音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供了一種音頻信號(hào)處理設(shè)備和方法。所述設(shè)備包括穩(wěn)定性確定器和sigma-delta調(diào)制器。穩(wěn)定性確定器將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成一個(gè)或更多個(gè)子頻帶，將輸入音頻信號(hào)在子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)。sigma-delta調(diào)制器根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行sigma-delta調(diào)制，并輸出調(diào)制信號(hào)。
【專利說明】音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]與本公開一致的設(shè)備和方法涉及音頻信號(hào)處理，更具體地講，涉及輸入音頻信號(hào)的sigma-delta (三角積分)調(diào)制的音頻信號(hào)處理。
【背景技術(shù)】
[0002]類A、B、C和類D放大器用于接收音頻信號(hào)并輸出聽覺感知信號(hào)。類D放大器減小在類A、B和C放大器中發(fā)生的放大效率的降低。類D放大器表現(xiàn)出比類A、B和C放大器更高的放大效率。因此，類D放大器被廣泛使用。
[0003]類D放大器是對(duì)模擬輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以生成數(shù)字音頻信號(hào)并且放大并輸出數(shù)字調(diào)制的音頻信號(hào)的數(shù)字放大器。
[0004]數(shù)字放大器不具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換損失，并且在理論上實(shí)現(xiàn)100%的放大效率，因此被廣泛使用。
[0005]數(shù)字放大器對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以生成脈沖信號(hào)，并放大這些脈沖信號(hào)。sigma-delta調(diào)制可用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以生成脈沖信號(hào)。使用sigma-delta調(diào)制的調(diào)制器被稱為sigma-delta調(diào)制器。
[0006]高階sigma-delta調(diào)制器可用于增強(qiáng)噪聲整形(noise shaping)。
[0007]然而,高階sigma-delta調(diào)制器累積信號(hào)值,這使得隨著sigma-delta調(diào)制器的階數(shù)增大而發(fā)生大量振蕩。振蕩的發(fā)生會(huì)阻礙sigma-delta調(diào)制器執(zhí)行調(diào)制操作的能力，因此可能不能確保sigma-delta調(diào)制器的操作穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問題
[0009]本公開的一方面提供一種確保sigma-delta調(diào)制期間的操作穩(wěn)定性的音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備。
[0010]本公開的另一方面在于提供一種精確地檢測(cè)輸入音頻信號(hào)的穩(wěn)定性以便確保sigma-delta調(diào)制期間的操作穩(wěn)定性的音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備。
[0011]本公開的另一方面在于提供一種在提供高穩(wěn)定性的同時(shí)提供增大的信噪比(SNR)的音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備。
[0012]解決方案
[0013]根據(jù)示例性實(shí)施例的一方面，提供一種音頻信號(hào)處理設(shè)備，所述音頻信號(hào)處理設(shè)備包括:穩(wěn)定性確定單元，將輸入音頻信號(hào)在至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)；sigma-delta調(diào)制單元，根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行sigma-delta調(diào)制，并輸出第一調(diào)制信號(hào)。
[0014]所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶可具有針對(duì)每個(gè)子頻帶被設(shè)置為與子頻帶的頻率值成比例的值的不同閾值。
[0015]所述設(shè)備還可包括延遲單元，所述延遲單元接收輸入音頻信號(hào)，向輸入音頻信號(hào)補(bǔ)償在穩(wěn)定性確定單元中確定穩(wěn)定性所花費(fèi)的時(shí)間，并將補(bǔ)償后的輸入音頻信號(hào)輸出到sigma-delta調(diào)制單兀。
[0016]如果輸入音頻信號(hào)在子頻帶中的電平等于或大于所述子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元可確定輸入音頻信號(hào)在所述子頻帶中不穩(wěn)定，并且可將穩(wěn)定性確定信號(hào)的電平設(shè)置為指示輸入音頻信號(hào)不穩(wěn)定。
[0017]穩(wěn)定性確定單元可包括:檢測(cè)單元，將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成所述至少一個(gè)子頻帶，并將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較；調(diào)整單元，根據(jù)比較結(jié)果確定輸入音頻信號(hào)的穩(wěn)定性并產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)。
[0018]sigma-delta調(diào)制單元可包括:環(huán)路濾波器，對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行積分，并輸出積分后的輸入音頻信號(hào)；量化單元，對(duì)環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行量化，并產(chǎn)生第一調(diào)制信號(hào)。
[0019]sigma-delta調(diào)制單元還可包括:反饋回路，對(duì)第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反饋，并輸出第一反饋信號(hào)；求和單元，從輸入音頻信號(hào)減去反饋信號(hào)，并輸出減去后的輸入音頻信號(hào)。
[0020]檢測(cè)單元可包括:信號(hào)電平檢測(cè)單元，將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成多個(gè)子頻帶，并在一時(shí)間段內(nèi)將所述多個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的輸入音頻信號(hào)與子頻帶的閾值進(jìn)行比較；計(jì)數(shù)器單元，累積在所述時(shí)間段期間的所述比較的結(jié)果。
[0021]檢測(cè)單元可包括:頻率轉(zhuǎn)換單元，將輸入音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻帶信號(hào)；電平檢測(cè)單元，通過使用頻帶信號(hào)將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較。
[0022]所述設(shè)備還可包括:驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，根據(jù)第一調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生用于控制開關(guān)放大操作的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；功率開關(guān)放大器，包括響應(yīng)于所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的相應(yīng)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而導(dǎo)通或截止的至少一個(gè)開關(guān)裝置，執(zhí)行開關(guān)放大操作，并通過使用所述至少一個(gè)開關(guān)裝置來輸出與輸入音頻信號(hào)相應(yīng)的放大音頻信號(hào)，其中，所述至少一個(gè)開關(guān)裝置包括氮化鎵(GaN)晶體管、砷化鎵(GaAs)晶體管和碳化硅(SiC)晶體管中的至少一個(gè)。
[0023]所述設(shè)備還可包括反饋回路，該反饋回路將通過衰減并延遲放大音頻信號(hào)而獲得的反饋信號(hào)輸出到sigma-delta調(diào)制單元，以便補(bǔ)償放大音頻信號(hào)的延遲和增益中的至少一個(gè)。
[0024]穩(wěn)定性確定單元可產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)，以使得sigma-delta調(diào)制單元的信噪比(SNR)值和穩(wěn)定性值中的至少一個(gè)根據(jù)比較結(jié)果被調(diào)整。
