用于输出音频信号的方法和设备技术

提供了一种用于输出音频信号的方法和设备。音频信号输出设备包括：脉冲宽度调制(PWM)单元，产生载波信号，比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平，并基于比较的结果产生PWM信号；控制器，基于音频信号的电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。

【技术实现步骤摘要】
用于输出音频信号的方法和设备本申请要求于2011年3月9日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0021045号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用完全合并于此。
与示例性实施例一致的设备和方法涉及输出音频信号，更具体地讲，涉及输出音频信号以提高运行速度。
技术介绍
音频功率放大器(amps)接收音频信号并输出可听信号，音频功率放大器通常被分类为A类、B类、AB类和D类。在此，D类功率amps被广泛使用，这是因为与A类功率amps、B类功率amps和AB类功率amps相比，减少了放大效率的恶化。D类功率amps通过将音频信号转换为脉冲宽度调制(PWM)信号来切换音频信号。D类功率amps也被称为数字放大器。数字amps因为诸如很少的数据转换损耗和100％的理论放大效率的特点而被广泛使用。在这样的数字amps中，重要的是根据最大输出功率在没有产生信号失真的情况下输出输入的音频信号。
技术实现思路
一个或多个示例性实施例提供了用于无延时地快速调整音频信号的输出增益的输出音频信号的方法，以及通过使用该方法来输出音频信号的设备。一个或多个示例性实施例还提供了用于在最小化音频质量的恶化的同时调整音频信号的输出增益的输出音频信号的方法，以及通过使用该方法来输出音频信号的设备。根据示例性实施例的一方面，提供了一种音频信号输出设备，包括：脉冲宽度调制(PWM)单元，产生载波信号，比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平，并基于比较的结果产生PWM信号；控制器，基于音频信号的电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。当音频信号的电平高于预定的标准电平时，控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。当音频信号的电平低于预定的标准电平时，控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。控制器还可包括：存储单元，存储关于与音频信号的电平对应的载波信号的信号形状的信息。控制器可控制PWM单元改变载波信号的信号形状，以针对具有不同的音频信号电平范围的音频信号的每个信号电平时间段调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间。控制器可在发生音频信号的过零的第一时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。控制器可在音频信号的电平等于或高于第一时间段的上限并且低于或等于预定的标准电平的第二时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。控制器可在音频信号的电平等于或高于所述预定的标准电平的第三时间段中，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。音频信号输出设备还可包括：环路滤波器，检测放大的PWM信号的输出电平，并监测放大的PWM信号是否超过最大输出电平。控制器可从环路滤波器接收监测结果，并当放大的PWM信号的电平超过最大输出电平时，控制器可改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种输出音频信号的方法，包括：检测音频信号的电平；产生具有基于检测的音频信号的电平而改变的信号形状的载波信号，以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；比较载波信号的信号电平和音频信号的信号电平；基于比较的结果产生PWM信号；放大PWM信号并输出放大的PWM信号。附图说明通过参照附图对示例性实施例的详细描述，上述和其它方面将会变得更加清楚，其中：图1是根据示例性实施例的音频信号输出设备的框图；图2是根据示例性实施例的图1的脉冲宽度调制(PWM)单元的详细框图；图3示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；图4示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；图5示出根据另一示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；图6详细地示出根据示例性实施例的由图2的PWM单元产生的载波信号和PWM信号的示例；图7是根据示例性实施例的与图1的音频信号输出设备对应的音频信号输出设备的详细框图；以及图8是根据示例性实施例的输出音频信号的方法的流程图。具体实施方式以下，将参照附图描述示例性实施例。然而，示例性实施例可按照多种不同形式被实现，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例；更确切地，提供这些示例性实施例从而使本公开将会是彻底和完整的，并且会完全地将本专利技术构思传达给本领域的技术人员。在附图中，相同的标号表示相同的元件。以下，当诸如“至少之一”的表达位于列出的元件之后时，其修饰全部列出的元件而不是修饰列出的单个元件。音频放大器系统或音频信号输出设备可被设计成具有基于预定的输入电平的最大输出。