專利名稱：數(shù)字音頻放大器、包括其的系統(tǒng)和放大音頻信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字音頻放大器，尤其涉及一種能夠降低脈沖寬度調(diào)制器中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲對入射廣播信號的干擾的數(shù)字音頻放大器，一種包括該數(shù)字音頻放大器的音頻系統(tǒng)，以及一種放大音頻信號以降低開關(guān)噪聲干擾的方法。
背景技術(shù)：
音頻放大器通常是以其以超過100kHz的開關(guān)頻率進(jìn)行操作的脈沖寬度調(diào)節(jié)(PWM)放大器來實現(xiàn)的，并且典型地被稱為D類放大器(class-D amplifier)。當(dāng)D類放大器以這種頻率執(zhí)行開關(guān)操作時，執(zhí)行開關(guān)的頻率及其諧波可以會干擾附近的電子設(shè)備。
例如，當(dāng)D類放大器以超過100kHz的頻率執(zhí)行開關(guān)操作時，D類放大器會產(chǎn)生這樣的諧波，該諧波會干擾位于D類放大器附近的調(diào)幅(AM)無線電接收機(jī)的接收。此外，由于D類放大器中所使用的PWM信號的頻率會與AM無線廣播信號的頻率相重疊，因此PWM信號及其諧波會干擾AM信號。由于這個原因，D類放大器典型地不能用在其具有會受開關(guān)噪聲影響的部件的電子產(chǎn)品中。
近來，研究集中于降低模擬及數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器中的開關(guān)噪聲干擾。
圖1顯示了美國專利號為6768376中所公開的一個傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的例子，其具有一個可降低開關(guān)噪聲干擾的模擬D類放大器。參考圖1，音頻系統(tǒng)包括AM接收器20及D類放大器10。該D類放大器10是模擬放大器，并且具有諧波消除調(diào)制器12。AM接收器20中所使用的本地振蕩信號的頻率例如是(所接收的AM信號+450kHz)。本地振蕩信號提供給諧波消除調(diào)制器12與所消除的頻率有關(guān)的信息。因此，傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)可使入射信號受到在模擬聲頻放大器中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲的較小干擾。
在另一個例子中，韓國專利申請公開號2003-26108中公開了一種用于降低數(shù)字音頻放大器中的開關(guān)噪聲干擾的方法。例如，當(dāng)由于數(shù)字音頻放大器所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時，數(shù)字音頻放大器將PWM信號的頻率從384kHz改為384/2kHz。然而，通過將PWM信號的頻率改變?yōu)?84/2kHz，會損壞數(shù)字音頻放大器中所輸出的放大音頻信號的特性。
因此，需要這樣一種方法，該方法可降低數(shù)字音頻放大器中的PWM信號對所接收到的廣播信號的干擾而不會損壞放大音頻信號的特性。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個示范性的實施例中，數(shù)字音頻放大器包括選擇電路、數(shù)字信號處理器和脈沖寬度調(diào)制器。選擇電路選擇音頻數(shù)據(jù)信號和數(shù)字廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號。取決于從基波頻率分量和脈沖寬度調(diào)節(jié)信號的諧波分量中所產(chǎn)生的噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率，數(shù)字信號處理器根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號而利用多個過采樣頻率來采樣數(shù)字輸入信號以輸出所采樣的數(shù)字信號。脈沖寬度調(diào)制器對所采樣的數(shù)字信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。
在另一個示范性的實施例中，音頻系統(tǒng)包括接收器和上述數(shù)字音頻放大器。
在又一個示范性的實施例中，放大音頻信號的方法包括選擇音頻數(shù)據(jù)信號和數(shù)字廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號；判斷從基波頻率分量和脈沖寬度調(diào)節(jié)信號的諧波分量中所產(chǎn)生的噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率；基于該判斷，根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號而利用多個過采樣頻率來對數(shù)字輸入信號進(jìn)行采樣以輸出所采樣的數(shù)字信號；以及對所采樣的數(shù)字信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。


如附圖所示，從對本發(fā)明實施例的描述中可顯而易見的得知本發(fā)明的上述及其他特征。附圖不一定是按比例的，而重點是對本發(fā)明的原理進(jìn)行說明。在整個附圖中，相似的參考符號是指相似的元件。
圖1是示出其具有D類放大器的傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個示范性實施例的具有D類放大器的音頻系統(tǒng)的示意圖。
