TW201820311A - 音頻控制電路以及適用所述音頻控制電路的音量調整方法 - Google Patents

音頻控制電路以及適用所述音頻控制電路的音量調整方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種音頻控制電路，音頻控制電路包括一輸入模組、一音量控制信號偵測模組以及一音量調整模組。輸入模組用於接收一音頻信號。音量控制信號偵測模組用於接收一音量控制信號，且根據音量控制信號產生一音量調整信號。音量調整模組，用於接收音頻信號以及音量調整信號，並根據音頻信號以及音量調整信號產生一調整音量後的音頻信號。音量控制信號為一脈寬調變信號。

Description

音頻控制電路
本發明是有關於一種音頻控制電路，且特別是一種利用脈寬調變信號進行音量控制的音頻控制電路。
具有音樂撥放功能的電子裝置，其音量大小的調整，通常是以脈衝信號作為音頻控制晶片的音量控制信號，如此一來，其音量調整就被侷限在一定範圍中，無法進行細緻多階的調整，另外，在電路上的設計也較為複雜。
因此，如何提供一種能夠提供細緻調整範圍的音頻控制電路，實為業界的一個重要課題。
有鑑於此，本發明提供一種音頻控制電路，音頻控制電路包括一輸入模組、一音量控制信號偵測模組以及一音量調整模組。輸入模組用於接收一音頻信號。音量控制信號偵測模組用於接收一音量控制信號，且根據音量控制信號產生一音量調整信號。一音量調整模組，用於接收音頻信號以及音量調整信號，並根據音頻信號以及音量調整信號產生一調整音量後的音頻信號；其中，音量控制信號為一脈寬調變信號。
其中，音頻控制電路還包括一處理模組用於處理調整音量後的音頻信號的複數個音頻特性；以及一輸出模組，輸出調整音量後的音頻信號。
其中，音量控制信號偵測模組包括一取樣單元、一高電位計數單元、一低電位計數單元以及一工作週期計算單元。取樣單元用於根據一時脈信號對音頻控制信號進行取樣。時脈信號的一頻率值大於音頻控制信號的一頻率值。高電位計數單元用於計算音頻控制信號每一週期中的一高電位信號的一高電位信號時間。低電位計數單元用於計算音頻控制信號每一週期中的一低電位信號的一低電位信號時間。工作週期計算單元根據高電位信號時間以及低電位信號時間計算音頻控制信號每一週期的一工作週期百分比。
其中，音頻控制信號偵測模組還包括一時脈信號提供單元，提供時脈信號給取樣單元。
其中，時脈信號提供單元包括有複數個時脈信號，該等時脈信號分別包括不同的頻率值。
其中，音量控制信號偵測模組還包括一重置單元，根據高電位計數單元偵測得到的一高電位信號數量或是低電位計數單元偵測得到的一低電位信號數量，重置高電位計數單元、低電位計數單元以及工作週期計算單元。
其中，音量控制信號的一頻率值高於20KHz。
本發明實施例還提供了一種適用一音頻控制電路的音量調整方法，其包括：接收一音頻控制信號以及一音頻信號；計算音頻控制信號每一週期的工作週期百分比，並提供對應音頻控制信號每一週期的工作週期百分比的複數個音量調整值；以及根據該等音頻調整值，調整音頻信號的音量大小；其中，音頻控制信號為一脈寬調變信號。
其中，計算音頻控制信號每一周期的工作週期百分比步驟，包括下列步驟：根據一時脈信號對音頻控制信號進行取樣；計算音頻控制信號每一周期中的一高電位信號時間以及一低電位信號時間；以及根據每一周期中的高電位信號時間以及低電位信號時
間計算每一周期中的工作週期百分比；提供對應音頻控制信號中每一週期中的工作週期百分比的複數個音量調整值。
綜上所述，本發明實施例之音頻控制電路，可利用脈寬調變信號進行音量控制，在晶片封裝上只需單一腳位即可進行音量控制，可有效降低電路設計複雜度，除了簡化周邊電路的設計之外，也可以有效的降低成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1‧‧‧音頻控制電路
2‧‧‧喇叭裝置
10‧‧‧輸入模組
11‧‧‧音量調整模組
12‧‧‧音量控制信號偵測模組
13‧‧‧處理模組
14‧‧‧輸出模組
121‧‧‧取樣單元
122‧‧‧時脈信號提供單元
123‧‧‧重置單元
124‧‧‧高電位計數單元
125‧‧‧低電位計數單元
