CN111294702B - 音频控制系统和音频系统 - Google Patents

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Abstract

一种音频控制系统和音频系统。其中，音频处理器，适于提供音频控制信号、第一音频信号和第二音频信号；音频通路选择单元，适于根据音频控制信号输出第一控制信号至音频功率放大单元、输出第二控制信号至模拟开关单元，在第一控制信号为开启信号时将第一音频信号发送至音频功率放大单元，在第二控制信号为开启信号时将第一音频信号和第二音频信号发送至模拟开关单元；音频功率放大单元，适于在接收到的第一控制信号为开启信号时将第一音频信号放大后输出至音频功率放大单元的输出端；模拟开关单元，适于在接收到的第二控制信号为开启信号时将第一音频信号和第二音频信号输出至模拟开关单元的输出端。

Description

音频控制系统和音频系统
本申请为申请日为2017年1月6日，申请号为201710011122.4，发明创造名称为“音频控制系统和音频系统”的分案申请。
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种音频控制系统和音频系统。
背景技术
智能手机集成的功能越来越多，成为集通讯社交，影音娱乐，新闻资讯于一体的个人多媒体终端。在音频应用方面，用户对音乐，视频，游戏，收音机，宽带语音，高清语音等方面的要求也越来越高，各手机厂商竞争日益激烈，越来越重视在音频方面的设计与改进，纷纷推出差异化的音频方案。在智能手机音频系统中存在多种音频应用模式，包括手机来电铃声，听音乐，收听FM广播，免提通话等应用场景，在这些应用场景中，需要单独或同时开启耳机通路和外部音频功率放大器通路，而在智能手机音频系统中，外部音频功率放大器的输入端共用耳机通路左右声道，因此，要满足多种音频应用模式，需要额外增加控制芯片及外立元器件，占用了布板空间，提高了设计成本。
发明内容
本发明解决的问题是如何降低音频系统的设计成本。
为解决上述问题，本发明提供一种音频控制系统，包括：音频处理器和音频功率放大器，所述音频功率放大器包括音频通路选择单元、音频功率放大单元和模拟开关单元；
所述音频处理器，适于提供音频控制信号、第一音频信号和第二音频信号；
所述音频通路选择单元，适于根据所述音频控制信号输出第一控制信号至所述音频功率放大单元、输出第二控制信号至所述模拟开关单元，在所述第一控制信号为开启信号时将所述第一音频信号发送至所述音频功率放大单元，在所述第二控制信号为开启信号时将所述第一音频信号和第二音频信号发送至所述模拟开关单元；
所述音频功率放大单元，适于在接收到的第一控制信号为开启信号时将所述第一音频信号放大后输出至所述音频功率放大单元的输出端；
所述模拟开关单元，适于在接收到的第二控制信号为开启信号时将所述第一音频信号和第二音频信号输出至所述模拟开关单元的输出端；
其中，所述音频通路选择单元包括：脉冲控制单元、第一通路选择器和第二通路选择器；
所述脉冲控制单元适于根据所述音频控制信号的脉冲数量输出所述第一控制信号和第二控制信号，在所述第一控制信号为开启信号时开启所述第一通路选择器，在所述第二控制信号为开启信号时开启所述第一通路选择器和第二通路选择器；
所述第一通路选择器，适于接收所述第一音频信号，并在开启后将所述第一音频信号发送至所述音频功率放大单元；
所述第二通路选择器，适于接收所述第二音频信号，并在开启后将所述第二音频信号发送至所述模拟开关单元。
可选的，所述音频功率放大器由一个芯片实现，所述音频通路选择单元、音频功率放大单元和模拟开关单元集成在所述芯片上。
可选的，所述第一音频信号和第二音频信号中的一个为左声道音频信号，另一个为右声道音频信号。
可选的，所述音频处理器通过左声道输出端输出第一音频信号，通过右左声道输出端输出第二音频信号。
可选的，所述脉冲控制单元计算所述音频控制信号的脉冲数量，通过所述脉冲数量来判断进入何种音频应用模式。
可选的，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入手机来电铃声模式时，产生的第一控制信号和第二控制信号均为开启信号。
可选的，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入耳机听音乐模式时，产生的第一控制信号为关闭信号，而第二控制信号为开启信号。
