CN1662043A - 音量调整装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种音量调整装置及方法，用以调整由音频系统输出的音频信号音量，其中音量调整装置包括一控制器及一调整电路。控制器包括：一微控制单元；一RAM；及一非易失性内存。调整电路包括：一衰减电路及一切换器。衰减电路包括：一第一电阻，与音频信号输入端相连；一第二电阻，一端接于第一电阻输出端，另一端接地；一第三电阻，一端接于第一电阻输出端；一第一二极管，阴极接于第三电阻另一端；一第二二极管，阳极接于第三电阻另一端；及一机械开关，一端与第一二极管阳极及第二二极管阴极相连，另一端接地。第一电阻输出端及微控制单元接于切换器。使用本发明的音量调整装置，用户不仅能依据个人喜好调整音量，还能免受突发高音干扰。

Description

音量调整装置及方法
【技术领域】
本发明涉及一种音量调整装置及方法，尤其是涉及一种用于电视及其它音频系统的音量调整装置及方法。
【背景技术】
由于人为因素或其它不可避免的客观因素，电视或无线电接收机等音频系统经常会播放一些突发高音。该等突发高音包括有电视运营商为吸引用户注意而特意提高的广告音量以及一些意外噪音。在白天或热闹环境下，该等突发高音不容易干扰用户。但是，在深夜或宁静环境下，用户就很容易受到干扰。
为解决前述的问题，一种现有方法可参阅1992年07月14日公告的美国第5,130,665号专利，该专利公开了一种音量控制装置及方法，通过用户设定一最大值及一最小值，该音量控制装置及方法控制音频信号在该最大值及最小值范围内输出，从而避免输出大于最大值的音频信号以干扰用户。但是，在激活前述音量控制模式后，用户不能再做正常的音量调整。如用户需要依据个人喜好调整音量，他/她必须先退出前述音量控制模式，之后才能做调整动作。如此，该音量控制装置给用户造成了不便。
【发明内容】
针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种用户无需退出音量控制模式即可做正常音量调整的音量调整装置及方法。
为实现本发明目的，本发明提供一种用以调整由音频系统输出的音频信号音量的音量调整装置。该音量调整装置包括有：一控制器，其与前述音频系统的音频放大器连接，用以控制音频信号的放大倍数；及一执行音量调整的调整电路。该调整电路包括有：一衰减电路，其用以衰减输入音频信号；及一切换器。该衰减电路包括有：一第一电阻，其输入端与前述音频系统的调谐器相连；一第二电阻，其一端接于第一电阻输出端，另一端接地；一第三电阻，其一端接于第一电阻输出端；一第一二极管，其阴极接于第三电阻另一端；一第二二极管，其与第一二极管并联，并以阳极与前述第三电阻另一端相连；及一机械开关，其一端与并联的第一二极管的阳极及第二二极管的阴极相连，其另一端接地。前述音频系统的调谐器及第一电阻输出端分别连接至该切换器的输入端，该切换器的输出端接于前述音频系统的音频处理器。该控制器包括有：一微控制单元，其与切换器相连，并控制该切换器以切换该调整电路的工作模式；一RAM，其与微控制单元相连；及一非易失性内存，其与微控制单元相连。
本发明进一步提供一种用以调整由音频系统输出的音频信号音量的音量调整方法。该方法包括有如下步骤：(a)判断音量调整装置是否需要处于衰减工作模式；(b)如是需要处于衰减工作模式，控制切换器切换调整电路至衰减工作模式；(c)如不需要处于衰减工作模式，控制切换器切换调整电路至正常工作模式；(d)衰减输入音频信号，如机械开关断开，或者机械开关导通而且输入音频信号VI小于VI1，输出衰减后的音频信号VI*R2/(R1+R2)至切换器，如机械开关导通而且输入音频信号VI位于VI1及VIM间，输出衰减后的音频信号VI*R3/(R1+R3)至切换器；及(e)重复步骤(a)至步骤(d)直至前述音频系统关闭。前述VI表示输入音频信号，VIM表示最大的输入音频信号，R1表示第一电阻的阻值，R2表示第二电阻的阻值，R3表示前述第二电阻与第三电阻的并联阻值。
本发明所提供的调整电路能有效降低突发高音的音量，使其在深夜或宁静环境下对用户的干扰降至极低。同时，通过本发明所提供的控制器控制前述音频系统的音频放大器，用户还能方便地依据个人喜好正常调整音量。
【附图说明】
图1是具有本发明音量调整装置的电视部份示意图。
图2是本发明音量调整装置的衰减电路结构图。
图3是本发明音量调整装置调整音量的原理示意图。
图4是本发明音量调整方法的工作流程图。
【具体实施方式】