圖3示出了包括在圖2的音頻系統(tǒng)中的示范性數(shù)字信號處理器的方框圖。
圖4示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的示范性頻率檢測器的方框圖。
圖5示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的示范性采樣頻率控制器的方框圖。
圖6示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的示范性采樣器的方框圖。
圖7示出了當(dāng)圖2的脈沖寬度調(diào)制器中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時以及當(dāng)該開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號時的脈沖寬度調(diào)制信號的波形示意圖。
圖8A及圖8B示出了當(dāng)在圖6的采樣器中用X8過采樣頻率和X10過采樣頻率進(jìn)行采樣時利用特定諧波部件而在基波頻率處所產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號的能量示意圖。
具體實施例方式
此處，公開了本發(fā)明的詳細(xì)實施例。然而，此處所公開的特定的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅是為了描述本發(fā)明的示范性實施例的目的而呈現(xiàn)的。
應(yīng)當(dāng)理解，雖然這里使用術(shù)語第一、第二等等來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)該受到這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅是用于區(qū)別一個元件及另一個元件。例如，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可將第一元件叫做第二元件，以及，類似地，也可將第二元件叫做第一元件。如此處所采用的，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項目的任意及所有組合。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱一個元件“連接”或“耦合”到另一個元件時，該元件可直接連接或耦合到另一個元件或者也可出現(xiàn)中間元件。相反，當(dāng)稱一個元件“直接連接”或“直接耦合”到另一個元件時，則不會出現(xiàn)中間元件。用于描述元件間關(guān)系的其他詞匯應(yīng)當(dāng)以類似的方式來解釋(例如，“之間”與“直接之間”，“鄰接”與“直接鄰接”等等)。
此處所采用的術(shù)語是為了描述具體實施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明。除非上下文清楚地標(biāo)明否則，如此處所采用的，單數(shù)形式“一個”、“一”、“該”也用于包括復(fù)數(shù)形式。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)用于此處時，“包含”、“包含著”、“包括”和/或“包括著”指定了存在所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合。
除非另外定義，此處所采用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)名詞)具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員所通常理解的相同含義。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，例如常用詞典中定義的那些術(shù)語應(yīng)當(dāng)解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)環(huán)境中的含義相一致的含義，并且除非此處明確地定義不應(yīng)以理想或過度地形式上的感覺來解釋這些術(shù)語。
也應(yīng)注意，在某些替換實現(xiàn)中，方框中表示的功能/操作可以不按照流程圖中所示順序發(fā)生。例如，取決于所涉及的功能/操作，連續(xù)顯示的兩個方框?qū)嶋H上可大體并行地執(zhí)行或者該方框有時可以以相反的順序來執(zhí)行。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的具有D類放大器的音頻系統(tǒng)的示意圖。參考圖2，音頻系統(tǒng)包括AM接收器200、D類放大器100、數(shù)字音頻源300以及揚聲器400。光盤(CD)播放器用作音頻源300。
AM接收器200包括天線260、射頻(RF)放大器210、混頻器270、中頻(IF)濾波器230、解調(diào)器240、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器250以及本地振蕩器220。
RF放大器210從天線260接收具有載波頻率fC的廣播信號并且放大該廣播信號。本地振蕩器220將預(yù)定的頻率加到廣播信號的載波頻率fC上以產(chǎn)生頻率為fL0的振蕩器輸出信號。此處，將該預(yù)定的頻率稱作是中頻，并且該預(yù)定頻率約為455kHz。混頻器270從振蕩器輸出信號的頻率fL0中減去廣播信號的載波頻率fC以輸出頻率為fLO-fC的信號。IF濾波器230對頻率為fLO-fC的信號進(jìn)行濾波并放大。由解調(diào)器240來對該IF濾波器230的輸出信號進(jìn)行解調(diào)。由A/D轉(zhuǎn)換器250來將已解調(diào)信號轉(zhuǎn)換為經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD。
