一種音頻放大裝置、方法及終端與流程

本發明實施例涉及音頻放大器電壓調節方法，尤其涉及一種音頻放大裝置、方法及終端。
背景技術：
：在現有的移動終端領域，低功耗音頻的方案有很多，其中比較新穎的當屬“ClassH”方案，如圖1所示，通過檢視數模轉換器(DAC)的輸出電壓大小，調節正負電源電壓，跟蹤信號大小做大小變化，降低音頻放大器(PA)的供電電壓，從而達到降低功耗的目的。但是現有方案有諸多不足：1、左右聲道共用一套直流電源DC-DC(如果不共用一套，那么成本將加倍)，由于左右聲道的信號不相同，直流電源DC-DC只能跟蹤左右聲道的綜合值，但都不等于任何一個聲道，跟左右聲道有差異部分的電壓對于電源來講就是噪聲，因此ClassH功放在工作的時候，從電源上注入了我們不想要的噪聲電壓，最終影響到音頻放大器(PA)輸出的音質；2、直流電源DC-DC的輸出沒有辦法通過大電容來進行濾波(對噪聲和響應不利)，如果加了大電容會引起直流電源DC-DC無法跟蹤信號的大小變化而變化。因此在大信號的過程中，絕大多數的電流都從直流電源DC-DC上取的，對直流電源DC-DC的瞬態響應要求非常高，一般直流電源DC-DC都無法響應到突發大電流(最小響應周期是一個時鐘周期)，由于能量不能從大電容提供，也就使得瞬間得不到充足的能量補給，會引起在聽感上出現力度不夠的現象；3、如圖2所示，當信號往正負半周擺動時，正負電源是同時增大縮小電壓的。信號往正半周擺動時，負半周電源的變化對于負軌的推挽管的供電電壓是波動的，因為負軌的推挽晶體管的內阻不是無窮大的，也就是說PSSR不是無窮大的，因此負電源上的波動將通過晶體管流到輸出端，引起音質的變差；4、當電壓小到一定程度的時候，電壓不能繼續降低，否則會導致PA工作的異常，例如偏置電路的異常，因此存在一個電壓變化和不變化之間的拐點，在這個拐點上回引入大量的高次諧波，影響到音質；5、由于直流電源DC-DC要跟隨輸出電壓變化而變化，本身音頻放大器PA就有失真，那么直流電源DC-DC去跟蹤輸出的變化，直流電源DC-DC的輸出失真會比較大，(如果不大的話，直接就可以用直流電源DC-DC的輸出隔直流之后就可以輸出)，按照目前的技術，失真會比較大，這些失真在音頻放大器PA的電源上表現為噪聲，這些噪聲也會竄入到輸出，最終影響到音質；6、由于信號過零點附近，正負電源的電壓都比較低，此時音頻放大器PA內部的偏置電路工作在臨界狀態，性能會發生變化，會導致運放的靜態工作點、頻率響應、回轉率、失調電壓、失調電流、失真特性、帶寬等特性發生變化，由于過零點是信號最弱的時候，這個時候疊加這部分的影響，對聲音的影響尤其變大。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種音頻放大裝置、方法及終端。本發明提供一種音頻放大裝置，包括：應用處理器：用于調節音量并控制直流電源的輸出電壓；直流電源，用于對音頻放大器提供電源；數模轉換器，用于輸出音頻信號至音頻放大器；音頻放大器，用于將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出；所述直流電源支持總線調壓。優選地，所述應用處理器還包括一預置音量與音頻放大器電壓映射表，用于當用戶調節音量時，根據所述音量與音頻放大器電壓映射表來調節音頻放大器的電壓。優選地，還包括線性穩壓器，所述線性穩壓器由所述應用處理器直接信號控制，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。優選地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。本發明提供一種終端，包括上述任一一項所述的音頻放大裝置。本發明還提供另一種音頻放大裝置，包括：應用處理器：用于調節音量并控制直流電源的輸出電壓；直流電源，用于對音頻放大器提供電源；數模轉換器，用于輸出音頻信號至音頻放大器；音頻放大器，用于將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出；數字電位器，用于通過調節所述數字電位器的阻值來調節所述直流電源的電壓。優選地，所述應用處理器還包括一預置音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表，用于當用戶調節音量時，根據所述音量與音頻放大器電壓映射表來通過調節數字電位器阻值來調節音頻放大器的電壓。