126‧‧‧工作週期計算單元
S_ADJ‧‧‧音量控制信號
S_Audio‧‧‧音頻信號
T‧‧‧週期時間
圖1繪示為本發明實施例的音量控制電路以及喇叭裝置的示意圖。
圖2繪示為本發明實施例的音量控制信號偵測模組的示意圖。
圖3A繪示為本發明實施例的音量控制信號的示意圖。
圖3B繪示為本發明實施例的音量調整信號的示意圖。
圖3C繪示為本發明實施例的調整後的音頻信號的示意圖。
圖4繪示為本發明實施例的音量調整方法的流程圖。
圖5繪示為本發明實施例的音量調整方法的另一流程圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以 區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。
以下將以至少一種實施例配合圖式來說明所述音量控制電路，然而，下述實施例並非用以限制本揭露內容。
〔本發明音量控制電路的實施例〕
請參照圖1至圖2，圖1繪示為本發明實施例的音量控制電路以及喇叭裝置的示意圖。圖2繪示為本發明實施例的音量控制信號偵測模組的示意圖。
在本實施例中，音頻控制電路1包括一輸入模組10、一音量調整模組11、一音量控制信號偵測模組、一處理模組13以及一輸出模組14。
輸入模組10電性連接音量調整模組11。音量調整模組11電性連接處理模組13以及音量控制信號偵測模組12。處理模組13則電性連接輸出模組14。音頻控制電路1的輸出模組14則電性連接一喇叭裝置2。
在本實施例中，輸入模組10係用於接收一音頻信號S_Audio，在本實施例中，音頻信號S_Audio可以是音樂、人聲或是其他任何聲音信號，在本發明中不作限制。另外，音頻信號S_Audio可以是類比形式或是數位形式，在本發明中不作限制。
音頻信號S_Audio經輸入模組10接收後，經過信號處理後，也就是將音頻信號S_Audio的序列信號轉換為可進行平行處理的信號型態，之後會先傳送至音量調整模組11之中進行音量大小的調整。音量控制信號偵測模組12用於接收一音量控制信號S_ADJ，且音量控制信號偵測模組12會根據音量控制信號S_ADJ產生一音量調整信號。音量控制信號偵測模組12產生的音量調整信號會傳送至音量調整模組11。音量調節模組11用於接收音頻信號S_Audio以及音量調整信號，調整音頻信號S_Audio的音量大 小，以產生一調整音量後的音頻信號。調整音量後的音頻信號則被傳送至處理模組13進行音頻信號的各種特性、呈現方式的處理，例如：音質等。
在本實施例中，音頻控制信號S_ADJ為一脈寬調變信號(Pulse Width Modulation,PWM)。在其他實施例中，音頻控制信號S_ADJ還可以是一高電位信號或是一低電位信號，在本發明中不作限制。
音量控制信號偵測模組12包括一取樣單元121、一時脈信號提供單元122、一重置單元123、一高電位計數單元124、一低電位計數單元125以及一工作週期計算單元126。
時脈信號提供單元122電性連接取樣單元121。取樣單元121分別電性連接重置模組123、高電位計數單元124以及低電位計數單元125。重置單元123電性連接取樣單元121、高電位計數單元124、低電位計數單元125以及工作週期計算單元126。高電位計數單元124電性連接取樣單元121、重置模組123以及工作週期計算單元126。低電位計數單元125電性連接取樣單元121以及工作週期計算單元126。
在本實施例中，音量控制信號偵測模組12是用於接收音量控制信號S_ADJ。而音量控制控制信號S_ADJ則為脈寬調變信號(Pulse Width Modulation，PWM)。在本實施例中音量控制控制信號S_ADJ的頻率值大於20KHz。人耳能夠分辨的頻率範圍為20Hz到20KHz，因此，選擇大於20KHz的音量控制控制信號S_ADJ，可以有效避開人耳聽到雜訊的頻率範圍，也可以保證音頻訊號不會加入其他人耳可聽聞的雜訊而失真。
