CN117241174A - 音频处理电路和设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种音频处理电路和设备，该电路包括：输入电路、运算电路、压控电阻电路和幅值检测电路；输入电路用于输入音频信号至运算电路；运算电路用于根据运算电路中的固定电阻的阻值和阻值可控的等效电阻的阻值，对音频信号的电压值进行限幅，并将限幅后的音频信号输出至幅值检测电路；幅值检测电路用于将限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至压控电阻电路；压控电阻电路用于根据检波控制电压信号的电压值和压控电阻电路中的目标电阻的阻值，调节等效电阻的阻值大小。该电路可以对音频信号无损限幅，提高声音输出音效。

Description

音频处理电路和设备

技术领域

本申请涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种音频处理电路和设备。

背景技术

在音频应用领域，电信号输入的电压幅值有时候是不可控的，影响因素有很多，如不同厂家设备规格能力不匹配，声音信号大小不可控等，对于信号超过电路设计值时，轻则信号削顶破音，严重时可以导致硬件烧毁，功能失效。

现有技术中，通常是通过有损限幅的方式限制电信号输入的电压幅值。

但是，现有的这种有损限幅的方式处理音频信号，会造成最终输出的声音音效变差。

发明内容

本申请提供一种音频处理电路和设备，用于解决现有对音频信号进行有损限幅，造成最终输出的声音音效变差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种音频处理电路，包括：输入电路、运算电路、压控电阻电路和幅值检测电路，所述运算电路的第一输入端与所述输入电路连接，所述运算电路的第二输入端与所述压控电阻电路的一端连接，所述运算电路的输出端与所述幅值检测电路的一端连接，所述幅值检测电路的另一端与所述压控电阻电路的另一端连接；

所述输入电路用于输入音频信号至所述运算电路；

所述运算电路用于根据运算电路中的固定电阻的阻值和阻值可控的等效电阻的阻值，对所述音频信号的电压值进行限幅，并将限幅后的音频信号输出至所述幅值检测电路；

所述幅值检测电路用于将所述限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至所述压控电阻电路；

所述压控电阻电路用于根据所述检波控制电压信号的电压值和所述压控电阻电路中的目标电阻的阻值，调节所述等效电阻的阻值大小。

在第一方面的一种可能设计中，所述输入电路包括输入接口和缓冲电路，所述输入接口的一端与所述缓冲电路的一端连接，所述缓冲电路的另一端与所述运算电路连接；

所述输入接口用于接收音频信号；

所述缓冲电路用于对所述音频信号进行缓冲放大后输入至所述运算电路。

在第一方面的另一种可能设计中，所述固定电阻的一端作为所述运算电路的第一输入端，所述固定电阻的另一端与所述等效电阻的一端连接后作为所述运算电路的输出端，所述等效电阻的另一端作为所述运算电路的第二输入端。

在第一方面的再一种可能设计中，所述幅值检测电路包括跟随电路和检波电路，所述跟随电路的一端与所述运算电路的输出端连接，所述跟随电路的另一端与所述检波电路的一端连接，所述检波电路的另一端与所述压控电阻电路连接；

所述跟随电路用于将所述限幅后的音频信号输出至所述检波电路；

所述检波电路用于将限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至所述压控电阻电路。

在第一方面的又一种可能设计中，所述跟随电路包括第一运算放大器；所述第一运算放大器的输出引脚与第一电容连接后与所述检波电路的一端连接，所述输出引脚与所述第一运算放大器的第一输入引脚连接，所述输出引脚还有输出电路，所述输出电路用于输出限幅后的音频信号；所述第一运算放大器的第二输入引脚与所述运算电路的另一端连接；所述第一运算放大器的第一电源引脚连接有第一电源电路；所述第一运算放大器的第二电源引脚连接有第二电源电路。

在第一方面的又一种可能设计中，所述检波电路包括第二运算放大器；所述第二运算放大器的第一输入端与阈值配置电路连接，所述阈值配置电路用于配置所述电压阈值；所述第二运算放大器的第二输入端通过第一电阻与所述跟随电路的另一端连接；所述第二运算放大器的输出端通过二极管与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端通过第二电阻与所述压控电阻电路的另一端连接，所述滤波电路用于对所述第二运算放大器的输出结果进行滤波，并经过所述第二电阻之后，作为所述检波控制电压信号；所述第二运算放大器的第一电源引脚连接有第三电源电路；所述第二运算放大器的第二电源引脚连接有第四电源电路。

