CN106685425B - 一种音频信号处理装置及其模拟前端电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音频信号处理装置及其模拟前端电路，其中在音频信号处理装置的模拟前端电路的模拟信号发送处理电路中集成了信号/地识别模块及信号切换处理子模块，无线音频模拟输出信号和有线音频模拟输出信号可通过该信号/地识别模块和自动切换处理模块来与片外设备实现信号传送，而无需增加片外器件，即本发明减少了片外器件的成本，因此，可有效降低音频信号处理芯片的整体成本。
Description
技术领域
本发明涉及模拟集成电路芯片技术领域，更具体的说，本发明涉及一种音频信号处理装置及其模拟前端电路。
背景技术
模拟集成电路芯片主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路芯片，如运算放大器、模拟乘法器、锁相环、电源管理芯片等。
用于音频信号处理相关的芯片是模拟集成电路芯片的其中一种，其主要包括音频信号处理的模拟前端电路和音频信号处理的数字电路两部分，其中音频信号处理的模拟前端电路设计至关重要，目前，用于音频信号处理的芯片中音频信号处理的模拟前端电路进行音频信号处理时需要芯片外的片外器件配合，由于增加了芯片外的片外器件的成本，因此，音频信号处理芯片的整体成本较高。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种音频信号处理装置及其模拟前端电路，以实现减少片外器件配合，降低音频信号处理芯片的整体成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供的一种音频信号处理装置，包括音频信号处理的模拟前端电路及音频信号处理的数字电路，所述音频信号处理的模拟前端电路包括模拟信号发送处理电路和模拟信号接收处理电路，其中所述模拟信号发送处理电路包括：
数模转换器，用于将音频信号处理的数字电路发送来的无线音频数字输入信号或有线音频数字输入信号转换为相应的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号；
信号/地识别处理模块，用于检测片外设备的信号端和接地端并将检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路；
信号切换处理模块，当所述数模转换器输出信号为无线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令直接将所述数模转换器的信号输出端与片外设备的信号端连接，并将所述数模转换器输出的无线音频模拟输出信号传送给片外设备；或
当所述数模转换器输出信号为有线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令将芯片端的信号输出端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的信号端相连、将芯片端的接地端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的接地端相连，并将所述数模转换器输出的有线音频模拟输出信号传送给片外设备。
其中，所述信号/地识别处理模块包括有：
片外设备信号/地检测子模块，用于检测片外设备的信号端和接地端；
信号/地信息发送子模块，用于将检测到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路。
其中，所述数模转换器还包括幅度控制子模块，用于根据音频信号处理的数字电路的幅度控制指令对输出的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号进行幅度控制。
其中，所述模拟信号接收处理电路包括：
多路选择器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的信号选择控制指令选通无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号；
可变增益放大器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的增益控制指令对所述多路选择器选通的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号进行相应增益倍数的放大；
模数转换器，用于将所述可变增益放大器放大后的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号转换为相应的无线音频数字输出信号或有线音频数字输出信号并发送给音频信号处理的数字电路。
其中，所述可变增益放大器包括有单端转差分处理子模块，用于将单端无线音频信号转换成差分无线音频信号或将单端有线音频信号转换成差分有线音频信号；
所述模数转换器为差分输入模数转换器。
本发明实施例中还提供一种音频信号处理的模拟前端电路，所述音频信号处理的模拟前端电路包括模拟信号发送处理电路和模拟信号接收处理电路，其中所述模拟信号发送处理电路包括有：
数模转换器，用于将音频信号处理的数字电路发送来的无线音频数字输入信号或有线音频数字输入信号转换为相应的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号；
