案。基于Dante UltimoTM单片机，支持最高为4个低延迟的双向音频通道，采样频率高达96kHz。网络音频输入输出模块有两个版本：1、单口以太网：高性价比的Dante网络解决方案，适用于100Mbps的以太网端口；2、双口以太网：配有两个速度为1Gbps的以太网端口。支持菊花链连接方式的音频设备，同时能够给现场演出的音频系统保持低延迟。在该网络音频传输模块上有一整套高音质采样频率的转换器，以使用户可以在不同的采样频率下运行连接好的音频系统。除此以外，还配有一个质量优良的低抖动时钟发生电路来给通过网络连接好的设备提供一个采样精准同步，使用标准I2S接口，用户可以轻松连接该网络音频输入输出模块到DSP音频从属系统里面。非必要的，网络音频传输模块包括48千赫兹音频采样频率的网络音频传输模块以及96千赫兹音频采样频率的网络音频传输模块，即在这里网络音频传输模块能够同时支持48千赫兹音频采样频率和96千赫兹音频采样频率，以便满足用户不同需求，给用户操作带来便捷。

更具体来说，在实际应用中，网络音频传输模块可以采用专门应用于高性能的数字音频网络设备的现成解决方案，具体包括DUSE-4与DUDE-4DanteUltimo板。Ultimo单片机，其支持最高为4个低延迟的双向音频通道，采样频率高达96kHz。DUSE-4和DUDE-4有不同的以太网配置，以实现不同的功能：DUSE-4配有单口以太网(Single Ethernet)，其为高性价比的Dante网络解决方案，适用于100Mbps的以太网DUSE-4端口；DUDE-4配有双口以太网(DualEthernet)——两个速度为1Gbps的以太网端口。支持菊花链连接方式的音频设备，同时能够给现场演出的音频系统保持低延迟。DUSE-4和DUDE-4均有一整套高音质采样频率的转换器，以使用户可以在不同的采样频率下运行连接好的音频系统。除此以外，还配有一个质量优良的低抖动时钟发生电路(Low-Jitter Clock Generation Circuit)来给通过网络连接好的设备提供一个采样精准同步。使用标准I2S接口，用户可以轻松连接DUSE-4和DUDE-4到DSP音频从属系统里面。如图3所示，在其中一个实施例中，音频功放装置还包括模数转换模块500和数模转换模块600，模数转换模块500与DSP音频处理模块200连接，DSP音频处理模块200通过数模转换模块600与功放模块100连接。

输入的音频信号中，模拟音频信号通过模数转换模块输入至DSP音频处理模块200，DSP音频处理模块200对接收到的音频信号(包括模拟音频信号、数字音频信号以及网络音频信号)进行音频处理，输出处理后的数字信号，处理后的数字信号通过数模转换模块600进入功放模块100放大之后输出。

在其中一个实施例中，音频功放装置还包括机箱，功放模块100、DSP音频处理模块200、触摸屏控制模块300以及音频传输接口模块400分别内置于机箱。

机箱可以保护内置其内部的器件，避免其受到外力而遭受到损伤。非必要的，机箱可以选用2U功放机箱。更进一步来说，如图4所示，各个器件布局可以采用如下方式：在机箱中功放模块100设置于机箱面积最大的一个面(A面)，DSP音频处理模块200与功放模块100设置相同一个面上(A面)，触摸屏控制模块300设置于与功放模块100所处面(A面)的第一相邻面上(B面)，音频传输接口模块400设置于功放模块100所处面(A面)的第二相邻面上(C面)。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种音频功放装置，其特征在于，包括功放模块、DSP音频处理模块、触摸屏控制模块以及音频传输接口模块；

所述DSP音频处理模块分别与所述功放模块、所述触摸屏控制模块以及所述音频传输接口模块连接。

2.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，所述功放模块包括功放单元以及具有主动式PFC与自动电压传感功能的独立开关电源，所述功放单元与所述独立开关电源连接，所述功放单元与所述DSP音频处理模块连接。

3.根据权利要求2所述的音频功放装置，其特征在于，所述功放单元包括PascalSPRO2D类功放或ICEPOWER D类功放。

4.根据权利要求2所述的音频功放装置，其特征在于，所述功放模块还包括过电流、过/欠电压以及高温保护的电路保护单元，所述电路保护单元与所述功放单元连接。

5.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，所述DSP音频处理模块包括四进四出DSP音频处理模块。

6.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，所述DSP音频处理模块包括4个传输链路，单个所述传输链路包括依次串联的音频信号源选择器、噪声门、输入增益、输入延时、输入相位、12参数滤波器、输入RMS压限器、输入静音开关、路由混合器、高低通滤波器、4段参数滤波器、输出延时、输出相位、输出增益、限制器以及输出静音开关，4个所述传输链路内置的高低通滤波器相互连接。

7.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，所述音频传输接口模块包括网络音频传输模块。

8.根据权利要求7所述的音频功放装置，其特征在于，所述网络音频传输模块包括48千赫兹音频采样频率的网络音频传输模块以及96千赫兹音频采样频率的网络音频传输模块。

9.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，还包括模数转换模块和数模转换模块，所述模数转换模块与所述DSP音频处理模块连接，所述DSP音频处理模块通过所述数模转换模块与所述功放模块连接。

10.根据权利要求1所述的音频功放装置，其特征在于，还包括机箱，所述功放模块、所述DSP音频处理模块、所述触摸屏控制模块以及所述音频传输接口模块分别内置于所述机箱。