CN117713831A - 模数转换器、模数转换方法及无线降噪耳机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种模数转换器、模数转换方法及无线降噪耳机。模数转换器包括：主体电路；幅度检测模块；所述幅度检测模块被配置为检测所述模拟信号的幅度，并根据所述幅度执行以下对所述参考电压与所述数字增益的第一调整过程：若所述幅度大于所述第一阈值，则增大所述参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；若在预设时长内，所述幅度小于始终小于或等于所述第二阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少所述数字增益至第二增益；所述第一电压和所述第一增益之间的第一比值和所述第二电压与所述第二增益之间的第二比值匹配。该模数转换器在具有较优的采样性能的同时，还可以减少功耗。

Description

模数转换器、模数转换方法及无线降噪耳机

技术领域

本申请涉及音频处理领域，具体而言，涉及一种模数转换器、模数转换方法及无线降噪耳机。

背景技术

目前，通过提高ADC(Analog－to－Digital Converter，模数转换器)的参考电压(或称基准电压)，可以使ADC能够采样更大输入电压的模拟信号，以及在采样较大输入电压的模拟信号后，ADC对该模拟信号的转换结果能够维持较小的总谐波失真，以使得ADC保持较好的采样性能。

但是，配置更高的参考电压幅度会增加ADC的功耗，该方式不适用于如无线耳机等低功耗要求的音频设备。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提供一种模数转换器、模数转换方法及无线降噪耳机，以降低模数转换器的功耗。

第一方面，本申请实施例提供一种模数转换器，包括：主体电路，配置为与模拟信号源连接，所述主体电路中配置有参考电压和数字增益；所述主体电路用于基于所述参考电压将所述模拟信号源输出的模拟信号转换为数字信号，并基于所述数字增益对所述数字信号进行增益后输出；幅度检测模块，和所述主体电路连接，并被配置为与所述模拟信号源连接；所述幅度检测模块中配置有第一阈值和第二阈值；所述幅度检测模块被配置为检测所述模拟信号的幅度，并根据所述幅度执行以下对所述参考电压与所述数字增益的第一调整过程：若所述幅度大于所述第一阈值，则增大所述参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；若在预设时长内，所述幅度小于始终小于或等于所述第二阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少所述数字增益至第二增益；其中，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一电压大于所述第二电压，所述第一增益大于所述第二增益；所述第一电压和所述第一增益之间的第一比值和所述第二电压与所述第二增益之间的第二比值匹配。

本申请实施例中，通过幅度检测模块检测输入的模拟信号幅度，并根据幅度调整主体电路的参考电压和数字增益，实现模拟转换器参考电压的动态调整。通过幅度检测模块，当模拟信号的幅度过大，即大于第一阈值时，可以通过提高参考电压实现模数转换器对大输入电压模拟信号的采样，同时提高数字增益，使得转换后的数字信号不发生过大的变化。而当模拟信号的幅度变小，即在预设时长内小于第二阈值时，可以通过降低参考电压降低模数转换器的功耗，以及提高对小输入电压模拟信号的采样性能。由此，可以在使得模数转换器维持采样性能的前提下，减少主体电路处于高参考电压的时间，从而降低功耗。

一实施例中，所述幅度检测模块包括逐次逼近式模拟数字转换器和处理子模块；所述处理子模块与所述逐次逼近式模拟数字转换器连接，所述逐次逼近式模拟数字转换器与所述模拟信号源连接，所述处理子模块与所述主体电路连接；所述逐次逼近式模拟数字转换器被配置为接收所述模拟信号，并输出幅度与所述模拟信号的幅度成正比的第一目标信号；所述处理子模块内配置有所述第一阈值和所述第二阈值，所述处理子模块被配置为将所述第一目标信号的幅度与所述第一阈值和所述第二阈值进行对比，执行所述第一调整过程。

对幅度检测对精度无过高的要求，低精度的Sar ADC即可满足，而SarADC具有低功耗、小尺寸的特征，其分辨率和工作速度适中，以及采样延时短的特点，因此，在本申请的实施例中，选用Sar ADC构建幅度检测模块，可以有效减少模数转换器的功耗，以及减少幅度检测模块占用设备面积，由此，可以使得模数转换器能够满足音频处理等要求功耗低的场景，能够适用于蓝牙耳机等设备体积小的场景。