信号/地识别处理模块，用于检测片外设备的信号端和接地端并将检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路；
信号切换处理模块，当所述数模转换器输出信号为无线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令直接将所述数模转换器的信号输出端与片外设备的信号端连接，并将所述数模转换器输出的无线音频模拟输出信号传送给片外设备；或
当所述数模转换器输出信号为有线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令将芯片端的信号输出端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的信号端相连、将芯片端的接地端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的接地端相连，并将所述数模转换器输出的有线音频模拟输出信号传送给片外设备。
其中，所述信号/地识别处理模块包括有：
片外设备信号/地检测子模块，用于检测片外设备的信号端和接地端；
信号/地信息发送子模块，用于将检测到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路。
其中，所述数模转换器还包括幅度控制子模块，用于根据音频信号处理的数字电路的幅度控制指令对输出的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号进行幅度控制。
其中，所述模拟信号接收处理电路包括：
多路选择器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的信号选择控制指令选通无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号；
可变增益放大器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的增益控制指令对所述多路选择器选通的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号进行相应增益倍数的放大；
模数转换器，用于将所述可变增益放大器放大后的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号转换为相应的无线音频数字输出信号或有线音频数字输出信号并发送给音频信号处理的数字电路。
其中，所述可变增益放大器包括有单端转差分处理子模块，用于将单端无线音频信号转换成差分无线音频信号或将单端有线音频信号转换成差分有线音频信号；
所述模数转换器为差分输入模数转换器。
本发明具有如下有益技术效果：
本发明实施例在音频信号处理装置的模拟前端电路的模拟信号发送处理电路中集成了信号/地识别模块及信号切换处理子模块，无线音频模拟输出信号和有线音频模拟输出信号可通过该信号/地识别模块和自动切换处理模块来与片外设备实现信号传送，而无需增加片外器件，即本发明减少了片外器件的成本，因此，可有效降低音频信号处理芯片的整体成本。
进一步，根据本发明的一个优选实施例，本发明音频信号处理装置的模拟前端电路的模拟信号接收电路中还采用可变增益放大器进行自动控制，对不同幅度的信号采用不同的增益放大倍数进行放大，即可变增益放大器的增益随输入信号大小自动增益调节使无线接收距离可变使用灵活，而无论是无线音频模拟输入信号还是有线音频模拟输入信号均可以控制采用不同的增益放大倍数，从而可实现在同一个电路中对无线音频模拟输入信号和有线模拟输入信号的处理电路复用；
而且，根据本发明的一个优选实施例，本发明的音频信号处理装置的模拟前端电路的模拟信号接收电路中在接收到音频模拟输入信号，并经过可变增益放大器放大以后，直接通过模数转换器进行模数转换，不需要像现有技术一样还采用滤波器进行滤波操作，实现方案简单，所需模块较少，不仅减少了音频信号处理装置对应的芯片面积，而且提高了芯片的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明音频信号处理装置的一个具体实施例示意图；
图2为根据本发明音频信号处理的模拟前端电路中信号/地识别模块的一种具体实施例组成框图；
图3及图4为根据图2中信号/地识别处理模块进行信号/地识别的电路原理图；
图5为根据图1中信号切换连接处理模块实现信号切换的一种电路结构实施例示意图；
图6为本发明音频信号处理的模拟前端电路中数模转换器根据输出幅度控制指令进行幅度控制的实施例示意图；
图7为本发明音频信号处理的模拟前端电路中可变增益放大器采用差分放大方式进行信号放大的一个具体实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，该图为本发明音频信号处理装置的一个具体实施例示意图。本实施例中音频信号处理装置包括有音频信号处理的模拟前端电路1(或称为模拟电路部分)及其连接的音频信号处理的数字电路2(或称为数字电路部分)，具体实现时，音频信号处理的模拟前端电路1及其连接的音频信号处理的数字电路2即组成音频信号处理的芯片，本实施例中所述芯片即为音频信号处理的模拟前端电路1及其连接的音频信号处理的数字电路2组成的芯片；