優選地，還包括線性穩壓器，所述線性穩壓器由所述應用處理器直接信號控制，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。優選地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。本發明還提供一種終端，包括上述任一一項所述的音頻放大裝置。本發明另外一種音頻放大方法，包括：S100在應用處理器中預置一個音量與音頻放大器電壓映射表；S101用戶調節音量并通過總線控制直流電源的輸出電壓；S102數模轉換器輸出音頻信號至音頻放大器；S103所述直流電源驅動所述音頻放大器工作；S104所述音頻放大器將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出。優選地，所述S101還包括用戶調節音量并通過總線控制線性穩壓器的輸出電壓，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。優選地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。優選地，所述S100建立音量與音頻放大器電壓映射表的步驟為S1001創建一個1Khz的單正弦波純音文件，使用應用處理器進行播放，將音頻輸出連接到音頻放大器；S1002將音頻放大器的電壓設置為直流電源輸出電壓最大值，且設置為最大音量輸出，由音頻分析儀讀取到音頻放大器輸出的失真；S1003逐漸縮小直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，將對應的音頻放大器電壓記錄在表格中；S1004將音量減少0.5～1dB，繼續調低直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，繼續將直流電源輸出的電壓記錄到-1dB對應的音頻放大器電壓值內；S1005重復S1004，直到音量控制的最大衰減量，把所有音量對應的直流電源輸出電壓都記錄完畢，供音量控制模塊調用。優選地，所述S101還包括：當用戶改變音量的時候，應用處理器中的音量控制模塊會檢查數模轉換器的輸出數據，當發現過零點時，迅速調節音量控制，并根據預置的音量與音頻放大器電壓映射表進行音頻放大器電壓控制。本發明提供一種音頻放大方法，包括：S10在應用處理器中預置一個音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表；S11用戶調節音量并通過數字電位器調節直流電源的輸出電壓；S12數模轉換器輸出音頻信號至音頻放大器；S13所述直流電源驅動所述音頻放大器工作；S14所述音頻放大器將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出。優選地，所述S11還包括用戶調節音量并通過數字電位器調節線性穩壓器的輸出電壓，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。優選地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。優選地，所述S10建立音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表的步驟為S1101創建一個1Khz的單正弦波純音文件，使用應用處理器進行播放，將音頻輸出連接到音頻放大器；S1102將音頻放大器的電壓設置為直流電源輸出電壓最大值，且設置為最大音量輸出，由音頻分析儀讀取到音頻放大器輸出的失真；S1103調整數字電位器的阻值，逐漸縮小直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，將對應的音頻放大器電壓及數字電位器阻值記錄在表格中；S1104將音量減少0.5～1dB，繼續調整數字電位器的阻值調低直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，繼續將直流電源輸出的電壓記錄到-1dB對應的音頻放大器電壓值及數字電位器阻值內；S1105重復S1104，直到音量控制的最大衰減量，把所有音量對應的直流電源輸出電壓及數字電位器阻值都記錄完畢，供音量控制模塊調用。