在第一方面的又一种可能设计中，所述阈值配置电路包括：阈值配置电源、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二电容，所述第三电阻的一端与所述阈值配置电源连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的第一输入端、所述第四电阻的一端、第二电的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端、所述第二电容的另一端均接地。

在第一方面的又一种可能设计中，所述压控电阻电路包括跨导运算放大器；所述跨导运算放大器的第一引脚通过第二电阻与所述滤波电路的另一端连接；所述跨导运算放大器的第二引脚连接有电源正极电路；所述跨导运算放大器的第三引脚连接有接地电路；所述跨导运算放大器的第四引脚通过第五电阻接地，所述跨导运算放大器的第四引脚还连接有第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端通过第七电阻与电源负极电路连接；所述跨导运算放大器的第五引脚与第七引脚相连之后，与所述等效电阻连接；所述跨导运算放大器的第八引脚通过所述第七电阻与电源负极电路连接。

在第一方面的又一种可能设计中，所述目标电阻包括所述第二电阻、所述第五电阻、所述第六电阻。

第二方面，本申请实施例提供一种音频处理设备，所述音频处理设备包括上述的音频处理电路。

本申请实施例提供的音频处理电路和设备，通过检波控制信号的电压值来控制运算电路中的等效电阻的阻值，使得运算电路基于阻值调节后的等效电阻实现对音频信号的分压，达到对音频信号无损限幅的目的，提高声音音效。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理；

图1为本申请实施例提供的信号波形变化示意图；

图2为本申请实施例提供的音频信号处理的场景示意图；

图3为本申请实施例提供的音频处理电路的电路结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的音频信号处理示意图；

图5为本申请实施例提供的输入接口的电路示意图；

图6为本申请实施例提供的音频信号的波形示意图；

图7为本申请实施例提供的缓冲电路的电路示意图；

图8为本申请另一实施例提供的音频信号的波形示意图；

图9为本申请实施例提供的运算电路的电路示意图；

图10为本申请另一实施例提供的运算电路的电路示意图；

图11A为本申请另一实施例音频信号的波形示意图；

图11B为本申请另一实施例音频信号的波形示意图；

图11C为本申请另一实施例音频信号的波形示意图；

图12为本申请实施例提供的跟随电路的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的跟随电路的电路示意图；

图14为本申请另一实施例提供的音频信号的波形示意图；

图15为本申请实施例提供的检波电路的电路结构示意图；

图16为本申请实施例提供的检波电路的电路示意图；

图17A为本申请实施例提供的信号示意图；

图17B为本申请另一实施例提供的信号示意图；

图17C为本申请另一实施例提供的信号示意图；

图18为本申请实施例提供的压控电阻电路的电路示意图；

图19为本申请实施例提供的输出电路的电路示意图；

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在介绍本申请的实施例之前，首先对本申请实施例的应用背景进行解释：

限幅是指将信号某种特性(例如电压、电流、功率)超过预定门限值的所有瞬时值减弱至接近此门限值，而对其他所有的瞬时值予以保留的操作。在音频应用技术领域中，由于输入的音频信号的电压幅值有时候是不可控的（影响因素主要包括厂家设备规格能力不匹配，声音信号大小不可控等），对于电压超过电路设计值的电信号，轻则信号削顶破音，严重时可以导致硬件烧毁，功能失效。为此需要采用限幅的方式来处理音频信号，目前音频限幅主要是有损限幅，例如运放电源轨、限幅二极管等，其通过对电信号进行削波实现，容易降低音频电信号的声音效果。

针对上述问题，需要设计一种无损限幅电路来对音频电信号进行处理。为此本申请提供了一种音频信号处理电路，该音频信号处理电路包括有输入电路、运算电路、压控电阻电路和幅值检测电路，通过检波控制信号的电压值来控制运算电路中的等效电阻的阻值，使得运算电路基于阻值调节后的等效电阻实现对音频信号的分压，达到对音频信号无损限幅的目的，提高声音音效。