取樣單元121係利用時脈信號提供單元122提供的時脈信號為基準，對接收的音量控制信號S_ADJ進行取樣，為了精準取樣，時脈信號提供單元122提供的時脈信號的頻率值至少是音量控制信號S_ADJ的10倍，若是時脈信號提供單元122提供的時脈信號的頻率值能夠達到音量控制信號S_ADJ的10倍以上，則可以 更為精準的對音量控制信號S_ADJ進行取樣。也就是，取樣單元121利用較高頻率的取樣信號對音量控制信號S_ADJ進行小區塊的切割、偵測，以得到音量控制信號S_ADJ每一周期的信號特徵。
在本實施例，音頻控制信號S_ADJ的頻率值是25KHz，而時脈信號提供單元122所提供的時脈信號的頻率值則為250KHz，是音頻控制信號S_ADJ的十倍，在其他實施例中，時脈信號提供單元122所提供的時脈信號的頻率值，可以根據實際需求進行選擇，在本發明不作限制。
在其他實施例中，時脈信號提供單元122可包括複數個時脈信號，這些時脈信號的頻率值均為不同的頻率值，可以根據實際需求進行選擇。在其他實施例中，時脈信號提供單元122可以根據音量控制信號S_ADJ選擇一適當頻率值的時脈信號，已提供給取樣單元121進行音頻控制信號S_ADJ的取樣。
在本實施例中，由於音量控制信號S_ADJ為一脈寬調變信號(Pulse Width Modulation，PWM)，因此，音量控制信號偵測模組12的高電位計數單元124以及低電位計數單元125會對音量控制信號S_ADJ每一周期之中的高電位信號(High Level Signal)以及低電位信號(Low Level Signal)各自佔據的時間進行計算，也就是高電位計數單元124以及低電位計數單元125分別計算在每一周期中的高電位信號時間以及低電位信號時間。之後高電位計數單元124以及低電位計數單元125則將各自計算得到的高電位信號時間以及低電位信號時間分別傳送至工作週期計算單元126。工作週期計算單元126則根據下列公式1計算每一周期中的工作週期(Duty Cycle)。
其中，Ton為高電位信號時間，Toff為低電位信號時間，而高電位信號時間(Ton)加上低電位信號時間(Toff)即為音量控制信號S_ADJ中每一周期的週期時間T。也就是音量控制信號偵測模組12輸出的信號是音量控制信號S_ADJ每一周期的工作週期百分比所對應的複數個音量調整值。也就是，音量控制信號偵測模組12根據音量控制信號S_ADJ產生的音量調整信號是音量控制信號S_ADJ每一周期的工作週期百分比。而不同的工作週期百分比，則可以對應一個音量調整值，在本實施例中，是使用128個音量調整值，也就是在本實施例中，可具備有128種(2的7次方)音量調整值。在其他實施例中，可以根據實際需求進行調整，在本發明中不作限制。
音量調整模組11則根據音量調整信號(複數個音量調整值)以及音頻信號S_Audio，產生一調整音量後的音頻信號。在本實施例中，音量調整模組11是將音量調整信號(複數個音量調整值)乘上音頻信號S_Audio的振幅。就可以得到調整音量後的音頻信號。
在本實施例中，當音量控制信號S_ADJ並非一脈寬調變信號(Pulse Width Modualtion，PWM)時，例如：音量控制信號S_ADJ為一高電位信號(High Level Signal)時，音量控制信號偵測模組12的高電位計數單元124即會開始計算所偵測到高電位信號的數量，如果所偵測到高電位信號的數量超過一第一預定數量時，音量控制信號偵測模組12的重置單元123即會重置高電位計數單元124、低電位計數單元125以及工作週期計算單元126。如果音量控制信號S_ADJ是一個低電位信號(Low Level Signal)，低電位計數單元125即會持續計算所偵測到的低電位信號的數量，如果所偵測到低電位信號的數量超過一第二預定數量時，音量控制信號偵測模組12的重置單元123即會重置高電位計數單元124、低電位計數單元125以及工作週期計算單元126。在本實施例中，重置單元123 啟動重置條件的第一預定數量以及第二預定數量，可依據實際要求進行設計，在本發明中不作限制。
在本實施例中，高電位計數單元124是偵測音量控制信號S_ADJ(脈寬調變信號)在每一周期中的高電位信號的上升緣(rising edge)以及下降緣(falling edge)作為每一週期中的高電位信號的起點與終點，而低電位計數單元125則是偵測音量控制信號S_ADJ(脈寬調變信號)在每一周期中的低電位信號的下降緣(falling edge)以及上升緣(rising edge)作為每一週期中的低電位信號的起點與終點。在其他實施例中，可以根據其他波形特徵進行計算，在本發明中不作限制。