另外，本实施例中音频信号处理的模拟前端电路1主要包括模拟信号发送处理电路和模拟信号接收处理电路，作为一个优选的具体实施例，模拟信号发送处理电路包括：数模转换器11和信号/地识别模块12和信号切换处理模块13，其中
数模转换器11，本实施例中数模转换器11主要是用于将音频信号处理的数字电路2发送来的无线音频数字输入信号或有线音频数字输入信号转换为相应的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号；
信号/地识别模块12，本实施例中信号/地识别模块12主要在有线音频应用时用于检测片外设备的信号端和接地端并将检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路，而在无线音频应用时信号/地识别模块12并不工作；
具体实现时，不同的片外设备(例如手机)的有线音频信号接口插座端接触点所接的信号端、接地端的位置不同，为了兼容不同的片外设备(例如不同型号的手机)，音频信号处理的模拟前端电路中需集成片外设备的信号/地的识别，作为一个可选的具体实施例，参考图2，信号/地识别模块12可包括：片外设备信号地检测子模块121、信号/地信息发送子模块122，其中
片外设备信号地检测子模块121，用于检测片外设备的信号端和接地端，具体实现时，结合参考图3，例如，当A点电压高于B点电压，结合参考图4，B端与芯片的地弱连接，当A/B之间压差超过Vref，SA为高电平SB为低电平，即判断出片外设备的信号端和接地端，B端电压比A端电压高判断情况类似，这里不再赘述；
信号/地信息发送子模块122，用于将片外设备信号地检测子模块121检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路。
而本实施例中的信号切换处理模块13，当所述数模转换器11输出信号为无线音频模拟输出信号时(即在无线音频应用时)，根据音频信号处理的数字电路2发送的信号连接控制指令直接将所述数模转换器11的信号输出端与片外设备的信号端连接，并将所述数模转换器11输出的无线音频模拟输出信号传送给片外设备；或
在所述数模转换器11输出信号为有线音频模拟输出信号时(即在有线音频应用时)，根据音频信号处理的数字电路2发送的信号连接控制指令将芯片端的信号输出端与所述信号/地识别处理模块12检测得到的片外设备的信号端相连、将芯片端的接地端与所述信号/地识别处理模块12检测得到的片外设备的接地端相连，并将所述数模转换器11输出的有线音频模拟输出信号传送给片外设备。
作为一个可选的具体实施例，例如，参考图5，当传输有线音频模拟信号时，本实施例的信号切换处理模块13具有切换开关或多路选择器，根据音频信号处理的数字电路输出的SWA、SWB指令即可控制切换开关或多路选择器将芯片端的信号输出端与片外设备的信号端相连，即将数模转换器DAC的输出连接到片外设备的信号端，将芯片端的接地端与片外设备的接地端相连，从而将数模转换器转换后输出的有线音频模拟输出信号(即Tsignal信号)发送给片外设备。
另外，根据本实施例，音频信号处理的模拟前端电路中的模拟信号接收处理电路可包括：多路选择器14、可变增益放大器15和模数转换器16，其中
多路选择器14，本实施例多路选择器14主要用于根据音频信号处理的数字电路2发送的信号选择控制指令选通无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号；
可变增益放大器15，本实施例可变增益放大器15主要用于根据音频信号处理的数字电路2发送的增益控制指令对所述多路选择器14选通的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号进行相应增益倍数的放大；
模数转换器16，用于将所述可变增益放大器15放大后的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号转换为相应的无线音频数字输出信号或有线音频数字输出信号并发送给音频信号处理的数字电路2。
下面详细说明本实施例中音频信号接收和发送的工作过程：
本实施例中假设WL_PAD为无线音频模拟输入信号输入所连接的pad，L_PAD为有线音频L模拟输入信号所连接的pad，R_PAD为有线音频R模拟输入信号所连接的pad，有线音频应用A_PAD、B_PAD连接有线音频模拟输出信号的信号端(signal端)或者接地端(GND端)、无线音频应用A_PAD、B_PAD连接无线音频模拟输出信号的信号端，无线音频信号接收流程如下：
无线音频模拟输入信号Wireless从WL_PAD送入，根据音频信号处理的数字电路2的信号选择控制指令AinSel控制多路选择器MUX选通无线音频模拟输入信号Wireless，然后根据音频信号处理的数字电路2的增益选择控制指令GainSel控制可变增益放大器VGA的放大倍数，可变增益放大器VGA将无线音频模拟输入信号Wireless放大到合适的幅度，由模数转换器ADC将放大后的信号转换成无线音频数字输出信号发送到音频信号处理的数字电路；
另外，无线音频信号发送流程如下：
待发送的无线音频信号由音频信号处理的数字电路输入到数模转换器DAC，数模转换器DAC将输入的无线音频数字输入信号转换成无线音频模拟输出信号(Tsignal信号)，根据音频信号处理的数字电路2发送来的SWA、SWB指令控制切换开关或多路选择器将数模转换器DAC的输出连接到A_PAD或B_PAD，从而将Tsignal信号传送到片外设备。