[0025]穩(wěn)定性確定單元可產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)，以使得sigma-delta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)根據(jù)比較結(jié)果被調(diào)整。
[0026]如果輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的一個(gè)子頻帶中的電平等于或大于子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元可產(chǎn)生第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并且如果輸入音頻信號(hào)在子頻帶中的電平小于子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元產(chǎn)生第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)。
[0027]sigma-delta調(diào)制單元可接收第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并對(duì)sigma-delta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整，以使得在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩減小。[0028]sigma-delta調(diào)制單元可接收第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并對(duì)sigma-delta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整，以使得在sigma-delta調(diào)制單元的信噪比(SNR)值增大。
[0029]根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面，提供一種音頻信號(hào)處理方法，所述音頻信號(hào)處理方法包括:將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶；將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較；根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)；根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)對(duì)輸入音頻信號(hào)執(zhí)行sigma-delta調(diào)制；并將經(jīng)過sigma-delta調(diào)制的信號(hào)輸出為第一調(diào)制信號(hào)。
[0030]有益效果
[0031]根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備可精確地檢測(cè)輸入音頻信號(hào)的穩(wěn)定性，以便確保sigma-delta調(diào)制期間的操作穩(wěn)定性。
[0032]并且，根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備可以以高穩(wěn)定性增大信噪比(SNR)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0033]通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，以上和其他方面將變得更清楚，其中:
[0034]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖；
[0035]圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖；
[0036]圖3A和3B是用于解釋在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩的曲線圖；
[0037]圖4是用于解釋根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備中所使用的每個(gè)頻帶的閾值的曲線圖；
[0038]圖5是圖1的穩(wěn)定性確定單元的框圖；
[0039]圖6是圖1的穩(wěn)定性確定單元的詳細(xì)框圖；
[0040]圖7是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖；
[0041]圖8A和8B是圖7的功率開關(guān)放大器的詳細(xì)不圖；
[0042]圖9是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖；
[0043]圖10是圖2的sigma-delta調(diào)制單元的詳細(xì)示圖；
[0044]圖11是用于解釋根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的操作的曲線圖；和
[0045]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]sigma-delta調(diào)制器通過根據(jù)噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的特性將噪聲分量推向頻帶的外部部分來對(duì)輸入音頻信號(hào)中所包括的噪聲分量執(zhí)行整形。
[0047]NTF的噪聲整形受sigma-delta調(diào)制器的階數(shù)的影響。更具體地講,sigma-delta調(diào)制器的階數(shù)越高，在噪聲整形期間噪聲就被推向越靠近頻帶的外部部分。相應(yīng)地，sigma-delta調(diào)制器的階數(shù)越高，信噪比(SNR)就越高。
[0048]此外，如果輸入信號(hào)的電平大于根據(jù)sigma-delta調(diào)制器的反饋特性的特定閾值，則在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生振蕩。如果振蕩發(fā)生,則sigma-delta調(diào)制器異常操作，從而系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。[0049]SNR的提高與系統(tǒng)的穩(wěn)定性成反比。也就是說，如果高階sigma-delta調(diào)制器被設(shè)計(jì)用于提高SNR,則系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低,這增大了振蕩的概率。此外，如果低階sigma-delta調(diào)制器被設(shè)計(jì)用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則SNR降低。
[0050]現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述根據(jù)示例性實(shí)施例的在提高SNR的同時(shí)確保sigma-delta調(diào)制期間的操作穩(wěn)定性的音頻信號(hào)處理方法及其音頻信號(hào)處理設(shè)備，在附圖中，示出了示例性實(shí)施例。
[0051]如在此所使用的，諸如“…中的至少一個(gè)”的表達(dá)在一列元件前面時(shí)修飾整列元件，而不是修飾所述列中的單個(gè)元件。
[0052]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備100的框圖。
[0053]參照?qǐng)D1，本示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備100包括穩(wěn)定性確定單元110和sigma-delta 調(diào)制單兀 130。
[0054]穩(wěn)定性確定單元110可將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶。穩(wěn)定性確定單元110將輸入音頻信號(hào)Sin在子頻帶內(nèi)的電平與該子頻帶的閾值進(jìn)行比較。穩(wěn)定性確定單元110根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。
[0055]在這點(diǎn)上，閾值可以是輸入音頻信號(hào)電平的下限值，在該下限值，在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生振蕩。因此，如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平小于子頻帶的閾值，則輸入音頻信號(hào)Sin可被確定為穩(wěn)定信號(hào)。另一方面，如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平等于或大于子頻帶的閾值，則輸入音頻信號(hào)Sin可被確定為不穩(wěn)定信號(hào)。
[0056]例如，穩(wěn)定性確定單元110將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成若干(N)個(gè)子頻帶。這N個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶均具有相關(guān)聯(lián)的閾值。因此，對(duì)于N個(gè)子頻帶，存在N個(gè)閾值。穩(wěn)定性確定單元110將第一子頻帶的輸入音頻信號(hào)Sin與第一子頻帶的閾值進(jìn)行比較。然后，穩(wěn)定性確定單元110將第二子頻帶的輸入音頻信號(hào)Sin與第二子頻帶的閾值進(jìn)行比較，依此類推。