其中，需要说明的是，信号特性主要包括有波形、幅值、相位、频率、失真等，信号处理过程中如果只对幅值、相位进行调整，而不改变信号的波形，频率和失真，则称为音频信号无损限幅（一般失真小于1.5%认为是无损限幅），而如果还改变了信号的波形，频率和失真等，则称为音频信号有损限幅。示例性的，图1为本申请实施例提供的信号波形变化示意图，如图1所示，通过无损限幅可以使得信号波形一致，无信号波形等变化，而通过有损限幅则会使得信号波形发生变化，这种方式容易降低音频信号输出时的声音效果。

下面对本案中涉及的应用场景进行介绍：

首先，电信号通过模拟数字转换器（ADC）转换为数字信号，由于ADC其量化参考电平是有限的（一般参考1.8V或3.3V），但不同音频输出设备其信号输出幅值受各种应用影响，其幅值具有多样性，手机耳机输出信号一般在1.8Vpp内，电脑耳机输出能力在5Vpp，家用DVD等设备其输出最大音频信号幅值可以达到12Vpp。因此，在不同的音频输出设备场景下，为了让信号输出幅值在ADC的最大能力（参考电平）范围内，需要对超过最大输入能力的电平进行限幅，对输入模拟数字转换器的信号输出幅值进行抑制。

示例性的，图2为本申请实施例提供的音频信号处理的场景示意图，可以将本申请提供的音频信号处理电路模块化，形成音频处理设备，并对外提供输入接口和输出接口。如图2所示，音频输出设备（可以是话筒等拾音器、数字通用光盘（Digital Video Disc，DVD）、手机等输出音频信号源的设备）可以通过输入接口与该音频处理设备连接，通过音频处理设备对音频信号进行无损限幅之后，再输出到音频输入设备（例如可以是手机、电脑等），如此基于无损限幅后的音频信号，能够让信号幅值满足ADC输入要求，可以保证音频输出设备的声音效果。

下面，通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

实施例一

图3为本申请实施例提供的音频处理电路的电路结构示意图，如图3所示，其包括有输入电路、运算电路、压控电阻电路和幅值检测电路。其中，运算电路的第一输入端与输入电路连接，运算电路的第二输入端与压控电阻电路的一端连接，运算电路的输出端与幅值检测电路的一端连接，幅值检测电路的另一端与压控电阻电路的另一端连接。

输入电路用于输入音频信号至运算电路；运算电路用于根据运算电路中的固定电阻的阻值和阻值可控的等效电阻的阻值，对音频信号的电压值进行限幅，并将限幅后的音频信号输出至幅值检测电路；幅值检测电路用于将限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至压控电阻电路；压控电阻电路用于根据检波控制电压信号的电压值和压控电阻电路中的目标电阻的阻值，调节等效电阻的阻值大小。

在本实施例中，输入电路具有输入接口，其可以与外部设备或线缆连接，接收输入的音频信号（此时的音频信号的电压幅值可能超过限制幅值），然后由运算电路来对该音频信号进行限幅。其中，运算电路中包括有固定电阻和等效电阻，当音频信号通过固定电阻和等效电阻之后，通过等效电阻来实现分压，降低音频信号的电压幅值。

其中，幅值检测电路可以检测限幅后的音频信号的电压值是否大于设定的电压阈值（例如设置的电压阈值为[-1.4V，+1.4V]），幅值检测电路可以反馈检波控制信号给压控电阻电路，然后基于该检波控制信号确定是否需要调节等效电阻的阻值，以及当需要调节等效电阻的阻值大小时，进一步基于检波控制信号的电压值调节等效电阻的阻值大小。

本申请实施例通过检波控制信号的电压值来控制运算电路中的等效电阻的阻值，使得运算电路基于阻值调节后的等效电阻实现对音频信号的分压，达到对音频信号无损限幅的目的，提高声音音效。

实施例二

图4为本申请另一实施例提供的音频信号处理示意图，如图4所示，在本实施例中，输入电路包括输入接口和缓冲电路，输入接口的一端与缓冲电路的一端连接，缓冲电路的另一端与运算电路连接；输入接口用于接收音频信号；缓冲电路用于对音频信号进行缓冲放大后输入至运算电路。

在本实施例中，输入接口作为接收音频信号（此时的音频信号的电压幅值可能超过限制幅值）的物理接口，可以是音频接口端子或电路信号线。示例性的，图5为本申请实施例提供的输入接口的电路示意图，如图5所示，音频接口端子通过隔直电容C44和电容C46与后级的缓冲电路连接。示例性的，电容C44和电容C46的规格可以为2.2微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

