数字音频pdm信号直流滤除电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理算法和集成电路技术领域，具体涉及应用于音频系统的一种数字音频PDM信号直流滤除电路。
【背景技术】
[0002]随着人民生活水平的提高，许多人特别是音响发烧友们对音频功率放大器能否完美不失真的还原声音的要求近乎于苛刻。模拟的功率放大器经过了几十年发展，在这方面的技术已经相当成熟，可以说是达到了登峰造极的地步。环保与能量的利用率已渐渐成为人们所关注的问题，正因为这样，广大消费者对功放的效率要求越来越高，模拟功率放大器在这方面几乎达到了极限。功率放大器通常根据其工作状态分为五类。即A类、AB类、B类、C类、D类。在音频功放领域中，前四类均可直接采用模拟音频信号直接输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。D类放大器比较特殊，它只有两种状态，“通”或者“断”，人们把此种具有"开关"方式的放大，称为"数字放大器"。在D类数字放大器内部需要将输入的信号进行调制以输出PWM信号或者PDM信号，输入信号中带有的直流信号会引起调制器过载，从而影响输出功率甚至会影响整个放大器的功能。
[0003]模拟输入的音频功率放大器可以通过添加隔直电容的方式来去除输入信号中的直流成分。由于当前多数的音频信号都被以数字方式存储或者传输，又由于模拟输入音频功率放大器存在易受干扰的问题，越来越多的数字音频功率放大器采用输入数字音频信号的数字接口方式实现。由于集成电路工艺在实现大电容上存在成本过高的问题，数字音频功率放大器中直流滤除电路被放在数字电路中实现，这极大降低了芯片的面积，并提高了整个系统的可移植性。
[0004]数字音频PDM信号直流滤除电路(DC-Blocker)用于实现滤除sigma-delta AD输出PDM信号中直流分量，数字音频PDM信号直流滤除电路由一个一阶无限冲击响应高通滤波器(HR High Pass Filter)和一个二阶的 sigma-delta 调制器(Sigma-DeltaModulator)组合实现。无限冲击响应高通滤波器用于实现对输入的I位(bit)数字音频PDM数据的滤除直流功能，3dB带宽低于10Hz，经过无限冲击响应高通滤波器后，数据由Ibit数据变为多bits数据，该多bits数据不再包含直流信号但保留了原来数字音频PDM信号的有用信息并且在频谱上保持噪声整形的状态。sigma-delta调制器用于实现将无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据转换为Ibit或者1.5bit数据，由于无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据在频谱上保持了对白噪声的整形，sigma-delta调制器只是用于实现将该无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据转换为Ibit或者1.5bit数据并对其本身的量化噪声进行抑制，由于其过采样率达到128倍甚至256倍，采用两阶的sigma-delta调制器就可以实现保留原数字音频PDM信号16bits近10dB的带内信噪比精度，并保证带内信号能量不损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种数字音频PDM信号直流滤除电路，用于实现滤除sigma-delta AD输出PDM信号中直流分量的数字音频PDM信号直流滤除。
[0006]本发明提供一种数字音频PDM信号直流滤除电路，包括:
[0007]一一阶无限冲击响应高通滤波器，用于实现滤除输入到数字音频PDM信号直流滤除电路的PDM信号中直流分量，并将输入到数字音频PDM信号直流滤除电路的单bit PDM信号转换为多bit数据；
[0008]一二阶sigma-delta调制器，用于一阶无限冲击响应高通滤波器输出的多bit数据转换为1.5bit的PDM数据，该二阶sigma-delta调制器的输入端与一阶无限冲击响应高通滤波器输出端连接。
[0009]本发明的有益效果是，通过将sigma-delta AD输出Ibit位宽PDM信号输入到一阶无限冲击响应高通滤波器实现对输入的I位(bit)数字音频PDM数据的滤除直流功能，该无限冲击响应高通滤波器同时实现将Ibit数字音频PDM数据转换为多bits数据，该多bits数据不再包含直流信号但保留了原来数字音频PDM信号的有用信息与数据精度并且在频谱上保持噪声整形的状态。无限冲击响应高通滤波器输出的多bits无直流高精度音频数据被送到一个两阶的sigma-delta调制器实现将无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据转换为Ibit或者1.5bit数据，由于无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据在频谱上保持了对白噪声的整形，sigma-delta调制器只是用于实现将该无限冲击响应高通滤波器输出的多bits数据转换为Ibit或者1.5bit数据并对其本身的量化噪声进行抑制。由于数字音频PDM信号直流滤除电路工作在128倍甚至256倍过采样率下，采用两阶的sigma-delta调制器就可以实现保留原数字音频PDM信号16bits近10dB的带内信噪比精度，并保证带内信号能量不损失。
[0010]数字音频PDM信号直流滤除电路输出的Ibit或者1.5bit PDM信号经过低通滤波即可得到需要的音频信号。对于单频输入的PDM信号，数字音频PDM信号直流滤除电路输出的Ibit或者1.5bit PDM信号经过低通滤波后可以得到正弦波信号。该数字音频PDM信号直流滤除电路可以有效地防止输入音频信号中带有的直流信号引起调制器过载，进而保证了整个D类音频功率放大器功能与性能。
【附图说明】
[0011]为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实例例及附图进一步对本发明的技术内容进行说明，其中:
[0012]图1是本发明的结构示意图；
[0013]图2是一阶无限冲击响应高通滤波器理想频率响应曲线；
[0014]图3是在输入数据不包含直流分量情况下，数字音频PDM信号直流滤除电路输出信号的频谱图；
[0015]图4是在输入数据包含直流分量情况下，数字音频PDM信号直流滤除电路输出信号的频谱图。
【具体实施方式】
[0016]请参阅图1所示，本发明提供一种数字音频PDM信号直流滤除电路，包括:
[0017]——阶无限冲击响应高通滤波器10，sigma-delta AD输出PDM信号或者音频系统的其他存储器件存储的PDM音频信号被输入到数字音频PDM信号直流滤除电路的一阶无限冲击响应高通滤波器10。一阶无限冲击响应高通滤波器10用于将输入的I位(bit)数字音频PDM数据中隐存的直流成分滤除掉，