音頻功放裝置的制作方法

本發明涉及音頻處理技術領域，特別是涉及音頻功放裝置。

背景技術：

音頻功放全名為音頻功率放大器，是用于推動揚聲器發聲，從而重現聲音的功放裝置，多數發聲的電子產品中都要用到它。

傳統的音頻功放裝置僅能實現聲音的放大功能，在實現其他功能時需要借助大量外部設備，例如當需要組成專業影院系統時，其需要連接例如控制、顯示、多種類型端口等器件，這樣無法給用戶帶來便捷操作。

技術實現要素：

基于此，有必要針對傳統音頻功放裝置功能單一，無法給用戶帶來便捷操作的問題，提供一種功能多樣的音頻功放裝置，給用戶帶來便捷操作。

一種音頻功放裝置，包括功放模塊、DSP(Digital Signal Processing，數字信號處理)音頻處理模塊、觸摸屏控制模塊以及音頻傳輸接口模塊；

DSP音頻處理模塊分別與功放模塊、觸摸屏控制模塊以及音頻傳輸接口模塊連接。

本發明音頻功放裝置，包括功放模塊、DSP音頻處理模塊、觸摸屏控制模塊以及音頻傳輸接口模塊，DSP音頻處理模塊分別與功放模塊、觸摸屏控制模塊以及音頻傳輸接口模塊連接，功放模塊用于對輸入信號進行功放處理，DPS音頻處理模塊用于對信號進行數字信號音頻處理，輸出優質的音頻數據，觸控屏控制模塊用于輸出控制指令至外部觸屏顯示設備(LED顯示屏)，音頻傳輸接口模塊提供豐富的與外部設備連接接口，方便與外部設備進行數據交互，也方便用戶對整個音頻功放裝置進行操作與使用，給用戶帶來便捷操作。

附圖說明

圖1為本發明音頻功放裝置第一個實施例的結構示意圖；

圖2為本發明音頻功放裝置其中一個實施例中DSP音頻處理模塊200的結構示意圖；

圖3為本發明音頻功放裝置第二個實施例的結構示意圖；

圖4為本發明音頻功放裝置其中一個應用實例的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種音頻功放裝置，包括功放模塊100、DSP音頻處理模塊200、觸摸屏控制模塊300以及音頻傳輸接口模塊400，DSP音頻處理模塊200分別與功放模塊100、觸摸屏控制模塊300以及音頻傳輸接口模塊400連接。

功放模塊100用于對信號進行功放處理，確保輸出的信號能夠滿足用戶需求(應用場景需求)。具體來說，功放模塊100可以包括多種類型的功放單元，每種功放單元提供不同的高功率輸出選擇，從而整個功放模塊100提供多種高功率輸出功放選擇，例如可以提供一種方案為Pascal SPRO2D類功放：4x500W@4Ω或4x250W@8Ω；另一種方案為ICEPOWER D類功放：4x 700W@4Ω。更進一步來說，在功放模塊100內還可以包括具有主動式PFC(Power Factor Correction，功率因數校正)與自動電壓傳感功能的獨立開關電源以及過電流、過/欠電壓以及高溫保護的電路保護單元，在每個功放單元可以匹配兩個獨立的開關電源和單個電路保護單元，具有主動式PFC與自動電壓傳感功能的獨立開關電源，能夠有效提高功放單元的轉換效率，例如D類輸出級轉換效率高達90％(滿載)，電路保護單元能夠給整個電路提供全套電路保護功能，具體可以提供包括過電流，過/欠電壓、輸出直流以及高溫保護。

DSP音頻處理模塊200用于對信號進行數字信號音頻處理，輸出優質的音頻數據。具體來說，DSP音頻處理模塊200可以為四進四出DSP音頻處理模塊200，在實際應用DSP音頻處理模塊200的核心處理部分是DSP處理器，可以采用DREAM公司的SAM5000系列DSP芯片支持56bit MAC操作，48bit雙精度操作，內核頻率196.6MHz，芯片上集成32k參數RAM和16k數據RAMRAM32k*24，有極佳的低電平信號性能，動態處理器采用先進多斷點算法。在TDM(Testing Data Management/Technical Data Management，時分復用模式)模式下，擁有32通道數字輸入和輸出和立體聲S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface Format)輸入和輸出，外部可以通過一個四線式SPI(Serial Peripheral interface，串行外圍設備接口)端口對其進行控制和參數配置，也可以通過此端口進行在線編程仿真，使用圖形工具進行開發和編程。DSP音頻處理模塊200的模擬音頻和數字音頻轉換部分采用AKM公司的AK4620EF音頻轉換芯片，模擬全差分輸入和輸出，信噪比115dB。DSP音頻處理模塊200的數字音頻格式轉換采用AKM公司AKM4122最高支持96KHz取樣，并支持取樣頻率轉換。DSP音頻處理模塊200的微處理器MCU采用ST公司的STM32F107VCT6。