其中，音频信号（此时的音频信号的电压幅值可能超过限制幅值）在通过输入接口之后，其波形不会发生变化。示例性的，图6为本申请实施例提供的音频信号的波形示意图，如图6所示，音频信号通过输入接口电路前后波形一致，无信号幅值和波形等变化。

在本实施例中，缓冲电路的前级（可以理解为缓冲电路的输入端）与输入接口连接，缓冲电路的后级（可以理解为缓冲电路的输出端）与运算电路相连接。示例性的，图7为本申请实施例提供的缓冲电路的电路示意图，如图7所示，其包括有电阻R46、电阻R17、电阻R13、电阻R21、电阻R18，电容C32、电容C24、电容C28、电容C30，电容C40、电容C41和运算放大器U6A。其中，电阻R46、电阻R17、电阻R13的阻值可以为10千欧姆，阻值的容差为1%。电阻R21、电阻R18的阻值可以为0欧姆。电容C28和电容C40的规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

其中，运算放大器U6A的第1脚（可以理解为缓冲电路的输出端）连接到电阻R18的一端、电阻R13的一端和电容C24的一端，运算放大器U6A的第2脚（可以理解为反向输入端）与电容C24的另一端，电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端通过电阻R46接入输入接口的输入，电阻R17的另一端还与电阻R13的另一端连接，同时，电阻R17的另一端还通过电容C32接地。运算放大器U6A的第3脚与R21连接后接地，运算放大器U6A第4脚连接电容C28的一端和电容C30的一端，电容C28的另一端和电容C30的另一端连接之后接到地，同时运算放大器U6A第4脚还连接到负电源。运算放大器U6A第8脚连接电容C40的一端和电容C41的一端，电容C40的另一端和电容C41的另一端与电阻R21连接之后接地，同时运算放大器U6A第8脚连接电容C40的一端和电容C41的一端之后，接入到正电源。

其中，电容C28和电容C30起到退耦稳压作用，电容C40和电容C41起到退耦稳压作用。缓冲电路的增益由电阻R13和电阻R46决定，这里信号增益为0dB。

在本实施例中，图8为本申请另一实施例提供的音频信号的波形示意图，如图8所示，输入到缓冲电路的音频信号经过缓冲电路后，信号幅值无变化，相位发生180°变化。

本申请实施例通过配置缓冲电路，可以起到隔绝作用，使得前端的输入与运算电路解耦，避免前端输入存在的阻抗对运算电路中固定电阻阻值产生影响，提高运算电路对音频信号电压幅值限制的准确性。

实施例三

图9为本申请实施例提供的运算电路的电路示意图，如图9所示，运算电路可以包括固定电阻和等效电阻，其中，固定电阻的一端作为运算电路的第一输入端（与上述图7中的电阻R18连接，接入缓冲电路输出的音频信号），固定电阻的另一端与等效电阻的一端连接后作为运算电路的输出端（与后级的幅值检测电路连接，作为幅值检测电路的输入，另外，运算电路的输出端还可以通过输出接口，输出限幅后的音频信号给上述图2中的音频接入设备），等效电阻的另一端作为运算电路的第二输入端（与压控电阻电路连接，接收压控电阻电路输出的信号以实现等效电阻阻值的调节）。

具体的，图10为本申请另一实施例提供的运算电路的电路示意图，如图10所示，固定电阻可以包括一个或多个串联在一起的电阻（例如图10中的电阻R18和电阻R19，其中电阻R18的阻值可以为0欧姆，电阻R19的阻值为20千欧姆，阻值的容差为1%），等效电阻可以为一个或多个串联在一起的电容（例如图10中的电容C37，电容C37的规格可以为2.2微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C）。

需要说明的是，通过使用图7所示的缓冲电路，就可以更加精确的确定出固定电阻的阻值，而如果没有使用图7所示的缓冲电路，运算电路中的固定电阻直接与音频输入电路相连，就容易使得音频输入电路所产生的阻抗干扰固定电阻阻值的确定，如此就容易造成运算电路不能够准确的限制音频信号的电压值。