可选的，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入扬声器收听FM 广播模式时，产生的第一控制信号为开启信号，而第二控制信号为关闭信号。
可选的，所述模拟开关单元包括第一传输门、第二传输门、第一电阻、第二电阻、反相器；
所述反相器适于提供所述第二控制信号的反相信号；
所述第一传输门的输入端适于接收所述第一音频信号，所述第一传输门的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一传输门的第一控制端适于接收所述第二控制信号，所述第一传输门的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号；
所述第二传输门的输入端适于接收所述第二音频信号，所述第二传输门的输出端连接所述第二电阻的第一端，所述第二传输门的第一控制端适于接收所述第二控制信号，所述第二传输门的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号。
可选的，所述第一传输门包括第一NMOS管和第一PMOS管，所述第二传输门包括第二NMOS管和第二PMOS管；
所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极和所述第一传输门的输入端，所述第一NMOS管的漏极源极连接所述第一PMOS管的漏极和所述第一传输门的输出端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第二控制信号，所述第一PMOS管的栅极连接所述第二控制信号的反相信号；
所述第二NMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的源极和所述第二传输门的输入端，所述第二NMOS管的漏极源极连接所述第二PMOS管的漏极和所述第二传输门的输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第二控制信号，所述第二PMOS管的栅极连接所述第二控制信号的反相信号。
可选的，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等。
可选的，所述第一电阻和第二电阻的阻值均为10Ω至12Ω。
可选的，所述开启信号为高电平。
本发明实施例还提供一种音频系统，包括扬声器、耳机插口和上述的音频控制系统，所述扬声器连接所述音频功率放大单元的输出端，所述耳机插口连接所述模拟开关单元的输出端。
与现有技术相比，本发明的音频功率放大器的音频通路选择单元可以根据音频处理器提供的音频控制信号产生第一控制信号和第二控制信号，通过第一控制信号控制音频功率放大单元的开启和关闭，通过第二控制信号控制模拟开关单元的开启和关闭，并根据第一控制信号和第二控制信号将音频处理器提供的第一音频信号和第二音频信号输出至音频功率放大单元和模拟开关单元。由于音频通路选择单元具有上述功能，使得音频通路选择单元、音频功率放大单元和模拟开关单元可以集成在一个音频功率放大器中，不需要其他外立元器件，从而节省了布板空间，降低了设计成本。
附图说明
图1是本发明实施例的音频系统结构示意图；
图2是本发明实施例的模拟开关单元结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种音频控制系统，包括：音频处理器1 和音频功率放大器2。所述音频功率放大器2包括音频通路选择单元21、音频功率放大单元22和模拟开关单元23。
所述音频处理器1适于提供音频控制信号、第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN。所述音频处理器1可以通过通用输入输出接口(general purpose IO，GPIO)输出所述音频控制信号。
所述音频通路选择单元21适于根据所述音频控制信号输出第一控制信号 PA和第二控制信号HP。在所述第一控制信号PA为开启信号时将所述第一音频信号PA_IN发送至所述音频功率放大单元22。在所述第二控制信号HP为开启信号时将所述第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN发送至所述模拟开关单元23。
所述音频功率放大单元22适于在接收到的第一控制信号PA为开启信号时将所述第一音频信号PA_IN放大后输出至所述音频功率放大单元22的输出端。