D類放大器100包括參考時鐘發(fā)生器110、串行/并行轉(zhuǎn)換器120、選擇電路130、數(shù)字信號處理器140、脈沖寬度調(diào)制器150以及開關(guān)級160。
參考時鐘發(fā)生器110接收外部時鐘信號CLOCK并產(chǎn)生比外部時鐘信號CLOCK快的內(nèi)部時鐘信號ICLK。內(nèi)部時鐘信號ICLK通常具有至少比外部時鐘信號CLOCK高十倍的頻率。
串行/并行轉(zhuǎn)換器120接收串行時鐘信號SCK、左-右分離時鐘信號LRCK以及串行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAS，并且執(zhí)行串行/并行轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生并行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAP。
選擇電路130選擇并行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAP和經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD之一以產(chǎn)生數(shù)字輸入信號DIN。
數(shù)字信號處理器140接收內(nèi)部時鐘信號ICLK、左-右分離時鐘信號LRCK、數(shù)字輸入信號DIN以及本地振蕩器輸出信號fLO，并且利用多個過采樣頻率之一來對數(shù)字輸入信號DIN進(jìn)行采樣以產(chǎn)生采樣信號OSP。
脈沖寬度調(diào)制器150接收內(nèi)部時鐘信號ICLK和采樣信號OSP并且執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制且產(chǎn)生其具有脈沖波的脈沖寬度調(diào)節(jié)信號PWMS。開關(guān)級160從脈沖寬度調(diào)制器150中接收脈沖寬度調(diào)制信號PWMS并且輸出經(jīng)放大的音頻信號。輸出濾波器(未顯示)對該經(jīng)放大的音頻信號進(jìn)行濾波并且將其提供給揚聲器400。
參考圖2，現(xiàn)在來描述其具有D類放大器的音頻系統(tǒng)的操作。
如圖2所示，AM接收器200從天線260接收其具有載波頻率fC的廣播信號并且對該廣播信號進(jìn)行放大。該AM接收器200將該放大AM廣播信號變換、放大并且濾波成一個其具有約450kHz的中頻信號。由A/D轉(zhuǎn)換器250來將該經(jīng)濾波的模擬信號轉(zhuǎn)換為經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD。
D類放大器100選擇由數(shù)字音頻源300所產(chǎn)生的并行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAP和從天線260接收的經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD之一，并且對所選信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制以將該脈沖寬度已調(diào)信號輸出到揚聲器400。D類放大器100接收來自于數(shù)字音頻源300的時鐘信號SCK和LRCK以及串行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAS，并接收經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD和本地振蕩器輸出信號fLO。此外，D類放大器100接收外部時鐘信號CLOCK以產(chǎn)生用于對各信號頻率進(jìn)行計數(shù)的快速內(nèi)部時鐘信號ICLK。
D類放大器100利用串行時鐘信號SCK以及通過按照預(yù)定分頻比(例如，1∶64)來對串行時鐘信號SCK進(jìn)行分頻所產(chǎn)生的左-右分離時鐘信號LRCK，將串行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAS轉(zhuǎn)換為并行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAP。將左-右分離時鐘信號LRCK的頻率用作D類放大器100中的采樣頻率fS。
選擇電路130選擇并行音頻數(shù)據(jù)信號ADATAP和經(jīng)數(shù)字化的AM信號AMD之一以將輸出所選信號以作為數(shù)字輸入信號DIN。
數(shù)字信號處理器140利用過采樣頻率之一來對該數(shù)字輸入信號DIN進(jìn)行采樣。此外，數(shù)字信號處理器140利用頻率為fLO的本地振蕩器220的輸出信號來對廣播信號的載波頻率fC進(jìn)行檢測。此外，數(shù)字信號處理器140判斷脈沖寬度調(diào)制器150所產(chǎn)生的噪聲是否干擾AM廣播信號。
當(dāng)噪聲干擾AM廣播信號時，數(shù)字信號處理器140對用于采樣數(shù)字輸入信號DIN的過采樣頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)噪聲不干擾AM廣播信號時，數(shù)字信號處理器140不調(diào)節(jié)過采樣頻率，但是利用根據(jù)左-右分離時鐘信號LRCK所判斷的過采樣頻率來采樣數(shù)字輸入信號DIN。
