TWI336167B - - Google Patents

Description

1336167 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種音頻放大裝置，特別是指一種可 防暴音產生之數位音頻功率放大器。 【先前技術】 傳統類比音頻功率放大裝置使用A類或AB類運算放 大器（Operational Amplifier)，其分別簡稱為A類放大器 或AB類放大器（Class_A或Ciass_AB)兩種，圖ι所示為 其中一種類比音頻放大器之電路圖，當其關機時會使用由 電谷C1與電阻R1並聯形成之一放電電路1〇對輸出音頻 讯號放電，藉以避免暴音產生。但上述兩種音頻功率放大 裝置常因功率轉換效率不佳，致使其於高功率操作之下， 需依靠大型或高效率之散熱板或散熱器散熱，使上述二種 功率放大裝置之硬體電路體積均較為龐大。 因此近年來，逐漸採用D類放大器（class_D)。D類放 大器的高效率功率轉換特性使其不需裝設大型之散熱器， 因而可減少其硬體設備之體積，且由於功率轉換效率的提 高，D類放大器在相同的工作電壓下能提供比使用a類或 AB類放大器較大的輸出功率，D類放大器大致可分為兩種 其為處理類比輸入音頻訊號，另一種則處理數位輸入 音頻訊號（簡稱數位音頻功率放大器）。圖2所示為一數位 曰頻功率放大裝置，其具有一訊號輸入介面丨丨、一音頻處 理器I2、一脈寬調變器13、一功率放大器M，及—濾波器 @ 5 —數位音頻訊號經由該訊號輸入介面U進入，並由今 音頻處理器12執行音量調整、及頻率等化等處理後，輸出/ 至該脈寬調變器13以調變為一脈寬編碼調變訊號，再經由 功率放大器14將訊號放大後經濾波器15輸出至一揚聲器 ’形成音波。其中濾波器15可被省略而由功率放大器14 直接輸出至揚聲器16,形成音波。 但當供應該數位音頻放大裝置之電源因關機動作或其 他因素而過低時，該訊號輸入介面u、音頻處理器12、脈 寬調變器13及功率放大器14皆會因供應電源太低而無法 正常操作’以致於濾波器15及揚聲器16上之殘餘電荷會 以異常速度經由揚聲器16放電，上述之因素可能造成揚聲 器16產生暴音或不悅耳的聲音。而圖丨中傳統類比音頻功 率放大裝置所使用之R1與C1組成之放電電路又不適用於 數位音頻功率放大裝置。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種藉由調低音量將 濾波器及揚聲器上因電壓過低造成電路失效後所儲存之殘 餘電荷預先排除以防止暴音產生之數位音頻放大裝置。 於是’本發明可防暴音之音頻放大裝置，適用於輸出 Λ號至一揚聲器輸出音波，並於一輸入電源過低時，可抑 制因輸入電源過低產生之暴音輸出至該揚聲器，該可防暴 音之音頻放大裝置包含一前置處理單元，及一電連接該前 置處理單元之電源準位偵測單元。 該前置處理單元用以接收一音頻訊號並予以音頻訊號 處理、調變及功率放大後輸出至所述揚聲器形成音波。 該電源準位偵測單元用於監測所述輸入電源’當輸入 卢η“曰電準偵早元輸出訊號至該前置 处早兀_ a里，以避免因電源過低所形成之 【實施方式】 ” 有關本發月之刖述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中 清楚的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 參閱圖3與圖4’本發明可防暴音之音頻放大裝置之第 -較佳實施例適用於輸出訊號至—揚聲器2，並於—輸入電 源低於預設值時，可抑制因輸人電源過低產生之暴音輸出 至該揚聲器2,該可防暴音之音頻放大裝置包含一接收一音 頻訊號予以包含調整音量之音頻訊號處理、調變及功率放 大之後予以輸出的前置處理單元3、一接收該前置處理單元 3之輸出訊號並濾除高頻雜訊後輸出至所述揚聲器2的濾波 器4，及一電連接該前置處理單元3的電源準位偵測單元7 。於本實施例中是以數位音頻訊號處理作說明，但本發明 之概念亦可用於處理類比音頻訊號之音頻放大裝置，故其 實施範圍不以此為限。 該前置處理單元3具有前後依序串接之一訊號輸入介 面31、一音頻處理器32、一脈寬調變器33,及一功率放大 器34。該訊號輸入介面31接收外界輸入之各種取樣頻率（ 1336167

Sampling frequency )及資料格式（Data format )的數位音 頻訊號，如同接收一般數位影音設備輸出之音頻訊號，而 後將該音頻訊號傳送至該音頻處理器3 2。 該音頻處理器32接收該數位音頻訊號後可執行音量調 整、靜音啟動及其他數位訊號處理功能後，其輸出一脈波 編碼調變訊號（Pulse-Code-Modulation code，簡稱 pcm) 至該脈寬調變器33。

該脈寬調變器33接收該脈波編碼調變訊號並予以調變 後輸出一脈寬編碼調變訊號（Pulse_Width_M〇dulati〇n⑺心 ，簡稱PWM)。脈寬編碼調變是常見之訊號編碼方式，於 此不再多作說明。