一实施例中，所述幅度检测模块包括第二数模转换器和第二比较器，所述第二比较器分别与所述模拟信号源和所述第二数模转换器连接；所述第二数模转换器被配置为依次向所述第二比较器输出幅度与所述第一阈值匹配的第二目标信号和/或幅度与所述第二阈值匹配的第三目标信号；所述第二比较器用于接收所述模拟信号，并将所述模拟信号分别与所述第二目标信号和/或所述第三目标信号进行对比，以执行所述第一调整过程。

本申请实施例中，幅度检测模块可以实现为第二数模转换器和第二比较器组合的硬件电路，相较于软件程序，硬件电路的响应不受程序影响，且控制信号的传输更及时，由此，可以有效提高参考电压调控的及时性与可靠性。第二数模转换器和第二比较器结构简单易于实现，可以有效降低幅度检测模块的结构复杂度。

一实施例中，所述模数转换器还包括电源模块和分压电路，所述电源模块与所述幅度检测模块连接，所述电源模块通过所述分压电路与所述主体电路连接；所述参考电压为所述分压电路输出的电压。

本申请实施例中，可以在电源模块中设置分压电路，以使用分压电路为主体电路提供参考电压，进而幅度检测模块可以通过控制分压电路输出的电压实现参考电压的修改。该方式易于实现，可以有效降低模数转换器的实现难度，同时，参考电压由硬件电路控制，可以有效提高参考电压调整的可靠性与及时性。

一实施例中，所述主体电路包括sigma－delta ADC。

sigma－delta ADC具有功耗小的特点，且能够对如音频信号等带宽较窄的信号具有较好的处理效果，因此，相较于其他类型的ADC，本申请实施例中，主体电路包括sigma－delta ADC可以有效减少模数转换器的功耗，以及可以使得该模数转换器更适用于于音频信号处理的等信号带宽窄、需求功耗低的场景。

一实施例中，所述sigma－delta ADC中的数字增益电路被设置为：连接于所述sigma－delta ADC中的量化器和数字滤波与降采样模块之间；所述幅度检测模块与所述sigma－delta ADC中的所述数字增益电路连接，所述幅度检测模块被配置为调整所述数字增益电路中配置的数字增益。

本申请实施例中，数字增益电路连接于所述sigma－delta ADC中的量化器和数字滤波与降采样模块之间，即在数字信号未进行滤波和降采样前，对量化器输出的数字信号基于数字增益进行调整。此时，数字信号的采样率相较于经过数字滤波与降采样模块后的数字信号的采样率更高，在高采样率下对未滤波的数字进行数字增益，可以使得数字信号能够被完整高分辨率地进行增益，从而降低参考电压调整对输出的数字信号的影响，减少转换后数字信号的失真。

一实施例中，所述sigma－delta ADC包括：依次串联的第一比较器、环路滤波器、量化器，所述幅度检测模块被配置为：在增大或减小所述参考电压后，经预设延时后，增大或减小所述数字增益；所述预设延时与自所述第一比较器接收到所述模拟信号至所述量化器输出与该模拟信号对应数字信号的时间匹配。

模拟信号自输入到转换完成需要一段时间，参考电压的修改自检测到模拟信号的幅度后即完成，若同时修改参考电压和数字增益，则当前模拟信号转换的数字信号还未输出时数字增益就发生变化，从而可能使得在先转换的数字信号所使用的数字增益发生变化，影响模数转换的准确性。因此，本申请实施例中，在经预设延时后再调整数字增益，使得数字增益与信号相匹配，提高模数转换的准确性与可靠性。

一实施例中，所述sigma－delta ADC中数字滤波与降采样模块包括多级滤波器；所述模数转换器还包括数字信号检测模块，所述数字信号检测模块连接于所述数字滤波与降采样模块中任意两级滤波器之间；所述数字信号检测模块还与所述第一数模转换器和所述数字增益电路连接；所述数字信号检测模块用于检测所述数字信号的幅度，所述数字信号幅度检测模块被配置为基于所述数字信号的幅度执行以下对所述参考电压和所述数字增益的第二调整过程：若所述幅度大于第三阈值，则增大所述参考电压至所述第一电压，以及增加所述数字增益至所述第一增益；若在预设时长内，所述幅度小于始终小于或等于第四阈值，则减小所述参考电压至所述第二电压，以及减少所述数字增益至所述第二增益。