[0057]在這點(diǎn)上，閾值可根據(jù)sigma-delta調(diào)制單元130的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)而不同。更具體地講，NTF的特性(包括NTF的極點(diǎn)值和零點(diǎn)值)可根據(jù)sigma-delta調(diào)制單元130的設(shè)計(jì)規(guī)范而不同。在這點(diǎn)上，用于確定NTF的特性(包括NTF的極點(diǎn)值和零點(diǎn)值)的值可以是NTF的系數(shù)。此外，如果NTF的極點(diǎn)值和零點(diǎn)值被調(diào)整，則sigma-delta調(diào)制單元130的振蕩程度可被調(diào)整。因此，可按照sigma-delta調(diào)制單元130的設(shè)計(jì)規(guī)范用實(shí)驗(yàn)方法來優(yōu)化和設(shè)計(jì)閾值。
[0058]如果輸入音頻信號(hào)Sin在頻帶內(nèi)的電平等于或大于閾值，則穩(wěn)定性確定單元110可將該頻帶中的輸入音頻信號(hào)Sin確定為不穩(wěn)定。
[0059]更具體地講，如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平等于或大于閾值，則穩(wěn)定性確定單元110可將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm的信號(hào)電平產(chǎn)生為第一電平,如果輸入音頻信號(hào)Sm的電平小于閾值，則穩(wěn)定性確定單兀110可將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm的信號(hào)電平產(chǎn)生為第二電平。
[0060]sigma-delta調(diào)制單元130根據(jù)從穩(wěn)定性確定單元110發(fā)送的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm對(duì)輸入音頻信號(hào)Sin執(zhí)行sigma-delta調(diào)制(SDM),并輸出第一調(diào)制信號(hào)Soutl。因此,第一調(diào)制信號(hào)Soutl是在被與輸入音頻信號(hào)Sin相應(yīng)地脈沖調(diào)制之后產(chǎn)生的。
[0061]在這點(diǎn)上，sigma-delta調(diào)制單元130可具有根據(jù)sigma-delta調(diào)制單元130中所包括的積分器的數(shù)量而不同的階數(shù)。sigma-delta調(diào)制單元130可具有根據(jù)從穩(wěn)定性確定單元Iio發(fā)送的第一調(diào)制信號(hào)Soutl而變化的階數(shù)。
[0062]本示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備100將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶，并分別確定輸入音頻信號(hào)Sin在所述至少一個(gè)子頻帶內(nèi)的穩(wěn)定性，從而精確地確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性。因此，可以在保持sigma-delta調(diào)制單元130的穩(wěn)定性的同時(shí)盡可能地提高每個(gè)頻帶的SNR。
[0063]圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖。
[0064]參照?qǐng)D2,與圖1的音頻信號(hào)處理設(shè)備100相比,音頻信號(hào)處理設(shè)備200還可包括延遲單元220和反饋回路240中的至少一個(gè)。圖2的音頻信號(hào)處理設(shè)備200中所包括的穩(wěn)定性確定單元210和sigma-delta調(diào)制單元230可對(duì)應(yīng)于圖1的音頻信號(hào)處理設(shè)備100中所包括的穩(wěn)定性確定單元110和sigma-delta調(diào)制單元130。因此，這里將不重復(fù)多余的描述。
[0065]延遲單元220可發(fā)送輸入音頻信號(hào)Sin，并補(bǔ)償在穩(wěn)定性確定單元210中確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性所花費(fèi)的時(shí)間。因此，延遲單元220將被補(bǔ)償了時(shí)間的輸入音頻信號(hào)Sin輸出到sigma-delta調(diào)制單元230。
[0066]更具體地講，如果在穩(wěn)定性確定單元210中接收輸入音頻信號(hào)Sin并產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm花費(fèi)時(shí)間tl，則延遲單元220可將輸入音頻信號(hào)Sin延遲時(shí)間tl，并將延遲了時(shí)間tl的輸入音頻信號(hào)Sin發(fā)送到sigma-delta調(diào)制單元230。
[0067]穩(wěn)定性確定單元210可包括檢測(cè)單元211和調(diào)整單元212。
[0068]檢測(cè)單元211將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶，并將輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與相應(yīng)閾值進(jìn)行比較。也就是說，如果輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶被劃分成N個(gè)子頻帶，則檢測(cè)單元211可執(zhí)行N次比較操作。
[0069]調(diào)整單元212根據(jù)檢測(cè)單元211的比較結(jié)果確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性，并產(chǎn)生與穩(wěn)定性的確定相應(yīng)的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。
[0070]sigma-delta調(diào)制單元230可包括環(huán)路濾波器231和量化單元232。
[0071]環(huán)路濾波器231包括至少一個(gè)積分器(未顯示)，并且對(duì)輸入音頻信號(hào)Sin進(jìn)行積分，并輸出該輸入音頻信號(hào)Sin。環(huán)路濾波器231對(duì)輸入音頻信號(hào)Sin中所包括的噪聲執(zhí)行噪聲整形以根據(jù)NTF將噪聲推向頻帶的帶外。
[0072]量化單元232接收從環(huán)路濾波器231輸出的信號(hào)，對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行量化，并產(chǎn)生脈沖信號(hào)形式的第一調(diào)制信號(hào)Soutl。
[0073]sigma-delta調(diào)制單元230還可包括反饋回路240和求和單元250。
[0074]反饋回路240反饋第一調(diào)制信號(hào)Soutl，并輸出反饋信號(hào)Sout2。
[0075]求和單兀250從輸入音頻信號(hào)Sin減去第一反饋信號(hào)Sout2,并將調(diào)整后的輸入音頻信號(hào)Sin2輸出到環(huán)路濾波器231。如果音頻信號(hào)處理設(shè)備200包括延遲單元220，則求和單元250可從延遲的輸入音頻信號(hào)Sinl減去第一反饋信號(hào)Sout2，并將減去后的信號(hào)輸出到環(huán)路濾波器231。
[0076]如果sigma-delta調(diào)制單兀230包括反饋回路240和求和單兀250, sigma-delta調(diào)制單元230可考慮到sigma-delta調(diào)制單元230的輸出信號(hào)的增益和相位對(duì)sigma-delta調(diào)制單元230的輸入音頻信號(hào)Sin或Sinl的增益和相位中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整。因此，sigma-delta調(diào)制單元230可根據(jù)音頻信號(hào)處理設(shè)備200的目標(biāo)增益或規(guī)律的最大輸出來執(zhí)行精確的增益控制。
[0077]圖3A和3B是用于解釋在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩的曲線圖。
[0078]圖3A是用于解釋在低頻帶中發(fā)生的振蕩的曲線圖。圖3B是用于解釋在高頻帶中發(fā)生的振蕩的曲線圖。
[0079]參照?qǐng)D3A，X軸指示時(shí)間，y軸指示振蕩的振幅。如果對(duì)低頻帶中的具有預(yù)定電平的輸入音頻信號(hào)執(zhí)行sigma-delta調(diào)制，則振蕩的強(qiáng)度隨時(shí)間迅速地增大。
[0080]參照?qǐng)D3B，X軸指示時(shí)間，y軸指示振蕩的振幅。如果對(duì)高頻帶中的具有預(yù)定電平的輸入音頻信號(hào)執(zhí)行sigma-delta調(diào)制，則振蕩以規(guī)律的振幅繼續(xù)進(jìn)行，而不迅速增大。