该功率放大34接收該脈寬調變器33輸出之脈寬編 碼調變訊號並予以放大後經二輸出端341、342輪出。圖’4 中該功率放大g 34 ；!：以全橋式放大電路實施，於實際實施 時亦可以全差動式放大電路或用其他雙端輸出之放大電路 所組成。㈣率放大器34非本發明之特徵技術，於此不再 〜又命，疋用从將该功率放大器 -輸出端 341、349 + 认， t L ° 之輸出訊號中的高頻雜訊濾除，其 由二雷忒 34之 —〜洲》机矹γ的向頻雜訊濾除，其 串耳電感41、42及—與所述揚聲器2並聯之電容43 波二眘？成：濾除高頻雜訊後之訊號由揚聲器2形成音 皮〜^a例疋以據波器4輸出訊號至揚聲器2以形成音 波為例作說明，實 少取曰 出經揚聲器2形/立士 直接將功率放大器34之輸 曰波，實施範圍不以濾波器4之有無為@ 8 丄幻6167 參閱圖5，該電源準位偵測單元7具有一電連接所述輪 入電源並輸出一參考電源訊號之參考電源產生器71、一用 以偵測所述輸入電源並輸出一電源訊號之電源偵測器72， 及一用於比較該電源訊號與參考電源訊號的比較元件73 ^ 該參考電源訊號是不隨輪入電源變化而改變，而輸入電源 變化是會導致該電源訊號跟隨變動，也就是說該電源訊號 就疋輸入電源之一比例值。於本實施例中該參考電源產生 器71輪出之參考電源訊號是可被調整的，以適用於各種不 同電壓範圍，亦即可適用於各種不同電壓值之應用。 參閱圖5及圖6 ’該比較元件73是由一比較器所組成 並具有一接收該電源訊號之正輪入端735、一接收該參考 電源訊號之負輸入端736及一輸出端739。該比較元件Μ 之電路架構非本發明之特徵技術，於此不再贅述。藉此， ，該電源訊號之電壓值是大於該參考電源訊 此時比較元件73之輸出端739輸出一高準位 置處理單7L 3維持該音頻處理器32正常運作 於正常狀況下，該雪源却躲 今恭膝 /丄 T3 ..... ^ .

參閱圖3及圖7， 時，該功率放大器34停止輸出。 時，該比較元件73輸出高準位電 動音頻處理器32恢復至正常運作。 本發明之第二幸交佳實施例大致與該帛⑧ 9 1336167 一車父佳實施例相同，不同之處在於第二較佳實施例其用來 判斷輸入電壓是否過低以及是否恢復至正常操作電壓的電 壓準位是不同的。因此，該電源偵測器72是具有一偵測所 述輸入電源之輸入端721、一輸出一電源訊號的第一輸出端 722及一輸出一磁滯電源訊號的第二輸出端723。於正常狀 況下，該電源訊號之電位是高於該磁滯電源訊號之電位， 而磁滯電源訊號之電位是高於參考電源訊號之電位。 此外’該比較元件73是由二比較器732、733及一接 收該二比較器732、733之輸出訊號的邏輯電路734所組成 。δ亥一比較器可大致區分為一第一比較器732及一第二比 較器733，該第一比較器732之負輸入端736及該第二比較 器733之負輸入端738電連接並接收該參考電源訊號，該 第一比較器732之正輸入端735電連接該電源偵測器72之 第一輸出端722以接收電源訊號，該第二比較器733之正 輸入知737電連接該電源偵測器72之第二輸出端723以接 收磁滯電源訊號。該邏輯電路734處理第一、第二比較器 732、733之輸出訊號後，判定是否產生控制訊號經一輸出 端739輸出訊號至該前置處理單元3以調低音量。 藉此，配合參閱圖8，如果所述輸入電源過低使電源訊 號之電位低於參考電源訊號時，該比較元件73之邏輯電路 734輸出低準位之電壓驅使該前置處理單元3以進行降低音 量等防止暴音措施，如此時輸入電源又回升時，該輸入電 源須高於該磁滯電源訊號’該比較元件73之邏輯電路734 才輸出高準位之電壓驅使該前置處理單元3恢復至正常操 10 要之目的是當所述輸人電源發生抖動不穩定 或存在電壓雜訊時，防止該比較元件73之輸出訊號在此時 立$見震盈不穩的現象，進而避免導致該音頻處理器32 立曰里調節有時大時小的情況發生。且本發明可防暴音之 ^頻放大裝置從該電源準位_單^貞測到電源過低至 凡成調低g里之程序是設計於整體電路因電源過低而失效 之前完成，以達到防暴音之功能。 、””丁'上所$，本發明彳防暴音之音頻放大裝置利用該電 、:、準4偵測單A 7量監測電源之變化，當輸入電源因關機 或不正常因素而下降時’該電源準位偵測單元7立即驅動 該前置，理單元3之音頻處理器32調低音量以將濾波器4 及揚聲器2上之殘餘電荷排除。當音量已低於可接受程度 故確實可達成本發明 時功率放大器34停止輸出避免暴音 之目的。 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明中請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一習知之類比音頻放大裝置的電路圖； 圖2是一習知之數位音頻功率放大裝置的方塊示意圖 圖3是本發明之可防暴音之音頻放大裝置的第一較佳 實施例之方塊示意圖； 11 / 疋该第一較佳實施例 ，王-何八千双大 濾波器之電路圖； 電、5是該第一較佳實施例之部分方塊示意圖，說明-圖:、位偵測單元之構造及其與其他相關元件之連接示意

