CN1529409A - 一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置，属于音量调节的控制领域。本发明包括具有PCM音频输入端和PCM音频输出端的数字增益控制器、数模转换器以及具有模拟信号输入端和功率输出端的功率放大器。所述PCM音频输出端与数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述功率放大器的模拟信号输入端相连接。其结构特点在于，还包括具有数字增益输入端的数字增益渐变控制器，所述数字增益渐变控制器的输出端连接所述数字增益控制器的另一输入端。
Description
技术领域
本发明涉及音量调节的控制领域，尤其涉及一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置。
背景技术
在音频回放系统中，当调节音量时音量发生变化特别是音量变化较大时通常会引入噪声。参看图1，现有技术中的音量调节装置包括具有PCM音频输入端和PCM音频输出端的数字增益控制器、数模转换器以及具有功率输出端的功率放大器，PCM音频输出端与数模转换器的输入端连接，数模转换器的输出端与所述功率放大器的输入端相连接。参看图2，为便于说明，以一正弦波形式的音频回放为例，在回放过程中随意调节该增益会导致正弦波幅度变化过程中出现毛刺即噪声，这一噪声会引起听觉上的不适。同时音量的突然增强或减弱也会带来听觉上的不适，因而需要加以处理。下表为图2中进行增益变化对照表。
| GAIN[3:0] | F | E | … | 2 | 1 | 0 |
| 增益 | -30dB | -28dB | … | -4dB | -2dB | 0dB |
发明内容
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的发明目的为提供一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置。本发明在进行音量调节时，不会产生噪声，音量也会逐渐增强或者减弱，避免了音量的突然增强或减弱给听觉上带来的不适。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：
一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置，包括具有PCM音频输入端和PCM音频输出端的数字增益控制器、数模转换器以及具有模拟信号输入端和功率输出端的功率放大器。所述PCM音频输出端与数模转换器的输入端连接，所述数模转换器的输出端与所述功率放大器的模拟信号输入端相连接。其结构特点在于，还包括具有数字增益输入端的数字增益渐变控制器，所述数字增益渐变控制器的输出端连接所述数字增益控制器的另一输入端。
本发明上述装置还包括数字过零检测电路、数字增益更新控制器，所述数字增益渐变控制器的输出端连接数字增益更新控制器的输入端a，数字增益更新控制器的输出端连接所述数字增益控制器的另一输入端。所述PCM音频输出端还连接所述数字过零检测电路的输入端，所述数字过零检测电路的输出端连接所述数字增益更新控制器的输入端b。
本发明上述装置还包括具有模拟增益输入端的模拟增益渐变控制器，所述模拟增益渐变控制器的输出端连接所述功率放大器的另一输入端。
本发明上述装置还包括模拟过零检测电路、模拟增益更新控制器，所述模拟增益渐变控制器的输出端连接模拟增益更新控制器的输入端a，模拟增益更新控制器的输出端连接所述功率放大器的另一输入端。所述功率放大器的功率输出端还连接所述模拟过零检测电路的输入端，所述模拟过零检测电路的输出端连接所述模拟增益更新控制器的输入端b。
上述数字增益渐变控制器和模拟增益渐变控制器的增益变化步长和增益调节时间间隔是可配置的。
上述数字过零检测电路中的零值设定为标准零值附近的微小的阈值。
本发明由于采用了数字增益渐变控制器和模拟增益渐变控制器，新的增益输入并非直接输入到数字增益放大器或功率放大器上，而是通过数字增益渐变控制器和模拟增益渐变控制器，其作用机理是当增益变化较大时，实际输出到数字增益放大器或功率放大器增益是按照某一预定的步长以预定的时间间隔逐渐变化到增益的目标值，同时增益变化步长和增益调节时间间隔是可配置的。这样就大大减少了音量调节时的噪音，而且音量是逐渐增强或者减弱，使听觉上更加舒适。另外，本发明还增加了数字过零增益电路和模拟过零增益电路来控制增益的更新，这样在增益渐变控制器的基础上消除了输出端剩余的突变毛刺噪声。
附图说明
图1为现有技术的结构原理图；
图2为采用现有技术装置进行增益调节的正弦波形图；
图3为本发明实施例1的结构原理图；
图4为采用本发明实施例1进行增益调节的正弦波形图；
图5为图4的局部放大图；
图6为本发明实施例2的结构原理图；
图7为采用实施例2进行增益调节的正弦波形图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
具体实施方式
实施例1