本申请实施例中，模数转换器所转换出的数字信号的幅度与转换前的模拟信号的幅度正相关，因此，还可以检测输出的数字信号的幅度，利用数字信号的幅度表征模拟信号的幅度，从而实现幅度测量。数字信号检测模块连接于数字滤波与降采样模块中任意两级滤波器之间，由此，至少有一级数字滤波器进行滤波，可以滤除部分高频噪声，提高幅度检测的准确性。此外，滤波与降采样需消耗部分时间，而数字信号检测模块之后有一级及以上滤波器及降采样，由此，可以使得数字信号的检测无需等待过长时间，从而能尽可能早地检测到，模拟信号幅度的变化，从而能够及时去调整参考电压，从而提高输出音频信号的性能。

第二方面，本申请实施例提供一种模数转换方法，应用于如第一方面任一项所述的模数转换器，所述模数转换方法包括：检测接收到的模拟信号的幅度；将所述幅度与预设的第一阈值和第二阈值进行对比，执行如下第一调整过程：若所述幅度大于第一阈值，则增大所述参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；若在预设时长内，所述幅度始终小于或等于所述第二阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少所述数字增益至第二增益；其中，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一电压大于第二电压，所述第一增益大于第二增益；所述第一电压和所述第一增益之比和所述第二电压与第二增益之比相同。

第三方面，本申请实施例提供一种主动降噪耳机，包括如第一方面所述的模数转换器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的模数转换器的示意图；

图2为本申请一实施例提供的模数转换器的扩展示意图；

图3为本申请一实施例提供的幅度检测模块的示意图；

图4为本申请一实施例提供的模数转换方法的流程图。

图标：主体电路110；第一比较器111；环路滤波器112；量化器113；数字滤波与降采样模块114；第一数模转换器115；数字增益电路116；幅度检测模块120；第二比较器122；第二数模转换器121。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，图1为本申请一实施例所提供的模数转换器的示意图，模数转换器包括：主体电路110和幅度检测模块120。

主体电路110，用于对模拟信号进行模数转换，得到数字信号。

本实施例中，主体电路110中配置有参考电压和数字增益。主体电路110用于基于参考电压将模拟信号源输出的模拟信号转换为数字信号，并基于数字增益对数字信号进行增益后输出。主体电路110的工作原理可以参考现有模数转换器的功能，在此不再展开。其中，模拟信号源指待检测或待采样的模拟信号的设备、电路、模块、端口等，模拟信号可以是电压、电流等信号量。

可以主体电路110包括模数转换器电路，该模数转换器电路的结构可以参考现有的模数转换器的结构，例如，请参阅图2，图2为本申请一实施例所提供的模数转换器的扩展示意图，模数转换器的主体电路110可以包括依次串联的第一比较器111、环路滤波器112、量化器113、数字滤波与降采样模块114，以及连接于第一比较器111和量化器113之间的第一数模转换器115。第一数模转换器115为N比特数模转换器，N为大于或等于1的整数，第一比较器111用于将模拟信号源输出的模拟信号与N比特数模转换器的输出相减后输出至环路滤波器112。数字滤波与降采样模块114可以先是滤波器模块再是降采样模块，也可以是多级滤波器与降采样，每一级包括滤波器与降采样。在一些实施例中，第一比较器111和模拟信号源之间可以通过抗混叠滤波器连接。上述仅为示例，不应成为对本申请的限制。

示例性地，量化器113输出的数字信号的大小与参考电压、模拟信号的电压幅度之间的关系可以表示为：

其中，Dout为数字信号，Vin为模拟信号的电压幅度，Vref为参考电压，N为N比特数模转换器的比特数。

在本申请的一实施例中，主体电路110所包括的模数转换器电路可以为sigma－delta ADC。

音频信号的模数转换通常应用于如耳机、音箱等设备，此类设备通常要求电路具有低功耗的特性。而相较于其他模数转换器，sigma－delta ADC的功耗更低，更适用于音频信号的处理。

同时，由于音频信号的带宽通常较窄，而相较于其他模数转换器，sigma－deltaADC对窄带宽的信号具有更优的处理效果，因此，若本申请实施例所提供的模数转换器应用于音频处理等场景时，可以选择使用sigma－delta ADC作为主体电路110。