=„圖6疋該第一較佳實施例之-電源訊號與-參考電源 訊號之變化：線圖，說明-比較元件之輸出訊號變化；’、 圖7疋本發明之第二較佳實施例之—電源準位侦測翠 元之構造示意圖；及 圖8是該第二較佳實施例之一 訊號、磁滯電源訊號之變化曲線圖 出訊號變化。 電源訊號與一參考電源 ，說明一比較元件之輪

⑧ 12 1336167 【主要元件符號說明】

2 揚聲器 721 輸入端 3 前置處理單元 722 第一輸出端 31 訊號輸入介面 723 第二輸出端 32 音頻處理器 73 比較元件 33 脈寬調變器 732 第一比較器 34 功率放大器 733 第二比較器 4 濾、波器 734 邏輯電路 41 電感 735 正輸入端 42 電感 736 負輸入端 43 電容 737 正輸入端 7 電源準位偵測單元 738 負輸入端 71 參考電源產生器 739 輸出端 72 電源偵測器 13

Claims (1)

1336167 4. 依據申請專利範圍第3項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，其中，該比較元件是由至少一比較器所組成。 5. 依據申請專利範圍第4項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，其中，該比較元件具有一接收該電源訊號之正輸入 端、一接收該參考電源訊號之負輪入端及一輸出端，於 正常狀況下該電源訊號之電壓值是大於該參考電源訊號 之電壓值，此時輸出端輸出一高準位之電壓至該前置處 理單元，並維持該音頻處理器正常運作，但當該電源訊 號下降並低於該參考電源訊號時，該輸出端輸出一低準 位電壓驅動該音頻處理器調低音量。 6. 依據申請專利範圍第3項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，其中，該電源偵測器更輸出一電位高於該參考電源 訊號並傳輸至該比較元件的磁滞電源訊號，當電源訊號 咼於磁滯電源訊號與參考電源訊號時，該前置處理單元 是於正常運作之下，當所述輸入電源抖動不穩且過低， 導致電源訊號低於參考電源訊號時，比較元件輸出訊號 驅動該前置處理單元調低音量以防止暴音，如此時輸入 電源又回升，該電源訊號須高於該磁滞訊號，該比較元 件才輸出訊號驅動該前置處理單元恢復正常操作狀態。 7. 依據申請專利範圍第6項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，其中，該比較元件是由二比較器及一接收該二比較 器之輸出訊號的邏輯電路所組成，每一比較器具有一正 輸入端、一負輸入端及一輸出端，該二比較器可大致區 分為一第一比較器及一第二比較器； 15 1336167

該第一比較器之負輸入端及該第二比較器之負輸入 端電連接並接收該參考電源訊號，該第一比較器之正輸 入端及該第二比較器之正輸入端分別接收該電源偵測器 之電源訊號與磁滯電源訊號，當所述輸入電源過低使電 源訊號之電位低於參考電源訊號時，該邏輯電路輸出低 準位之電壓驅使該前置處理單元進行降低音量以防止揚 聲器產生暴音’如此時輸人電源又回升時，該電源訊號 須高於該磁滯電源訊號，該邏輯電路才會輸出高準位之 電壓驅使該前置處理單元恢復正常操作狀態。 8.依據巾請專利範圍第2項所述之可防暴音之音頻放大裝 置其中，該參考電源產生器輸出之參考電源訊號是可 被調整以適用於各種不同電壓範圍。 9.依據申請專利範圍第1項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，，該前置處理單元具有一接收一音頻訊號並予 以音量調整及其他音效處理後輸出—脈波編碼調變訊號 :訊號輸入介面與音頻處理器、一用以接收該音頻處理 盗輸出之脈波編碼調變訊號並予以調變以輸出—脈寬編 碼調變訊號的脈寬調變器，及—用以接收該脈寬調㈣ ，出之脈寬編碼調變訊號並予以放大後輸出的功率放大 0 〇.依據中凊專利範圍第9項所述之可防暴音之音頻放大裝 置，其令，偵測到電壓過低時0、 _ 迫低時的a里調整是由該前置處 早兀之3頻處理器所執行，當音量低於 功率放大器停止輸出。 楼又私度時 J) 16 1336167 11.依據申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之可防 暴音之音頻放大裝置，更包含一串接於該前置處理單元 與所述揚聲器間之濾波器，用以將該前置處理單元之輸 出訊號濾除高頻雜訊後，輸出至揚聲器形成音波。