優選地，所述S11還包括：當用戶改變音量的時候，應用處理器中的音量控制模塊會檢查數模轉換器的輸出數據，當發現過零點時，迅速調節音量控制，并根據預置的音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表進行音頻放大器電壓控制。本發明的有益效果是，1、本發明音頻放大器PA調壓的過程不影響輸出音質；2、所述音頻放大器PA調壓發生在音量發生變化時，并且是尋找過零點時進行音量和電壓的調節對此時正負電源到輸出是對稱的，電壓變化產生的噪聲相互抵消，不傳輸到輸出端子上，對聲音效果不影響；3、由于音頻放大器PA電壓是按照純音在這個音量等級時的峰值進行制定，不會有左右聲道之間的差異，也就不會左右聲道有相互干擾的問題；4、由于音頻放大器PA的電壓是按照此音量最大正弦波峰值得到，因此在音頻播放過程中，音頻放大器PA的電壓是不變的，也就不會有電壓變化的拐點存在，也就不會引入噪聲到音頻放大器PA的輸出端；5、由于音頻放大器PA工作時電壓不變，所以可以在直流電源DC-DC后邊增加大電容來達到更好的濾波效果，同時增加了電源的動態特性。6、由于音頻放大器PA工作時電壓不變，可以在直流電源DC-DC后邊增加線性穩壓器LDO與直流電源DC-DC工作電壓進行聯動，進一步降低直流電源DC-DC的噪聲對音頻放大器PA的影響；7、音頻放大器PA的工作電壓是通過正弦波不失真的情況下校準得到，電壓滿足偏置電壓的需求，因此不會有在信號接近過零點時電壓過低的問題出現，也就不會產生小音量使得音頻失真增大的問題。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術的音頻放大電路示意圖；圖2為現有技術音頻放大輸出信號擺動曲線圖；圖3為本發明的一種音頻放大裝置示意圖；圖4為本發明的另一種音頻放大裝置示意圖；圖5為本發明的一種音頻放大方法示意圖；圖6為本發明的另一種音頻放大方法示意圖；圖7為本發明音量與音頻放大器電壓映射表建立方法流程示意圖；圖8為本發明音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表建立方法流程示意圖；圖9為本發明數字電位器結構示意圖。具體實施方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。如圖3所示，本發明的一種音頻放大裝置示意圖，包括應用處理器：用于調節音量并控制直流電源的輸出電壓；直流電源，用于驅動音頻放大器；數模轉換器，用于輸出音頻信號至音頻放大器；音頻放大器，用于將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出。本實施例中，所述直流電源支持總線調壓。其中，所述總線可以是I2C總線或者其他具有調壓功能的總線，本領域技術人員可知，I2C總線只是一個舉例，并不作為本發明的限定。進一步地，本實施例中，通過直接由音量控制模塊來控制直流電源的電壓輸出，而不是由數模轉換器(DAC)來控制直流電源的電壓，這樣就使得音頻放大器PA調壓的過程不影響輸出音質。進一步地，所述應用處理器還包括一預置音量與音頻放大器電壓映射表，用于當用戶調節音量時，根據所述音量與音頻放大器電壓映射表來調節音頻放大器的電壓。如圖4所示，在本發明的另一個實施例中，還包括線性穩壓器，所述線性穩壓器由所述應用處理器直接信號控制，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。其中，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。由于音頻放大器PA工作時電壓不變，可以在直流電源DC-DC后邊增加線性穩壓器LDO與直流電源DC-DC工作電壓進行聯動，進一步降低直流電源DC-DC的噪聲對音頻放大器PA的影響。如果所述直流電源DC-DC不支持總線調壓，那么可以通過在直流電源DC-DC的電壓設定電阻中放置數字電位器，通過調節數字電位器的阻值從而調節DC-DC的電壓。具體包括：應用處理器：用于調節音量并控制直流電源的輸出電壓；直流電源，用于驅動音頻放大器；數模轉換器，用于輸出音頻信號至音頻放大器；音頻放大器，用于將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出；數字電位器，如圖9所示，用于通過調節所述數字電位器的阻值來調節所述直流電源的電壓。