在主体电路110中，N比特数模转换器用于配置参考电压，而数字增益配置于数字增益电路116，量化器113用于输入转换后的数字信号，因此，数字增益电路116可以连接于量化器113之后，以及在将数字信号输出之前。其中，数字增益电路116为一种数字电路，可以接收控制信号实现内部数字增益的调整。

数字滤波与降采样模块114可以先是滤波器模块再是降采样模块，也可以是多级滤波器与降采样，其中每一级包括滤波器与降采样，在本申请的一实施例中，数字音频信号增益可以是在数字滤波与降采样模块114中的任一处。

在本申请的另一实施例中，数字增益电路116被设置为连接于sigma－delta ADC中的量化器113和数字滤波与降采样模块114之间，也即在信号的传输路径上，数字增益电路116设置于数字滤波与降采样模块114之前。

数字滤波与降采样模块114中包括滤波器和降采样模块，滤波器会对数字进行低通滤波，降采样会降低信号的采样率。在数字滤波与降采样模块114之前进行数字增益调整，也即在高采样率下进行数字增益调整，高采样下信号的时间分辨率更高，这样能做到更精确的时延匹配，从而更容易实现使模数转换器输出信号少受参考电压调整的影响。以及在数字滤波前调整数字增益，使得随后的数字滤波器能对经数字增益调整后的信号进行低通滤波，低通滤波能对信号作平滑处理，从而减少增益瞬时调整的变动，因此，在滤波前进行数字增益，可以保持被增益的数字信号的完整性，使得模数转换器输出信号进一步少受参考电压调整的影响，从而提高输出音频信号的性能。

幅度检测模块120，和主体电路110连接，并被配置为与模拟信号源连接。

本实施例中，幅度检测模块120与模拟信号源连接，可以接收模拟信号源输入的模拟信号，并检测模拟信号的幅度，以及根据模拟信号的幅度发出控制信号调整主体电路110的参考电压，以及调整数字增益。

具体地，在本申请的实施例中，幅度检测模块120中配置有第一阈值和第二阈值，调整过程包括：若幅度大于所述第一阈值，则增大参考电压至第一电压，以及增加数字增益至第一增益；若在预设时长内，幅度小于始终小于或等于第二阈值，则减小参考电压至第二电压，以及减少数字增益至第二增益。该调整过程可以被称为第一调整过程。

本实施例中，第一阈值可以大于或等于第二阈值。当第一阈值大于第二阈值，模拟信号的幅度处于第一阈值和第二阈值之间时，可以维持当前的参考电压和数字增益不变。

本实施例中，第一电压大于第二电压。当幅度大于第一阈值时，表征模拟信号的幅度过大，此时，需要更大的参考电压以提高主体电路110的采样能力，故可以将参考电压提高至第一电压，以提高对高幅度模拟信号的采样能力。

而主体电路110使用较大的参考电压会提高功耗，在本实施例中，若在预设时长内，模拟信号的幅度持续小于第二阈值，则表征主体电路110无需过高的参考电压维持对高幅度模拟信号的采样，而维持高参考电压反而可能影响对低幅度模拟信号的采样性能，因此，可以将参考电压降低，调整至第二电压。

数字增益用于对模拟信号转换的数字信号进行增益，改变数字信号的幅度。可以理解，参考电压与数字信号的幅度成正比，若参考电压发生改变，数字信号的幅度同样发生改变，因此，在本实施例中，参考电压在增大或减少时，数字增益同样增大或减少，以使得数字信号的幅度不受参考电压变化的影响。

故在本申请的实施例中，第一电压和第一增益之间的第一比值和第二电压与第二增益之间的第二比值匹配，以保持数字信号在参考电压变化后而自身不发生过大变化。以G1表示第一增益，V1表示第一电压，G2表示第二增益，V2表示第二电压，则V1/G1＝V2/G2。此外，匹配是指相等或误差在一定的范围内。

此外，第一电压和第一电压的具体电压值，第一阈值和第二阈值的具体阈值，以及第一增益和第二增益的具体增益值，预设时长的具体时长值等，均可以根据实际场景和电路需求配置相应的大小，在此不再展开。示例性地，第一阈值可以是0.1V，0.2V，0.3V，0.5V等，预设时长可以是100ms，200ms，500ms，1S，2S等。

