一种音频放大系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种音频放大系统，该音频放大系统包括音频放大装置和音频播放设备；所述音频播放设备与音频放大装置连接，所述音频放大装置包括依次连接的单片机与数字信号处理器模块、DSP数字功放模块和信号采集模块，所述单片机与数字信号处理器模块用于对输入的音频信号进行模数转换和通道选择后输出到DSP数字功放模块；所述DSP数字功放模块用于对输入的音频信号进行音效处理，并经功率放大后输出，所述信号采集模块用于采样DSP数字功放模块输出信号的瞬态信号幅度，并将采样结果输出至单片机与数字信号处理器模块。本实用新型的音频放大系统可以解决现有的互联网音频终端、平板电脑等音频播放设备由于音频格式不同造成的音箱失真问题。
【专利说明】
一种音频放大系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子产品与互联网技术领域，尤其涉及一种音频放大系统。【背景技术】
[0002]互联网技术的迅速增长，云音乐、云语音服务等技术的普及，使原来传统单一的音源类型变得复杂多样化，如互联网音乐、智能手机、智能家居、平板电脑、车联网、智能穿戴等终端产品的音频等逐步成为主流。而由于节目源的编码格式繁多，输出的音源幅度、动态差异很大。导致现阶段技术的音响与之无法很好匹配，特别是声音比较大时，音箱出现削顶失真，如采用现有技术的动态压缩DRC技术的音箱，虽然能减少削顶失真，但音箱的动态被压缩了，导致音箱音质变差。
[0003]在现有技术中，由于互联网技术的快速发展，不同的音源的类型变得复杂多样化， 音频的输出幅度、动态差异很大，而现有技术的动态压缩技术的音箱采用瞬态检测信号峰值的方法，以此为依据，调整功放的增益及音量来减少削顶失真，但会带来声音的延迟及动态的压缩，让音乐无法真实还原。无法适应当今快速发展的互联网时代。【实用新型内容】
[0004]为了克服现有的相关产品的所有不足，本实用新型提出一种音频放大系统，旨在解决现有的互联网音频终端、电智能手机、平板电脑等音频播放设备由于音频格式不同造成的音箱失真问题。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]本实用新型所提供的一种音频放大系统，包括:音频放大装置和音频播放设备;所述音频播放设备与音频放大装置连接，所述音频放大装置包括依次连接的单片机与数字信号处理器模块、DSP数字功放模块和信号采集模块。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述音频放大装置还包括模拟信号输入模块和数字信号输入模块，所述模拟信号输入模块、数字信号输入模块分别和音频播放设备及单片机与数字信号处理器模块连接。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述DSP数字功放模块包括采样自动侦测单元、串行控制单元、可编程控制单元和数字功放单元，自动侦测模块及串行控制模块分别与可编程控制模块连接，可编程控制模块与数字功放模块连接。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述音频放大装置还包括滤波器模块和扬声器模块，所述滤波器模块分别与DSP数字功放模块的输出端和扬声器模块连接。
[0010]作为本实用新型的进一步改进，所述音频放大装置还包括偏置电压模块，所述偏置电压模块一端接地，另一端连接扬声器模块。
[0011]作为本实用新型的进一步改进，所述音频放大装置包括是音箱、智能家居、电视声棒、智能穿戴产品或无线音箱，所述音频播放设备包括音响、家电设备互联、通讯设备、手机、平板电脑或PC。
[0012]与现有技术相比，本实用新型有以下优点:
[0013]1、本实用新型的音频放大系统通过采用自动侦测瞬态信号幅度与时间周期，加上数字功放反馈给数字采集模块的电压值，经MCU与DSP模块计算平均值，当瞬态幅度超过预设的门限电压时，根据判断结果，由单片机发送串行控制指令，启动自动调整增益、频响与音量大小降低输出失真。
[0014]2、本实用新型音频放大装置有与之匹配的控制模块，只要安装有该控制模块的音频播放设备，不管与其连接的设备是音响、家电设备互联、通讯设备、手机、平板电脑、PC等， 尽管输入信号幅度过大或太小，都可以使与其连接的自适应低失真音频放大终端保持低失真、低噪声及动态不被压缩的高保真输出，使适合各种编码格式、幅度参差不齐的网络音乐格式，大大提尚了首响系统的首质。【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例的音频放大系统的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例的音频放大系统的流程图。
[0017]附图标记:100-音频放大装置；101-模拟信号输入模块；102-数字信号输入模块； 103-单片机与数字信号处理器模块；104-DSP数字功放模块；105-滤波器模块；106-偏置电压模块；107-扬声器模块；108-信号采集模块;200-音频播放设备；201-控制模块；1041-采样自动侦测单元;1042-串行控制单元;1043-可编程控制单元;1044-数字功放单元。【具体实施方式】