[0081]參照?qǐng)D3A和3B，對(duì)于具有相同信號(hào)電平的輸入音頻信號(hào)，振蕩的強(qiáng)度根據(jù)頻帶而不同。更具體地講，在圖3A中，振蕩的振幅在低頻區(qū)域中在時(shí)間tl之后迅速地增大并且超過-1*100000和1*100000的范圍，而振蕩的振幅在高頻區(qū)域中大致在-1*100000和1*100000的范圍之間。
[0082]因此，具有相同信號(hào)電平的輸入音頻信號(hào)示出，每個(gè)頻帶的振蕩的強(qiáng)度不同，并且振蕩的振幅在低頻區(qū)域中進(jìn)一步增大。
[0083]圖4是用于解釋根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備中所使用的每個(gè)頻帶的閾值的曲線圖。
[0084]根據(jù)上述示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備100和200在確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性時(shí)可根據(jù)子頻帶不同地設(shè)置閾值。
[0085]更具體地講，可與子頻帶的頻率值成比例地設(shè)置閾值。例如，與第一子頻帶至第N子頻帶相應(yīng)的第一閾值至第N閾值分別具有不同值。子頻帶的頻率值越高，相應(yīng)閾值就越高，因此第一閾值可具有最小值，第N閾值可具有最大值。圖4中示出了示例。
[0086]參照?qǐng)D4，x軸指示輸入音頻信號(hào)420的頻帶，y軸指示閾值410的值。在圖4中，輸入音頻信號(hào)420的頻帶被劃分成第一子頻帶至第三子頻帶。第一子頻帶至第三子頻帶在X軸上可具有相同長度或不同長度。
[0087]例如，第一閾值Thl是針對(duì)具有O至f I頻率值的第一子頻帶設(shè)置的，第二閾值Th2是針對(duì)具有π至f2頻率值的第二子頻帶設(shè)置的，第三閾值Th3是針對(duì)具有f2至f3頻率值的第三子頻帶設(shè)置的。
[0088]因此，如果輸入音頻信號(hào)420在第一頻帶中的信號(hào)電平等于或大于第一閾值Thl，則第一頻帶中的輸入音頻信號(hào)420可被確定為不穩(wěn)定信號(hào)。另一方面，如果輸入音頻信號(hào)420在第三頻帶中的信號(hào)電平等于或大于第三閾值Th3，則第三頻帶中的輸入音頻信號(hào)420可被確定為不穩(wěn)定信號(hào)。
[0089]圖5是圖1的穩(wěn)定性確定單元510的框圖。圖5的穩(wěn)定性確定單元510可與圖1的穩(wěn)定性確定單元Iio或圖2的穩(wěn)定性確定單元210相應(yīng)。檢測(cè)單元511和調(diào)整單元512可與圖2的檢測(cè)單元211和調(diào)整單元212相應(yīng)。因此，這里將不重復(fù)其多余的描述。
[0090]參照?qǐng)D5，檢測(cè)單元511可包括信號(hào)電平檢測(cè)單元530和計(jì)數(shù)器單元540。
[0091]信號(hào)電平檢測(cè)單元530將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成多個(gè)子頻帶，并在一時(shí)間段內(nèi)將每個(gè)子頻帶內(nèi)的輸入音頻信號(hào)Sin與相應(yīng)于該頻帶的閾值進(jìn)行比較。在圖5中，輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶被劃分成第一至第N子頻帶。
[0092]更具體地講，信號(hào)電平檢測(cè)單元530可包括對(duì)各個(gè)子頻帶執(zhí)行確定操作的第一至第N電平檢測(cè)單元531、532、533和534。例如，第一電平檢測(cè)單元531接收輸入音頻信號(hào)Sin，并確定輸入音頻信號(hào)Sin在第一子頻帶中的電平是否等于或大于第一閾值。這樣的確定可在時(shí)間段Tl內(nèi)執(zhí)行。
[0093]計(jì)數(shù)器單元540對(duì)由信號(hào)電平檢測(cè)單元530在時(shí)間段Tl期間執(zhí)行的確定的結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0094]更具體地講，計(jì)數(shù)器單元540可包括對(duì)各個(gè)子頻帶執(zhí)行計(jì)數(shù)操作的第一至第N段計(jì)數(shù)器541、542、543和544。例如，第一段計(jì)數(shù)器541可接收第一電平檢測(cè)單元531在時(shí)間段Tl期間的確定結(jié)果，并對(duì)輸入音頻信號(hào)在第一子頻帶中的電平等于或大于第一閾值的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，如果計(jì)數(shù)器單元540的計(jì)數(shù)時(shí)間段為20*T1，并且輸入音頻信號(hào)Sin在第一子頻帶中的電平等于或大于第一閾值的次數(shù)為10次，則第一段計(jì)數(shù)器541可將計(jì)數(shù)值(即，10)發(fā)送到調(diào)整單元512。
[0095]調(diào)整單元512根據(jù)計(jì)數(shù)器單元540輸出的計(jì)數(shù)值來確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性。例如，如果輸入音頻信號(hào)Sin在子頻帶中的電平等于或大于該子頻帶的相應(yīng)閾值的次數(shù)超過整個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)間段的閾值比率(例如，20次的20%)，則調(diào)整單元512可將相應(yīng)子頻帶中的輸入音頻信號(hào)Sin確定為處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在這點(diǎn)上，用于確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性的參考計(jì)數(shù)值可根據(jù)音頻信號(hào)處理設(shè)備的產(chǎn)品規(guī)范(諸如操作可靠性)不同地設(shè)置。
[0096]如果輸入音頻信號(hào)Sin被確定為不穩(wěn)定,則調(diào)整單兀512可產(chǎn)生具有第一信號(hào)電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm，如果輸入音頻信號(hào)Sin被確定為穩(wěn)定，則調(diào)整單元512產(chǎn)生具有第二信號(hào)電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。
[0097]更具體地講，調(diào)整單元512可確定輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的穩(wěn)定性，如果調(diào)整單元512確定輸入音頻信號(hào)Sin在子頻帶中的任何一個(gè)子頻帶不穩(wěn)定，則將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm輸出為第一信號(hào)電平。
[0098]調(diào)整單元512可確定輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的穩(wěn)定性，并且僅當(dāng)調(diào)整單元512確定輸入音頻信號(hào)Sin在所有整個(gè)子頻帶中都不穩(wěn)定時(shí)才將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm輸出為第一信號(hào)電平。
[0099]可替換地，調(diào)整單元512可確定輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的穩(wěn)定性，并且如果調(diào)整單元512確定輸入音頻信號(hào)Sin在與低頻率相應(yīng)的一個(gè)或更多個(gè)子頻帶中不穩(wěn)定，則將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm輸出為第一信號(hào)電平。
[0100]圖6是圖1的穩(wěn)定性確定單元的詳細(xì)框圖。圖6的穩(wěn)定性確定單元610可與圖1的穩(wěn)定性確定單元110或圖2的穩(wěn)定性確定單元210相應(yīng)。檢測(cè)單元611和調(diào)整單元612可與圖2的檢測(cè)單元211和調(diào)整單元212相應(yīng)。因此，這里將不重復(fù)多余的描述。
[0101]參照?qǐng)D6，檢測(cè)單元611可包括頻率轉(zhuǎn)換單元630和電平檢測(cè)單元640。
[0102]頻率轉(zhuǎn)換單元630將輸入音頻信號(hào)Sin轉(zhuǎn)換為頻帶信號(hào)。更具體地講，頻率轉(zhuǎn)換單元630可對(duì)輸入音頻信號(hào)Sin執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)。更具體地講，頻率轉(zhuǎn)換單元630將若干個(gè)指定樣值(sample)轉(zhuǎn)換為巾貞，并對(duì)在每個(gè)巾貞內(nèi)的輸入音頻信號(hào)Sin執(zhí)行FFT。頻率轉(zhuǎn)換單元630可將通過執(zhí)行FFT而產(chǎn)生的頻譜信息發(fā)送到電平檢測(cè)單元640。頻譜信息是關(guān)于輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)頻率內(nèi)的電平的信息，因此如果輸入音頻信號(hào)Sin被轉(zhuǎn)換為頻帶信號(hào)，則可識(shí)別輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)頻率內(nèi)的電平。