参阅图1所示，是具有本发明音量调整装置10的电视部份示意图。该音量调整装置10具一正常工作模式及一衰减工作模式。通过红外遥控器50或电视面板上的功能键，用户可选择该音量调整装置10的工作模式。该音量调整装置10包括一控制器101及一执行音量调整的调整电路102。该控制器101包括有一微控制单元1010、一RAM (Random Access Memory)1012及一EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)1014。该RAM 1012与微控制单元1010相连，用以储存数据。该EEPROM 1014与微控制单元1010相连，用以储存数据。该控制器101控制电视的音频放大器40对音频信号的放大倍数。在另一实施例中，前述EEPROM 1014可由其它非易失性(Nonvolatile)内存代替，如ROM、EPROM及FlashMemory等。
该音量调整装置10的工作模式决定前述调整电路102的工作模式。当该音量调整装置10是正常工作模式时，该调整电路102处于正常工作模式；当该音量调整装置10是衰减工作模式时，该调整电路102处于衰减工作模式。该调整电路102包括一衰减电路1022及一用以切换该调整电路102的工作模式的切换器1024。该衰减电路1022及该切换器1024的输入端分别接于电视的调谐器20。该衰减电路1022的输出端连接至该切换器1024的输入端。该切换器1024与微控制单元1010相连，并由微控制单元1010依据该音量调整装置10的工作模式以控制其切换该调整电路102的工作模式。该切换器1024输出端接于电视的音频处理器30，并输出正常音频信号或由衰减电路1022衰减后的音频信号至该音频处理器30。
参阅图2所示，是本发明音量调整装置10的衰减电路1022结构图。该衰减电路1022包括有机械开关S、电阻R1、R2、R3、R4、R5，及二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11、D12。电阻R1输入端接于电视的调谐器20，且电阻R2、R3、R4、R5的一端并接于电阻R1输出端。经衰减后的音频信号通过电阻R1的输出端输出至图1中的切换器1024。电阻R2另一端接地。电阻R3另一端分别与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极相连接。电阻R4另一端分别与二极管D3的阴极、二极管D5的阳极相连接。二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相串联，二极管D5的阴极与二极管D6的阳极相串联。电阻R1另一端分别与二极管D7的阴极、二极管D10的阳极相连接。二极管D7的阳极与二极管D8的阴极相串联，二极管D8的阳极与二极管D9的阴极相串联。二极管D10的阴极与二极管D11的阳极相串联，二极管D11的阴极与二极管D12的阳极相串联。机械开关S一端分别与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、二极管D4的阳极、二极管D6的阴极、二极管D9的阳极及二极管D12的阴极相连接。机械开关S另一端接地。
请一并参阅图3，横轴”VI”表示输入至该音量调整装置10的音频信号，纵轴”VO”表示由该音量调整装置10输出的音频信号，横轴中”VIM”表示输入至该音量调整装置10的最大音频信号。当用户选择该音量调整装置10的正常工作模式时，前述微控制单元1010控制切换器1024切换该调整电路102至正常工作模式。此时，音频信号直接输入至切换器1024，再输出至电视的音频处理器30。如此，在用户选定一其喜爱的音量后，电视所接收的各种节目、广告以及其它声音(包括各种噪音)经由该音量调整装置10的输入输出音频信号关系如图中斜率较大的虚线所示。即，在正常工作模式下，该音量调整装置10的输出音频信号VO与其输入音频信号VI相同，其函数表示为：
              VO＝VI(0＜＝VI＜＝VIM)。
当用户选择该音量调整装置10的衰减工作模式时，前述微控制单元1010控制切换器1024切换该调整电路102至衰减工作模式。此时，音频信号输入至该调整电路102的衰减电路1022。如用户希望输入音频信号VI经衰减电路1022后衰减幅度较小，其可断开机械开关S，使得输入音频信号仅经由电阻R1及电阻R2传输。如此，电视所接收的各种节目、广告以及其它声音(包括各种噪音)经由该音量调整装置10的输入输出音频信号关系如图中斜率较小的虚线所示(在0至VI1值间的虚线为实线所覆盖)。其函数表示为：
VO＝VI*R2/(R1+R2)  (S断开；0＜＝VI＜＝VIM)。
