[发明专利]音频功率放大器及音频功率放大器的调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及音频功率放大技术，特别涉及以模拟音频信号为输入、数字音频信号为输出的音频功率放大器及该音频功率放大器的调节方法。

背景技术

音频功率放大器的作用是将输入的音频信号进行放大、并通过输出放大后的音频信号来驱动无源声学元件(如扬声器、耳机)发声。

按照输入和输出的音频信号的不同类型(数字或模拟)，音频功率放大器可以采用不同的工作模式。其中，D类工作模式是一种常见的工作模式，采用该工作模式的音频功率放大器以模拟音频信号为输入、数字音频信号为输出，本文所述的音频功率放大器主要是指采用D类工作模式的音频功率放大器。

图1为现有技术中的一种音频功率放大器的示例性结构示意图。如图1所示的采用D类工作模式的音频功率放大器10包括：顺序串联在音频功率放大器10的音频输入端IN与音频输出端OUT之间的滤波模块11、比较模块12、以及功率输出模块13，即，顺序串联的滤波模块11、比较模块12、以及功率输出模块13构成该音频功率放大器10的信号通路。

滤波模块11用于利用一偏置电压信号Vb(由音频功率放大器10内部提供或从音频功率放大器10外部引入)和音频输出端OUT输出的数字音频信号Dig对音频输入端IN输入的模拟音频信号Ana进行低通滤波、并通过该低通滤波得到一滤波信号Vi，以及，为音频功率放大器10提供固定的直流增益；

比较模块12用于将上述的滤波信号Vi与一载波信号Vs(由音频功率放大器10内部提供或从音频功率放大器10外部引入、且通常为周期性三角波或锯齿波信号)进行比较、并通过该比较得到一脉冲信号Vpwm；

功率输出模块13用于依据上述的脉冲信号Vpwm驱动音频输出端OUT输出数字音频信号Dig，且输出的数字音频信号Dig的功率大于模拟音频信号Ana。

如上可见，采用D类工作模式的音频功率放大器10能够将输入的模拟音频信号Ana转换为更大功率的数字音频信号Dig输出，但是，由于该音频功率放大器10由滤波模块11提供的直流增益是固定不变的、且对模拟音频信号Ana的信号幅度的容忍度有限，因此，如果输入的模拟音频信号Ana的信号幅度过大，就容易导致输出的数字音频信号Dig出现削波(Clipping)失真。其中，削波失真是指：当信号过强时，该信号超过信号强度阈值的一部分会被削除、并形成削波，从而由于削波的形成而导致该信号失真。

为了避免音频功率放大器10输出的数字音频信号Dig出现削波失真，现有技术通常会为音频功率放大器10配备一前置放大器。

图2为如图1所示的音频功率放大器与其配备的前置放大器的连接关系示意图。如图2所示：

一前置放大器20串联在音频功率放大器10的音频输入端IN的前端，以使本应直接输入至音频输入端IN的模拟音频信号Ana先经过前置放大器20处理，然后，经过前置放大器20处理后的模拟音频信号Ana’再输入至音频输入端IN；

以及，还需要检测音频功率放大器10的信号通路中某点的中间信号(例如比较模块12得到的脉冲信号Vpwm)、并通过该检测来预测音频输出端OUT输出的数字音频信号Dig中是否存在削波；当预测出存在削波时，前置放大器20就会开启削波抑制、以对待输入至音频输入端IN的模拟音频信号Ana进行抑制削波处理，从而使输入音频输入端IN模拟音频信号Ana’中不带有模拟音频信号Ana中存在的削波，然后再经过一段固定的延迟时间后，前置放放大器20再自动释放削波抑制、以停止对待输入至音频输入端IN的模拟音频信号Ana的抑制削波处理。

采用如图2所示的以前置放大器20来抑制削波的方式，虽然能够在一定程度上避免音频功率放大器10输出的数字音频信号Dig出现削波失真，但是，由于音频功率放大器10本身仍然还是不具有抑制削波的功能，因此就会导致如下问题出现：

1、前置放大器20的存在会引入多余的噪声、并且还会增加外围电路成本以及增大设计的复杂度；

2、中间信号与音频放大器10最终输出的数字音频信号的波形存在差异，因此，前置放大器20仅通过对中间信号的检测来判断输出的数字音频信号中是否存在削波、并以此来确定开启削波抑制的时刻，会存在一定的误差、进而导致削波抑制被误开启；

3、抑制削波之后仅仅是以固定的延迟时间来确定释放抑制的时刻、而没有通过检测削波是否消失来准确地确定释放抑制的时刻，因此，就容易导致部分削波无法被抑制，例如，对于削波持续时间超过该延迟时间的情况，就会导致释放抑制后仍存在尚未消失、但未被抑制的削波。