進一步地，所述應用處理器還包括一預置音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表，用于當用戶調節音量時，根據所述音量與音頻放大器電壓映射表來通過調節數字電位器阻值來調節音頻放大器的電壓。在本發明的一個優選實施例中，還包括線性穩壓器，所述線性穩壓器由所述應用處理器直接信號控制，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。進一步地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。其中，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。由于音頻放大器PA工作時電壓不變，可以在直流電源DC-DC后邊增加線性穩壓器LDO與直流電源DC-DC工作電壓進行聯動，進一步降低直流電源DC-DC的噪聲對音頻放大器PA的影響。本發明還保護一種終端包括上述任一一項實施例所述的技術方案。如圖5所示本發明的一種音頻放大方法示意圖，包括：S100在應用處理器中預置一個音量與音頻放大器電壓映射表；S101用戶調節音量并通過總線控制直流電源的輸出電壓；S102數模轉換器輸出音頻信號至音頻放大器；S103所述直流電源驅動所述音頻放大器工作；S104所述音頻放大器將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出。進一步地，所述S101還包括用戶調節音量并通過總線控制線性穩壓器的輸出電壓，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。優選地，所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。進一步優選地，所述S101還包括：當用戶改變音量的時候，應用處理器中的音量控制模塊會檢查數模轉換器的輸出數據，當發現過零點時，迅速調節音量控制，并根據預置的音量與音頻放大器電壓映射表進行音頻放大器電壓控制。如圖7所示，本發明音量與音頻放大器電壓映射表(表1.1)建立方法流程示意圖；所述S100建立音量與音頻放大器電壓映射表的步驟為：S1001創建一個1Khz的單正弦波純音文件，使用應用處理器進行播放，將音頻輸出連接到音頻放大器；S1002將音頻放大器的電壓設置為直流電源輸出電壓最大值，且設置為最大音量輸出，由音頻分析儀讀取到音頻放大器讀取到輸出的失真；S1003逐漸縮小直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，將對應的音頻放大器電壓記錄在表格中；S1004將音量減少0.5～1dB，繼續調低直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，繼續將直流電源輸出的電壓記錄到-1dB對應的音頻放大器電壓值內；S1005重復S1004，直到音量控制的最大衰減量，把所有音量對應的直流電源輸出電壓都記錄完畢，供音量控制模塊調用。音量音頻PA的電壓0dB+-8V-1dB+-7.3V-2dB+-6.35V-3dB+-5.66V-4dB+-5.05V-5dB+-4.5V-6dB+-4V…………表1.1音量與音頻放大器電壓映射表表1.1中0dB為S1002中最大音量輸出，本領域技術人員可知，表1.1僅僅是本發明的一個示例，并不是對本發明的限制。本領域技術人員可以通過非創造性勞動根據實際情況隨意變更表格。如圖6所示本發明的另一種音頻放大方法示意圖；包括：S10在應用處理器中預置一個音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表；S11用戶調節音量并通過數字電位器調節直流電源的輸出電壓；S12數模轉換器輸出音頻信號至音頻放大器；S13所述直流電源驅動所述音頻放大器工作；S14所述音頻放大器將從所述數模轉換器接收到的音頻信號放大并輸出。進一步地，所述S11還包括用戶調節音量并通過數字電位器調節線性穩壓器的輸出電壓，用于降低直流電源輸出噪聲對音頻放大器的影響。所述直流電源的輸出電壓大于所述線性穩壓器的輸出電壓。進一步優選地，所述S11還包括：當用戶改變音量的時候，應用處理器中的音量控制模塊會檢查數模轉換器的輸出數據，當發現過零點時，迅速調節音量控制，并根據預置的音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表進行音頻放大器電壓控制。