CN1112033C - 使用脉宽调制信号的音量控制电路 - Google Patents

Abstract

一种使用PWM信号调节声频信号的输出电平的声频电平控制电路。当使用者按动UK或DK时，在PWM信号发生器中产生具有可变占空比的PWM信号。然后一个整流器把PWM信号转变为DC电平。一个声频信号电平调节集成电路稍稍提高输入到一个声频信号输入电路的声频信号电平和整流器输出的DC电平，并调节声频信号电平。由于PWM信号发生器输出的脉宽可以调节，在进行静音操作时不会产生爆音噪声。

Description

使用脉宽调制信号的音量控制电路

本发明涉及使用根据使用者的操作而产生的并且调节声频信号的输出电平的脉宽调制信号(此后缩写为PWM)的音量控制电路。

电视接收机和声频系统这类的声频输出设备通常利用一个放大器放大和输出声频信号。

声频输出设备具有内装音量控制器，并且根据使用者操纵的音量控制器，调节和输出声频信号电平。

最近，随着有关计算机系统的技术的发展，多媒体技术已经被应用于这种操作，使得可以利用计算机中的声卡输出各种声频信号。

利用声卡根据游戏的进程产生各种声频信号的不同的计算机游戏可以说是这方面的一个例子。

在把声频CD唱盘或VCD(视频致密盘)放进连接于计算机系统的CD-ROM(致密盘-只读存储器)驱动器时，来自CD或VCD的声频信号将从声卡输出。

当输出声频信号的声卡已经连接在计算机系统中时，过去仅作为计算机系统的屏幕输出装置的监视器不仅显示某种图像，而且还放大计算机系统输出的声频信号，并将其通过扬声器输出。

监视器也有一个调节输出音量的内装音量控制器，当使用者调节音量控制器时，声频信号的电平将被改变和输出。

因此，通常使用一个可变电阻作为音量控制器，以便控制声频输出设备和计算机系统输出的声频信号的电平。

现在参考图1对现有技术进行详细的说明。

图1显示了一种现有的利用可变电阻作为音量控制器的调节声频信号输出电平的声频音量控制电路图。

LSI和RLI分别是输入左声道和右声道声频信号的声频信号输入端。

声频信号输入端LSI和RSI分别经过电容器C1和C2连接于可变电阻VR1和VR2。

VR1和VR2的可变端经过静音开关SW1和SW2连接于声频放大器1的输入端。

声频放大器1的输出端将经过电容器C3和C4，和分别连接于输出左声道和右声道声频信号的扬声器SP1和SP2。

在上述结构的现有声频音量控制电路中，左声道和右声道声频信号分别输入到声频信号输入端LS1和LS2中。

输入到声频输入端LS1和LS2的左声道和右声道声频信号通过电容器C1和C2，并且在利用使用者控制的可变电阻VR1和VR2设置了电平之后，经过静音开关SW1和SW2输入到声频放大器1中。

接着，声频放大器1放大输入的左声道和右声道声频信号，并经过电容器C3和C4将其输出到扬声器SP1和SP2，使得使用者可以听到。

当使用者亲自操作微机之类的控制器或使用者操作静音键(未示出)时，静音开关SW1和SW2根据控制器产生的静音控制信号操作。如果静音开关SW1和SW2打开，视频信号被断开和不输出。

也就是说，在现有技术中，当使用者操作可变电阻VR1和VR2时，左声道和右声道的视频信号的电平发生改变并输出。

但是在视频信号通过可变电阻改变和调节电平时，很难精确地控制不恒定的范围。此外，由于可变电阻VR1和VR2的误差而不能获得均匀的信噪比。

另外，当设备使用了很长时间时，可变电阻VR1和VR2会老化，或由于灰尘或潮湿造成噪声。

还有，由于声频信号是通过打开静音开关SW1和SW2而静音的，声频信号将在声频信号在声频信号输入、放大和通过声频放大器1输出的条件下静音的瞬间被切断。

因此在静音中，使用者会受到爆音噪声的干扰，并且会降低设备的可靠性。

本发明的目的是要提供一种通过利用根据使用者的操作而具有可变占空比的PWM信号调节声频信号的输出电平的声频电平控制电路。

本发明的另一个目的是要提供一种调节计算机系统的声卡产生的声频信号的电平的音量控制器。利用安装在监视器中的微处理器，在上述系统中的PWM信号具有根据使用者的操作的可变占空比。

为了实现上述目的，当使用者操作音量放大键或音量减小键时，PWN信号发生器产生具有可变占空比的PWM信号，整流器把PWM信号转变为DC电平并输出它们。

在操作音量放大或减小键时，或在控制监视器操作的微处理器发挥音量放大或减小键的作用时，PWM信号发生器借助于一个独立的PWM信号发生器产生具有可变占空比的PWM信号。