下面说明有线音频信号的接收流程：
有线音频模拟输入信号L、R分别从L_PAD、R_PAD送入，根据音频信号处理的数字电路2发送来的信号选择控制指令AinSel控制多路选择器MUX选通有线音频模拟输入信号L、R输入到可变增益放大器VGA，根据音频信号处理的数字电路发送来的增益选择控制指令GainSel控制可变增益放大器VGA的增益放大倍数，可变增益放大器VGA将有线音频模拟输入信号L、R按照该增益放大倍数放大到合适的幅度，由模数转换器ADC将放大后的有线模拟输入信号转换成有线数字输出信号，然后发送到音频信号处理的数字电路2进行处理；
而有线音频信号发送流程如下：
信号/地识别模块首先识别片外设备端的信号端(signal端)和接地端(GND端)，并把片外设备的信号端、接地端的识别标志SA、SB输入到音频信号处理的数字电路，音频信号处理的数字电路根据片外设备的信号端、接地端的识别标志SA、SB发出信号连接控制指令信号SWA、SWB控制信号切换处理模块切换开关或多路选择器将将芯片端的信号端signal与片外设备端的信号端signal连接起来，芯片端的GND与片外设备端的GND连接起来，芯片端的信号端、接地端与片外设备的信号端signal、接地端GND正确连接以后，待发送有线音频信号由音频信号处理的数字电路输入到数模转换器DAC，数模转换器DAC将输入的有线音频数字输入信号转换成有线音频模拟输出信号，根据音频信号处理的数字电路发送来的信号连接控制指令信号SWA、SWB控制信号切换处理模块执行切换开关将数模转换器DAC的输出连接到片外设备的signal端。
需要说明的，本实施例中由于采用可变增益自动放大器15进行自动控制，对不同幅度的信号采用不同的增益放大倍数进行放大，即无论是无线音频模拟输入信号还是有线音频模拟输入信号均可以控制采用不同的增益放大倍数，从而可在同一电路中实现对无线音频信号处理和对有线音频信号处理，即无线音频接收电路和有线音频接收电路复用，而且，本实施例中接收到音频模拟信号，经过可变增益放大器放大以后，直接通过模数转换器进行模数转换，不需要像现有技术一样还采用滤波器进行滤波操作，实现方案简单，所需模块较少，减少了芯片面积，提高了芯片的可靠性。
需要说明的，对于不同的通信设备和通信距离对于数模转换器转换后的需要发送的音频模拟输出信号幅度也会不一样，参考图6，为了适应不同的通信设备和通信距离，本实施例中所述数模转换器15还可包括幅度控制子模块，用于根据音频信号处理的数字电路2的幅度控制指令(即OutAmpCtrl信号)对输出的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号进行幅度控制以便适应不同的通信设备和通信距离。
另外，差分放大电路，对于抑制共模信号及放大差模信号能力并不一样，参考图7，本实施例中可变增益放大器14可包括有单端转差分处理子模块，用于将单端无线音频信号转换成差分无线音频信号或将单端有线音频信号转换成差分有线音频信号(即VINP和VINN的差分信号)，另外，所述模数转换器15需采用差分输入模数转换器，采用本实施例的电路结构，具有共模抑制比高的优点。
另外，对于芯片应用，如为了监测芯片的温度和电池电压、电池电量等，本实施例中可在多路选择器MUX的输入信号中增加温度传感器信号、电池电压信号等，即多路选择器MUX的输入信号除了前述的无线模拟输入信号、有线模拟输入信号，还包括有温度传感器信号、电池电压信号等，多路选择器MUX选通相应的信号后，同样发送到可变增益放大器进行放大，再通过模数转换器转换后传送给数字电路部分处理，从而可获得芯片的温度、电池电压、电池电量等数据，这里不再赘述。
在上述所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离本发明的范围的情况下可设计出替换实施例。
Claims (8)
1.一种音频信号处理装置，包括音频信号处理的模拟前端电路及音频信号处理的数字电路，所述音频信号处理的模拟前端电路包括模拟信号发送处理电路和模拟信号接收处理电路，其中所述模拟信号发送处理电路包括：
数模转换器，用于将音频信号处理的数字电路发送来的无线音频数字输入信号或有线音频数字输入信号转换为相应的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号；
信号/地识别处理模块，用于检测片外设备的信号端和接地端并将检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路；
信号切换处理模块，当所述数模转换器输出信号为无线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令直接将所述数模转换器的信号输出端与片外设备的信号端连接，并将所述数模转换器输出的无线音频模拟输出信号传送给片外设备；或
当所述数模转换器输出信号为有线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令将芯片端的信号输出端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的信号端相连、将芯片端的接地端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的接地端相连，并将所述数模转换器输出的有线音频模拟输出信号传送给片外设备；