請參照圖3A、圖3B以及圖3C。圖3A繪示為本發明實施例的音量控制信號的示意圖。圖3B繪示為為本發明實施例的音量調整信號的示意圖。圖3C繪示為本發明實施例的調整後的音頻信號的示意圖。
圖3A是音量控制信號的示意圖，其中，每一週期時間T的工作週期是逐漸降低的，因此在圖3B中對應的音量調整值，也是逐漸降低的階梯形式。而圖3C中的調整音量後的音頻信號的信號振幅大小，也是逐漸降低。
〔本發明音量調整方法的實施例〕
請參照圖4以及圖5，圖4繪示為本發明實施例的音量調整方法的流程圖。圖5繪示為本發明實施例的音量調整方法的另一流程圖。
在本實施例中提供了一種適用一音頻控制電路的音量調整方法，其適用於先前實施例中所述的音頻控制電路1，其結構與功能於此不再贅述。
本實施例的音量調整方法包括下列步驟：接收一音頻控制信號以及一音頻信號(步驟S100)；計算音頻控制信號每一週期的工作週期百分比，並提供對應音頻控制信號每一週期的工作週期 百分比的複數個音量調整值(步驟S110)；以及根據複數個音頻調整值，調整音頻信號的音量大小(步驟S120)。
在步驟S100中，音頻控制信號為一脈寬調變信號(Pulse Width Modulation,PWM)。在其他實施例中，音頻控制信號S_ADJ還可以是一高電位信號(High Level Signal)或是一低電位信號(Low Level Signal)，在本發明中不作限制。在本實施例中，音量控制控制信號S_ADJ的頻率值大於20KHz。人耳能夠分辨的頻率範圍為20Hz到20KHz，因此，選擇大於20KHz的音量控制控制信號S_ADJ，可以有效避開人耳聽到雜訊的頻率範圍，也可以保證音頻訊號不會加入其他人耳可聽聞的雜訊而失真。
在步驟S110中，還包括下列步驟：根據一時脈信號對音頻控制信號進行取樣(步驟S200)；計算音頻控制信號每一周期中的一高電位信號時間以及一低電位信號時間(步驟S210)；根據每一周期中的高電位信號時間以及低電位信號時間計算每一周期中的工作週期百分比(步驟S220)；以及提供對應音頻控制信號中每一週期中的工作週期百分比的複數個音量調整值(步驟S230)。
在步驟S200中，音量控制信號偵測模組12的取樣單元121係利用時脈信號提供單元122提供的時脈信號為基準，對接收的音量控制信號S_ADJ進行取樣，為了精準取樣，時脈信號提供單元122提供的時脈信號的頻率值至少是音量控制信號S_ADJ的10倍，若是時脈信號提供單元122提供的時脈信號的頻率值能夠達到音量控制信號S_ADJ的10倍以上，則可以更為精準的對音量控制信號S_ADJ進行取樣。也就是，取樣單元121利用較高頻率的取樣信號對音量控制信號S_ADJ進行小區塊的切割、偵測，以得到音量控制信號S_ADJ每一周期的信號特徵。
在其他實施例中，時脈信號提供單元122可包括複數個時脈信號，這些時脈信號的頻率值均為不同的頻率值，可以根據實際需求進行選擇。在其他實施例中，時脈信號提供單元122可以根據音 量控制信號S_ADJ選擇一適當頻率值的時脈信號，已提供給取樣單元121進行音頻控制信號S_ADJ的取樣。
在步驟S210以及步驟S220中，音量控制信號偵測模組12的高電位計數單元124以及低電位計數單元125會對音量控制信號S_ADJ每一周期之中的高電位信號(High Level Signal)以及低電位信號(Low Level Signal)各自佔據的時間進行計算，也就是高電位計數單元124以及低電位計數單元125分別計算在每一周期中的高電位信號時間以及低電位信號時間。之後高電位計數單元124以及低電位計數單元125則將各自計算得到的高電位信號時間以及低電位信號時間分別傳送至工作週期計算單元126。工作週期計算單元126則根據先前所述公式1計算每一周期中的工作週期(Duty Cycle)。