声频信号电平调节集成电路稍稍地放大整流器输出的DC电平，和控制声频信号电平，集成电路输出的具有调节后电平的声频信号在经过声频信号处理器的处理后通过声频输出装置输出。

因此在本发明中，即使声频信号的输出电平是用电调节改变的，使用了很长时间的设备中也不会产生噪声。并且由于PWM信号发生器输出的PWM信号的占空比是经过调节的，所以在对声频信号静音时不会产生爆音噪声。

图1是现有技术的音量控制器电路图；

图2是本发明的音量控制器电路图；

图3是显示图2的声频信号处理装置的结构的详细电路图；

图4是显示在监视器中应用音量控制器电路的实施例的电路图。

以下通过参考图2或图4对使用本发明的PWM信号的音量控制器电路进行详细的说明。

图2大致地显示了本发明的音量控制器电路图。其包括一个通过声频信号输入端LSI和RSI从计算机系统输入左声道和右声道声频信号的声频信号输入装置10，一个当使用UK(音量放大键)或DK(音量减小键)时产生具有可变占空比的PWM信号的PWM信号发生器11，一个把PWM信号发生器11产生的PWM信号转变为DC电平的整流器12，一个根据整流器12的输出电平控制输入声频信号输入装置10中的左声道和右声道声频信号的电平的声频信号电平调节集成电路13，一个处理其电平在声频信号电平调节集成电路13中处理过的声频信号的声频信号处理装置14，一个输出在声频信号处理装置14中处理过的放大的声频信号的声频信号输出装置15，和一个提供稳定功率的电源16。

在声频输入装置10中，通过声频信号输入端LSI和RSI输入的左声道和右声道声频信号分别被允许通过串联连接于电阻R11和R12的电容器C11和C12，并连接于声频信号电平调节集成电路13的输入端IN11和IN12。

在整流器12中，PWM信号发生器11的输出端经过电阻R13连接于稳压二极管ZD11的阴极，接地电容器C13和接地电阻R14。而稳压二极管ZD11的阴极，接地电容器C13和接地电阻R14的接触点通过电阻R15连接于控制集成电路13的声频信号电平的电平调节端VL。

参考图3，声频信号处理器14包含从左声道和右声道输出声频信号的输出端OT11和OT12，以及两个设置在输出端OT11和OT12之间的电阻R17和R18。这两个电阻的另一个的接线端相互连接在一起。两个连接在一起的端点又经过电阻R16连接于声频信号电平调节集成电路的COM接线端，和集成电路的VL接线端。串联连接在声频信号电平检测器141的输出端OT11和OT12与电阻R17和R18的连接点上的电容器C14和C15与电阻R19和R20构成了声频耦合部件142。

电阻R19和R20的另外的接线端构成了阻抗调节/低音补偿器143，这两个接线端还连接于接地电阻R21和R22，接地电容器C16和C17，以及声频输出装置15的声频放大器151的输入端。

在电源部分16中，稳定电源电压Vcc的接地电容器C19通过电阻R23连接于接地电容器C18，稳压二极管ZD12的阴极，和集成声频信号电平调节装置13的电源接线端。

图2中未说明的标号SP11和SP12是扬声器。

如上所述，电源电压Vcc通过电容器C19得到稳定，并可以输送到声频输出装置15的声频放大器151。

电源电压Vcc在经过电源部件16的电阻R23到达电容器C18之后，可以被输送到集成声频信号电平调节装置13的电源接线端。该电压该经过稳压二极管ZD12转变为稳定的电压。结果，该电压作为操作电压施加于声频信号电平调节集成电路13的电源接线端。

在这种条件下，把左声道和右声道声频信号经过声频信号输入端LSI和RSI输入到声频信号输入装置10，声频信号经过电容器C11和C12以及电阻R11和R12输入到集成声频信号电平调节电路13的输入接线端IN11和IN12。

接着，声频信号电平调节集成电路13根据从工作放大器OP1和OP2输送到电平调节端VL的DC电平调节左声道和右声道声频信号的电平，并将其输出到输出端OT11和OT12。

在声频信号电平调节集成电路13中输出到输出端OT11和OT12的声频信号的电流被输送到声频信号处理器14的声频信号电平检测器141的电阻R17和R18，并转变为一个电压。

声频信号电平调节集成电路13把输送到电源接线端的电源电压的电平调节到一半，并将其输出到共用接线端COM。

输出到共用接线端COM的修正后的电源电压电平经过电阻R16与电阻R17和R18接点的电压一同输送到声频信号电平调节集成电路13的电平调节端VL，并用来调节声频信号的输出电平。