當(dāng)音頻源300是光盤(CD)型源時，例如采樣頻率fS這樣的左-右分離時鐘信號LRCK的頻率可以約為32kHz、約44.1kHz、或約48kHz。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以將約200kHz的頻率用作采樣頻率fS以改進(jìn)音頻系統(tǒng)的質(zhì)量。
在表1中，顯示了采樣頻率、多個脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的基波頻率、脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的諧波的頻率以及AM廣播信號的頻率帶寬。在表1中，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的諧波表示第二、第三、第四、第五及第六諧波。
表1

參考表1，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的諧波的頻率重疊了AM廣播信號的頻率帶寬。
例如，當(dāng)采用約44.1kHz的采樣頻率fS時，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的頻率，換言之，脈沖寬度調(diào)制器150的輸出信號的頻率約為352.8kHz，其相應(yīng)于約為(例如8×fS)。頻率約352.8kHz的脈沖寬度調(diào)制信號PWMS具有約705.6kHz的二次諧波(例如，2×352.8kHz)、約1,058.4kHz的三次諧波(例如，3×352.8kHz)、以及約1,411.2kHz的四次諧波(例如，4×352.8kHz)。
當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的諧波的頻率與AM廣播信號的載波頻率fC重疊時，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS和AM廣播信號之間可以會發(fā)生干擾。當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號PWMS干擾AM廣播信號時，包括在D類放大器100中的數(shù)字信號處理器140對用于采樣輸入信號DIN的那個過采樣頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號PWMS不干擾AM廣播信號時，在不調(diào)節(jié)過采樣頻率的條件下，數(shù)字信號處理器140利用由左-右分離時鐘信號LRCK所確定的過采樣頻率來執(zhí)行采樣(例如，8×fS)。
因此，根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的數(shù)字音頻放大器改變了采樣率以改變脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的周期。因此，由于脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的轉(zhuǎn)換，可降低脈沖寬度調(diào)制信號PWMS對AM廣播信號的載波頻率fC的干擾。
圖3示出了包括在圖2的音頻系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理器的示范性實施例的方框圖。參考圖3，數(shù)字信號處理器140包括頻率檢測器142、采樣頻率控制器144以及采樣器146。
頻率檢測器142接收頻率為fLO的本地振蕩器輸出信號和內(nèi)部時鐘信號ICLK以及檢測并輸出具有載波頻率fC的信號。采樣頻率控制器144接收該具有載波頻率fC的信號、內(nèi)部時鐘信號ICLK以及左-右分離時鐘信號LRCK，并且判斷圖2中的脈沖寬度調(diào)制器150中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲是否干擾AM廣播信號以產(chǎn)生采樣控制信號SC。采樣器146接收內(nèi)部時鐘信號ICLK、數(shù)字輸入信號DIN以及采樣控制信號SC，并且響應(yīng)于過采樣頻率而產(chǎn)生已采樣信號OSP。
圖4示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的頻率檢測器142的示范性實施例的方框圖。參考圖4，頻率檢測器142包括計數(shù)器142-1和fC發(fā)生器142-2。計數(shù)器142-1接收頻率為fLO的本地振蕩器輸出信號和內(nèi)部時鐘信號ICLK并且對本地振蕩器輸出信號的頻率fLO進(jìn)行計數(shù)。fC發(fā)生器142-2接收該內(nèi)部時鐘信號ICLK和計數(shù)器142-1的輸出并且產(chǎn)生其具有載波頻率fC的信號。fC發(fā)生器142-2從計數(shù)器142-1的輸出的被計數(shù)的頻率中減去預(yù)定頻率以輸出AM廣播信號的載波頻率fC。如上所述，本地振蕩器輸出信號的頻率fLO可以高出AM廣播信號的載波頻率fC約450kHz。
圖5示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的采樣頻率控制器144的示范性實施例的方框圖。參考圖5，采樣頻率控制器144包括計數(shù)器144-1和144-2以及干擾檢測器144-3。計數(shù)器144-1接收內(nèi)部時鐘信號ICLK和左-右分離時鐘信號LRCK以對左-右分離時鐘信號LRCK的頻率進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)器144-2接收內(nèi)部時鐘信號ICLK和載波頻率fC以對載波頻率fC進(jìn)行計數(shù)。干擾檢測器144-3接收計數(shù)器144-1和144-2的輸出信號以及內(nèi)部時鐘信號ICLK以產(chǎn)生采樣控制信號SC。
