CN113824406A - 一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，该方法具体包括如下步骤：数字音乐信号，将数字音乐信号经过计算转换之后输入至功率放大器；数字信号处理，将输入的数字音乐信号进行数字信号处理；电源调整模块、声音处理信号转换，通过电压校准信号至电源调整模块；信号功率放大，声音处理信号转换通过脉冲密度调制PDM信号输送至信号功率放大。本发明所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，通过高速数字信号处理单元(DSP)的计算，提前预知到电压变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源调整端，从而抵消掉因为输出功率变化且电源内阻不足导致的电源变化而引起的功率输出失真。
Description
技术领域
本发明涉及功率放大器领域，具体涉及一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法。
背景技术
功率放大器是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载(例如扬声器)的放大器，功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出，应用于声音输出场合；
但是传统的音频功率放大器的实现方法具有一定的缺陷，在使用时，高频信号会被负反馈的物理延时整形掉，导致高频听感没有无反馈好，负反馈把负载端的反电动势引进，产生不可控失真，因为模拟调制，中间必然产生插损，加入了不可控的信号(比如噪音、反电动势信号等)，导致失真信号引入以及通道之间的串扰，音量调制影响PWM的输出波形，导致信噪比和动态范围不足，在听感上直接就是声音密度不够。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，可以有效解决背景技术中：高频信号会被整形掉，导致高频听感没有无反馈好，因为模拟调制，中间引入了插损、反电动势等失真信号的引入以及产生了通道之间的串扰，音量调制影响PWM的输出波形，导致信噪比和动态范围不足。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤一：数字信号处理，将输入的数字音乐信号进行数字均衡、延时、分频等多种数字信号处理；
步骤二：数字音乐信号，将数字音乐信号经过计算转换之后输入至功率放大器：
步骤四：电源调整模块、声音处理信号转换，数字信号处理通过电压校准信号输出至电源调整模块；
步骤三：信号功率放大，声音数字信号转换通过DSP转换成PDM信号送到信号功率放大模块，电源调整模块通过功率输出级供电至信号功率放大模块；
步骤五：功率输出，将PDM数字信号放大输出给电压振动换能器。
作为本发明的进一步方案，该方法还包括：
步骤六：数据信号采样；
步骤七：数据分析处理，数据分析处理通过算法计算并生成更准确的校准数据至数字信号处理。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中，采用全数字方式实现，没有任何的数模转换，输出直接PDM调制，无任何负反馈。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中和步骤三中，功率输出大小的调节通过调整电源模块输出的电压幅度实现。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中，通过数字信号处理的提前计算失真并反相成为预失真信号，然后把生成的预失真信号调制到电源调整模块，从而抵消输出的失真或者通过监测功率输出的信号计算出电源的内阻，提前把预失真量叠加到电源调整模块处。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中，电源调整模块通过电源模块和调制输出模块紧密联动，也就是功放包含电源以及电源调制部分，以达到精密控制的效果。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中，信号功率放大通过增加动态负载跟踪的功能，以实现更精确的控制，可以增加数字采样的功能，以作为长期工作的纠正和跟踪。
作为本发明的进一步方案，所述步骤二中，数字信号处理采用高速DSP的计算，提前预知到电压的变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源调整端，抵消掉因为电源物理内阻存在所导致的电源下降引起的失真。
作为本发明的进一步方案，所述步骤三中，该放大电路的输出音量调整是通过调整信号功率放大模块的供电电压实现的，能在不改变输出密度的情况下实现音量的调制。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
以前的数字功放，因为需要控制失真，因此需要引入负反馈，那么调制的过程只能是模拟调制，而模拟调制会串入额外的噪音和失真，而本方法中并不采用模拟调制器对数模转换(DAC)后的信号进行转换，所有的信号都是通过算法计算出来的数字量，因此没有模拟的插入损耗以及失真引入，以前的数字功放调制，总有输出密度不够的情况，主要的原因是调制器产生的失真，当信号变小之后，调制的信号也跟着改变，因此输出密度就会发生变化，方法中的信号在音量变化不低于某值的时候并不会发生改变，发生改变的只是功率部分的电压，方法中无模拟调制器，通过计算把预失真信号调制到电源端，从而最大限度抵消输出的失真或者通过监测电源电压和输出特性计算出电源的内阻，提前把预失真量叠加到信号端，从而最大限度降低了传统模拟调制所产生的失真，当信号低于某个值的时候，可以直接切换，通过高速数字信号处理单元(DSP)的计算，提前预知到电压的变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源调整端，从而抵消掉因为输出功率变化且电源内阻不足导致的电源变化而引起的功率输出失真。
附图说明
图1为本发明一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法的步骤流程图；