[0103]電平檢測(cè)單元640通過使用由頻率轉(zhuǎn)換單元630從輸入音頻信號(hào)Sin轉(zhuǎn)換的頻帶信號(hào)來將輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與該子頻帶的相應(yīng)閾值進(jìn)行比較。
[0104]調(diào)整單元612從電平檢測(cè)單元640接收對(duì)于每個(gè)子頻帶的比較結(jié)果，確定輸入音頻信號(hào)Sin的穩(wěn)定性，并產(chǎn)生具有第一或第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。在這點(diǎn)上，調(diào)整單元612的操作與圖5的調(diào)整單元512的操作相同，因此這里將省略其詳細(xì)描述。盡管描述了第一電平和第二電平，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到可使用多于兩個(gè)的電平。
[0105]圖7是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的框圖。
[0106]參照?qǐng)D7，除了圖2的音頻信號(hào)處理設(shè)備的元件之外，音頻信號(hào)處理設(shè)備700還可包括反饋回路740、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元760、功率開關(guān)放大器770、低通濾波器780和揚(yáng)聲器單元790中的至少一個(gè)。音頻信號(hào)處理設(shè)備700的穩(wěn)定性確定單元710和sigma-delta調(diào)制單元730可分別與圖1和圖2的音頻信號(hào)處理器設(shè)備100和200的穩(wěn)定性確定單元110和210以及sigma-delta調(diào)制單元130和230相應(yīng)。音頻信號(hào)處理設(shè)備700的延遲單元720可與圖2的延遲單元220相應(yīng)。因此，這里將不重復(fù)其多余的描述。
[0107]驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單兀760接收第一調(diào)制信號(hào)Soutl,并根據(jù)輸入音頻信號(hào)Sin和第一調(diào)制信號(hào)Soutl產(chǎn)生用于控制開關(guān)放大操作的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0N。在這點(diǎn)上，通過使用功率開關(guān)放大器770中所包括的至少一個(gè)開關(guān)裝置(未顯示)來執(zhí)行開關(guān)放大操作。驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON是用于控制開關(guān)裝置(未顯示)導(dǎo)通或截止的開關(guān)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON被發(fā)送到功率開關(guān)放大器770。
[0108]功率開關(guān)放大器770執(zhí)行開關(guān)放大操作，并且包括響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON而導(dǎo)通或截止的至少一個(gè)開關(guān)裝置(未顯示)。功率開關(guān)放大器770通過使用開關(guān)裝置(未顯示)輸出與輸入音頻信號(hào)Sin相應(yīng)的放大音頻信號(hào)Sout。
[0109]在這點(diǎn)上，放大音頻信號(hào)Sout可以是通過放大第一調(diào)制信號(hào)Soutl的振幅而獲得的信號(hào)。例如，功率開關(guān)放大器770可以以輸入到音頻信號(hào)處理設(shè)備700的音頻信號(hào)Sin可根據(jù)規(guī)律的最大輸出而被輸出的這樣的方式來放大第一調(diào)制信號(hào)Soutl。
[0110]功率開關(guān)放大器770中所包括的開關(guān)裝置(未顯示)可包括氮化鎵(GaN)晶體管、砷化鎵(GaAs )晶體管和碳化硅(SiC)晶體管中的至少一個(gè)。
[0111]氮化鎵(GaN)晶體管和砷化鎵(GaAs)晶體管具有短暫的傳播延遲，并且在高電壓下以高速進(jìn)行操作。在這點(diǎn)上，傳播延遲指示將使相應(yīng)晶體管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON輸入到晶體管的柵極并且將飽和電壓信號(hào)輸出到作為晶體管的輸出端的源極端或漏極端所花費(fèi)的時(shí)間。
[0112]如果功率開關(guān)放大器770將氮化鎵(GaN)晶體管或砷化鎵(GaAs)晶體管用為執(zhí)行開關(guān)放大操作的開關(guān)裝置，則功率開關(guān)放大器770可以以高速執(zhí)行開關(guān)操作。因此，可使開關(guān)噪聲最小，從而降低音頻信號(hào)處理設(shè)備700的SNR。此外，可在高電壓下快速地放大信號(hào)，從而增大音頻信號(hào)處理設(shè)備700的最大輸出。
[0113]用作開關(guān)裝置的氮化鎵(GaN)晶體管可以是異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET)。
[0114]稍后將參照?qǐng)D8描述功率開關(guān)放大器770的詳細(xì)構(gòu)造。
[0115]低通濾波器780將從功率開關(guān)放大器770輸出的放大音頻信號(hào)Sout解調(diào)為模擬音頻信號(hào)，并輸出該模擬音頻信號(hào)。也就是說，從功率開關(guān)放大器770輸出的信號(hào)是脈沖形式的數(shù)字信號(hào)，然后被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并且被輸出。
[0116]揚(yáng)聲器單元790將來自低通濾波器780的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為由用戶聽覺識(shí)別的物理振動(dòng)信號(hào)，并輸出該信號(hào)。
[0117]反饋回路740反饋放大音頻信號(hào)Sout，并將放大音頻信號(hào)Sout和信號(hào)Sout3發(fā)送到sigma-delta調(diào)制單元730的輸入端，以便根據(jù)音頻信號(hào)處理設(shè)備700的規(guī)律輸出或目標(biāo)增益和目標(biāo)相位對(duì)放大音頻信號(hào)Sout的增益和相位進(jìn)行優(yōu)化。
[0118]如果音頻信號(hào)處理設(shè)備700包括反饋回路740，則求和單元750從輸入音頻信號(hào)Sin減去第二反饋信號(hào)Sout3，并將調(diào)整后的輸入音頻信號(hào)Sin2輸出到環(huán)路濾波器731。如果音頻信號(hào)處理設(shè)備700包括延遲單元720，則求和單元750從延遲的輸入音頻信號(hào)Sinl減去第二反饋信號(hào)Sout3，并將被求和單元750減去后的信號(hào)輸出到環(huán)路濾波器731。
[0119]更具體地講,反饋回路740可使放大音頻信號(hào)Sout衰減預(yù)定比率,使放大音頻信號(hào)Sout延遲一時(shí)間段,并輸出第二反饋信號(hào)Sout3。
[0120]圖8A和8B是圖7的功率開關(guān)放大器770的詳細(xì)示圖。圖8A示出圖7的功率開關(guān)放大器770的示例。圖8B示出圖7的功率開關(guān)放大器770的另一示例。圖8A和8B的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元860和890與圖7的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元760相應(yīng)，因此這里將省略其詳細(xì)描述。
[0121]參照?qǐng)D8A，功率開關(guān)放大器870可包括類似于上述開關(guān)裝置的開關(guān)裝置871。開關(guān)裝直871可包括氣化嫁(GaN)晶體管、神化嫁(GaAs)晶體管和碳化娃(SiC)晶體管中的至少一個(gè)。
[0122]高電源電壓+VDD和低電源電壓VDD被提供給開關(guān)裝置871的一端和另一端，驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON被輸入到其柵極端。開關(guān)裝置871響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)CON輸出放大音頻信號(hào)Sout，放大音頻信號(hào)Sout是具有高電源電壓+VDD電平和低電源電壓VDD電平的電壓信號(hào)。
[0123]參照?qǐng)DSB，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元890可產(chǎn)生第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)CONl和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0N2。在這點(diǎn)上，第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0N2可以是反相的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)C0N1。