其中，音频信号从缓存电路输入到运算电路，电容C37接收压控电阻电路提供的电流信号，提供负反馈信号（当幅值检测电路检测到限幅后的音频信号的电压值大于电压阈值时，由压控电阻电路输出控制信号，使得电容C37等效为一个可调节阻值的等效电阻），从而形成一个分压电路，另外，由于缓存电路输出阻抗已经降低到10Ω内（可以忽略），如此，运算电路输出端的输出信号OUT为：

上式中，R为电阻R18和电阻R19的阻值之和，RX为等效电阻（由电容C37等效而来）的阻值，OUT为运算电路的输出信号，IN为运算电路的输入信号。其中，RX由压控电阻电路和检波控制信号的电压决定。

在本实施例中，通过调节RX可以实现对输出信号OUT的调节。示例性的，图11A为本申请另一实施例音频信号的波形示意图，如图11A所示，当输入信号IN小于电压阈值（以1.4V举例）时，等效电阻RX趋于无穷大，输入信号IN不会被衰减，输出信号OUT和输入信号IN的幅值相等。

图11B为本申请另一实施例音频信号的波形示意图，如图11B所示，当输入信号IN等于电压阈值时，等效电阻RX趋于无穷大，输入信号IN也不会被衰减，输出信号OUT和输入信号IN的幅值相等。

图11C为本申请另一实施例音频信号的波形示意图，如图11C所示，当输入信号IN大于电压阈值时，等效电阻RX值由压控电阻电路和检波控制信号的电压决定，等效电阻RX和前级的固定电阻R形成分压，如此，将输出信号OUT的幅值控制到阈值等幅值。

本申请实施例通过设置幅值检测电路，检测限幅后的音频信号的电压值与电压阈值的大小，进而再控制等效电阻RX的值，从而实现输出信号OUT的幅值可控，由于其是无级变化的，OUT不会引入信号失真，实现音频信号的无损限幅，可以提高声音音效。

实施例四

在本实施例中，幅值检测电路包括跟随电路和检波电路，跟随电路的一端与运算电路的输出端连接，跟随电路的另一端与检波电路的一端连接，检波电路的另一端与压控电阻电路连接；跟随电路用于将限幅后的音频信号输出至检波电路；检波电路用于将限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至压控电阻电路。

示例性的，图12为本申请实施例提供的跟随电路的结构示意图，如图12所示，跟随电路中可以包括第一运算放大器U9A，第一运算放大器U9A的输出引脚与第一电容C75连接后与检波电路的一端连接，输出引脚与第一运算放大器U9A的第一输入引脚（可以理解为反向输入端）连接，输出引脚还有输出电路AOUT_L，输出电路AOUT_L用于输出限幅后的音频信号；第一运算放大器U9A的第二输入引脚（可以理解为正向输入端）与运算电路的另一端连接，接入限幅后的音频信号；第一运算放大器U9A的第一电源引脚连接有第一电源电路；第一运算放大器U9A的第二电源引脚连接有第二电源电路。

具体的，图13为本申请实施例提供的跟随电路的电路示意图，如图13所示，跟随电路包括电容C77、电容C73、第一电容C75、电容C76、电容C74和第一运算放大器U9A，第一运算放大器U9A的第一脚连接C75后与检波电路连接，同时直接连接到输出接口电路和第一运算放大器U9A的第二脚，形成跟随电路，第一运算放大器U9A的第三脚连接前级运算电路的输出，第一运算放大器U9A的第4脚连接电容C73和电容C77后接到地，同时第一运算放大器U9A的第4脚连接到负电源，形成第一电源电路。第一运算放大器U9A的第8脚连接电容C74和电容C76后连接到地，同时连接到负电源，形成第二电源电路。

示例性的，电容C77和电容C76规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。第一电容C75规格可以为2.2微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

其中，电容C73和电容C77起到退耦稳压作用，电容C74和电容C76起到退耦稳压作用。图14为本申请另一实施例提供的音频信号的波形示意图，如图14所示，音频信号经过跟随电路之后，其波形、信号幅值和相位等均无变化。

本申请实施例通过设置跟随电路，经过信号运算电路的无损限幅后的信号通过跟随电路输出，可以起到隔离的作用，避免运算电路直接接入后级的检波电路，防止后级的检波电路所产生的阻抗影响运算电路的限幅准确性。

