音频功放增益控制电路及具有该电路的移动设备的制作方法

本发明涉及移动通信领域，特别是涉及一种音频功放增益控制电路及具有该电路的移动设备。

背景技术：

移动设备带自动增益控制(Auto gain control，AGC)功能的音频功放已经成为标配，但目前的单级AGC在输入音频信号增大时，功放的输出功率随之增大，当输出功率超过内部设定的阈值功率时，自动降低功放内部增益，将输出功率限制在阈值功率处；当输入音频信号减小时，功放的输出功率随之减小，当输出功率降低到内部设定的阈值功率时，自动恢复功放内部增益，一般AGC功能都有启动时间或释放时间的设置，启动或释放时间的设置是在听感与截顶杂音之间折衷，如果启动时间较长，音量会较大，但截顶失真也会随之增多，使得杂音较多；如果启动时间较短，截顶失真会随之减少，使得杂音较少，但音量也会降低，使得声音没有力度，听起来发“闷”，响度明显下降，没有层次感，因此上述问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种音频功放增益控制电路及具有该电路的移动设备，以在消除杂音的同时不降低听感。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种音频功放增益控制电路，包括：

应用处理器，用于输出音频信号；

音频设备，用于输出声音；

电压输入端，连接电源；

稳压电路，连接所述电压输入端，用于从所述电源接收电压并稳压后输出；及

音频功率放大单元，连接所述稳压电路及所述应用处理器，用于从所述稳压电路接收电压及从所述应用处理器接收音频信号，并将所述音频信号处理后输出给所述音频设备，所述音频功率放大单元包括：

升压电路，连接所述稳压电路，用于将从所述稳压电路接收到的电压进行升压后输出；

功率放大电路，连接所述升压电路，用于从所述升压电路接收电压；

自动增益控制器，包括第一级控制单元及第二级控制单元，所述第一级控制单元内存储截顶失真电压阈值，所述第二级控制单元内存储恒定功率电压阈值；及

缓冲电路，连接所述自动增益控制器及所述功率放大电路，用于将从所述应用处理器接收到的音频信号与从所述自动增益控制器接收到的截顶失真电压阈值及恒定功率电压阈值进行比较后输出音频功率信号给所述功率放大电路进行放大后控制所述音频设备输出声音。

其中，所述音频功率放大单元还包括防破音电路，所述放破音电路连接所述缓冲电路，用于防止音频信号放大后超出电源电压，导致声音失真。

其中，在音频信号超出截顶失真电压阈值时，削波控制环路启动对增益进行快速压缩以缩短削波产生的时间，消除杂音；在音频信号超出恒定功率电压阈值且未超出截顶失真电压阈值时，自动增益控制器的启动时间被延长，在消除杂音的同时不降低音量。

其中，所述音频功率放大单元为音频功率放大芯片，所述缓冲电路的两个输入端分别经所述音频放大芯片的两个引脚连接所述应用处理器，所述功率放大电路的两个输出端分别经所述音频功率放大芯片的两个引脚连接所述音频设备，所述升压电路的输入端经所述音频功率芯片的一引脚连接所述稳压电路。

其中，所述稳压电路包括电感，所述电感的输入端连接所述电压输入端，所述电感的输出端连接所述升压电路，所述功率放大电路包括三极管，用于进行电流放大，所述音频设备为扬声器。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种移动设备，所述移动设备包括音频功放增益控制电路，所述音频功放增益控制电路包括：

应用处理器，用于输出音频信号；

音频设备，用于输出声音；

电压输入端，连接电源；

稳压电路，连接所述电压输入端，用于从所述电源接收电压并稳压后输出；及

音频功率放大单元，连接所述稳压电路及所述应用处理器，用于从所述稳压电路接收电压及从所述应用处理器接收音频信号，并将所述音频信号处理后输出给所述音频设备，所述音频功率放大单元包括：