[0018]为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
[0020]参阅图1所不，所述首频放大系统包括首频放大装置100和首频播放设备200;所述音频播放设备200与音频放大装置100连接并输出音频信号到音频放大装置100,所述音频放大装置100对接收到的音频信号进行自适应和低失真的放大处理后输出；所述音频放大装置100包括模拟信号输入模块101、数字信号输入模块102、单片机与数字信号处理器模块 103、DSP数字功放模块104、滤波器模块105、偏置电压模块106、扬声器模块107和信号采集模块108。[〇〇21]所述模拟信号输入模块101、数字信号输入模块102分别和音频播放设备200及单片机与数字信号处理器模块103连接，用于接收音频播放设备200输出的音频信号，经MCU内部高精度计算或模数转化后计算电压幅大小，并分别对音频信号进行通道隔离和信号缓冲后输出到单片机与数字信号处理器模块103;所述单片机与数字信号处理器模块103与DSP 数字功放模块104连接，用于对输入的音频信号进行模数转换和通道选择后输出到DSP数字功放模块104;所述DSP数字功放模块104与滤波器模块105连接，用于对输入的音频信号进行音效处理，并经功率放大后输出至滤波器模块105进行滤波处理。[〇〇22]所述DSP数字功放模块104包括采样自动侦测单元1041、串行控制单元1042、可编程控制单元1043和数字功放单元1044;自动侦测模块1041及串行控制单元1042分别与可编程控制单元1043连接，可编程控制单元1043与数字功放单元1044连接;单片机与数字信号处理器模块103输出的音频信号经DSP数字功放模块104内的采样自动侦测单元1041采样， 经内部高精度、锁相环路跟踪信号瞬态幅度，利用外部输入参考信号控制环路内部震荡信号的频率与相位，检测瞬态输入信号幅度，并输出至可编程控制单元1043,可编程控制单元 1043将信号进行音效处理后输出给数字功放单元1044,串行控制单元1042与单片机与数字信号处理器模块103连接，用于控制数字功放单元1044对音频信号增益至合适音量后输出至滤波器模块105。采样自动侦测单元1041还用于判断信号幅度是否小于预设阀值，如果信号幅度小于预设阀值则通过单片机与数字处理器模块103串行控制模拟信号输入模块101 和数字信号输入模块102进入省电模式，降低噪声及节省能耗。[〇〇23]所述滤波器模块105与扬声器模块107连接用于对数字功放单元1044输出的音频信号进行滤波平滑处理，将PWM(脉冲宽度调制)载波及高频杂波滤除，留下有用信号输出到扬声器模块107还原声场。
[0024]所述扬声器模块107用于将电能信号转化为声能输出。所述信号采集模块108分别与滤波器模块105和单片机与数字信号处理器模块103连接，用于采样滤波器模块105输出信号的瞬态信号幅度后，将采样结果输出给单片机与数字信号处理器模块103经模数转换后进一步处理。
[0025]所述偏置电压模块106—端接地，另一端连接扬声器模块107，偏置电压模块106在扬声器模块107负级与地之间施加偏置电压，降低扬声器模块107在开关时出现由于DSP数字功放模块104输出两端之间存在直流电压差产生的开机冲击声，使信号能够高保真输出给扬声器模块107。[〇〇26]单片机与数字处理器模块103分别接收来自从模拟信号输入模块101和数字信号输入模块102的前端输入信号，以及信号采集模块108采集后级的滤波器模块105输出信号的瞬态信号幅度，通过单片机与数字信号处理器103内部模数转换对前端输入信号进行整形、滤波，与内部的基准电压对比，通过编程软件将瞬态信号幅度与基准电压比值转化为数字信号，并判断瞬态信号幅度是否超过预设值，如果瞬态信号幅度没超过预设幅度，则控制 DSP数字功放模块104对信号进行调整频率响应及放大后直接输出；如果瞬态信号幅度超过预设值，则取前端输入信号对应的瞬态信号幅度与信号采集模块108采样的瞬态信号幅度的平均值，根据可编程单片机平均值算法判断信号平均幅度是否超过预设值，如果信号平均幅度没有超过预设值，则控制DSP数字功放模块104对信号进行调整频率响应及放大后直接输出；如果信号平均幅度超过预设值，并且达到预设的持续时间，则通过串行控制单元 1042发送串行控制指令控制数字功放单元1044启动自动增益控制，调节音量衰减器至合适输出功率后输出，达到自动适应环境低失真的目的，防止失真与保护扬声器模块107不会被损坏。[〇〇27]在信号平均幅度超过预设值时，单片机与数字处理器模块103通过串行控制单元 1042发送串行控制指令控制数字功放单元1044启动自动增益控制与音量衰减器后，在信号平均幅度回到预设值时，单片机与数字处理器模块103通过串行控制单元1042发送串行控制指令控制数字功放单元1044恢复不衰减状态，确保音频动态不被压缩。
[0028]所述音频放大装置100可以是音箱、智能家居、电视声棒、智能穿戴产品或无线音箱。