更進一步來說，如圖2所示，DSP音頻處理模塊200包括4個傳輸鏈路，單個傳輸鏈路包括依次串聯的音頻信號源選擇器、噪聲門、輸入增益、輸入延時、輸入相位、12參數濾波器、輸入RMS(RMSRate-Monotonic Scheduling，單調速率調度)壓限器、輸入靜音開關、路由混合器、高低通濾波器、4段參數濾波器、輸出延時、輸出相位、輸出增益、限制器以及輸出靜音開關，4個傳輸鏈路內置的高低通濾波器相互連接。在四進四出DSP音頻處理模塊200中采用完美的4進4出混響矩陣功放，保證輸入能以任何配比與任何輸出通道進行混合。每個通道還擁有噪聲門功能、參數均衡器濾波器、增益控制、高/低通濾波器、RMS壓限以及可調的延時。在工作時，音頻信號源選擇：對每個輸入通道提供模擬、數字和DANTE三種音頻信號源；噪聲門：對每個輸入通道提供白噪聲和粉紅噪聲兩種噪聲發生器；輸入增益控制電路：對每個輸入通道可設置輸入通道電平,范圍從-12dB到+12dB；輸入延時控制電路：對每個輸入通道可設置的延時時間從000.0000mS到500.9984mS；輸入相位控制電路：對每個輸入通道可設置為正相“Normal”和反向“Invert”狀態；12段參數濾波器：對每個輸入通道，分別有12段參數濾波器可以選擇，每個參數均衡濾波器可以選擇BELL、雪弗、高通、低通、帶通,陷波和全通濾波器。輸入RMS壓限器：對每個輸入通道，RMS壓限啟控閥值范圍：-16dBu到+14dBu；RMS壓限拐點：0％～100％；RMS啟控時間：5ms～200ms；輸入靜音開關：對每個輸入通道，可選擇輸入信號“打開”或“關閉”；路由混合器：可把任一輸入通道的信號給四個輸入通道；高/低通濾波器：對每個輸出通道，可進行IIR(Infinite Impulse Response，無限脈沖響應)和FIR(Finite Impulse Response，有限脈沖響應)選擇來進行高/低通濾波器設置；4段參數濾波器：對每個輸出通道，分別有4段參數濾波器可以選擇，每個參數均衡濾波器可以選擇BELL、雪弗、高通、低通、帶通，陷波和全通濾波器。輸出延時控制器：對每個輸出通道可設置延時時間從000.0000mS到340.9984mS；輸出相位控制器：對每個輸出通道可設置為正相“Normal”和反向“Invert”狀態；輸出增益控制器：對每個輸出通道可設置輸出通道電平,范圍從-12dB到+12dB；限制器：對每個輸出通道可設置輸出通道的壓限限制，壓限限制啟控閥值范圍：-16dBu到+14dBu。壓限限制釋放時間范圍：0.1sec-5sec，壓限啟控時間范圍：1ms-900ms；輸出靜音開關：對每個輸出通道，可選擇輸出信號“打開”或“關閉”。

觸摸屏控制模塊300用于控制外部顯示屏，例如外部LED屏等，觸摸屏控制模塊300采用ST公司的STM32F103VET6微處理器MCU，外部顯示屏可以選用4.3英寸、480X270點陣、TFT-LCD、8led B/L白色背光、電容觸控面板的液晶顯示屏。