升压电路，连接所述稳压电路，用于将从所述稳压电路接收到的电压进行升压后输出；

功率放大电路，连接所述升压电路，用于从所述升压电路接收电压；

自动增益控制器，包括第一级控制单元及第二级控制单元，所述第一级控制单元内存储截顶失真电压阈值，所述第二级控制单元内存储恒定功率电压阈值；及

缓冲电路，连接所述自动增益控制器及所述功率放大电路，用于将从所述应用处理器接收到的音频信号与从所述自动增益控制器接收到的截顶失真电压阈值及恒定功率电压阈值进行比较后输出音频功率信号给所述功率放大电路进行放大后控制所述音频设备输出声音。

其中，所述音频功率放大单元还包括防破音电路，所述放破音电路连接所述缓冲电路，用于防止音频信号放大后超出电源电压，导致声音失真。

其中，在音频信号超出截顶失真电压阈值时，削波控制环路启动对增益进行快速压缩以缩短削波产生的时间，消除杂音；在音频信号超出恒定功率电压阈值且未超出截顶失真电压阈值时，自动增益控制器的启动时间被延长，在消除杂音的同时不降低音量。

其中，所述音频功率放大单元为音频功率放大芯片，所述缓冲电路的两个输入端分别经所述音频放大芯片的两个引脚连接所述应用处理器，所述功率放大电路的两个输出端分别经所述音频功率放大芯片的两个引脚连接所述音频设备，所述升压电路的输入端经所述音频功率芯片的一引脚连接所述稳压电路。

其中，所述稳压电路包括电感，所述电感的输入端连接所述电压输入端，所述电感的输出端连接所述升压电路，所述功率放大电路包括三极管，用于进行电流放大，所述音频设备为扬声器。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的所述音频功放增益控制电路通过在音频功率放大单元中的自动增益控制器中设置两级自动增益控制功能，即第一控制单元及第二控制单元，并在所述第一控制单元中存储截顶失真电压阈值及在所述第二控制单元中存储恒定功率电压阈值，对音频功放进行动态调整，第一控制单元是削波控制，第二控制单元是音频设备保护功率控制，当输出音频信号发生削波后，削波控制环路启动，对增益进行快速压缩，极大的缩短了削波产生的时间，并延长自动增益控制启动时间，通过调整功率控制级的相关参数，使整体响度保持不变，在消除杂音的同时不降低听感。

附图说明

图1是本发明的音频功放增益控制电路的方框图；

图2是无防破音电路时的输出音频信号波形图；

图3是有防破音电路时的输出音频信号波形图；

图4是输出音频信号产生的削波的波形图；

图5是自动增益控制功能快速启动时的输出音频信号波形图；

图6是自动增益控制功能慢速启动时的输出音频信号波形图；

图7及图8是本发明的音频功放增益控制电路的输出音频信号波形图；

图9是本发明的移动设备的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，是本发明的音频功放增益控制电路1的方框图。如图1所示，所述音频功放增益控制电路1包括应用处理器10，用于输出音频信号；音频设备20，用于输出声音；电压输入端30，连接电源；稳压电路40，连接所述电压输入端30，用于从所述电源接收电压并稳压后输出；音频功率放大单元50，连接所述稳压电路40及所述应用处理器10，用于从所述稳压电路40接收电压及从所述应用处理器10接收音频信号，并将所述音频信号处理后输出给所述音频设备20。

所述音频功率放大单元50包括升压电路51，连接所述稳压电路40，用于将从所述稳压电路40接收到的电压进行升压后输出；功率放大电路52，连接所述升压电路51，用于从所述升压电路51接收电压；自动增益控制器53，包括第一级控制单元531及第二级控制单元532，所述第一级控制单元531内存储截顶失真电压阈值，所述第二级控制单元532内存储恒定功率电压阈值；缓冲电路54，连接所述自动增益控制器53及所述功率放大电路52，用于将从所述应用处理器10接收到的音频信号与从所述自动增益控制器53接收到的截顶失真电压阈值及恒定功率电压阈值进行比较后输出音频功率信号给所述功率放大电路52进行放大后控制所述音频设备20输出声音。