[0124]功率開關(guān)放大器895可包括彼此串聯(lián)連接的第一開關(guān)裝置896和第二開關(guān)裝置897。如果第一開關(guān)裝置896導(dǎo)通，則高電源電壓+VDD被驅(qū)動(dòng)。如果第二開關(guān)裝置897導(dǎo)通，則低電源電壓VDD被驅(qū)動(dòng)。
[0125]圖9是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備900的框圖。
[0126]參照?qǐng)D9，音頻信號(hào)處理設(shè)備900可與圖2的音頻信號(hào)處理設(shè)備200相應(yīng)。更具體地講，音頻信號(hào)處理設(shè)備900的穩(wěn)定性確定單元910和sigma-delta調(diào)制單元930可與圖2的音頻信號(hào)處理設(shè)備200的穩(wěn)定性確定單元210和sigma-delta調(diào)制單元230相應(yīng)。因此，這里將不重復(fù)多余的描述。此外，音頻信號(hào)處理設(shè)備900不包括與圖2的延遲單元220相應(yīng)的元件，因此，sigma-delta調(diào)制單元930的求和單元950直接接收輸入音頻信號(hào)Sin。
[0127]如上所述，穩(wěn)定性確定單元910可根據(jù)輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與每個(gè)子頻帶的閾值的比較結(jié)果來產(chǎn)生用于調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的SNR值和穩(wěn)定性值中的至少一個(gè)的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。
[0128]例如,穩(wěn)定性確定單元910可根據(jù)比較結(jié)果將輸入音頻信號(hào)Sin確定為不穩(wěn)定,輸出第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,并以sigma-delta調(diào)制單元930的SNR保持或降低并且sigma-delta調(diào)制的穩(wěn)定性值增大的這樣的方式來控制sigma-delta調(diào)制單兀930。也就是說，穩(wěn)定性確定單元910可以以減小在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩的這樣的方式來控制sigma-delta調(diào)制單元930。[0129]作為另一示例，穩(wěn)定性確定單元910可根據(jù)比較結(jié)果將輸入音頻信號(hào)Sin確定為穩(wěn)定，輸出第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,并以sigma-delta調(diào)制單元930的SNR增大并且sigma-delta調(diào)制的穩(wěn)定性值保持或減小的這樣的方式來控制sigma-delta調(diào)制單元930。
[0130]可替換地，如上所述，穩(wěn)定性確定單元910可以根據(jù)輸入音頻信號(hào)Sin在每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與每個(gè)子頻帶的閾值的比較結(jié)果來產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm，以調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)和階數(shù)中的至少一個(gè)。
[0131]環(huán)路濾波器931可根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm的控制在高SNR操作模式932和高穩(wěn)定性操作模式933期間進(jìn)行操作。也就是說，穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm可用于控制信號(hào)Sin2是被送入到環(huán)路濾波器930的高SNR操作模式環(huán)路濾波器932還是高穩(wěn)定性操作模式環(huán)路濾波器933中。
[0132]更具體地講，如果從穩(wěn)定性確定單元910發(fā)送第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm，則將調(diào)整的輸入音頻信號(hào)Sin2切換為被發(fā)送到NI節(jié)點(diǎn)。因此，環(huán)路濾波器931可操作為具有高SNR的環(huán)路濾波器932。如果從穩(wěn)定性確定單元910發(fā)送第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,則將調(diào)整的輸入音頻信號(hào)Sin2切換為被發(fā)送到N2節(jié)點(diǎn)。因此，環(huán)路濾波器931可操作為具有聞穩(wěn)定性的環(huán)路濾波器932。
[0133]sigma-delta調(diào)制單元930可接收第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,并且以sigma-delta調(diào)制單元930的SNR值降低的這樣的方式來調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)和階數(shù)中的至少一個(gè)。可替換地，sigma-delta調(diào)制單元930可以以sigma-delta調(diào)制單元930的振蕩減小的這樣的方式來調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)和階數(shù)中的至少一個(gè)。
[0134]此外，sigma-delta調(diào)制單元930可接收第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,并且以sigma-delta調(diào)制單元930的SNR值增大的這樣的方式來調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)和階數(shù)中的至少一個(gè)。
[0135]例如，穩(wěn)定性確定單元910根據(jù)比較結(jié)果將輸入音頻信號(hào)Sin確定為不穩(wěn)定，并輸出第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。sigma-delta調(diào)制單元930可響應(yīng)于第一電平的穩(wěn)定性確定性信號(hào)Sm,以sigma-delta調(diào)制單元930的階數(shù)減小或者在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩減小的這樣的方式來調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)。
[0136]作為另一示例，穩(wěn)定性確定單元910根據(jù)比較結(jié)果將輸入音頻信號(hào)Sin確定為穩(wěn)定，并輸出第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm。sigma-delta調(diào)制單元930可響應(yīng)于第二電平的穩(wěn)定性確定性信號(hào)Sm,以sigma-delta調(diào)制單元930的階數(shù)增大或者sigma-delta調(diào)制單元930的SNR值增大的這樣的方式來調(diào)整sigma-delta調(diào)制單元930的NTF的系數(shù)。
[0137]量化單元935、反饋回路940和求和單元950分別與圖2的量化單元232、反饋回路240和求和單元250相應(yīng)，因此這里將不提供其詳細(xì)描述。
[0138]圖10是圖2的sigma-delta調(diào)制單元的詳細(xì)示圖。
[0139]圖10的sigma-delta調(diào)制單元1000、環(huán)路濾波器1031、量化單元1032、反饋回路1040和求和單元1050與圖2的sigma-delta調(diào)制單元200、環(huán)路濾波器231、量化單元232、反饋回路240和求和單元250相應(yīng)，因此這里將省略多余的描述。
[0140]環(huán)路濾波器1031可以以與圖9的環(huán)路濾波器931相同的方式在高SNR操作模式932和高穩(wěn)定性操作模式933期間進(jìn)行操作。因此，這里將省略其多余的描述。[0141]參照?qǐng)D10，環(huán)路濾波器1031還可包括第一積分器1055和第二積分器1060、以及用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行求和的多個(gè)求和單兀1050,1056和1057,第一積分器1055和第二積分器1060 用于對(duì)輸入音頻信號(hào) Sin、多個(gè)系數(shù) bl、b2、b3、gl、cl、c2、-al、-a2 和 b’ l、b’ 2、b’ 3、g’ l、c’ l、c’ 2、_a’ l、_a’ 2進(jìn)行積分。在這點(diǎn)上,這些系數(shù)可以是用于sigma-delta調(diào)制的NTF的系數(shù)。圖10示出包括兩個(gè)積分器的2級(jí)sigma-delta調(diào)制器1000。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以僅提供一個(gè)積分器，或者可以提供多余2個(gè)的若干個(gè)積分器。
