內(nèi)置dsp均衡器和3d環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，包括音頻信號接口、均衡器、內(nèi)置DSP的3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊、PWM控制器、前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊、用以驅(qū)動外部喇叭的H橋驅(qū)動模塊、I2C控制器、LDO模塊、帶隙參考電壓源、采樣頻率檢測器和鎖相環(huán)。本實用新型避免了傳統(tǒng)功放接收模擬音頻信號，需要進行反復(fù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，使音質(zhì)惡化；同時在數(shù)字音頻輸入信號中處理音效不會有局限性。
【專利說明】內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種數(shù)字放大器芯片，具體涉及一種內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)將是數(shù)字化、信息化的時代，全新的技術(shù)體制將會引發(fā)全新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命。目前最新提出的SACD格式更是層出不窮，從MPEG-1到MPEG-2，從數(shù)字杜比(AC-3)到DTS等。數(shù)字功放更是國際上各大廠商關(guān)注的焦點。據(jù)了解，全球最大的視聽設(shè)備制造商最近準(zhǔn)備推出它的數(shù)字功放產(chǎn)品，就連非常著名的音響制造商也將推出數(shù)字功放。這主要是因為數(shù)字化時代人們對音響效果的追求。因此，數(shù)字功放的春天即將到來，而且，在這場數(shù)字功放技術(shù)競爭中，唯有不斷創(chuàng)新才能保持技術(shù)的領(lǐng)先地位。隨著電子系統(tǒng)數(shù)字化的不斷深入，越來越多的設(shè)備采用數(shù)字的方式來記錄音樂信號，尤其在音頻信號的處理，智能電視，高檔平板設(shè)備，智能手機，家庭影院和PC機放音系統(tǒng)等領(lǐng)域，需要低失真、高效率的數(shù)字功率放大系統(tǒng)。雖然目前各集成電路廠家都推出了數(shù)字聲場處理、數(shù)字卡拉OK和數(shù)字杜比解碼集成電路。但是由于目前功放大都只能接收模擬音頻信號，所以各集成電路的接口也大多是模擬的，這就需要反復(fù)地進行模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換，由此會引入量化噪聲，信噪比大大受到限制，使音質(zhì)惡化。另外在模擬信號中進行音效處理有很大的局限性。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型提供了內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，解決了現(xiàn)有的功放大都只能接收模擬音頻信號的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，包括音頻信號接口、均衡器、3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊、PWM控制器、前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊、用以驅(qū)動外部喇叭的H橋驅(qū)動模塊、I2C控制器、LDO模塊、帶隙參考電壓源、采樣頻率檢測器和鎖相環(huán)；所述采樣頻率檢測器和均衡器均通過音頻信號接口接收數(shù)值音頻輸入信號，所述采樣頻率檢測器輸出端與鎖相環(huán)的輸入端連接，所述均衡器的輸出端與3D環(huán)繞音效處理器的輸入端連接，所述3D環(huán)繞音效處理器的輸出端與喇叭補償模塊的輸入端連接，所述喇叭補償模塊輸出端與限幅和音量控制模塊的輸入端連接，所述限幅和音量控制模塊的輸出端與3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸入端連接，所述3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸出端與PWM控制器的輸入端連接，所述PWM控制器輸出端與前級驅(qū)動模塊的輸入端連接，所述前級驅(qū)動模塊的輸出端與H橋驅(qū)動模塊的PWM輸入端連接，所述H橋驅(qū)動模塊的展頻信號輸入端與EMI展頻模塊連接；所述帶隙參考電壓源連接LDO模塊為所述的芯片供電，所述I2C控制器接收I2C串行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，控制所述的芯片。