[0029]所述音频播放设备200可以是音响、家电设备互联、通讯设备、手机、平板电脑或 PC，所述音频播放设备200输出的音频信号包括无线wifi信号。
[0030]所述音频播放设备200包括一个控制模块201，所述控制模块201与音频放大装置 100匹配，通过无线连接可以实现同步调整音频放大装置100的均衡器、音量大小或者播放网络音乐功能，只要是安装有所述控制装置201的音频播放设备200,不管输入的音频信号幅度过大或太小，都可以使与其连接的音频放大装置100保持低失真、低噪声及动态不被压缩的高保真输出，使之适合各种编码格式、幅度参差不齐的网络音乐格式，大大提高了音响系统的音质。
[0031]参阅图2所示，所述的音频放大装置进行音频放大的过程，包括以下步骤:
[0032]S1:模拟信号输入模块101和数字信号输入模块102接收音频信号并经过通道隔离和信号缓冲后输入到单片机与数字信号处理器模块103;[〇〇33]S2:单片机与数字信号处理器模块103接收到前端输入信号后，对前端输入信号进行通道选择、模数转换和频率响应调整，判断前端输入信号的瞬态信号幅度是否超过预设值，如果前端输入信号的瞬态信号幅度没有超过预设值，执行步骤S3;如果输入信号的瞬态信号幅度超过预设值，执行步骤S6;[〇〇34]S3:将音频信号输出至DSP数字功放模块104,数字信号处理器模块103控制DSP数字功放模块104对信号进行调整频率响应及放大后直接输出；[〇〇35] S4:滤波器模块105对DSP数字功放模块104输出的音频信号进行滤波平滑处理，将 PWM载波及高频杂波滤除后输出到扬声器模块107,并分别执行步骤S5及步骤S8;
[0036]S5:信号采集模块108采样滤波器模块105输出信号的瞬态信号幅度，并将采样结果输出给单片机与数字信号处理器模块103;[〇〇37]S6:数字信号处理器模块103取前端输入信号对应的瞬态信号幅度与信号采集模块108采样的瞬态信号幅度的平均值，根据可编程单片机平均值算法判断信号平均幅度是否超过预设值，如果信号平均幅度没有超过预设值，执行步骤S3;如果信号平均幅度超过预设值，并且达到预设的持续时间，执行步骤S7;[〇〇38]S7:数字信号处理器模块103通过串行控制单元1042发送串行控制指令控制数字功放单元1044启动自动增益控制，调节音量衰减器至合适输出功率后输出，执行步骤S4;
[0039]S8:扬声器模块107接收音频信号，并将电能信号转化为声能后输出，实现低失真、 大动态的音响效果。
[0040]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种音频放大系统，其特征在于，包括:音频放大装置(100)和音频播放设备(200); 所述音频播放设备(200)与音频放大装置(100)连接，所述音频放大装置(100)包括依次连 接的单片机与数字信号处理器模块(l〇3)、DSP数字功放模块(104)和信号采集模块(108)。2.根据权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于:所述音频放大装置(100)还包括 模拟信号输入模块(101)和数字信号输入模块(102)，所述模拟信号输入模块(101)、数字信 号输入模块(102)分别和音频播放设备(200)及单片机与数字信号处理器模块(103)连接。3.根据权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于:所述DSP数字功放模块(104)包括 采样自动侦测单元(1041)、串行控制单元(1042)、可编程控制单元(1043)和数字功放单元 (1044)，自动侦测模块(1041)及串行控制模块(1042)分别与可编程控制模块(1043)连接， 可编程控制模块(1043)与数字功放模块(1044)连接。4.根据权利要求3所述的音频放大系统，其特征在于:所述音频放大装置(100)还包括 滤波器模块(105)和扬声器模块(107)，所述滤波器模块(105)分别与DSP数字功放模块 (104)的输出端和扬声器模块(107)连接。5.根据权利要求4所述的音频放大系统，其特征在于:所述音频放大装置(100)还包括 偏置电压模块(106)，所述偏置电压模块(106) —端接地，另一端连接扬声器模块(107)。6.根据权利要求1所述的音频放大系统，其特征在于:所述音频放大装置(100)包括音 箱、智能家居、电视声棒、智能穿戴产品或无线音箱，所述音频播放设备(200)包括音响、家 电设备互联、通讯设备、手机、平板电脑或PC。
【文档编号】H04R3/00GK205657830SQ201620286406
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年4月7日 公开号201620286406.5, CN 201620286406, CN 205657830 U, CN 205657830U, CN-U-205657830, CN201620286406, CN201620286406.5, CN205657830 U, CN205657830U
【发明人】许惠斌
【申请人】深圳市三诺数字科技有限公司