所述模拟开关单元23适于在接收到的第二控制信号HP为开启信号时将所述第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN输出至所述模拟开关单元23 的输出端。
在本实施例中，音频功率放大器2的音频通路选择单元21可以根据音频处理器1提供的音频控制信号产生第一控制信号PA和第二控制信号HP，通过第一控制信号PA控制音频功率放大单元22的开启和关闭，通过第二控制信号HP控制模拟开关单元23的开启和关闭，并根据第一控制信号PA和第二控制信号HP将音频处理器1提供的第一音频信号PA_IN和第二音频信号 HP_IN输出至音频功率放大单元22和模拟开关单元23。由于音频通路选择单元21具有上述功能，使得音频通路选择单元21、音频功率放大单元22和模拟开关单元23可以集成在一个音频功率放大器2中，不需要其他外立元器件，从而节省了布板空间，降低了设计成本。
本实施例的所述第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN中的一个可以为左声道音频信号，另一个为右声道音频信号。例如，第一音频信号PA_IN 为左声道音频信号，第二音频信号HP_IN为右声道音频信号。音频处理器1 通过左声道输出端HP_L输出第一音频信号PA_IN，通过右左声道输出端 HP_R输出第二音频信号HP_IN。
继续参考图1，所述音频通路选择单元21可以包括：脉冲控制单元211、第一通路选择器212和第二通路选择器213。
所述脉冲控制单元211适于根据所述音频控制信号的脉冲数量输出所述第一控制信号PA和第二控制信号HP。在所述第一控制信号PA为开启信号时开启所述第一通路选择器212，在所述第二控制信号HP为开启信号时开启所述第一通路选择器和第二通路选择器213。
所述第一通路选择器212适于接收所述第一音频信号PA_IN，并在开启后将所述第一音频信号PA_IN发送至所述音频功率放大单元22。
所述第二通路选择器213适于接收所述第二音频信号HP_IN，并在开启后将所述第二音频信号HP_IN发送至所述模拟开关单元23。
具体的，脉冲控制单元211计算音频控制信号的脉冲数量，通过脉冲数量的来判断进入何种音频应用模式。所述音频应用模式可以包括手机来电铃声、听音乐、收听FM广播、免提通话等。
当脉冲控制单元211根据脉冲数量判断进入手机来电铃声模式时，产生的第一控制信号PA和第二控制信号HP均为开启信号。音频功率放大单元22 和模拟开关单元23接收到开启信号后均进入开启状态。并且，脉冲控制单元 211还开启了第一通路选择器212和第二通路选择器213，第一通路选择器212 将第一音频信号PA_IN发送至音频功率放大单元22和模拟开关单元23，第二通路选择器213将第二音频信号HP_IN发送至模拟开关单元23。这样就实现了扬声器和耳机同时开启的模式。
听音乐模式可以单独开启扬声器或耳机，假设脉冲控制单元211根据脉冲数量判断进入耳机听音乐模式时，产生的第一控制信号PA为关闭信号，而第二控制信号HP均为开启信号。音频功率放大单元22收到关闭信号后进入关闭模式，模拟开关单元23接收到开启信号后进入开启状态。并且，脉冲控制单元211还开启了第一通路选择器212和第二通路选择器213，第一通路选择器212将第一音频信号PA_IN发送至音频功率放大单元22和模拟开关单元 23，第二通路选择器213将第二音频信号HP_IN发送至模拟开关单元23。然而，由于音频功率放大单元22处于关闭模式，所以音频功率放大单元22不会输出第一音频信号PA_IN，而处于开启模式的模拟开关单元23输出第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN。
收听FM广播时，若用扬声器收听FM广播，则需要耳机当天线，但不需要耳机有声音。所以，当脉冲控制单元211根据脉冲数量判断进入扬声器收听FM广播模式时，产生的第一控制信号PA为开启信号，而第二控制信号 HP均为关闭信号。音频功率放大单元22收到开启信号后进入开启模式，模拟开关单元23接收到关闭信号后进入关闭状态。并且，脉冲控制单元211还开启第一通路选择器212，但关闭了第二通路选择器213。第一通路选择器212 将第一音频信号PA_IN发送至音频功率放大单元22和模拟开关单元23，第二通路选择器213则停止工作。由于模拟开关单元23处于关闭模式，所以模拟开关单元23不会输出第一音频信号PA_IN，而处于开启模式的音频功率放大单元22输出第一音频信号PA_IN。
