一種壓縮限幅器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及音頻處理技術領域，尤其涉及一種壓縮限幅器。
【背景技術】
[0002]人類的聽感動態范圍可達120dB(分貝)，且能聽到的最大聲音比最小聲音大100萬倍。當擴音設備在播放音頻信號時，往往會受限于擴音設備本身的底噪和擴音設備的最大輸出能力(設備的動態范圍)，如，較小的聲音會淹沒在系統的底噪中無法聽到，而最大的聲音會受到擴音設備最大輸出能力的限制，甚至會出現削波失真。為了解決這一問題，引入了聲音信號的動態處理，其通過減小聲音的動態范圍，使擴音設能夠正常播放，壓縮限幅技術就屬于其中的一種技術。
[0003]壓縮限幅技術的基本原理一般是:先提高音源的整體增益，使較小的聲音不會淹沒在系統的底噪中，能夠被聽到；當聲音信號達到設定的門檻閾值時，按照設定的壓縮比，降低系統的增益，以減小聲音的動態范圍；當聲音信號達到了系統的最大輸出能力時，輸出不再隨輸入的增大而增大，防止聲音信號的削波失真，該過程中系統的輸入信號和輸出信號的關系圖如圖1所示，圖示中VI為上述設定的門檻閾值，V2為上述的系統達到最大輸出能力的電壓值，\為系統的限幅幅度，且輸入信號的幅值為0?VI的區域為線性區，輸入信號的幅值為VI?V2的區域為壓縮區，輸入信號的幅值超過V2的區域為限幅區。另外，當系統的動態范圍較小時，會使用只帶限幅功能的算法來實現上述目的，如圖2所示，\為系統的限幅幅度，當輸入信號的幅值達到V時，輸出不再隨輸入的增大而增大，與圖1對應的，輸入信號的幅值為0?V的區域為線性區，輸入信號的幅值超過V的區域為限幅區。
[0004]在壓縮限幅的過程中，兩個參數很重要，分別為啟動時間和釋放時間。其中，啟動時間是從系統檢測到信號超出門檻閾值到信號控制在門檻閾值內的時間；釋放時間是當信號變小后，壓縮限幅的增益變化消除的時間，如圖3所示。從圖中可以看出，當輸入信號達到了系統的最大輸出能力，則系統按照預設的啟動時間A減小系統的增益，直到將輸出信號控制在門檻閾值內；當輸入信號變小，系統按照預設的釋放時間B適量增加系統的增益，增加輸出信號并將其控制在門檻閾值內。
[0005]但是，在現有壓縮限幅器啟動時間的過程中，由于各種原因，輸出信號易出現削波截頂的現象。如，啟動時間較長，會出現削波截頂的現象；又如，當出現輸出負載變重、電源電壓變低、溫度變高等應用條件變化時，擴音設備的動態范圍會縮小，此時也會出現削波截頂的現象等待。系統在出現削波截頂的現象時，隨之會產生大量的諧波失真信號，從而造成設備聽感變差，且容易損壞揚聲器。
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明旨在提供一種壓縮限幅器，其通過一削波控制模塊消除現有壓縮限幅器中出現的削波失真。
[0007]本發明提供的技術方案如下:
[0008]—種壓縮限幅器，包括:增益調整模塊、擴音模塊以及削波控制模塊，其中，
[0009]所述增益調整模塊，根據所述壓縮限幅器的輸入信號輸出第一輸出信號；并根據所述第一輸出信號，反饋調節用于實現所述輸入信號壓縮限幅的第一信號增益；
[0010]所述擴音模塊，與所述增益調整模塊連接，所述擴音模塊對所述增益調整模塊輸出的第一輸出信號進行功率放大，輸出第二輸出信號；
[0011]所述削波控制模塊，與所述擴音模塊連接，所述削波控制模塊根據所述擴音模塊輸出的第二輸出信號中出現的削波失真，反饋調節用于實現所述第一輸出信號功率放大的第二信號增益，將所述壓縮限幅器輸出的第二輸出信號控制在限幅幅度內進行輸出；
[0012]所述壓縮限幅器在所述第一信號增益和所述第二信號增益的共同作用下將所述壓縮限幅器輸出的第二輸出信號控制在限幅幅度內進行輸出。
[0013]在本技術方案中，通過增益調整模塊對系統輸入的輸入信號進行放大、壓縮以及限幅輸出第一輸出信號，而后通過擴音模塊對第一輸出信號進行放大生成第二輸出信號進行輸出，為了消除由擴音模塊引起的削波失真，使用削波控制模塊根據出現了削波失真的第二輸出信號對第一輸出信號的增益進行反饋調節，從而提升了擴音設備的聽感。這里的第二信號增益實際上就是擴音模塊(擴音設備)對第一輸入信號進行功率放大的增益。且，由于增益調整模塊和擴音模塊是串聯關系，整個壓縮限幅的系統信號增益實際上就是第一信號增益和第二信號增益的乘積，因此這里提供的壓縮限幅器是在兩個信號增益的共同作用下消除第二輸出信號中出現的削波失真。