示例性的，图15为本申请实施例提供的检波电路的电路结构示意图，如图15所示，检波电路包括第二运算放大器U5B；第二运算放大器U5B的第一输入端与阈值配置电路连接，阈值配置电路用于配置电压阈值；第二运算放大器的第二输入端通过第一电阻R15与跟随电路的另一端连接；第二运算放大器的输出端通过二极管D4与滤波电路的一端连接，滤波电路的另一端通过第二电阻R16与压控电阻电路的另一端连接，滤波电路用于对第二运算放大器的输出结果进行滤波，并经过第二电阻R16之后，作为检波控制电压信号；第二运算放大器的第一电源引脚连接有第三电源电路；第二运算放大器的第二电源引脚连接有第四电源电路。

具体的，示例性的，图16为本申请实施例提供的检波电路的电路示意图，如图16所示，滤波电路包括电阻R14、电容C71和电容C34。阈值配置电路包括阈值配置电源VCC_12V、第三电阻R10、第四电阻R11、第五电阻R12，第二电容C23。第三电阻R10的一端与阈值配置电源连接，第三电阻R10的另一端分别与第二运算放大器U5B的第一输入端、第四电阻R11的一端、第二电容C23的一端连接，第四电阻R11的另一端与第五电阻R12的一端连接，第五电阻R12的另一端、第二电容C23的另一端均接地（起到退耦稳压作用）。

在本实施例中，第三电阻R10，第四电阻R11和第五电阻R12形成分压电路，输出的分压作为电压阈值，电压阈值为：

上式中，VCC为阈值配置电源的电压值。

其中，通过调整第三电阻R10，第四电阻R11和第五电阻R12的电阻值，可以配置不同电压阈值以应用于不同的场景需求；此电压阈值作为检波电路中比较器的参考电平，和第二运算放大器U5B的第5脚从第一电阻R15接收跟随电路输出的音频信号进行比较运算。

示例性的，图17A为本申请实施例提供的信号示意图，如图17A所示，当从第一电阻R15接收跟随电路输出的音频信号的电压值小于电压阈值（如1.4V）时，检波电路比较器输出信号为低电平-12V，经滤波电路滤波后仍为低电平。

示例性的，图17B为本申请另一实施例提供的信号示意图，如图17B所示，当从第一电阻R15接收跟随电路输出的音频信号的电压值等于电压阈值（如1.4V）时，检波电路比较器输出信号为低电平-12V，经滤波电路滤波后仍为低电平。

示例性的，图17C为本申请另一实施例提供的信号示意图，如图17C所示，当从第一电阻R15接收跟随电路输出的音频信号的电压值大于电压阈值（如1.4V）时，检波电路比较器输出信号为高电平+12V，经滤波电路滤波后作为检波控制信号，以实现对等效电阻的阻值调节。

在本实施例中，继续参考上述图16，第二运算放大器U5B和第三电阻R10、第四电阻R11、第五电阻R12、电阻R14、第一电阻R15实现的是比较器功能，滤波电路通过对搭建的比较器输出结果方波信号进行滤波，然后滤波后的电压经过第二电阻R16的电流信号输出到压控电阻电路，作为检波控制信号，其中，检波控制信号的电流：

上式中，为检波控制信号的电压，R16为第二电阻R16的阻值。

在本实施例中，第二运算放大器U5B的第4脚（即第一电源引脚）连接电容C25和电容C27然后连接到地，同时连接到负电源，形成第三电源电路。

第二运算放大器U5B的第8脚（即第二电源引脚）连接电容C35和C36然后连接到地，同时连接到负电源，形成第四电源电路。

第二运算放大器U5B的第5脚（即第二输入端）连接第一电阻R15，电容C33和电阻R20，通过第一电阻R15连接到跟随电路。

第二运算放大器U5B的第6脚（即第一输入端）连接有阈值配置电路。电阻R14的一端通过二极管D4和第二运算放大器U5B的第7脚（即输出端）连接，同时电阻R14的另一端和电容C34、电容C71以及第二电阻R16连接，并通过电容C34接到电源负极。