在一些情况下，音频信号输出设备可接收以高于标准电平的电平记录的音频信号。在这种情况下，在音频信号输出设备中输出音频信号的放大器接收过高的输入。当以高于标准电平的电平记录的音频信号以最大音量级(maximumvolumelevel)被再现时，音频信号输出设备执行超过最大输出的操作。也就是说，会发生削波(clipping)。此操作可能破坏音频放大器系统的内部部件，诸如，数字放大器、扬声器、开关模式电源(SMPS)等。例如，扬声器可能被烧毁或切断并因此不能产生声音。由于音频放大器系统的内部温度的增加，SMPS或数字放大器的电路可能被破坏。为了防止音频信号输出设备执行超过最大输出的操作，可控制输出增益。数字放大器可通过脉冲宽度调制(PWM)来控制信号的输出，并且可通过PWM来压缩、扩展或升压(boost)音频信号的大小。在此，压缩、扩展或升压音频信号的大小是指改变输入音频信号的增益并输出输入的音频信号。在模拟方法中，可通过使用可变增益放大器(VGA)或电压控制放大器来控制输入/输出音频信号的增益。另一方面，在数字方法中，可通过使用单独的压缩或扩展信号的信号处理块来控制音频信号的增益。如上所述，为了控制音频信号的输出，除了PWM的部件之外，还使用单独的放大器或处理块。因此，将详细描述根据一个或多个示例性实施例的在简化用于控制增益的处理块的同时用于输出音频信号和用于最小化音频信号的失真的方法与设备。图1是根据示例性实施例的音频信号输出设备100的框图。参照图1，音频信号输出设备100包括控制器110、PWM单元120和开关电源单元130。控制器110接收音频信号并检测接收到的音频信号的信号电平。此外，根据检测到的音频信号的电平，控制器110控制PWM单元120改变载波信号的信号形状，从而可增加或减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。详细地，当检测的信号电平高于预定的标准电平时，控制器110控制PWM单元120改变载波信号的信号形状，从而可减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。例如，控制器110可检测输入音频信号的平均信号电平或音频信号的峰值信号电平作为音频信号的信号电平。此外，控制器110可确定与检测的音频信号的信号电平对应的载波信号的信号形状，并将用于输出具有确定的信号形状的载波信号的改变控制信号输出到PWM单元120。在此，预定的标准电平是用于确定音本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.09 KR 10-2011-00210451.一种音频信号输出设备，包括：控制器，基于音频信号的信号电平，控制PWM单元改变载波信号的信号形状以调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间；脉冲宽度调制(PWM)单元，从控制器接收用于改变载波信号的信号形状的改变控制信号，产生与改变的信号形状对应的载波信号，将载波信号的信号电平与音频信号的信号电平进行比较，并基于比较的结果产生PWM信号；开关电源单元，放大由PWM单元产生的PWM信号并输出放大的PWM信号。2.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，当音频信号的信号电平高于预定的标准电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。3.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，当音频信号的信号电平低于预定的标准电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。4.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，控制器还包括：存储单元，存储关于与音频信号的信号电平对应的载波信号的信号形状的信息。5.如权利要求1所述的音频信号输出设备，其中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状，以针对具有不同的音频信号电平范围的音频信号的每个信号电平时间段调整PWM信号的逻辑高电平的持续时间。6.如权利要求5所述的音频信号输出设备，其中，在发生音频信号的过零的第一时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。7.如权利要求6所述的音频信号输出设备，其中，在音频信号的信号电平等于或大于第一时间段的上限并且小于或等于预定的标准电平的第二时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以增加PWM信号的逻辑高电平的持续时间。8.如权利要求7所述的音频信号输出设备，其中，在音频信号的信号电平等于或大于所述预定的标准电平的第三时间段中，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。9.如权利要求1所述的音频信号输出设备，还包括：环路滤波器，检测放大的PWM信号的输出电平，并监测放大的PWM信号是否超过最大输出电平。10.如权利要求9所述的音频信号输出设备，其中，控制器从环路滤波器接收监测的结果，其中，当放大的PWM信号的信号电平超过最大输出电平时，控制器控制PWM单元改变载波信号的信号形状以减少PWM信号的逻辑高电平的持续时间。11.如权利要求1所述的音频信号输出设备，还包括：扬声器，接收放大的PWM信号，将放大的PWM信号改变为声音信号，并输出声音信号。12.一种输出音频信号的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林东贤，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：