[0014]進一步優選地，所述削波控制模塊中包括:削波檢測器、第二時序控制器以及增益控制器，其中，
[0015]所述削波檢測器，與所述擴音模塊連接，所述削波檢測器用于檢測所述擴音模塊輸出的第二輸出信號中是否出現削波失真；
[0016]所述第二時序控制器，分別與所述削波檢測器和所述增益控制器連接，當所述削波檢測器檢測到所述第二輸出信號出現削波失真，所述第二時序控制器根據所述第二輸出信號調整所述第二信號增益，并將調整后的第二信號增益發送至所述增益控制器；
[0017]所述增益控制器，分別與所述第二時序控制器和所述擴音模塊連接，所述增益控制器根據所述第二時序控制器輸出的第二信號增益，對所述第一輸出信號進行增益控制。
[0018]在本技術方案中，削波檢測器實時檢測第二輸出信號中是否出現了削波失真，當出現了削波失真，則第二時序控制器則自動調整第二信號增益，迅速將第二輸出信號的幅值控制在削波幅度內，消除該削波失真；當然，若第二輸出信號中并未出現削波失真，則第二時序控制器不工作(不對第二信號增益進行調整，第二信號增益保持在原有的水平)。
[0019]進一步優選地，在所述第二時序控制器中:
[0020]當所述第二輸出信號出現削波失真，所述第二時序控制器根據預設的削波啟動時間，減小所述第二信號增益的增益值；
[0021]當所述第二輸出信號削波失真消除，所述第二時序控制器根據預設的削波釋放時間，增加所述第二信號增益的增益值。
[0022]進一步優選地，當所述第二輸出信號出現削波失真，所述第二時序控制器根據預設的削波啟動時間，減小所述第二信號增益的增益值；且在所述削波啟動時間內，所述第二信號增益的增益值減小速率大于所述第一信號增益的增益值減小速率。
[0023]進一步優選地，所述增益調整模塊中包括一可變增益放大器、壓縮控制放大器、比較器以及第一時序控制器，其中，
[0024]所述可變增益放大器，與所述第一時序控制器連接，根據所述第一時序控制器輸出的第一信號增益對輸入信號進行放大，輸出第一輸出信號；
[0025]所述壓縮控制放大器，與所述可變增益放大器連接，根據所述第一輸出信號調整第一參考電壓；
[0026]所述比較器，分別與所述可變增益放大器和所述壓縮控制放大器連接，所述比較器將所述第一輸出信號的幅值和所述第一參考電壓進行比較；
[0027]所述第一時序控制器，分別與所述可變增益放大器和所述比較器連接，所述第一時序控制器根據所述比較器的比較結果調整第一信號增益，并將調整后的第一信號增益輸入所述可變增益放大器。
[0028]進一步優選地，在所述壓縮控制放大器中:
[0029]當所述第一輸出信號的幅值小于第一壓縮門檻閾值時，所述壓縮控制放大器將所述第一參考電壓拉高；
[0030]當所述第一輸出信號的幅值在第一壓縮門檻閾值和第一限幅門檻閾值之間時，所述壓縮控制器根據預設的壓縮比生成第一參考電壓；
[0031]當所述第一輸出信號的幅值大于第一限幅門檻閾值，所述壓縮控制器將所述第一參考電壓恒定控制在所述壓縮限幅器輸出限幅時對應的電壓值。
[0032]和/ 或，
[0033]在所述比較器中:
[0034]當所述第一輸出信號的幅值大于壓縮控制放大器輸出的第一參考電壓時，發送進入啟動時間指令至所述第一時序控制器；
[0035]當所述第一輸出信號的幅值小于壓縮控制放大器輸出的第一參考電壓時，發送進入釋放時間指令至所述第一時序控制器。
[0036]進一步優選地，在所述第一時序控制器中:
[0037]當所述第一時序控制器接收到所述進入啟動時間指令時，所述第一時序控制器根據預設的啟動時間，減小所述第一信號增益的增益值；
[0038]當所述第一時序控制器接收到所述進入釋放時間指令時，所述第一時序控制器根據預設的釋放時間，增加所述第一信號增益的增益值。
[0039]進一步優選地，所述啟動時間遠大于所述削波啟動時間。
[0040]在本技術方案中，啟動時間為檢測到第一輸出信號超出了第一限幅門檻閾值到將其控制在第一限幅門檻閾值內的時間；而削波啟動時間為第二輸出信號出現了削波失真(第二輸出信號的幅度超出了削波幅度)到將其控制在削波幅度內的時間。而一般情況下，削波幅度往往要比限幅幅度(第一限幅門檻閾值與限幅幅度成定比關系且第一限幅門檻閾值比限幅幅度小)大，故啟動時間肯定要比削波啟動時間長。又我們希望盡快消除削波失真，故削波啟動時間往往會設置的比較短，故我們這里啟動時間會遠比削波啟動時間長。