经过电阻R17和R18转变为电压的声频信号经过声频信号处理器14的声频耦合单元142的电阻R19和R20以及电容器C14和C15输入到阻抗调节/低音补偿器143。

因此，声频信号经过电阻R19和R20被修正为一个规则电平，使得在声频信号的高电平场合可以补偿失真。

经过阻抗调节/低音补偿器143的电阻R21和R22，声频信号处理器14的声频信号耦合单元142输出的声频信号成为阻抗匹配的。

也就是说，经过电阻R21和R22使得声频信号电平调节集成电路13与声频输出装置15的阻抗相互匹配。

具有经过电阻R21和R22调节的阻抗的声频信号将带着补偿的低音频带通过电容器C16和C17输出。

在声频输出装置15的声频放大器151中放大声频信号处理器14处理过的和输出的左声道和右声道声频信号，并输出到扬声器SP11和SP12。

当使用者操作UK或DK以调节声频信号的输出电平时，PWM信号发生器11根据UK或DK的操作输出具有可变占空比的PWM信号。

即，在PWM信号发生器11中，当使用者按动UK时输出具有较大占空比的PWM信号，当使用者按动DK时输出具有较小占空比的PWM信号。

如上所述，PWM信号发生器11输出的PWM信号经过整流器12的电阻R13，通过电容器C13转变为DC电平，经过电阻R14和R15的电平调节，输送到声频信号电平调节集成电路13的电平调节端VL。

因此，稳压二极管ZD11将消除从外部输入的浪涌电压。

接着，声频信号电平调节集成电路13的工作放大器OP1和OP2根据输入到电平调节端VL的DC电平调节并输出声频信号电平。

这就是说，当使用者按动UK时将提高输入到电平调节端VL的DC电平，因而PWM信号发生器11产生具有大的占空比的PWM信号，声频信号电平调节集成电路13输出更响亮的声频信号电平。

当使用者按动DK时降低输入电平调节端VL的DC电平，因而PWM信号发生器11产生具有小的占空比的PWM信号，声频信号电平调节集成电路13输出较安静的声频信号电平。

图4大致地显示了一个将声频电平控制电路应用于监视器的优选实施例的电路图。标号100和200分别代表计算机系统和监视器。

计算机系100统装配有视频卡110和声卡120。

装配在计算机系统100中的视频卡110输出在监视器中显示的彩色信号R，G和B，水平同步信号HS，以及垂直同步信号VS。

监视器200包括：在使用者按动UK或DK以及控制监视器的移动时产生具有可变占空比的PWM信号的微机210，在微机210控制下向阴极射线管230输出计算机系统100的视频卡110提供的彩色信号R，G和B的视频处理器220，和在微机210的控制以及计算机系统100的视频卡110输出的水平同步信号HS和垂直同步信号VS的帮助下改正阴极射线管230的偏转造成的失真图象的偏转控制器240。

计算机系统100的声卡120输出的声频信号输入到声频信号输入装置10中，整流器12为微机210输出的PWM信号整流，并调节声频信号电平。

在上述构造的本发明中，当计算机系统100操作时，视频卡输出水平同步信号HS，垂直同步信号VS，和彩色信号R，G和B。

装配在计算机系统100中的声卡120输出左声道和右声道声频信号。

彩色信号R，G和B被输入到监视器200的视频处理器220中，水平和垂直同步信号HS和VS被输入到监视器200的偏转控制器240和微机210中。

随后，微机210利用输入的水平和垂直同步信号HS和VS的周期识别视频卡110输出的彩色信号R，G和B的模式。

这表示微机210识别彩色信号R，G和B是以CGA模式，VGA模式还是以SVGA模式输出的，并且根据识别的结果输出控制信号。

接下来，视频处理器220根据微机210输出的控制信号处理由视频卡110输入的彩色信号R，G和B，并把它们输出到阴极射线管230。

偏转控制器240处理由视频卡110输入的水平和垂直信号HS和VS，控制阴极射线管230的偏转，并显示某种视频信号。

计算机系统100的声卡120输入的声频信号经过声频信号输入装置10输入到声频信号电平调节集成电路13中。

在这种条件下，当使用者按动UK或DK时，微机210输出具有可变占空比的PWM信号。

微机210输出的PWM信号在整流器12中整流，转变为DC电平，并被输入到声频信号电平调节集成电路13中。

在声频信号处理器14中处理声频信号电平调节集成电路13输出的声频信号，并通过声频输出装置15输出。

如上所述，声频信号是利用电调节和输出的，因而使得声频信号的输出电平易于调节，音量可以准确地调节而没有长期使用后的噪声，并且音量的调节是稳定的和易于进行的。

在对声频信号进行静音调节的场合，不会产生由于对PWM信号发生装置输出的PWM信号的占空比进行调节和静音操作而产生爆音噪声。

Claims (9)