其中所述模拟信号接收处理电路包括：
多路选择器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的信号选择控制指令选通无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号；
可变增益放大器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的增益控制指令对所述多路选择器选通的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号进行相应增益倍数的放大；
模数转换器，用于将所述可变增益放大器放大后的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号直接转换为相应的无线音频数字输出信号或有线音频数字输出信号并发送给音频信号处理的数字电路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号/地识别处理模块包括有：
片外设备信号/地检测子模块，用于检测片外设备的信号端和接地端；
信号/地信息发送子模块，用于将检测到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数模转换器还包括幅度控制子模块，用于根据音频信号处理的数字电路的幅度控制指令对输出的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号进行幅度控制。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可变增益放大器包括有单端转差分处理子模块，用于将单端无线音频信号转换成差分无线音频信号或将单端有线音频信号转换成差分有线音频信号；
所述模数转换器为差分输入模数转换器。
5.一种音频信号处理的模拟前端电路，所述音频信号处理的模拟前端电路包括模拟信号发送处理电路和模拟信号接收处理电路，其中所述模拟信号发送处理电路包括有：
数模转换器，用于将音频信号处理的数字电路发送来的无线音频数字输入信号或有线音频数字输入信号转换为相应的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号；
信号/地识别处理模块，用于检测片外设备的信号端和接地端并将检测得到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路；
信号切换处理模块，当所述数模转换器输出信号为无线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令直接将所述数模转换器的信号输出端与片外设备的信号端连接，并将所述数模转换器输出的无线音频模拟输出信号传送给片外设备；或
当所述数模转换器输出信号为有线音频模拟输出信号时，根据音频信号处理的数字电路发送的信号连接控制指令将芯片端的信号输出端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的信号端相连、将芯片端的接地端与所述信号/地识别处理模块检测得到的片外设备的接地端相连，并将所述数模转换器输出的有线音频模拟输出信号传送给片外设备；
其中所述模拟信号接收处理电路包括：
多路选择器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的信号选择控制指令选通无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号；
可变增益放大器，用于根据音频信号处理的数字电路发来的增益控制指令对所述多路选择器选通的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号进行相应增益倍数的放大；
模数转换器，用于将所述可变增益放大器放大后的无线音频模拟输入信号或有线音频模拟输入信号直接转换为相应的无线音频数字输出信号或有线音频数字输出信号并发送给音频信号处理的数字电路。
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述信号/地识别处理模块包括有：
片外设备信号/地检测子模块，用于检测片外设备的信号端和接地端；
信号/地信息发送子模块，用于将检测到的片外设备的信号端和接地端信息发送给音频信号处理的数字电路。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述数模转换器还包括幅度控制子模块，用于根据音频信号处理的数字电路的幅度控制指令对输出的无线音频模拟输出信号或有线音频模拟输出信号进行幅度控制。
8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述可变增益放大器包括有单端转差分处理子模块，用于将单端无线音频信号转换成差分无线音频信号或将单端有线音频信号转换成差分有线音频信号；
所述模数转换器为差分输入模数转换器。
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