例如，干擾檢測器144-3將其是左-右分離時鐘信號LRCK頻率的8倍、16倍以及24倍的每個頻率與載波頻率fC進(jìn)行比較以輸出采樣控制信號SC。當(dāng)在8倍、16倍以及24倍于左-右分離時鐘信號LRCK的頻率分量中存在等于載波頻率fC的頻率分量時，采樣控制信號SC的邏輯電平可以是“1”。當(dāng)沒有等于載波頻率fC的頻率分量時，采樣控制信號SC的邏輯電平可以是“0”。
圖6示出了包括在圖3的數(shù)字信號處理器中的采樣器146的示范性實施例的方框圖。參考圖6，采樣器146包括X8過采樣器146-1，X10過采樣器146-2以及多路復(fù)用器146-3。X8過采樣器146-1接收內(nèi)部時鐘信號ICLK和數(shù)字輸入信號DIN并且利用(例如，8×fS)的過采樣頻率來采樣數(shù)字輸入信號DIN。X10過采樣器146-2接收內(nèi)部時鐘信號ICLK和數(shù)字輸入信號DIN，并且利用(例如，10×fS)的過采樣頻率來采樣數(shù)字輸入信號DIN。多路復(fù)用器146-3接收X8過采樣器146-1的輸出信號和X10過采樣器146-2的輸出信號、并且選擇X8過采樣器146-1的輸出信號和X10過采樣器146-2的輸出信號之一以產(chǎn)生已采樣信號OSP。
現(xiàn)在參考圖3-6來描述數(shù)字信號處理器140的操作。
如圖3所示，數(shù)字信號處理器140判斷由圖2中的脈沖寬度調(diào)制器150所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲是否干擾AM廣播信號以產(chǎn)生采樣控制信號SC。當(dāng)開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時，數(shù)字信號處理器140使得采樣控制信號SC能夠?qū)τ糜诓蓸虞斎胄盘朌IN的那個過采樣頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號時，數(shù)字信號處理器140利用左-右分離時鐘信號LRCK所確定的過采樣頻率來執(zhí)行采樣，而不調(diào)節(jié)過采樣頻率。
例如，當(dāng)采樣頻率fS約是44.1kHz時，相應(yīng)于約(例如，8×fS)，X8過采樣器146-1利用約352.8kHz的過采樣頻率來采樣該數(shù)字輸入信號DIN。按類似方式，相應(yīng)于約(例如，10×fS)，X10過采樣器146-2利用約441kHz的過采樣頻率來采樣數(shù)字輸入信號DIN。
例如，當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的基波頻率和諧波干擾AM廣播信號時，采樣控制信號SC變?yōu)檫壿嫛?”并且輸出X10過采樣器146-2的輸出信號作為已采樣信號OSP。當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的基波頻率和諧波不干擾AM廣播信號時，采樣控制信號SC變?yōu)檫壿嫛?”并且輸出X8過采樣器146-1的輸出信號作為已采樣信號OSP。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)字信號處理器140可采用各種過采樣頻率來執(zhí)行采樣。
圖7示出了當(dāng)例如圖2的脈沖寬度調(diào)制器150中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時并且當(dāng)該開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號時的脈沖寬度調(diào)制信號的波形的示意圖。在圖7中，顯示了當(dāng)采樣頻率fS約為48kHz時的過采樣頻率。
參考圖7，當(dāng)采樣控制信號SC是邏輯“0”時，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的頻率約為384kHz，換言之約(8×48kHz)。當(dāng)采樣控制信號SC是邏輯“1”時，脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的頻率約為480kHz，換言之約(10×48kHz)。
因此，當(dāng)由脈沖寬度調(diào)制器所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時，D類放大器提高脈沖寬度調(diào)制信號PWMS的頻率以通過提高過采樣頻率來避免干擾。
圖8A和圖8B示出了當(dāng)分別利用例如X8過采樣器146-1和X10過采樣器146-2中的X8過采樣頻率和X10過采樣頻率來執(zhí)行采樣時，利用特定諧波部件在基波頻率處所產(chǎn)生的脈沖寬度調(diào)制信號的能量示意圖。圖8A和圖8B顯示了當(dāng)采樣頻率約為48kHz時過采樣的結(jié)果。
參考圖8A和圖8B，當(dāng)例如圖2的脈沖寬度調(diào)制器150所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時，與由脈沖寬度調(diào)制器所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號的情況相比，對基波頻率分量和其諧波分量進(jìn)行向上調(diào)節(jié)。