所述音频功率放大单元50还包括防破音电路55，所述放破音电路55连接所述缓冲电路54，用于防止音频信号放大后超出电源电压，导致声音失真。

具体地，音频应用中，输入信号过大或电池电压下降等因素都会导致音频功放的输出信号发生破音失真，并且过载的信号会对音频设备20，如扬声器造成永久性损伤，请参阅图2，是无防破音电路时输出的音频信号波形图，从图中可以看出音频输出信号棱角明显，请继续参考图3，是有防破音电路时输出的音频信号波形图，其通过检测功放输出的破音失真，自动调整系统增益使得输出音频信号保持圆润光滑，有效地避免了大功率过载输出对音频设备的损坏，同时带来舒适的听音感受。

个别音乐中会间歇出现较明显的“吱吱”的杂音，多见于乐器声，尤其是歌曲的前奏，过门，结尾等纯音乐的地方，这些杂音产生的根本原因是发生了削波失真，削波的时间长短，出现次数，规律性的强弱都会影响“杂音”听感，杂音处的典型波形(即削波)如图4所示，削波时间很短，一般为几十微妙到几百微妙，多次出现，有一定的周期性，由于削波时间短，远小于自动增益控制的启动时间，现有的音频功放增益控制电路中的自动增益控制根本来不及启动，以致无法消除削波。如图5所示，为自动增益控制快速启动时的输出音频信号波形图，从图5中可以看出，声音比较干净，杂音较少，但是声音没有力度，听起来发“闷”，响度明显下降，没有层次感；但如果使自动增益控制慢速启动，则会产生如图6所示的输出音频信号波形图，从图6中可以看出，声音力度充足，冲击力强，音量大，听感舒适、自然，但是杂音较多。现有的自动增益控制大多采用慢速启动，为了消除杂音，除了降低音量，别无它法。

在本实施例中，通过在音频功率放大单元50中的自动增益控制器53中设置两级自动增益控制功能，即第一控制单元531及第二控制单元532，并在所述第一控制单元531中存储截顶失真电压阈值及在所述第二控制单元532中存储恒定功率电压阈值(即音频设备额定功率电压)，以保护音频设备20不会因为长时间超功率负荷运行而烧坏。请参阅图7及图8，在音频信号超出截顶失真电压阈值发生削波后，削波控制环路启动对增益进行快速压缩以缩短削波产生的时间，消除杂音，由于电压值较高，不会导致音量偏小的问题；在音频信号超出恒定功率电压阈值且未超出截顶失真电压阈值时，自动增益控制器的启动速度减慢，使得声音力度充足，冲击力强，音量大，听感舒适、自然，由于没有超出截顶失真电压阈值，因此不会有杂音。

在本实施例中，所述音频功率放大单元50为音频功率放大芯片，所述缓冲电路54的两个输入端分别经所述音频放大芯片的两个引脚INP及INN连接所述应用处理器10，所述功率放大电路52的两个输出端分别经所述音频功率放大芯片的两个引脚VOP及VON连接所述音频设备20，所述升压电路52的输入端经所述音频功率芯片的一引脚连接所述稳压电路40。

在本实施例中，所述稳压电路40包括电感，所述电感的输入端连接所述电压输入端30，所述电感的输出端连接所述升压电路51，所述功率放大电路52包括三极管，用于进行电流放大，所述音频设备20为扬声器。

请参阅图9，是本发明一种移动设备2的示意图。所述移动设备2包括所述音频功放增益控制电路1，可以理解的是，所述移动设备2可以为手机、电脑等具有音频播放功能的电子设备，所述移动设备2内的其他电子元件及功能与现有的电子设备的电子元件及功能相同，在此不再赘述。

所述音频功放增益控制电路通过在音频功率放大单元中的自动增益控制器中设置两级自动增益控制功能，即第一控制单元及第二控制单元，并在所述第一控制单元中存储截顶失真电压阈值及在所述第二控制单元中存储恒定功率电压阈值，对音频功放进行动态调整，第一控制单元是削波控制，第二控制单元是音频设备保护功率控制，当输出音频信号发生削波后，削波控制环路启动，对增益进行快速压缩，极大的缩短了削波产生的时间，并延长自动增益控制启动时间，通过调整功率控制级的相关参数，使整体响度保持不变，在消除杂音的同时不降低听感。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。