在本申请的实施例中，幅度检测模块120可以是硬件电路，也可以是配置有检测与比较的软件程序的处理单元。相较于软件程序，硬件电路的可靠性和及时性更高，可以有效减少程序卡顿等异常的影响。

在本申请的一实施例中，幅度检测模块120可以包括Sar ADC(逐次逼近式模拟数字转换器)和处理子模块；处理子模块与逐次逼近式模拟数字转换器连接，逐次逼近式模拟数字转换器与模拟信号源连接，处理子模块与主体电路110连接。

在本实施例中，处理子模块为一种能够进行判断的数字电路，具体实现可以参考现有技术，在此不再展开。

本实施例中，逐次逼近式模拟数字转换逐次逼近式模拟数字转换器被配置为接收模拟信号，并输出幅度与模拟信号的幅度成正比的第一目标信号。由于第一目标信号与模拟信号幅度成正比，因此，第一目标信号可以用于表征模拟信号，再将该第一目标信号输入值处理子模块进行对比，由于处理子模块内配置有第一阈值和第二阈值(或与第一阈值和第二阈值成正比的数字信号)，由此，可以实现第一目标信号与第一阈值和第二阈值的对比，达到幅度检测与比较的功能，进而处理子模块可以发出控制信号执行前述的第一调整过程。

本申请的实施例中，Sar ADC的精度足以满足幅度检测的需求，而SarADC具有低功耗、小尺寸、特征，其分辨率和工作速度适中，以及采样延时短的特点，本实施例中，选用SarADC构建幅度检测模块120，可以有效减少模数转换器的功耗，以及使得幅度检测模块120不过多占用设备面积，由此，可以满足音频处理等要求功耗低的场景，以及能够适用于蓝牙耳机等设备体积小的场景。Sar ADC的具体结构及特性可以参考现有技术，在此不再展开。

请参阅图3，图3为本申请一实施例所提供的幅度检测模块120的示意图。在本申请的一实施例中，幅度检测模块120还可以是包括第二数模转换器121和第二比较器122，第二比较器122分别与模拟信号源和第二数模转换器121连接。

其中，第二数模转换器121被配置为依次向比较器输出幅度与第一阈值匹配的第二目标信号和/或幅度与第二阈值匹配的第三目标信号；第二比较器122用于接收模拟信号，并将模拟信号分别与第二目标信号和/或第三目标信号进行对比，以执行第一调整过程。

本实施例中，第二模数转换器可以配置幅度与第一阈值和/或第二阈值匹配的数字信号，然后转换为模拟信号输入，以使得第二比较器122能够比较模拟信号源输入的模拟信号与第二数模转换器121输出的模拟信号的幅度大小，从而根据幅度差异执行第一调整过程。此外，当第一阈值与第二阈值相等时，第二目标信号与第三目标信号相同。当第一阈值和第二阈值不等时，第二模数转换器可以仅输出第二目标信号和第三目标信号中的其中一个；第二模数转换器还可以在先输出第二目标信号，在幅度小于第二目标信号的情况下，再输出第三目标信号。

在该实施例中，数模转换器和第二比较器122为硬件电路，相较于软件程序，硬件电路的响应不受程序影响，且控制信号的传输更及时，由此，可以有效提高参考电压调控的及时性与可靠性。此外，第二数模转换器121和第二比较器122结构简单易于实现，可以有效降低幅度检测模块120的结构复杂度。

在本申请的一实施例中，模数转换器还包括电源模块和分压电路，电源模块与幅度检测模块120连接，电源模块通过分压电路与主体电路110连接；参考电压为分压电路输出的电压。

参考电压由ADC模块的电源电压分压得到，则本实施例中，可以将幅度检测模块120与电源模块连接，以通过幅度检测模块120控制电源模块输出的电压，从而实现参考电压的调整。其中，参考电压的调整由硬件电路实现，可以有效提高模数转换器工作的可靠性与准确性。

在本申请的一实施例中，幅度检测模块120被配置为：在增大或减小参考电压后，经预设延时后，增大或减小数字增益。

主体电路110包括第一比较器111、环路滤波器112和量化器113，幅度检测模块120在执行第一调整过程后，主体电路110可能还未完成对模拟信号的转换，此时，若直接修改数字增益，则可能使得修改后的数字增益对在先模拟信号转换的数字信号进行增益，从而使得数字增益与模拟信号/数字信号不匹配的问题，影响模数转换器的正常工作。