換句話說，當(dāng)由脈沖寬度調(diào)制器所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號時，基波頻率分量及其諧波分量的能量分布在約384kHz、約768kHz和約1,152kHz的頻率處。此外，當(dāng)由脈沖寬度調(diào)制器所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲不干擾AM廣播信號時，基波頻率分量及其諧波分量的能量分布在約480kHz、約960kHz和約1,440kHz的頻率處。
在根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的數(shù)字音頻放大器中，數(shù)字信號處理器判斷脈沖寬度調(diào)制器中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲是否干擾AM廣播信號。當(dāng)開關(guān)噪聲干擾AM廣播信號時，可通過調(diào)制數(shù)字音頻放大器的過采樣頻率來降低AM廣播信號的載波頻率。
因此，根據(jù)本發(fā)明示范性實施例的包括數(shù)字音頻放大器的音頻系統(tǒng)可接收優(yōu)質(zhì)的AM廣播信號。此外，數(shù)字音頻放大器可容易地集成到如立體聲收音機(jī)這樣的電子產(chǎn)品中。
此處詳細(xì)地描述了本發(fā)明的示范性實施例，應(yīng)當(dāng)理解如附加權(quán)利要求所定義的那樣，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可做出各種改變、置換和改動。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字音頻放大器，包括選擇電路，用于選擇音頻數(shù)據(jù)信號和經(jīng)數(shù)字化的廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號；數(shù)字信號處理器，取決于從基波頻率分量和脈沖寬度調(diào)制信號的諧波分量中所產(chǎn)生的噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率，根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號，利用多個過采樣頻率之一來對數(shù)字輸入信號進(jìn)行采樣以輸出所采樣的數(shù)字信號；以及脈沖寬度調(diào)制器，用于對所采樣的數(shù)字信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1的數(shù)字音頻放大器，進(jìn)一步包括參考時鐘發(fā)生器，用于產(chǎn)生其具有比外部時鐘信號的頻率更高的頻率的內(nèi)部時鐘信號。
3.如權(quán)利要求2的數(shù)字音頻放大器，其中音頻數(shù)據(jù)信號是由CD播放器產(chǎn)生的。
4.如權(quán)利要求3的數(shù)字音頻放大器，其中分離信號是CD播放器所產(chǎn)生的左-右分離時鐘信號。
5.如權(quán)利要求4的數(shù)字音頻放大器，其中該數(shù)字信號處理器包括頻率檢測器，用于根據(jù)本地振蕩器輸出信號和內(nèi)部時鐘信號來對其具有廣播信號的載波頻率的信號進(jìn)行檢測；采樣頻率控制器，用于判斷該噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率以產(chǎn)生采樣控制信號；以及采樣器，用于響應(yīng)于該采樣控制信號，利用過采樣頻率之一來對數(shù)字輸入信號進(jìn)行采樣。
6.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中當(dāng)噪聲不干擾廣播信號時，根據(jù)左-右分離時鐘信號來判斷過采樣頻率之一，其中n是正整數(shù)。
7.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中當(dāng)噪聲不干擾廣播信號時，過采樣頻率比左-右分離時鐘信號的頻率高n倍。
8.如權(quán)利要求7的數(shù)字音頻放大器，其中n是八。
9.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中當(dāng)噪聲干擾廣播信號時，過采樣頻率之一比當(dāng)噪聲不干擾廣播信號時采樣器所采用的過采樣頻率高。
10.如權(quán)利要求9的數(shù)字音頻放大器，其中當(dāng)噪聲干擾廣播信號時，過采樣頻率之一比左-右分離時鐘信號的頻率高十倍。
11.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中頻率檢測器包括計數(shù)器，用于響應(yīng)于內(nèi)部時鐘信號來對本地振蕩器的輸出信號的頻率進(jìn)行計數(shù)；以及載波頻率發(fā)生器，用于從本地振蕩器的輸出信號的被計數(shù)的頻率中減去預(yù)定頻率以輸出廣播信號的載波頻率。
12.如權(quán)利要求11的數(shù)字音頻放大器，其中預(yù)定頻率的范圍是從約400kHz到約460kHz。
13.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中采樣頻率控制器包括第一計數(shù)器，用于響應(yīng)于內(nèi)部時鐘信號來對左-右分離時鐘信號的頻率進(jìn)行計數(shù)；第二計數(shù)器，用于響應(yīng)于內(nèi)部時鐘信號來對廣播信號的載波頻率進(jìn)行計數(shù)；以及干擾檢測器，用于判斷噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率以產(chǎn)生采樣控制信號。