为了将模拟开关单元23与音频通路选择单元21和音频功率放大单元22 可以集成在同一个芯片上，如图2所示，本实施例的所述模拟开关单元23可以包括第一传输门231、第二传输门232、第一电阻R1、第二电阻R2、反相器(图中未示)。
所述反相器适于提供所述第二控制信号HP的反相信号HPN。
所述第一传输门231的输入端适于接收所述第一音频信号PA_IN，所述第一传输门231的输出端连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一传输门 231的第一控制端适于接收所述第二控制信号HP，所述第一传输门231的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号HPN。
所述第二传输门232的输入端适于接收所述第二音频信号HP_IN，所述第二传输门232的输出端连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二传输门 232的第一控制端适于接收所述第二控制信号HP，所述第二传输门232的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号HPN。
其中，所述第一传输门231包括第一NMOS管N0和第一PMOS管P0，所述第二传输门232包括第二NMOS管N1和第二PMOS管P1。
所述第一NMOS管N0的漏极连接所述第一PMOS管P0的源极和所述第一传输门231的输入端，所述第一NMOS管N0的漏极源极连接所述第一 PMOS管P0的漏极和所述第一传输门231的输出端，所述第一NMOS管N0 的栅极连接所述第二控制信号HP，所述第一PMOS管的栅极连接所述第二控制信号的反相信号HPN。
所述第二NMOS管N1的漏极连接所述第二PMOS管P1的源极和所述第二传输门232的输入端，所述第二NMOS管N1的漏极源极连接所述第二 PMOS管P1的漏极和所述第二传输门232的输出端，所述第二NMOS管N1 的栅极连接所述第二控制信号HP，所述第二PMOS管P1的栅极连接所述第二控制信号的反相信号HPN。
所述第一控制信号PA的开启信号可以为高电平，关闭信号为低电平。所述第二控制信号HP的开启信号可以为高电平，关闭信号为低电平。当第二控制信号HP为高电平时，第二控制信号的反相信号HPN为低电平，第一传输门231和第二传输门232均处于导通状态，第一音频信号PA_IN和第二音频信号HP_IN分别通过第一传输门231和第二传输门232输出。
本实施例的第一电阻R1和第二电阻R2可以限制第一音频信号PA_IN 和第二音频信号HP_IN的幅度，起到限幅目的。第一电阻R1和第二电阻R2 阻值可以相等。具体的，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为10Ω至12Ω。
请继续参考图1，本实施例还提供一种音频系统，包括扬声器(图中已示未标)、耳机插口(图中已示未标)和上述实施例提供的音频控制系统。其中，扬声器连接所述音频功率放大单元22的输出端，耳机插口连接所述模拟开关单元23的输出端。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种音频控制系统，其特征在于，包括：音频处理器和音频功率放大器，所述音频功率放大器包括音频通路选择单元、音频功率放大单元和模拟开关单元；
所述音频处理器，适于提供音频控制信号、第一音频信号和第二音频信号；
所述音频通路选择单元，适于根据所述音频控制信号输出第一控制信号至所述音频功率放大单元、输出第二控制信号至所述模拟开关单元，在所述第一控制信号为开启信号时将所述第一音频信号发送至所述音频功率放大单元，在所述第二控制信号为开启信号时将所述第一音频信号和第二音频信号发送至所述模拟开关单元；所述第一控制信号为开启信号时，还开启所述音频功率放大单元，所述第二控制信号还开启模拟开关单元；
所述音频功率放大单元，适于在接收到的第一控制信号为开启信号时将所述第一音频信号放大后输出至所述音频功率放大单元的输出端；
所述模拟开关单元，适于在接收到的第二控制信号为开启信号时将所述第一音频信号和第二音频信号输出至所述模拟开关单元的输出端；
其中，所述音频通路选择单元包括：脉冲控制单元、第一通路选择器和第二通路选择器；
所述脉冲控制单元适于根据所述音频控制信号的脉冲数量输出所述第一控制信号和第二控制信号，在所述第一控制信号为开启信号时开启所述第一通路选择器，在所述第二控制信号为开启信号时开启所述第一通路选择器和第二通路选择器；