因此，在本申请的实施例中，在调整参考电压后，经预设延时再去调整数字增益，以使得数字增益能够准确地对数字信号进行增益，提高模数转换器工作的可靠性。其中，若数字增益电路116连接于量化器113之后，则预设延时与自第一比较器111接收到模拟信号至量化器113输出与该模拟信号对应数字信号的时间匹配。

如前所述，数字滤波与降采样模块114包括多级滤波器，在本申请的一实施例中，模数转换器还包括数字信号检测模块，数字信号检测模块连接于数字滤波与降采样模块114中任意两级滤波器之间。

在该实施例中，数字信号检测模块还与第一数模转换器115和数字增益电路116连接；数字信号检测模块用于检测数字信号的幅度，数字信号幅度检测模块120被配置为基于所述数字信号的幅度执行以下对参考电压和数字增益的第二调整过程：若幅度大于第三阈值，则增大参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；若在预设时长内，幅度小于始终小于或等于第四阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少数字增益至所述第二增益。

第一数模转换器115，也即N比特模数转换器。在模数转换器中，模拟信号与数字信号各自的幅度正相关，因此，数字信号的幅度也可以用于表征模拟信号的幅度。故在本申请的实施例中，若数字信号过大，大于第三阈值，同样表征模拟信号的幅度大于第一阈值，此时，可以增加参考电压和数字增益。反之，若数字信号幅度过小，小于第四阈值，表征着模拟信号的幅度小于第二阈值，此时，可以减少参考电压和数字增益。

在本申请的实施例中，检测模拟信号的幅度检测模块120和数字信号检测模块可以择一使用，也可以共同使用。在共同使用时，可以配置优先级，例如，优先执行幅度检测模块120的控制信号，或优先执行数字信号检测模块的控制信号，在此不再赘述。

在本申请的实施例中，数字信号检测模块连接于数字滤波与降采样模块114中任意两级滤波器之间，由此，至少有一级数字滤波器进行滤波，可以滤除部分高频噪声，提高幅度检测的准确性。此外，滤波与降采样需消耗部分时间，而数字信号检测模块之后有一级及以上滤波器及降采样，由此，可以使得数字信号的检测无需等待过长时间，从而能尽可能早地检测到，模拟信号幅度的变化，从而能够及时去调整参考电压，从而提高输出音频信号的性能。

在一些实施例中，还可以设置更多级的阈值，例如，设置大于第一阈值的阈值，并配置大于第一电压的参考电压和大于第一增益的数字增益；又或者配置小于第二阈值的阈值等，并配置小于第二电压的参考电压和小于第二增益的数字增益，上述第一阈值和第二阈值仅为示例，不应称为对本申请的限制。通过设置更大的阈值或更小的阈值，可以进一步提升模数转换器的性能。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种模数转换方法，可以应用于如前述任意实施例所提供的模数转换器。

请参阅图4，图4为本申请一实施例提供的模数转换方法的流程图，模数转换方法包括：

S210，检测接收到的模拟信号的幅度。

S220，将幅度与预设的第一阈值和第二阈值进行对比，执行如下第一调整过程：若幅度大于第一阈值，则增大参考电压至第一电压，以及增加数字增益至第一增益；若在预设时长内，幅度始终小于或等于第二阈值，则减小参考电压至第二电压，以及减少数字增益至第二增益。

一实施例中，基于逐次逼近式模拟数字转换器和处理子模块检测接收到的模拟信号的幅度。

其中，处理子模块与逐次逼近式模拟数字转换器连接，逐次逼近式模拟数字转换器与模拟信号源连接，处理子模块与主体电路110连接；逐次逼近式模拟数字转换器被配置为接收模拟信号，并输出幅度与模拟信号的幅度成正比的第一目标信号；处理子模块内配置有第一阈值和第二阈值，处理子模块被配置为将第一目标信号的幅度与第一阈值和第二阈值进行对比，执行第一调整过程。

一实施例中，基于第二数模转换器121和第二比较器122检测接收到的模拟信号的幅度。

其中，第二比较器122分别与模拟信号源和第二数模转换器121连接。第二数模转换器121被配置为依次向第二比较器122输出幅度与第一阈值匹配的第二目标信号和/或幅度与第二阈值匹配的第三目标信号；第二比较器122用于接收模拟信号，并将模拟信号分别与第二目标信号和/或第三目标信号进行对比，以执行第一调整过程。