[0006]所述H橋驅(qū)動模塊還連接有過溫保護模塊、過流保護模塊、過壓保護模塊和欠壓保護模塊。
[0007]所述3D環(huán)繞音效處理器為內(nèi)置DSP的3D環(huán)繞音效處理器。
[0008]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過音頻信號接口直接接收數(shù)字音頻輸入信號，通過均衡器、3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊對音效進行處理，通過PWM控制器將音頻信號轉(zhuǎn)換成PWM信號，通過前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊和H橋驅(qū)動模塊將PWM信號的高頻成分濾除，還原成模擬的音頻信號輸出；避免了傳統(tǒng)功放接收模擬音頻信號，需要進行反復(fù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，使音質(zhì)惡化；同時在數(shù)字音頻輸入信號中處理音效不會有局限性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0010]下面將結(jié)合說明書附圖，對本實用新型作進一步說明。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0011]如圖1所示，內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，包括音頻信號接口、均衡器、內(nèi)置DSP的3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊、PWM控制器、前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊、用以驅(qū)動外部喇叭的H橋驅(qū)動模塊、I2C控制器、LDO模塊、帶隙參考電壓源、采樣頻率檢測器和鎖相環(huán)。
[0012]采樣頻率檢測器和均衡器均通過音頻信號接口接收數(shù)字音頻輸入信號，所述采樣頻率檢測器輸出端與鎖相環(huán)的輸入端連接，所述均衡器的輸出端與3D環(huán)繞音效處理器的輸入端連接，所述3D環(huán)繞音效處理器的輸出端與喇叭補償模塊的輸入端連接，所述喇叭補償模塊輸出端與限幅和音量控制模塊的輸入端連接，所述限幅和音量控制模塊的輸出端與3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸入端連接,所述3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸出端與PWM控制器的輸入端連接，所述PWM控制器輸出端與前級驅(qū)動模塊的輸入端連接，所述前級驅(qū)動模塊的輸出端與H橋驅(qū)動模塊的PWM輸入端連接，所述H橋驅(qū)動模塊的展頻信號輸入端與EMI展頻模塊連接。所述帶隙參考電壓源連接LDO模塊為所述的芯片供電，所述I2C控制器接收I2C串行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，控制所述的芯片。
[0013]上述部件的功能如下:
[0014]音頻信號接口:該接口可以直接輸入24位12 s的數(shù)字音頻輸入信號，24位12 s的數(shù)字音頻輸入信號的直接接入大大減小了信號傳輸過程中引起的噪音。
[0015]采樣頻率檢測器:用于檢測輸入I2s的數(shù)字音頻輸入信號的采樣頻率，當(dāng)檢測到信號的采樣頻率后，芯片內(nèi)部會調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)臅r鐘信號。
[0016]鎖相環(huán):在采樣頻率檢測器檢測到正確采樣頻率后，鎖相環(huán)用這一頻率信號來產(chǎn)生相應(yīng)的過采樣頻率信號，鎖相環(huán)可產(chǎn)生256倍或512倍PWM信號的頻率。
[0017]3D環(huán)繞音效處理器:在左右喇叭距離較近的情況下，左聲道的聲音會傳到右耳，而右聲道聲音會傳到左耳，內(nèi)置DSP的3D環(huán)繞處理可產(chǎn)生虛擬立體聲的效果。
[0018]喇叭補償模塊:用來消除由音腔引起的頻率和相應(yīng)特性的失真，由于整體喇叭空間的限制，喇叭通常設(shè)計成超薄，這樣對喇叭的頻率和相位的補償就尤為重要。[0019]限幅和音量控制模塊:限幅處理在此模塊中主要是用來限制輸出信號的最大峰值，從而限制整個輸出的最大功率，進而保護喇叭不被損壞，同時此模塊中采用自動增益調(diào)節(jié)進而進一步改善音質(zhì)，音量調(diào)節(jié)采用軟起動音量控制進而平滑調(diào)節(jié)音量。