如用户希望输入音频信号VI经衰减电路1022后衰减幅度较大，其可导通机械开关S。由二极管的单向导电特性可知，仅当该二极管的正向电压超过其导通电压值后，二极管才导通。该导通电压值依据不同二极管有所不同，例如硅二极管的导通电压值为0.5V，锗二极管的导通电压值为0.1V。图中VI1表示二极管D1(或二极管D2)导通时的输入音频信号。VI2表示串联的二极管D3与二极管D4(或串联的二极管D5与二极管D6)一起导通时的输入音频信号。VI3表示串联的二极管D7、二极管D8与二极管D9(或串联的二极管D10、二极管D11与二极管D12)一起导通时的输入音频信号。因此，当输入音频信号VI小于VI1时，所有二极管均无电流通过，电流仅经由电阻R1及电阻R2传输。当输入音频信号VI位于VI1及VI2间时，二极管D1或二极管D2导通，电流经由电阻R1、电阻R2及电阻R3传输。当输入音频信号VI位于VI2及VI3间时，串联的二极管D3与二极管D4(或串联的二极管D5与二极管D6)一起导通，电流经由电阻R1、电阻R2、电阻R3及电阻R4传输。当输入音频信号VI位于VI3及VIM间时，串联的二极管D7、二极管D8与二极管D9(或串联的二极管D10、二极管D11与二极管D12)一起导通，电流经由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5传输。如此，电视所接收的各种节目、广告以及其它声音(包括各种噪音)经由该音量调整装置10的输入输出音频信号关系如图中实线所示。其分段函数表示为：
VO＝VI*R2/(R1+R2)    (S导通，0＜＝VI＜＝VI1)；
VO＝VI*R33/(R1+R33)  (S导通，VI1＜VI＜＝VI2)；
VO＝VI*R44/(R1+R44)  (S导通，VI2＜VI＜＝VI3)；
VO＝VI*R55/(R1+R55)  (S导通，VI3＜VI＜＝VIM)。
前述分段函数的电阻R33为电阻R2及电阻R3并联后的整体电阻，电阻R44为电阻R2、电阻R3及电阻R4并联后的整体电阻，电阻R55为电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5并联后的整体电阻。由于并联的电阻越多其整体电阻值越小，故，前述分段函数的各段函数斜率值大小关系为R2/(R1+R2)＜R33/(R1+R33)＜R44/(R1+R44)＜R55/(R1+R55)。由此可见，该衰减电路1022阶段性地衰减输入音频信号VI，且输入音频信号VI越大，其衰减幅度越大。因此，由衰减电路1022输出的音频信号是衰减后的音频信号。该衰减后的音频信号经由切换器1024，输出至电视的音频处理器30，再经由电视的音频放大器40放大后播放出来。因此，电视所播放的各种节目、广告以及其它声音(包括各种噪音)的音量是经衰减后的音量，从而避免突发高音干扰用户。
前述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4及电阻R5数值大小可相同，亦可不同，由电视制造商依实际需要而定。另外，电视制造商也可根据实际需要，减少并联电阻及二极管的数量，例如减去电阻R5及二极管D7、D8、D9、D10、D11与D12，或者同时再减去电阻R4及二极管D3、D4、D5与D6。反之亦然，电视制造商也可根据实际需要，增加并联电阻及二极管的数量，该并联电阻及二极管的连接关系类似前述并联电阻及二极管的连接关系。
在本发明音量调整装置10处于衰减工作模式时，用户能同时通过红外遥控器50或电视面板上的功能键依据个人喜好调节音量。其通过微控制单元1010控制电视的音频放大器40的放大倍数以实现。本发明音量调整装置10亦可用于其它音频系统，例如无线电接收机等。
参阅图4所示，是本发明音量调整方法的工作流程图。通过红外遥控器50或电视面板上的功能键，用户选择该音量调整装置10的工作模式。在步骤S510，微控制单元1010判断该音量调整装置10是否需要处于衰减工作模式。如是，工作流程转至步骤S512，否则，工作流程转至步骤S522。在步骤S522，微控制单元1010控制切换器1024切换该调整电路102至正常工作模式。在步骤S524，切换器1024传送正常音频信号至音频处理器30。在步骤S512，微控制单元1010控制切换器1024切换该调整电路102至衰减工作模式。在步骤S514，衰减电路1022接收输入音频信号。在步骤S516，衰减电路1022衰减输入音频信号。如机械开关S断开，或者机械开关S导通而且输入音频信号VI小于VI1，则衰减电路1022输出衰减后的音频信号VI*R2/(R1+R2)至切换器1024。如机械开关S导通而且输入音频信号VI位于VI1及VI2间，则衰减电路1022输出衰减后的音频信号VI*R33/(R1+R33)至切换器1024。如机械开关S导通而且输入音频信号VI位于VI2及VI3间，则衰减电路1022输出衰减后的音频信号VI*R4/(R1+R44)至切换器1024。如机械开关S导通而且输入音频信号VI位于VI3及VIM间，则衰减电路1022输出衰减后的音频信号VI*R55/(R1+R55)至切换器1024。在步骤S518，切换器1024传送该衰减后的音频信号至音频处理器30。