一实施例中，增大参考电压至第一电压，包括：通过调整电源模块和分压电路的输出增大参考电压。减少参考电压至第一电压，包括：通过调整电源模块和分压电路的输出减少参考电压。

一实施例中，模数转换方法应用于主体电路包括sigma－delta ADC的模数转换器。

一实施例中，增加数字增益至第一增益，包括：在数字信号通过数字滤波与降采样模块114输出之前，增加数字增益至第一增益，并基于第一增益对数字信号进行增益。减少数字增益至第一增益，包括：在数字信号通过数字滤波与降采样模块114输出之前，减少数字增益至第二增益，并基于第二增益对数字信号进行增益。

一实施例中，在增大或减小参考电压后，经预设延时后，增大或减小数字增益；预设延时与自第二比较器122接收到所述模拟信号至量化器113输出与该模拟信号对应数字信号的时间匹配。

一实施例中，模数转换方法还包括：检测数字滤波与降采样模块114中任意两级滤波器之间数字信号的幅度，并基于数字信号的幅度执行以下对参考电压和所述数字增益的第二调整过程：若幅度大于第三阈值，则增大参考电压至所述第一电压，以及增加数字增益至所述第一增益；若在预设时长内，幅度小于始终小于或等于第四阈值，则减小参考电压至第二电压，以及减少数字增益至第二增益；其中，第三阈值大于第四阈值。

可以理解，模数转换方法与前述模数转换器所实现的功能相似，在此不再展开。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种主动降噪耳机，主动降噪耳机包括如前述任意实施例所提供的模数转换器。

主动降噪耳机还可以包括前馈麦克风、反馈麦克风等，前馈麦克风、反馈麦克风分别作为模拟信号源与模数转换器连接。

主动降噪耳机主要用于对低于3KHz以下的低频信号进行降噪，而在低频振动的场景下，如用户佩戴耳机坐于车内，而车有颠簸或车过减速带，或者用户佩戴耳机，而用户所倚靠的物体有振动等，模数转换器会采集到较大的低频信号，例如，低频信号幅度超过500mV，800mV，1000mV等，频率小于100Hz，50Hz，20Hz等。若模数转换器一直采用较大的参考电压，例如，参考电压为800mV，1000mV，1200mV等，则功耗较大，同时会降低模数转换器采样小信号音频的精度。

在本申请的实施例中，主动降噪耳机包括前述实施例所提供的可动态调整参考电压的模数转换器，由于低频振动引起的音频信号频率较低，因此，当幅度检测模块120检测到较大幅度的低频信号时，例如，幅度为50mV，100mV，200mV，300mV等，再去提高参考电压，提高采样能力，以及在无低频振动时，恢复至一较低的参考电压，即恢复至第二参考电压，由此，减少在无低频振动时模数转换器的功耗。

此外，由于第一电压和第一增益之比和第二电压与第二增益之比相同，则会使得采集的音频信号(也即模拟信号)转换的数字信号不会随着参考电压的变化引起变化，从而减少因幅度变化引起的啪啪声。以及，在本申请的实施例中，对调整参考电压与数字增益时延的精确控制，进一步减少耳机的啪啪声。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法或设备，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上各实施例可以在不冲突的情况下自由组合，组合得到的实施例涵盖在本申请的保护范围之内。以上各实施例所涉及的第一和第二仅示区分，其结构可以相同或不同。

以上对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模数转换器，其特征在于，包括：

主体电路，配置为与模拟信号源连接，所述主体电路中配置有参考电压和数字增益；所述主体电路用于基于所述参考电压将所述模拟信号源输出的模拟信号转换为数字信号，并基于所述数字增益对所述数字信号进行增益后输出；

幅度检测模块，和所述主体电路连接，并被配置为与所述模拟信号源连接；所述幅度检测模块中配置有第一阈值和第二阈值；

所述幅度检测模块被配置为检测所述模拟信号的幅度，并根据所述幅度执行以下对所述参考电压与所述数字增益的第一调整过程：

若所述幅度大于所述第一阈值，则增大所述参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；

若在预设时长内，所述幅度小于始终小于或等于所述第二阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少所述数字增益至第二增益；