1.一种利用脉宽调制的声频电平控制电路，包括：

声频信号输入装置，用于接收声频信号；

响应操作员动作的操作员输入装置，用于提供操作员控制输出；

脉宽调制信号发生器，连接到所述的操作员输入装置并响应该装置的操作员控制输出，用于产生具有根据该操作员控制输出变化的可变占空比的脉宽调制信号；

整流器，连接到脉宽调制信号发生器，用于把所述脉宽调制信号发生器产生的脉宽调制信号转变为DC电平，并产生输出；

声频信号电平调节集成电路装置，连接到所述的整流器和所述的声频信号输入装置，用于根据所述整流器的输出调节声频信号电平并产生声频输出；

声频信号处理器，连接到所述的声频信号电平调节集成电路装置，用于处理该装置的声频输出以产生声频信号输出；和

声频输出装置，连接到所述的声频信号处理器，用于放大所述的声频信号处理器的声频信号输出；

其中，所述的声频信号处理器包括：声频信号电平检测器，用于检测所述声频信号电平调节集成电路的声频输出的声频信号电平，用于调节被检测的声频信号电平并将该调节过的声频信号电平反馈到所述的声频信号调节集成电路。

2.如权利要求1所述的电路，其中所述的操作员输入装置包括：连接到所述的脉宽调制信号发生装器的音量增大键和音量减小键，并且其中所述的脉宽调制信号发生器在按动音量增大键和音量减小键中的一个时利用微机产生脉宽调制信号。

3.如权利要求1所述的电路，其中所述整流器还包括：

电阻器和电容器，用于把所述的脉宽调制信号发生器产生的脉宽调制信号转变为DC电平；和

电平调节电路，连接到所述的电阻器和电容器，用于调节该DC电平。

4.如权利要求3所述的电路，其中所述整流器还包括：

稳压二极管，用于消除浪涌电压。

5.如权利要求1所述的电路，其中所述声频信号处理器还包括：

声频信号耦合单元，连接到所述的声频信号电平检测器，用于调节所述的声频信号电平检测器提供的声频信号电平，并产生输出；和

调节/低音补偿器，与所述声频信号耦合单元的输出阻抗匹配，用于增强低频组成，并且提供所述的声频信号输出。

6.一种利用脉宽调制的声频电平控制电路，包括：

声频信号输入装置，用于接收来自计算机系统的声卡的声频信号；

响应操作员动作的操作员输入装置，用于提供操作员控制输出；

微机装置，连接到所述的操作员输入装置并响应该装置的操作员控制输出，用于在控制监视器的移动和收到该操作员控制输出时，产生具有可变占空比的脉宽调制信号；

整流器，连接到所述的微机装置，用于把脉宽调制信号转变为DC电平并产生输出；

声频信号电平调节集成电路装置，具有连接到所述的声频信号输入装置的输入，并具有连接到所述的整流器的输出的电平调节输入端，以根据所述的整流器的输出调节该声频信号电平；

声频信号处理器，连接到所述的声频信号电平调节集成电路装置，用于处理该装置的声频输出以产生声频信号输出；和

声频输出装置，连接到所述的声频信号处理器，用于放大所述的声频信号处理器的声频信号输出。

7.如权利要求6所述的电路，其中所述整流器包括：

电阻器和电容器，用于把所述的微机装置产生的脉宽调制信号转变为DC电平；和

电平调节电路，一侧连接到所述的电阻器和电容器之间，另一侧连接到所述的声频信号电平调节集成电路装置的电平调节输入端，用于调节该DC电平。

8.如权利要求7所述的电路，其中所述整流器还包括：

稳压二极管，一侧连接在所述的微机装置和电阻器之间，另一侧连接在所述的电容器，用于消除浪涌电压。

9.如权利要求6所述的电路，其中所述声频信号处理器包括：

声频信号电平检测器，用于检测所述声频信号电平调节集成电路装置的声频输出的声频信号电平，调节被检测的声频信号电平并用于将经过调节的声频信号电平反馈到所述的声频信号电平调节集成电路；

声频信号耦合单元，连接到所述的声频信号电平检测器，用于调节所述的声频信号电平检测器提供的声频信号电平，并产生输出；和

调节/低音补偿器，与所述声频信号耦合单元的输出阻抗匹配，用于增强低频组成，并且提供所述的声频信号输出。

Images