在步驟S120中，音量控制信號偵測模組12輸出的信號是音量控制信號S_ADJ每一周期的工作週期百分比所對應的複數個音量調整值。也就是，音量控制信號偵測模組12根據音量控制信號S_ADJ產生的音量調整信號是音量控制信號S_ADJ每一周期的工作週期百分比。而不同的工作週期百分比，則可以對應一個音量調整值，在本實施例中，是使用128個音量調整值，也就是在本實施例中，可具備有128種(2的7次方)音量調整值。在其他實施例中，可以根據實際需求進行調整，在本發明中不作限制。
在步驟S130中，音量調整模組11則根據音量調整信號(複數個音量調整值)以及音頻信號S_Audio，產生一調整音量後的音頻信號。在本實施例中，音量調整模組11是將音量調整信號(複數個音量調整值)乘上音頻信號S_Audio的振幅。就可以得到調整音量後的音頻信號。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明實施例之音頻控制電路，可利用脈寬調變信號進行音量控制，在晶片封裝上只需單一腳位即可進行音量控 制，可有效降低電路設計複雜度，除了簡化周邊電路的設計之外，也可以有效的降低成本。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (9)

  1. 一種音頻控制電路，包括：一輸入模組，用於接收一音頻信號；一音量控制信號偵測模組，用於接收一音量控制信號，其中，該音量控制信號偵測模組根據其所包括之一工作週期計算單元，根據一高電位信號時間以及一低電位信號時間計算該音頻控制信號每一週期的一工作週期百分比，該音量控制信號偵測模組根據該音量控制信號每一週期的該工作週期百分比產生一音量調整信號；以及一音量調整模組，用於接收該音頻信號以及該音量調整信號，並根據該音頻信號以及該音量調整信號產生一調整音量後的該音頻信號；其中，該音量控制信號為一脈寬調變信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之音頻控制電路，還包括：一處理模組，用於處理調整音量後的該音頻信號的複數個音頻特性；以及一輸出模組，輸出調整音量後的該音頻信號。
  3. 如申請專利範圍第1項之音頻控制電路，其中，該音量控制信號偵測模組包括：一取樣單元，用於根據一時脈信號對該音頻控制信號進行取樣，其中，該時脈信號的一頻率值大於該音頻控制信號的一頻率值；一高電位計數單元，用於計算該音頻控制信號每一週期中的該高電位信號的一高電位信號時間；以及一低電位計數單元，用於計算該音頻控制信號每一週期中的該低電位信號的一低電位信號時間。
  4. 如申請專利範圍第3項之音頻控制電路，其中，該音頻控制信號偵測模組還包括： 一時脈信號提供單元，提供該時脈信號給該取樣單元。
  5. 如申請專利範圍第4項之音頻控制電路，其中，該時脈信號提供單元包括有複數個時脈信號，該等時脈信號分別包括不同的頻率值。
  6. 如申請專利範圍第3項之音頻控制電路，其中，該音量控制信號偵測模組還包括：一重置單元，根據該高電位計數單元偵測得到的一高電位信號數量或是該低電位計數單元偵測得到的一低電位信號數量，重置該高電位計數單元、低電位計數單元以及該工作週期計算單元。
  7. 如申請專利範圍第3項之音頻控制電路，其中，該音量控制信號的一頻率值高於20KHz。
  8. 一種適用一音頻控制電路的音量調整方法，包括：接收一音頻控制信號以及一音頻信號；根據一時脈信號對該音頻控制信號進行取樣；計算該音頻控制信號每一週期的工作週期百分比，並提供對應該音頻控制信號每一週期的工作週期百分比的複數個音量調整值；以及根據該等音頻調整值，調整該音頻信號的音量大小；其中，該音頻控制信號為一脈寬調變信號。
  9. 如申請專利範圍第8項之音量調整方法，其中，計算該音頻控制信號每一周期的工作週期百分比步驟，包括下列步驟：計算該音頻控制信號每一周期中的一高電位信號時間以及一低電位信號時間；根據每一周期中的該高電位信號時間以及該低電位信號時間計算每一周期中的該工作週期百分比；以及提供對應該音頻控制信號中每一週期中的工作週期百分比的複數個音量調整值。
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