其中，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一电压大于所述第二电压，所述第一增益大于所述第二增益；所述第一电压和所述第一增益之间的第一比值和所述第二电压与所述第二增益之间的第二比值匹配。

2.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述幅度检测模块包括逐次逼近式模拟数字转换器和处理子模块；所述处理子模块与所述逐次逼近式模拟数字转换器连接，所述逐次逼近式模拟数字转换器与所述模拟信号源连接，所述处理子模块与所述主体电路连接；

所述逐次逼近式模拟数字转换器被配置为接收所述模拟信号，并输出幅度与所述模拟信号的幅度成正比的第一目标信号；

所述处理子模块内配置有所述第一阈值和所述第二阈值，所述处理子模块被配置为将所述第一目标信号的幅度与所述第一阈值和所述第二阈值进行对比，执行所述第一调整过程。

3.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述幅度检测模块包括第二数模转换器和第二比较器，所述第二比较器分别与所述模拟信号源和所述第二数模转换器连接；

所述第二数模转换器被配置为依次向所述第二比较器输出幅度与所述第一阈值匹配的第二目标信号和/或幅度与所述第二阈值匹配的第三目标信号；

所述第二比较器用于接收所述模拟信号，并将所述模拟信号分别与所述第二目标信号和/或所述第三目标信号进行对比，以执行所述第一调整过程。

4.根据权利要求1所述的模数转换器，其特征在于，所述模数转换器还包括电源模块和分压电路，所述电源模块与所述幅度检测模块连接，所述电源模块通过所述分压电路与所述主体电路连接；所述参考电压为所述分压电路输出的电压。

5.根据权利要求1－4任一项所述的模数转换器，其特征在于，所述主体电路包括sigma－delta ADC。

6.根据权利要求5所述的模数转换器，其特征在于，

所述sigma－delta ADC中的数字增益电路被设置为：连接于所述sigma－delta ADC中的量化器和数字滤波与降采样模块之间；

所述幅度检测模块与所述sigma－delta ADC中的所述数字增益电路连接，所述幅度检测模块被配置为调整所述数字增益电路中配置的数字增益。

7.根据权利要求6所述的模数转换器，其特征在于，所述sigma－deltaADC包括：依次串联的第一比较器、环路滤波器、量化器，所述幅度检测模块被配置为：在增大或减小所述参考电压后，经预设延时后，增大或减小所述数字增益；所述预设延时与自所述第一比较器接收到所述模拟信号至所述量化器输出与该模拟信号对应数字信号的时间匹配。

8.根据权利要求6所述的模数转换器，其特征在于，所述sigma－delta ADC中数字滤波与降采样模块包括多级滤波器；所述模数转换器还包括数字信号检测模块，所述数字信号检测模块连接于所述数字滤波与降采样模块中任意两级滤波器之间；

所述数字信号检测模块还与所述sigma－delta ADC的第一数模转换器和所述数字增益电路连接；

所述数字信号检测模块用于检测所述数字信号的幅度，所述数字信号幅度检测模块被配置为基于所述数字信号的幅度执行以下对所述参考电压和所述数字增益的第二调整过程：

若所述幅度大于第三阈值，则增大所述参考电压至所述第一电压，以及增加所述数字增益至所述第一增益；

若在预设时长内，所述幅度小于始终小于或等于第四阈值，则减小所述参考电压至所述第二电压，以及减少所述数字增益至所述第二增益；

其中，第三阈值大于第四阈值。

9.一种模数转换方法，其特征在于，应用于如权利要求1－7任一项所述的模数转换器，所述模数转换方法包括：

检测接收到的模拟信号的幅度；

将所述幅度与预设的第一阈值和第二阈值进行对比，执行如下第一调整过程：

若所述幅度大于第一阈值，则增大所述参考电压至第一电压，以及增加所述数字增益至第一增益；

若在预设时长内，所述幅度始终小于或等于所述第二阈值，则减小所述参考电压至第二电压，以及减少所述数字增益至第二增益；

其中，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值，所述第一电压大于第二电压，所述第一增益大于第二增益；所述第一电压和所述第一增益之比和所述第二电压与第二增益之比相同。

10.一种主动降噪耳机，其特征在于，包括：

如权利要求1－8任一项所述的模数转换器。