[0142]參照?qǐng)D10,系數(shù) bl、b2、b3、gl、cl、c2、-aI 和 _a2 是用于實(shí)現(xiàn) sigma-delta 調(diào)制單元1000的高穩(wěn)定性的NTF的系數(shù)。也就是說，系數(shù)13142^341、。1、。2、-&1和_a2可被設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)sigma-delta調(diào)制單元1000的低振蕩率。
[0143]系數(shù)b’ l、b’ 2、b’ 3、g’ l、c’ l、c’ 2、-a’ I 和-a’ 2 是用于實(shí)現(xiàn) sigma-delta 調(diào)制單元1000的高SNR的NTF的系數(shù)。
[0144]環(huán)路濾波器1031 可包括多個(gè)開關(guān) 1091、1092、1093、1094、1095、1096、1097 和1098,這些開關(guān)用于響應(yīng)于穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm選擇用于實(shí)現(xiàn)sigma-delta調(diào)制單元1000的高穩(wěn)定性和sigma-delta調(diào)制單元1000的高SNR中的任何一個(gè)。
[0145]例如，如果從穩(wěn)定性確定單元1010發(fā)送第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm，則以在環(huán)路濾波器1031中應(yīng)用用于實(shí)現(xiàn)sigma-delta調(diào)制單元1000的高穩(wěn)定性的系數(shù)bl、b2、b3、gl、cl、c2、-al 和-a2 的這樣的方式來切換開關(guān) 1091、1092、1093、1094、1095、1096、1097 和1098。
[0146]此外，如果從穩(wěn)定性確定單元1010發(fā)送第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm，則以在環(huán)路濾波器1031中應(yīng)用用于實(shí)現(xiàn)sigma-delta調(diào)制單元1000的高SNR的系數(shù)b’ 1、b’ 2、b，3、g，l、c，l、c，2、-a’ 1、-a’ 2 的這樣的方式來切換開關(guān) 1091、1092、1093、1094、1095、1096、1097 和 1098。
[0147]在圖10中，反饋回路1040包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器1070。從量化單元1032輸出的第一調(diào)制信號(hào)Soutl是數(shù)字信號(hào)形式的脈沖信號(hào)。輸入音頻信號(hào)Sin可以是模擬信號(hào)形式。因此，第一調(diào)制信號(hào)Soutl被轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)形式的信號(hào)，并且被輸出到求和單元1050，以使得求和單元1050可容易地對(duì)信號(hào)進(jìn)行求和或相減。
[0148]sigma-delta調(diào)制單兀1000根據(jù)穩(wěn)定性確定單兀1010的控制對(duì)用于sigma-delta調(diào)制的系數(shù)的值進(jìn)行調(diào)整，因此,sigma-delta調(diào)制單元1000可在高SNR操作模式或高穩(wěn)定性操作模式下進(jìn)行操作。
[0149]圖11是用于解釋根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的操作的曲線圖。
[0150]參照?qǐng)D11，X軸指示以分貝(dB)為單位的輸入音頻信號(hào)Sin的的信號(hào)電平，y軸指示以分貝(dB)為單位的輸入音頻信號(hào)Sin的SNR。
[0151]曲線1110是被設(shè)計(jì)為具有高SNR的特性曲線。曲線1120是被設(shè)計(jì)為具有高穩(wěn)定性的特性曲線。
[0152]參照曲線1110，高SNR被保持，直到輸入音頻信號(hào)Sin的電平具有電平Pl為止，并且如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平超過電平Pl,則高SNR由于在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩而迅速地減小。因此，如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平增大，則可能不能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0153]參照曲線1120，即使輸入音頻信號(hào)Sin的電平增大，盡管SNR連續(xù)地保持在電平Pl，但是所保持的SNR也具有低的值。
[0154]在輸入音頻信號(hào)Sin的電平不超過電平Pl以前，根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備將sigma-delta調(diào)制單元驅(qū)動(dòng)為具有高SNR，并且如果輸入音頻信號(hào)Sin的電平超過電平Pl，則音頻信號(hào)處理設(shè)備防止振蕩發(fā)生，因此可穩(wěn)定地執(zhí)行sigma-delta調(diào)制。
[0155]因此，根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備可在確保sigma-delta調(diào)制期間的操作穩(wěn)定性的同時(shí)確保最大SNR。
[0156]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理方法1200的流程圖。音頻信號(hào)處理方法1200可由根據(jù)上述示例性實(shí)施例中的任何一個(gè)示例性實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備來執(zhí)行。
[0157]參照?qǐng)D12，音頻信號(hào)處理方法1200將輸入音頻信號(hào)Sin的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶(操作1210)，將輸入音頻信號(hào)在每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與該子頻帶的閾值進(jìn)行比較(操作1220)，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm(操作1230)。操作1210-1230可由穩(wěn)定性確定單元(例如，穩(wěn)定性確定單元110)執(zhí)行。
[0158]如果輸入音頻信號(hào)Sin在至少一個(gè)子頻帶中的電平等于或大于閾值，則可將輸入音頻信號(hào)Sin確定為不穩(wěn)定。如果輸入音頻信號(hào)Sin被確定為不穩(wěn)定,則可將穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm產(chǎn)生為第一電平的信號(hào)。
[0159]根據(jù)在操作1210中產(chǎn)生的穩(wěn)定性確定信號(hào)Sm,對(duì)輸入音頻信號(hào)Sin執(zhí)行sigma-delta調(diào)制(操作1240),并輸出第一調(diào)制信號(hào)Soutl (操作1250)。
[0160]音頻信號(hào)處理方法1200還可包括根據(jù)操作1220的比較結(jié)果來調(diào)整(未示出)在sigma-delta調(diào)制期間應(yīng)用的NTF的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制的電平中的至少一個(gè)。
[0161]圖12的音頻信號(hào)處理方法1200與以上所述的由參照?qǐng)D1和圖11描述的音頻信號(hào)處理設(shè)備執(zhí)行的操作相應(yīng)。因此，省略其多余的描述。
[0162]盡管已經(jīng)參照本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明構(gòu)思，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，可以在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下在這些示例性實(shí)施例中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種音頻信號(hào)處理設(shè)備，包括: 穩(wěn)定性確定單元，將輸入音頻信號(hào)在至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)； sigma-delta調(diào)制單元,根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行sigma_delta調(diào)制，并輸出第一調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶具有針對(duì)每個(gè)子頻帶被設(shè)置為與所述一個(gè)子頻帶的頻率值成比例的值的不同閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括: 