其中，电容C25和C27起到退耦稳压作用，C35和C36起到退耦稳压作用。示例性的，继续参考图16，第三电阻R10阻值可以为100千欧姆，第四电阻R11的阻值可以为10千欧姆，第五电阻R12的阻值可以为3.3千欧姆，电阻R14的阻值可以为1千欧姆，第一电阻R15的阻值可以为10千欧姆，电阻R16的阻值可以为47千欧姆，电阻20的阻值可以为100千欧姆，其中的各个电阻的电阻误差均为1%。电容C23规格可以为100纳法，耐压50V，正常工作温度为-55°C~+85°C。电容C25规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。电容C71规格可以为10微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。电容C34规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。电容C36规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

本申请实施例通过设置检波电路，检测运算电路输出的限幅后的音频信号的电压值是否大于电压阈值，并通过输出检波控制信号，控制等效电阻RX的值，使得等效电阻RX可以作为负反馈参与运算电路的限幅运算中，实现对音频信号按照电压阈值进行无失真限幅。

实施例五

图18为本申请实施例提供的压控电阻电路的电路示意图，如图18所示，压控电阻电路包括跨导运算放大器U7；跨导运算放大器U7的第一引脚通过第二电阻R16与图16中的滤波电路的另一端连接；跨导运算放大器U7的第二引脚连接有电源正极电路；跨导运算放大器的第三引脚连接有接地电路；跨导运算放大器的第四引脚通过第五电阻R27接地，跨导运算放大器的第四引脚还连接有第六电阻R30的一端，第六电阻R30的另一端通过第七电阻R29与电源负极电路连接；跨导运算放大器的第五引脚与第七引脚相连之后，与等效电阻连接；跨导运算放大器的第八引脚通过第七电阻R29与电源负极电路连接。

在本实施例中，电源正极电路包括有电阻R23和电源VCC_12v，接地电路包括电阻R25和接地端，跨导运算放大器U7的第四引脚通过第五电阻R27与该接地端连接。电源负极电路包括有电容C47、电容C49和负极电源VSS_-12V。其中，电容C47的一端和电容C49的一端连接后与负极电源VSS_-12V、第七电阻R29连接，电容C47的另一端和电容C49的另一端连接后接地。

跨导运算放大器U7的第九引脚连接有电阻R32的一端，电阻R32的另一端与负极电源VSS_-12V连接。跨导运算放大器U7的第十引脚和第十二引脚相连后与接口Audio_R_FB连接。跨导运算放大器U7的第十一引脚连接正极电源VCC_12V，同时连接电容C48的一端和电容C50的一端，电容C48的另一端和电容C50的另一端相连后接地。跨导运算放大器U7的第十三引脚连接电阻R28的一端和电阻R31的一端，电阻R31的另一端连接电阻R32的一端，电阻R28的另一端与电阻R26的一端连接之后接地，电阻R26的另一端与跨导运算放大器U7的第十四引脚连接。跨导运算放大器U7的第十五引脚与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与正极电源VCC_12V连接。

其中，电容C47和电容C49起到退耦稳压作用，等效电阻RX的最终阻值与目标电阻（包括第二电阻R16、第五电阻R27、第六电阻R30）关联。具体的，

上式中，为检波控制电压信号的电压值，R16为第二电阻R16的阻值，R27为第五电阻R27的阻值，R30为第六电阻R30的阻值，K为常数，例如19.2。

示例性的，电阻R23、电阻R24的阻值可以为47千欧姆，电阻R30、电阻R31的阻值可以为4.7千欧姆，电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R28的阻值可以为1千欧姆，电阻R29、电阻R32的阻值可以为10千欧姆，各个电阻的阻值误差为1%。电容C47、电容C48规格可以为1微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。电容C49、电容C50规格可以为100纳法，耐压50V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

本申请实施例通过采用跨导运算放大器，实现对等效电阻的阻值控制，闭环负反馈通过信号分压运算实现了对音频信号的无损限幅，电压限幅的幅度可以很大，避免了目前通过削顶等有损限幅方式造成的音频信号失真，提高声音音效。

图19为本申请实施例提供的输出电路的电路示意图，如图19所示，限幅后的音频信号可以通过输出电路的输入接口AOUT_R和AOUT_L输入到输出电路，再通过输出电路输出。其中，输出电路还包括电阻R22和电阻R23，电容C42，电容C43、电容C45和电容C51。示例性的，电阻R22、电阻R23的阻值可以为0欧姆，电容C42、电容C45规格可以为2.2微法，耐压25V，正常工作温度为-55°C~+85°C。