图2为本发明一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法的输出波形图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-2所示，一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤一：数字信号处理，将输入的数字音乐信号进行数字均衡、延时、分频等多种数字信号处理；
步骤二：数字音乐信号，将数字音乐信号经过计算转换之后输入至功率放大器：
步骤三：电源调整模块、声音处理信号转换，数字信号处理通过电压校准信号输出至电源调整模块；
步骤四：信号功率放大，声音数字信号转换通过DSP转换成PDM信号送到信号功率放大模块，电源调整模块通过功率输出级供电至信号功率放大模块；
步骤五：功率输出，将PDM数字信号放大输出给电压振动换能器；
步骤二中，采用全数字方式实现，没有任何的数模转换，输出直接PDM调制，无任何负反馈。
该方法还包括：
步骤六：数据信号采样；
步骤七：数据分析处理，数据分析处理通过算法计算并生成更准确的校准数据至数字信号处理。
步骤二中和步骤三中，功率输出大小的调节通过调整电源模块输出的电压幅度实现。
步骤二中，通过数字信号处理的提前计算失真并反相成为预失真信号，然后把生成的预失真信号调制到电源调整模块，从而抵消输出的失真或者通过监测功率输出的信号计算出电源的内阻，提前把预失真量叠加到电源调整模块处。
步骤二中，电源调整模块通过电源模块和调制输出模块紧密联动，也就是功放包含电源以及电源调制部分，以达到精密控制的效果。
步骤二中，信号功率放大通过增加动态负载跟踪的功能，以实现更精确的控制，可以增加数字采样的功能，以作为长期工作的纠正和跟踪。
步骤二中，数字信号处理采用高速DSP的计算，提前预知到电压的变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源调整端，抵消掉因为电源物理内阻存在所导致的电源下降引起的失真。
步骤三中，该放大电路的输出音量调整是通过调整信号功率放大模块的供电电压实现的，能在不改变输出密度的情况下实现音量的调制。
本发明的实现方法，方法中并不采用模拟调制器对数模转换(DAC)后的信号进行转换，所有的信号都是通过算法计算出来的数字量，因此没有模拟的插入损耗以及失真引入，方法中的信号在音量变化不低于某值的时候并不会发生改变，发生改变的只是功率部分的电压，方法中无模拟调制器，通过计算把预失真信号调制到电源端，从而最大限度抵消输出的失真或者通过监测电源电压和输出特性计算出电源的内阻，提前把预失真量叠加到信号端，从而最大限度降低了模拟调制所产生的失真，当信号低于某个值的时候，可以直接切换到，通过高速DSP的计算，提前预知到电压的变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源反馈端，从而抵消掉因为电源内阻不足导致的电源下降引起的失真。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤一：数字信号处理，将输入的数字音乐信号进行数字均衡、延时、分频等多种数字信号处理；
步骤二：数字音乐信号，将数字音乐信号经过计算转换之后输入至功率放大器：
步骤三：电源调整模块、声音处理信号转换，数字信号处理通过电压校准信号输出至电源调整模块；
步骤四：信号功率放大，声音数字信号转换通过DSP转换成PDM信号送到信号功率放大模块，电源调整模块通过功率输出级供电至信号功率放大模块；
步骤五：功率输出，将PDM数字信号放大输出给电压振动换能器。
2.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：该方法还包括：
步骤六：数据信号采样；
步骤七：数据分析处理，数据分析处理通过算法计算并生成更准确的校准数据至数字信号处理。
3.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中，采用全数字方式实现，没有任何的数模转换，输出直接PDM调制，无任何负反馈。
4.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中和步骤三中，功率输出大小的调节通过调整电源模块输出的电压幅度实现。
5.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中，通过数字信号处理的提前计算失真并反相成为预失真信号，然后把生成的预失真信号调制到电源调整模块，从而抵消输出的失真或者通过监测功率输出的信号计算出电源的内阻，提前把预失真量叠加到电源调整模块处。
6.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中，电源调整模块通过电源模块和调制输出模块紧密联动，也就是功放包含电源以及电源调制部分，以达到精密控制的效果。
7.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中，信号功率放大通过增加动态负载跟踪的功能，以实现更精确的控制，可以增加数字采样的功能，以作为长期工作的纠正和跟踪。
8.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤二中，数字信号处理采用高速DSP的计算，提前预知到电压的变化，驱动功率输出的同时，提供一个电源预失真信号叠加到电源调整端，抵消掉因为电源物理内阻存在所导致的电源下降引起的失真。
9.根据权利要求1所述的一种全数字电源预失真调制音频功率放大器的实现方法，其特征在于：所述步骤三中，该放大电路的输出音量调整是通过调整信号功率放大模块的供电电压实现的，能在不改变输出密度的情况下实现音量的调制。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024207479A1 (zh) * | 2023-04-07 | 2024-10-10 | 瑞声科技（南京）有限公司 | 一种Combo系统及其驱动方法 |
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2021
- 2021-08-04 CN CN202110889248.8A patent/CN113824406A/zh not_active Withdrawn
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