[发明专利]降低用于音频重放的功率消耗的系统及方法

说明书

分案申请的相关信息

本案是一件分案申请。本案的母案是国际申请号为PCT/US2009/035917、申请日为2009年3月3日、PCT申请进入中国国家阶段后申请号为200980107632.5、发明名称为“降低用于音频重放的功率消耗的系统及方法”的发明专利申请案。

技术领域

本发明大体上涉及音频系统，且更具体地说，涉及一种通过基于由音量控制模块指示的音量水平及/或输入音频信号的包络调整供应到音频功率放大器的功率来降低音频系统中的功率消耗的系统及方法。

背景技术

典型音频系统的输出由数字部分继之以模拟部分而组成。举例来说，所述数字部分可包括数字信号处理器(DSP)，其适于接收输入数字音频信号且对所述输入数字信号应用某一预定信号处理。所述数字部分的输出耦合到所述模拟部分的输入。所述模拟部分可包括数/模转换器(DAC)，其适于将从数字部分接收的数字音频信号转换为模拟音频信号。所述模拟部分还可包括功率放大器(PA)，例如A类、A/B类、D类、E类或G类功率放大器，其适于增加模拟音频信号的功率电平以充分地驱动扬声器。这通过参考以下实例来更详细地解释。

图1A说明示范性的常规音频系统100的框图。在此实例中，音频系统100经配置以产生立体声输出。所述立体声输出的左通道部分包括：DSP102-L，其适于接收左通道N位输入音频数字信号且对所述信号执行某一预定信号处理；DAC104-L，其适于将从DSP102-L接收的数字音频信号转换为模拟音频信号；及功率放大器(PA)106-L，其适于增加所述模拟音频信号的功率电平以充分地驱动左通道扬声器108-L。立体声输出的右通道部分包括DSP102-R、DAC104-R及功率放大器(PA)106-R，且可类似于左通道部分来配置，不同之处只是其对右通道N位输入数字音频信号起作用以产生具有足以驱动右通道扬声器108-R的功率的模拟音频信号。

通常，以不同于用于模拟部分的电源的方式来配置用于数字部分的电源。举例来说，用于数字部分的电源可产生近似1.2伏的相对较低的电源电压。然而，用于模拟部分的电源可产生近似3.3伏的较高电源电压。两个电源电压通常为固定的。模拟电源通常经配置以将功率提供到模拟部分，使得所述模拟部分可支持最大音频信号振幅。然而，模拟信号振幅通常不在其最大振幅处。因此，此情况导致音频系统100所使用的功率的低效率。这通过参考以下实例来更详细地解释。

图1B说明如以上所论述的常规音频系统100的左通道的框图。另外，在此图式中，展示用于将功率供应到数字部分(DSP102-L)的电源110。而且，展示用于将功率供应到模拟部分(DAC104-L及功率放大器(PA)106-L)的电源112。如以上所论述，电源112经配置以将足够的功率提供到DAC104-L及功率放大器106-L，使得这些装置可处置最大音频信号振幅。另外，针对最坏情形通常选择用于这些装置的偏置电流。

如果模拟部分正支持具有比最大所支持振幅小的振幅的音频信号，则此情况导致音频系统100所消耗的功率的低效率。举例来说，如果音频系统100的音量控制被设定为低于最大音量，则正是这种情况。另外，由于许多音频内容(例如音乐)具有高信号振幅及低信号振幅的时刻，所以在低音频信号振幅处，音频系统100所消耗的功率的效率较低。

发明内容

本发明的一方面涉及一种改进音频系统的功率消耗的效率的技术。本质上，所述技术用以响应于由音量控制模块指示的音量水平及/或响应于输入音频信号的所检测特性来调整从电源传递到模拟部分(例如功率放大器)的功率。因此，以此方式，根据模拟部分正在处理的信号的电平而操作所述模拟部分。另外，所述系统及方法还涉及一种调整数字信号及模拟信号的动态范围以在不需要消耗额外功率的情况下改进系统的总动态范围的技术。

举例来说，在相对较高的音频信号电平下，传递到模拟部分的功率为相对较高的。在相对较低的音频信号电平下，传递到模拟部分的功率为相对较低的。这优于不管正由模拟部分处置的实际信号电平如何而总是按照最大信号电平将功率传递到模拟部分的系统的功率消耗效率而改进功率消耗效率。

在一个示范性实施例中，一种音频系统包含：音频放大器，其适于放大第一模拟音频信号以产生第二模拟音频信号；电源，其适于将功率供应到所述音频放大器；音量控制模块，其适于产生指示与所述第二模拟音频信号相关的音量水平的信号；及控制模块，其适于响应于所述音量水平信号来控制由所述电源传递到音频放大器的功率量。