延遲單元，接收輸入音頻信號(hào)，向輸入音頻信號(hào)補(bǔ)償在穩(wěn)定性確定單元中確定穩(wěn)定性所花費(fèi)的時(shí)間，并將補(bǔ)償后的輸入音頻信號(hào)輸出到sigma-delta調(diào)制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，如果輸入音頻信號(hào)在子頻帶中的電平等于或大于所述 子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元確定輸入音頻信號(hào)在所述子頻帶中不穩(wěn)定，并將穩(wěn)定性確定信號(hào)的電平設(shè)置為指示輸入音頻信號(hào)不穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，穩(wěn)定性確定單元包括: 檢測(cè)單元，將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成所述至少一個(gè)子頻帶，并將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較；和調(diào)整單元，根據(jù)比較結(jié)果確定輸入音頻信號(hào)的穩(wěn)定性并產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其中，sigma-delta調(diào)制單元包括: 環(huán)路濾波器，對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行積分，并輸出積分后的輸入音頻信號(hào)；和 量化單元，對(duì)環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)進(jìn)行量化，并產(chǎn)生第一調(diào)制信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其中，sigma-delta調(diào)制單元還包括: 反饋回路，對(duì)第一調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反饋，并輸出第一反饋信號(hào)；和 求和單元，從輸入音頻信號(hào)減去第一反饋信號(hào)，并輸出減去后的輸入音頻信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，檢測(cè)單元包括: 信號(hào)電平檢測(cè)單元，將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成多個(gè)子頻帶，并在一時(shí)間段內(nèi)將所述多個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的輸入音頻信號(hào)與子頻帶的閾值進(jìn)行比較；和計(jì)數(shù)器單元，累積在所述時(shí)間段期間的所述比較的結(jié)果。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，檢測(cè)單元包括: 頻率轉(zhuǎn)換單元，將輸入音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻帶信號(hào)；和 電平檢測(cè)單元，通過使用頻帶信號(hào)將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，還包括: 驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，根據(jù)第一調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生用于控制開關(guān)放大操作的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；和 功率開關(guān)放大器，包括響應(yīng)于所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的相應(yīng)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而導(dǎo)通或截止的至少一個(gè)開關(guān)裝置，執(zhí)行開關(guān)放大操作，并通過使用所述至少一個(gè)開關(guān)裝置來輸出與輸入音頻信號(hào)相應(yīng)的放大音頻信號(hào)， 其中，所述至少一個(gè)開關(guān)裝置包括氮化鎵(GaN)晶體管、砷化鎵(GaAs)晶體管和碳化硅(SiC)晶體管中的至少一個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括: 反饋回路，將通過衰減并延遲放大音頻信號(hào)而獲得的反饋信號(hào)輸出到sigma-delta調(diào)制單元，以便補(bǔ)償放大音頻信號(hào)的延遲和增益中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，穩(wěn)定性確定單元產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)，以使得sigma-delta調(diào)制單元的信噪比(SNR)值和穩(wěn)定性值中的至少一個(gè)根據(jù)比較結(jié)果被調(diào)整。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，穩(wěn)定性確定單元產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)，以使得sigma-delta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)根據(jù)比較結(jié)果被調(diào)整。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，如果輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的一個(gè)子頻帶中的電平等于或大于子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元產(chǎn)生第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并且如果輸入音頻信號(hào)在子頻帶中的電平小于子頻帶的閾值，則穩(wěn)定性確定單元產(chǎn)生第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，sigma-delta調(diào)制單元接收第一電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并對(duì)sigma-delta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整，以使得在sigma-delta調(diào)制期間發(fā)生的振蕩減小。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，sigma-delta調(diào)制單元接收第二電平的穩(wěn)定性確定信號(hào)，并對(duì)sigma-deIta調(diào)制單元的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-deIta調(diào)制單元的階數(shù)中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整，以使得在sigma-delta調(diào)制單元的信噪比(SNR)值增大。
17.一種音頻信號(hào)處理方法，包括: 將輸入音頻信號(hào)的頻帶劃分成至少一個(gè)子頻帶； 將輸入音頻信號(hào)在所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶內(nèi)的電平與子頻帶的閾值進(jìn)行比較； 根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)； 根據(jù)穩(wěn)定性確定信號(hào)對(duì)輸入音頻信號(hào)執(zhí)行sigma-delta調(diào)制；和 將經(jīng)過sigma-delta調(diào)制的信號(hào)輸出為第一調(diào)制信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)子頻帶中的每個(gè)子頻帶具有針對(duì)每個(gè)子頻帶被設(shè)置為與子頻帶的頻率值成比例的值的不同閾值。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，產(chǎn)生穩(wěn)定性確定信號(hào)的步驟包括: 如果輸入音頻信號(hào)的電平等于或大于子頻帶的閾值，則確定輸入音頻信號(hào)不穩(wěn)定。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，輸出第一調(diào)制信號(hào)的步驟包括: 根據(jù)比較結(jié)果對(duì)在sigma-delta調(diào)制期間應(yīng)用的噪聲傳遞函數(shù)(NTF)的系數(shù)和sigma-delta調(diào)制的階數(shù)中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整。
【文檔編號(hào)】G11B20/10GK103843061SQ201280048160
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】崔正敏, 趙宰庸 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社