所述第一通路选择器，适于接收所述第一音频信号，并在开启后将所述第一音频信号发送至所述音频功率放大单元；
所述第二通路选择器，适于接收所述第二音频信号，并在开启后将所述第二音频信号发送至所述模拟开关单元；
所述脉冲控制单元适于根据所述音频控制信号的脉冲数量输出所述第一控制信号和第二控制信号包括：所述脉冲控制单元计算所述音频控制信号的脉冲数量，通过所述脉冲数量来判断进入何种音频应用模式，基于所述音频应用模式，控制所述第一控制信号为开启信号或为关闭信号，控制所述第二控制信号为开启信号或为关闭信号；
所述模拟开关单元包括第一传输门、第二传输门、第一电阻、第二电阻、反相器；
所述反相器适于提供所述第二控制信号的反相信号；
所述第一传输门的输入端适于接收所述第一音频信号，所述第一传输门的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一传输门的第一控制端适于接收所述第二控制信号，所述第一传输门的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号；
所述第二传输门的输入端适于接收所述第二音频信号，所述第二传输门的输出端连接所述第二电阻的第一端，所述第二传输门的第一控制端适于接收所述第二控制信号，所述第二传输门的第二控制端适于接收所述第二控制信号的反相信号；
所述第一传输门包括第一NMOS管和第一PMOS管，所述第二传输门包括第二NMOS管和第二PMOS管；
所述第一NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的源极和所述第一传输门的输入端，所述第一NMOS管的漏极源极连接所述第一PMOS管的漏极和所述第一传输门的输出端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第二控制信号，所述第一PMOS管的栅极连接所述第二控制信号的反相信号；
所述第二NMOS管的漏极连接所述第二PMOS管的源极和所述第二传输门的输入端，所述第二NMOS管的漏极源极连接所述第二PMOS管的漏极和所述第二传输门的输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第二控制信号，所述第二PMOS管的栅极连接所述第二控制信号的反相信号。
2.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，所述音频功率放大器由一个芯片实现，所述音频通路选择单元、音频功率放大单元和模拟开关单元集成在所述芯片上。
3.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，所述第一音频信号和第二音频信号中的一个为左声道音频信号，另一个为右声道音频信号。
4.如权利要求3所述的音频控制系统，其特征在于，所述音频处理器通过左声道输出端输出第一音频信号，通过右左声道输出端输出第二音频信号。
5.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入手机来电铃声模式时，产生的第一控制信号和第二控制信号均为开启信号。
6.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入耳机听音乐模式时，产生的第一控制信号为关闭信号，而第二控制信号为开启信号。
7.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，若所述脉冲控制单元根据所述脉冲数量判断进入扬声器收听FM广播模式时，产生的第一控制信号为开启信号，而第二控制信号为关闭信号。
8.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等。
9.如权利要求8所述的音频控制系统，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的阻值均为10Ω至12Ω。
10.如权利要求1所述的音频控制系统，其特征在于，所述开启信号为高电平。
11.一种音频系统，其特征在于，包括扬声器、耳机插口和权利要求1-10任一权利要求所述的音频控制系统，所述扬声器连接所述音频功率放大单元的输出端，所述耳机插口连接所述模拟开关单元的输出端。
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