如圖8所示，本發明音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表(表1.2)建立方法流程示意圖。本發明所述S10建立音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表的步驟為：S1101創建一個1Khz的單正弦波純音文件，使用應用處理器進行播放，將音頻輸出連接到音頻放大器；S1102將音頻放大器的電壓設置為直流電源輸出電壓最大值，且設置為最大音量輸出，由音頻分析儀讀取到音頻放大器讀取輸出的失真；S1103調整數字電位器的阻值，逐漸縮小直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，將對應的音頻放大器電壓及數字電位器阻值記錄在表格中；S1104將音量減少0.5～1dB，繼續調整數字電位器的阻值調低直流電源的輸出電壓，直到音頻放大器測試到的失真開始變大，繼續將直流電源輸出的電壓記錄到-1dB對應的音頻放大器電壓值及數字電位器阻值內；S1105重復S1104，直到音量控制的最大衰減量，把所有音量對應的直流電源輸出電壓及數字電位器阻值都記錄完畢，供音量控制模塊調用。音量音頻PA的電壓數字電位計電阻0dB+-8V110kΩ-1dB+-7.3V100kΩ-2dB+-6.35V87kΩ-3dB+-5.66V78kΩ-4dB+-5.05V69kΩ-5dB+-4.5V62kΩ-6dB+-4V55kΩ………………表1.2音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表表1.2中0dB為S1102中最大音量輸出，本領域技術人員可知，表1.2僅僅是本發明的一個示例，并不是對本發明的限制。本領域技術人員可以通過非創造性勞動根據實際情況隨意變更表格。進一步地，在本發明的一個實施例中，如圖6所示的優選方案，在總線不支持調壓時，引入所述數字電位器協助調解直流電源DC-DC的輸出電壓，此時，再進一步加入線性穩壓器LDO，則預置的音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表中再加入直流電源DC-DC的電壓值，如下表1.3所示。音量DC-DC輸出電壓音頻PA的電壓數字電位計電阻0dB+-8.1V+-8V110-1dB+-7.4V+-7.3V100-2dB+-6.45V+-6.35V87-3dB+-5.76V+-5.66V78-4dB+-5.15V+-5.05V69-5dB+-4.6V+-4.5V62-6dB+-4.1V+-4V55………………表1.3音量、音頻放大器電壓及數字電位器阻值映射表上表中，音頻放大器PA的電壓即為線性穩壓器LDO的輸出電壓。同樣，本領域技術人員可知，表1.3僅僅是本發明的一個示例，并不是對本發明的限制。本領域技術人員可以通過非創造性勞動根據實際情況隨意變更表格。另外，我們省略了加入線性穩壓器LDO后的音量、音頻放大器電壓映射表，該表只需把數字電位器阻值那一列刪掉即可。綜上所述，本發明的優點是，1、本發明音頻放大器PA調壓的過程不影響輸出音質；2、所述音頻放大器PA調壓發生在音量發生變化時，并且是尋找過零點時進行音量和電壓的調節對此時正負電源到輸出是對稱的，電壓變化產生的噪聲相互抵消，不傳輸到輸出端子上，對聲音效果不影響；3、由于音頻放大器PA電壓是按照純音在這個音量等級時的峰值進行制定，不會有左右聲道之間的差異，也就不會左右聲道有相互干擾的問題；4、由于音頻放大器PA的電壓是按照此音量最大正弦波峰值得到，因此在音頻播放過程中，音頻放大器PA的電壓是不變的，也就不會有電壓變化的拐點存在，也就不會引入噪聲到音頻放大器PA的輸出端；5、由于音頻放大器PA工作時電壓不變，所以可以在直流電源DC-DC后邊增加大電容來達到更好的濾波效果，同時增加了電源的動態特性。6、由于音頻放大器PA工作時電壓不變，可以在直流電源DC-DC后邊增加線性穩壓器LDO與直流電源DC-DC工作電壓進行聯動，進一步降低直流電源DC-DC的噪聲對音頻放大器PA的影響；7、音頻放大器PA的工作電壓是通過正弦波不失真的情況下校準得到，電壓滿足偏置電壓的需求，因此不會有在信號接近過零點時電壓過低的問題出現，也就不會產生小音量使得音頻失真增大的問題。最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。當前第1頁1 2 3