自用户打开电视后，前述工作流程将不断被重复，直至用户关闭电视后方停止。

Claims (13)

1.一种音量调整装置，用以调整由音频系统输出的音频信号音量，其特征在于该音量调整装置包括有：
一执行音量调整的调整电路，该调整电路包括有：
一衰减电路，用以衰减输入的音频信号，该衰减电路包括有：
一第一电阻，其输入端接于前述音频系统的调谐器；
一第二电阻，其一端接于第一电阻输出端，另一端接地；
一第三电阻，其一端接于第一电阻输出端；
一第一二极管，其阴极接于第三电阻另一端；
一第二二极管，其与第一二极管并联，并以阳极与前述第三电阻另一端相连；及
一机械开关，其一端与并联的第一二极管的阳极及第二二极管的阴极相连，其另一端接地；及
一切换器，前述音频系统的调谐器及前述第一电阻输出端分别连接至该切换器输入端，该切换器的输出端接于前述音频系统的音频处理器；及
一控制器，其与前述音频系统的音频放大器连接，用以控制音频信号的放大倍数，该控制器包括有：
一微控制单元，其与切换器相连，并控制该切换器以切换该调整电路的工作模式；
一RAM，其与微控制单元相连；及
一非易失性内存，其与微控制单元相连。
2.如权利要求1所述的音量调整装置，其特征在于该音量调整装置具一正常工作模式及一衰减工作模式。
3.如权利要求2所述的音量调整装置，其特征在于该调整电路具一正常工作模式及一衰减工作模式，且前述音量调整装置的工作模式决定该调整电路的工作模式。
4.如权利要求1所述的音量调整装置，其特征在于该衰减电路还包括：
一第四电阻，其一端接于第一电阻输出端；
一第三二极管，其阴极接于第四电阻另一端；
一第四二极管，其阴极串接于第三二极管阳极，其阳极接于前述机械开关；
一第五二极管，其与第三二极管并联，并以阳极与第四电阻另一端相连；及
一第六二极管，其阳极串接于第五二极管阴极，其阴极接于前述机械开关。
5.如权利要求4所述的音量调整装置，其特征在于该衰减电路还包括：
一第五电阻，其一端接于第一电阻输出端；
一第七二极管，其阴极接于第五电阻另一端；
一第八二极管，其阴极串接于第七二极管阳极；
一第九二极管，其阴极串接于第八二极管阳极，其阳极接于前述机械开关；
一第十二极管，其与第七二极管并联，并以阳极与第五电阻另一端相连；
一第十一二极管，其阳极串接于第十二极管阴极；及
一第十二二极管，其阳极串接于第十一二极管阴极，其阴极接于前述机械开关。
6.如权利要求1所述的音量调整装置，其特征在于前述非易失性内存是一ROM、EPROM、EEPROM或Flash Memory。
7.如权利要求3所述的音量调整装置，其特征在于当该音量调整装置处于正常工作模式时，前述微控制单元控制切换器切换调整电路至正常工作模式，在正常工作模式下，音频信号输入至该切换器，再由该切换器输出至前述音频系统的音频处理器。
8.如权利要求7所述的音量调整装置，其特征在于该音频信号输出值与输入值相同。
9.如权利要求3所述的音量调整装置，其特征在于当该音量调整装置处于衰减工作模式时，前述微控制单元控制切换器切换调整电路至衰减工作模式，在衰减工作模式下，音频信号输入至该衰减电路，再经由切换器输出至前述音频系统的音频处理器。
10.一种音量调整方法，用以调整由音频系统输出的音频信号音量，其特征在于该音量调整方法包括有如下步骤：
(a)判断音量调整装置是否需要处于衰减工作模式；
(b)如是需要处于衰减工作模式，控制切换器切换调整电路至衰
   减工作模式；
(c)如不需要处于衰减工作模式，控制切换器切换调整电路至正常工作模式；
(d)衰减输入音频信号，如机械开关断开，或者机械开关导通而且输入音频信号VI小于VI1，输出衰减后的音频信号VI*R2/(R1+R2)至切换器，如机械开关导通而且输入音频信号VI位于VI1及VIM间，输出衰减后的音频信号VI*R3/(R1+R3)至切换器；及
(e)重复步骤(a)至步骤(d)直至前述音频系统关闭；
其中VI表示输入音频信号，VIM表示最大的输入音频信号，R1表示第一电阻的阻值，R2表示第二电阻的阻值，R3表示前述第二电阻与第三电阻的并联阻值。
11.如权利要求10所述的音量调整方法，其特征在于步骤(c)还包括传送正常音频信号至前述音频系统的音频处理器的步骤。
12.如权利要求10所述的音量调整方法，其特征在于步骤(d)之前包括接收输入音频信号的步骤。
13.如权利要求10所述的音量调整方法，其特征在于步骤(e)之前还包括传送衰减后的音频信号至前述音频系统的音频处理器的步骤。
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