14.如權(quán)利要求5的數(shù)字音頻放大器，其中采樣器包括第一過采樣器，用于響應(yīng)于第一過采樣頻率而采樣數(shù)字輸入信號；第二過采樣器，用于響應(yīng)于第二過采樣頻率而采樣數(shù)字輸入信號；以及選擇電路，用于響應(yīng)于采樣控制信號而選擇第一過采樣器的輸出信號和第二過采樣器的輸出信號之一。
15.如權(quán)利要求1的數(shù)字音頻放大器，進(jìn)一步包括開關(guān)級，用于響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)節(jié)信號而產(chǎn)生經(jīng)放大的音頻信號。
16.一種音頻系統(tǒng)，包括接收器，用于接收廣播信號并產(chǎn)生經(jīng)數(shù)字化的廣播信號；以及數(shù)字音頻放大器，其中該數(shù)字音頻放大器包括選擇電路，用于選擇音頻數(shù)據(jù)信號和經(jīng)數(shù)字化的廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號；以及數(shù)字信號處理器，取決于從基波頻率分量和脈沖寬度調(diào)節(jié)信號的諧波分量中所產(chǎn)生的噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率信號，根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號，利用多個過采樣頻率之一來采樣數(shù)字輸入信號以輸出所采樣的數(shù)字信號；以及脈沖寬度調(diào)制器，用于對所采樣的數(shù)字信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。
17.如權(quán)利要求16的音頻系統(tǒng)，其中分離信號是從音頻源中產(chǎn)生的左-右分離時鐘信號。
18.如權(quán)利要求16的音頻系統(tǒng)，其中數(shù)字音頻放大器進(jìn)一步包括開關(guān)級，用于響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)節(jié)信號而產(chǎn)生經(jīng)放大的音頻信號。
19.一種放大音頻信號的方法，包括選擇音頻數(shù)據(jù)信號和經(jīng)數(shù)字化的廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號；判斷從基波頻率分量和脈沖寬度調(diào)節(jié)信號的諧波分量中所產(chǎn)生的噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率；基于該判斷，根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號，利用多個過采樣頻率之一來采樣數(shù)字輸入信號以輸出所采樣的數(shù)字信號；以及對所采樣的數(shù)字信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。
20.如權(quán)利要求19的音頻系統(tǒng)，其中分離信號是從音頻源中所產(chǎn)生的左-右分離時鐘信號。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中判斷噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率信號包括根據(jù)本地振蕩器輸出信號和內(nèi)部時鐘信號來檢測其具有廣播信號的載波頻率的信號；判斷噪聲是否干擾該廣播信號的載波頻率；產(chǎn)生其邏輯狀態(tài)取決于該判斷的采樣控制信號；以及利用由采樣控制信號所確定的過采樣頻率之一來采樣該數(shù)字輸入信號。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中檢測其具有廣播信號的載波頻率的信號包括響應(yīng)于內(nèi)部時鐘信號來對本地振蕩器的輸出信號的頻率進(jìn)行計數(shù)；以及從本地振蕩器的輸出信號的被計數(shù)的頻率中減去預(yù)定頻率以輸出廣播信號的載波頻率。
23.如權(quán)利要求21的方法，其中判斷噪聲是否干擾廣播信號的載波頻率信號包括計數(shù)左-右分離時鐘信號的頻率；計數(shù)廣播信號的載波頻率；以及響應(yīng)于所計數(shù)的左-右分離時鐘信號的頻率和廣播信號的載波頻率來判斷噪聲是否干擾該廣播信號的載波頻率。
全文摘要
提供了一種放大能夠降低脈沖寬度調(diào)制器中所產(chǎn)生的開關(guān)噪聲干擾的音頻信號的數(shù)字音頻放大器、包括該數(shù)字音頻放大器的音頻系統(tǒng)以及方法。數(shù)字音頻放大器包括選擇電路、數(shù)字信號處理器和脈沖寬度調(diào)制器。選擇電路選擇音頻數(shù)據(jù)信號和數(shù)字廣播信號之一以輸出數(shù)字輸入信號。數(shù)字信號處理器根據(jù)本地振蕩器輸出信號和分離信號而利用多個過采樣頻率之一來采樣數(shù)字輸入信號以輸出所采樣的數(shù)字信號。脈沖寬度調(diào)制器對所采樣的數(shù)字信號執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。
文檔編號H03F3/217GK1777022SQ20051013155
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月8日
發(fā)明者金一中, 李廷仁 申請人:三星電子株式會社