本实施例还提供一种音频处理设备，包括上述的音频处理电路。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。“以下至少一项（个）”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中，a，b，c可以是单个，也可以是多个。

可以理解的是，在本申请实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种音频处理电路，其特征在于，包括：输入电路、运算电路、压控电阻电路和幅值检测电路，所述运算电路的第一输入端与所述输入电路连接，所述运算电路的第二输入端与所述压控电阻电路的一端连接，所述运算电路的输出端与所述幅值检测电路的一端连接，所述幅值检测电路的另一端与所述压控电阻电路的另一端连接；

所述输入电路用于输入音频信号至所述运算电路；

所述运算电路用于根据运算电路中的固定电阻的阻值和阻值可控的等效电阻的阻值，对所述音频信号的电压值进行限幅，并将限幅后的音频信号输出至所述幅值检测电路；

所述幅值检测电路用于将所述限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至所述压控电阻电路；

所述压控电阻电路用于根据所述检波控制电压信号的电压值和所述压控电阻电路中的目标电阻的阻值，调节所述等效电阻的阻值大小。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述输入电路包括输入接口和缓冲电路，所述输入接口的一端与所述缓冲电路的一端连接，所述缓冲电路的另一端与所述运算电路连接；

所述输入接口用于接收音频信号；

所述缓冲电路用于对所述音频信号进行缓冲放大后输入至所述运算电路。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述固定电阻的一端作为所述运算电路的第一输入端，所述固定电阻的另一端与所述等效电阻的一端连接后作为所述运算电路的输出端，所述等效电阻的另一端作为所述运算电路的第二输入端。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述幅值检测电路包括跟随电路和检波电路，所述跟随电路的一端与所述运算电路的输出端连接，所述跟随电路的另一端与所述检波电路的一端连接，所述检波电路的另一端与所述压控电阻电路连接；

所述跟随电路用于将所述限幅后的音频信号输出至所述检波电路；

所述检波电路用于将限幅后的音频信号的电压值与电压阈值对比，并根据比对结果，输出检波控制信号至所述压控电阻电路。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述跟随电路包括第一运算放大器；

所述第一运算放大器的输出引脚与第一电容连接后与所述检波电路的一端连接，所述输出引脚与所述第一运算放大器的第一输入引脚连接，所述输出引脚还有输出电路，所述输出电路用于输出限幅后的音频信号；

所述第一运算放大器的第二输入引脚与所述运算电路的另一端连接；

所述第一运算放大器的第一电源引脚连接有第一电源电路；

所述第一运算放大器的第二电源引脚连接有第二电源电路。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述检波电路包括第二运算放大器；

所述第二运算放大器的第一输入端与阈值配置电路连接，所述阈值配置电路用于配置所述电压阈值；

所述第二运算放大器的第二输入端通过第一电阻与所述跟随电路的另一端连接；

所述第二运算放大器的输出端通过二极管与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端通过第二电阻与所述压控电阻电路的另一端连接，所述滤波电路用于对所述第二运算放大器的输出结果进行滤波，并经过所述第二电阻之后，作为所述检波控制电压信号；

所述第二运算放大器的第一电源引脚连接有第三电源电路；

所述第二运算放大器的第二电源引脚连接有第四电源电路。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述阈值配置电路包括：阈值配置电源、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二电容，所述第三电阻的一端与所述阈值配置电源连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二运算放大器的第一输入端、所述第四电阻的一端、第二电的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端、所述第二电容的另一端均接地。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述压控电阻电路包括跨导运算放大器；

所述跨导运算放大器的第一引脚通过第二电阻与滤波电路的另一端连接；

所述跨导运算放大器的第二引脚连接有电源正极电路；

所述跨导运算放大器的第三引脚连接有接地电路；

所述跨导运算放大器的第四引脚通过第五电阻接地，所述跨导运算放大器的第四引脚还连接有第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端通过第七电阻与电源负极电路连接；

所述跨导运算放大器的第五引脚与第七引脚相连之后，与所述等效电阻连接；

所述跨导运算放大器的第八引脚通过所述第七电阻与电源负极电路连接。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述目标电阻包括所述第二电阻、所述第五电阻、所述第六电阻。

10.一种音频处理设备，其特征在于，所述音频处理设备包括上述权利要求1-9中任一项所述的音频处理电路。