音頻傳輸接口模塊400用于提供豐富的傳輸接口，便于與外部設備進行設備交互，例如可以便于與外部設備連接或斷開連接(插拔即可實現)，給用戶帶來便捷操作。具體來說，音頻傳輸接口模塊400包括網絡音頻傳輸模塊(Dante模塊)和數字音頻輸入模塊，數字音頻輸入模塊可以為AES3數字音頻輸入模塊。在實際應用中，網絡音頻傳輸模塊是一個專門應用于高性能的數字音頻網絡設備的現成解決方案。基于Dante UltimoTM單片機，支持最高為4個低延遲的雙向音頻通道，采樣頻率高達96kHz。網絡音頻輸入輸出模塊有兩個版本：1、單口以太網：高性價比的Dante網絡解決方案，適用于100Mbps的以太網端口；2、雙口以太網：配有兩個速度為1Gbps的以太網端口。支持菊花鏈連接方式的音頻設備，同時能夠給現場演出的音頻系統保持低延遲。在該網絡音頻傳輸模塊上有一整套高音質采樣頻率的轉換器，以使用戶可以在不同的采樣頻率下運行連接好的音頻系統。除此以外，還配有一個質量優良的低抖動時鐘發生電路來給通過網絡連接好的設備提供一個采樣精準同步，使用標準I2S接口，用戶可以輕松連接該網絡音頻輸入輸出模塊到DSP音頻從屬系統里面。非必要的，網絡音頻傳輸模塊包括48千赫茲音頻采樣頻率的網絡音頻傳輸模塊以及96千赫茲音頻采樣頻率的網絡音頻傳輸模塊，即在這里網絡音頻傳輸模塊能夠同時支持48千赫茲音頻采樣頻率和96千赫茲音頻采樣頻率，以便滿足用戶不同需求，給用戶操作帶來便捷。

更具體來說，在實際應用中，網絡音頻傳輸模塊可以采用專門應用于高性能的數字音頻網絡設備的現成解決方案，具體包括DUSE-4與DUDE-4DanteUltimo板。Ultimo單片機，其支持最高為4個低延遲的雙向音頻通道，采樣頻率高達96kHz。DUSE-4和DUDE-4有不同的以太網配置，以實現不同的功能：DUSE-4配有單口以太網(Single Ethernet)，其為高性價比的Dante網絡解決方案，適用于100Mbps的以太網DUSE-4端口；DUDE-4配有雙口以太網(DualEthernet)——兩個速度為1Gbps的以太網端口。支持菊花鏈連接方式的音頻設備，同時能夠給現場演出的音頻系統保持低延遲。DUSE-4和DUDE-4均有一整套高音質采樣頻率的轉換器，以使用戶可以在不同的采樣頻率下運行連接好的音頻系統。除此以外，還配有一個質量優良的低抖動時鐘發生電路(Low-Jitter Clock Generation Circuit)來給通過網絡連接好的設備提供一個采樣精準同步。使用標準I2S接口，用戶可以輕松連接DUSE-4和DUDE-4到DSP音頻從屬系統里面。如圖3所示，在其中一個實施例中，音頻功放裝置還包括模數轉換模塊500和數模轉換模塊600，模數轉換模塊500與DSP音頻處理模塊200連接，DSP音頻處理模塊200通過數模轉換模塊600與功放模塊100連接。

輸入的音頻信號中，模擬音頻信號通過模數轉換模塊輸入至DSP音頻處理模塊200，DSP音頻處理模塊200對接收到的音頻信號(包括模擬音頻信號、數字音頻信號以及網絡音頻信號)進行音頻處理，輸出處理后的數字信號，處理后的數字信號通過數模轉換模塊600進入功放模塊100放大之后輸出。

在其中一個實施例中，音頻功放裝置還包括機箱，功放模塊100、DSP音頻處理模塊200、觸摸屏控制模塊300以及音頻傳輸接口模塊400分別內置于機箱。

機箱可以保護內置其內部的器件，避免其受到外力而遭受到損傷。非必要的，機箱可以選用2U功放機箱。更進一步來說，如圖4所示，各個器件布局可以采用如下方式：在機箱中功放模塊100設置于機箱面積最大的一個面(A面)，DSP音頻處理模塊200與功放模塊100設置相同一個面上(A面)，觸摸屏控制模塊300設置于與功放模塊100所處面(A面)的第一相鄰面上(B面)，音頻傳輸接口模塊400設置于功放模塊100所處面(A面)的第二相鄰面上(C面)。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。