参看图3，一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置，包括具有PCM音频输入端和PCM音频输出端的数字增益控制器1、数模转换器2以及具有模拟信号输入端和功率输出端的功率放大器3。所述PCM音频输出端与数模转换器2的输入端连接，所述数模转换器2的输出端与所述功率放大器3的模拟信号输入端相连接。本实施例还包括具有数字增益输入端的数字增益渐变控制器4和具有模拟增益输入端的模拟增益渐变控制器7。所述数字增益渐变控制器4的输出端连接所述数字增益控制器1的另一输入端。所述模拟增益渐变控制器7的输出端连接所述功率放大器3的另一输入端。在本实施例中，新的增益输入并非直接输入到数字增益放大器或功率放大器上，而是通过数字增益渐变控制器和模拟增益渐变控制器，其作用机理是当增益变化较大时，实际输出到数字增益放大器或功率放大器增益是按照某一预定的步长以预定的时间间隔逐渐变化到增益的目标值，同时增益变化步长和增益调节时间间隔是可配置的。
参看图4和图5，当用户将增益从-30dB(GAIN＝0×0f)调制-14dB(GAIN＝0×07)时硬件内部实际变化过程为-30dB，-28dB，…，-16dB，-14dB，从而实现声音渐强的过程，反之则实现声音减弱过程。通过图5，我们注意到使用本发明实施例1的装置后，进行音量调解后的正弦波同背景技术相比，波形上的毛刺已经少了很多，但输出波形上仍然有毛刺的存在。
实施例2
参看图6，实施例2在实施例1的基础上还包括数字过零检测电路5、数字增益更新控制器6、模拟过零检测电路8、模拟增益更新控制器9。所述数字增益渐变控制器4的输出端连接数字增益更新控制器6的输入端a，数字增益更新控制器6的输出端连接所述数字增益控制器1的另一输入端。所述PCM音频输出端还连接所述数字过零检测电路5的输入端，所述数字过零检测电路5的输出端连接所述数字增益更新控制器6的输入端b。所述模拟增益渐变控制器7的输出端连接模拟增益更新控制器9的输入端a，模拟增益更新控制器9的输出端连接所述功率放大器3的另一输入端，所述功率放大器的功率输出端还连接所述模拟过零检测电路8的输入端，所述模拟过零检测电路8的输出端连接所述模拟增益更新控制器9的输入端b。
下面，分析过零检测电路的工作原理。增益放大系统中其放大关系可表示为：Vout＝Vin*Gain(Vout：输出；Vin：输入Gain：增益)。因此当Vin＝0时Vout将不受增益变化的影响。所以我们选择Vin为零时改变增益将不会对输出端带来突变毛刺噪声。因而，我们在电路中设计了数字过零检测电路5、模拟过零检测电路8、数字增益更新控制器6和模拟增益更新控制器8来控制增益的更新。由于功率放大器3输出的模拟信号为连续信号，模拟过零检测电路8可以通过检测其输出的零偏置加以实现。由于数字化的音频信号可以表示为一零值上下震荡的离散值，离散后可能并不存在准确的零值，而是表现为零值附近的微小值，因而在实际电路中应检测这一微小的阈值，当输入到数字过零检测电路5的数字化音频信号的幅值小于这一阈值时数字过零检测电路5输出的更新使能信号有效，否则更新使能信号无效。
下面分析增益更新控制器工作原理。当数字过零检测电路5输入到数字增益更新控制器6的更新使能信号无效时，数字增益更新控制器6输出到数字增益控制器1的数字增益保持当前值；当模拟过零检测电路8输入到模拟增益更新控制器9的更新使能信号无效时，模拟增益更新控制器9输出到功率放大器3的模拟增益保持当前值。当数字过零检测电路5输入到数字增益更新控制器6的更新使能信号有效时，数字增益更新控制器6输出到数字增益控制器1的数字增益为数字增益渐变控制器4的当前增益；当模拟过零检测电路8输入到模拟增益更新控制器9的更新使能信号有效时，模拟增益更新控制器9输出到功率放大器3的模拟增益为模拟增益渐变控制器7的当前增益。
参看图7，采用这一方法后的输出波形已没有毛刺噪声。
Claims (6)
1.一种消除音量变化引入噪声的音量调节的装置，包括具有PCM音频输入端和PCM音频输出端的数字增益控制器(1)、数模转换器(2)以及具有模拟信号输入端和功率输出端的功率放大器(3)，所述PCM音频输出端与数模转换器(2)的输入端连接，所述数模转换器(2)的输出端与所述功率放大器(3)的模拟信号输入端相连接，其特征在于，还包括具有数字增益输入端的数字增益渐变控制器(4)，所述数字增益渐变控制器(4)的输出端连接所述数字增益控制器(1)的另一输入端。
2.按照权利要求1所述装置，其特征在于，还包括数字过零检测电路(5)、数字增益更新控制器(6)，所述数字增益渐变控制器(4)的输出端连接数字增益更新控制器(6)的输入端a，数字增益更新控制器(6)的输出端连接所述数字增益控制器(1)的另一输入端，所述PCM音频输出端还连接所述数字过零检测电路(5)的输入端，所述数字过零检测电路(5)的输出端连接所述数字增益更新控制器(6)的输入端b。
3.按照权利要求1或2所述装置，其特征在于，还包括具有模拟增益输入端的模拟增益渐变控制器(7)，所述模拟增益渐变控制器(7)的输出端连接所述功率放大器(3)的另一输入端。
4.按照权利要求3所述装置，其特征在于，还包括模拟过零检测电路(8)、模拟增益更新控制器(9)，所述模拟增益渐变控制器(7)的输出端连接模拟增益更新控制器(9)的输入端a，模拟增益更新控制器(9)的输出端连接所述功率放大器(3)的另一输入端，所述功率放大器(3)的功率输出端还连接所述模拟过零检测电路(8)的输入端，所述模拟过零检测电路(8)的输出端连接所述模拟增益更新控制器(9)的输入端b。
5.按照权利要求4所述装置，其特征在于，所述数字增益渐变控制器(4)和模拟增益渐变控制器(7)的增益变化步长和增益调节时间间隔是可配置的。
6.按照权利要求2所述装置，其特征在于，所述数字过零检测电路(5)中的零值设定为标准零值附近的微小的阈值。
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