[0020]3D噪音整形和卡卡聲去除模塊:采用5階噪音整形電路，低頻和音頻帶寬范圍內(nèi)的噪聲被整形到高頻區(qū)域，從而使音頻帶寬范圍內(nèi)的噪音得到降低。在電源啟動、關(guān)閉時本設(shè)計均采用卡卡聲去除設(shè)計，從而使開機和關(guān)機時得到好的視聽效果。
[0021]PWM控制器:3D噪音整形和卡卡聲去除模塊輸出的音頻信號在PWM控制器模塊中被轉(zhuǎn)換成PWM信號。
[0022]前級驅(qū)動模塊:PWM信號進入前級驅(qū)動處理，其中包括死區(qū)控制，預(yù)增加驅(qū)動能力等。
[0023]EMI展頻模塊:展頻模塊是用來降低EMI，由前級驅(qū)動模塊產(chǎn)生抖動頻率以降低PWM中心頻率的能量。
[0024]H橋驅(qū)動模塊:輸出級驅(qū)動用來驅(qū)動外部喇叭。每個通道由四個FET器件組成。為了對沒個通道進行保護，所述H橋驅(qū)動模塊還連接有過溫保護模塊、過流保護模塊、過壓保護模塊和欠壓保護模塊。
[0025]LDO模塊接收帶隙參考電壓源的高電壓，輸出整個芯片所需的低電壓。
[0026]I2C控制器:控制模塊用來在接收到I2c控制信號后，進行整個芯片的控制。其支持單位和多位數(shù)據(jù)讀寫操作來控制數(shù)據(jù)內(nèi)部狀態(tài)計數(shù)器，支持正常速度(100KZ)和高速(400KZ)的操作，I2c的控制數(shù)據(jù)在經(jīng)過I2C控制模塊后把芯片內(nèi)部的多種計數(shù)器進行編程。
[0027]上述的內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片通過音頻信號接口直接接收數(shù)字音頻輸入信號，通過均衡器、3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊對音效進行處理，通過PWM控制器將音頻信號轉(zhuǎn)換成PWM信號，通過前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊和H橋驅(qū)動模塊將PWM信號的高頻成分濾除，還原成模擬的音頻信號輸出；避免了傳統(tǒng)功放接收模擬音頻信號，需要進行反復(fù)數(shù)/模轉(zhuǎn)換，使音質(zhì)惡化；同時在數(shù)字音頻輸入信號中處理音效不會有局限性。
[0028]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，其特征在于:包括音頻信號接口、均衡器、3D環(huán)繞音效處理器、喇叭補償模塊、限幅和音量控制模塊、3D噪音整形和卡卡聲去除模塊、PWM控制器、前級驅(qū)動模塊、EMI展頻模塊、用以驅(qū)動外部喇叭的H橋驅(qū)動模塊、I2C控制器、LDO模塊、帶隙參考電壓源、采樣頻率檢測器和鎖相環(huán)； 所述采樣頻率檢測器和均衡器均通過音頻信號接口接收數(shù)字音頻輸入信號，所述采樣頻率檢測器輸出端與鎖相環(huán)的輸入端連接，所述均衡器的輸出端與3D環(huán)繞音效處理器的輸入端連接，所述3D環(huán)繞音效處理器的輸出端與喇叭補償模塊的輸入端連接，所述喇叭補償模塊輸出端與限幅和音量控制模塊的輸入端連接，所述限幅和音量控制模塊的輸出端與3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸入端連接,所述3D噪音整形和卡卡聲去除模塊的輸出端與PWM控制器的輸入端連接，所述PWM控制器輸出端與前級驅(qū)動模塊的輸入端連接，所述前級驅(qū)動模塊的輸出端與H橋驅(qū)動模塊的PWM輸入端連接，所述H橋驅(qū)動模塊的展頻信號輸入端與EMI展頻模塊連接； 所述帶隙參考電壓源連接LDO模塊為所述的芯片供電，所述I2C控制器接收I2C串行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，控制所述的芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，其特征在于:所述H橋驅(qū)動模塊還連接有過溫保護模塊、過流保護模塊、過壓保護模塊和欠壓保護模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置DSP均衡器和3D環(huán)繞音效處理的數(shù)字放大器芯片，其特征在于:所述3D環(huán)繞音效處理器為內(nèi)置DSP的3D環(huán)繞音效處理器。
【文檔編號】H03F3/20GK203734628SQ201420118566
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】楊杗 申請人:楊杗