一種壓縮限幅器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓縮限幅器。
【背景技術(shù)】
[0002]人類的聽感動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)120dB(分貝)，且能聽到的最大聲音比最小聲音大100萬倍。當(dāng)擴(kuò)音設(shè)備在播放音頻信號時(shí)，往往會(huì)受限于擴(kuò)音設(shè)備本身的底噪和擴(kuò)音設(shè)備的最大輸出能力(設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍)，如，較小的聲音會(huì)淹沒在系統(tǒng)的底噪中無法聽到，而最大的聲音會(huì)受到擴(kuò)音設(shè)備最大輸出能力的限制，甚至?xí)霈F(xiàn)削波失真。為了解決這一問題，引入了聲音信號的動(dòng)態(tài)處理，其通過減小聲音的動(dòng)態(tài)范圍，使擴(kuò)音設(shè)能夠正常播放，壓縮限幅技術(shù)就屬于其中的一種技術(shù)。
[0003]壓縮限幅技術(shù)的基本原理一般是:先提高音源的整體增益，使較小的聲音不會(huì)淹沒在系統(tǒng)的底噪中，能夠被聽到；當(dāng)聲音信號達(dá)到設(shè)定的門檻閾值時(shí)，按照設(shè)定的壓縮比，降低系統(tǒng)的增益，以減小聲音的動(dòng)態(tài)范圍；當(dāng)聲音信號達(dá)到了系統(tǒng)的最大輸出能力時(shí)，輸出不再隨輸入的增大而增大，防止聲音信號的削波失真，該過程中系統(tǒng)的輸入信號和輸出信號的關(guān)系圖如圖1所示，圖示中Vl為上述設(shè)定的門檻閾值，V2為上述的系統(tǒng)達(dá)到最大輸出能力的電壓值，Vl為系統(tǒng)的限幅幅度，且輸入信號的幅值為O?Vl的區(qū)域?yàn)榫€性區(qū)，輸入信號的幅值為Vl?V2的區(qū)域?yàn)閴嚎s區(qū)，輸入信號的幅值超過V2的區(qū)域?yàn)橄薹鶇^(qū)。另外，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍較小時(shí)，會(huì)使用只帶限幅功能的算法來實(shí)現(xiàn)上述目的，如圖2所示，I為系統(tǒng)的限幅幅度，當(dāng)輸入信號的幅值達(dá)到V時(shí)，輸出不再隨輸入的增大而增大，與圖1對應(yīng)的，輸入信號的幅值為O?V的區(qū)域?yàn)榫€性區(qū)，輸入信號的幅值超過V的區(qū)域?yàn)橄薹鶇^(qū)。
[0004]在壓縮限幅的過程中，兩個(gè)參數(shù)很重要，分別為啟動(dòng)時(shí)間和釋放時(shí)間。其中，啟動(dòng)時(shí)間是從系統(tǒng)檢測到信號超出門檻閾值到信號控制在門檻閾值內(nèi)的時(shí)間;釋放時(shí)間是當(dāng)信號變小后，壓縮限幅的增益變化消除的時(shí)間，如圖3所示。從圖中可以看出，當(dāng)輸入信號達(dá)到了系統(tǒng)的最大輸出能力，則系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的啟動(dòng)時(shí)間A減小系統(tǒng)的增益，直到將輸出信號控制在門檻閾值內(nèi)；當(dāng)輸入信號變小，系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的釋放時(shí)間B適量增加系統(tǒng)的增益，增加輸出信號并將其控制在門檻閾值內(nèi)。
[0005]但是，在現(xiàn)有壓縮限幅器啟動(dòng)時(shí)間的過程中，由于各種原因，輸出信號易出現(xiàn)削波截頂?shù)默F(xiàn)象。如，啟動(dòng)時(shí)間較長，會(huì)出現(xiàn)削波截頂?shù)默F(xiàn)象;又如，當(dāng)出現(xiàn)輸出負(fù)載變重、電源電壓變低、溫度變高等應(yīng)用條件變化時(shí)，擴(kuò)音設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)縮小，此時(shí)也會(huì)出現(xiàn)削波截頂?shù)默F(xiàn)象等待。系統(tǒng)在出現(xiàn)削波截頂?shù)默F(xiàn)象時(shí)，隨之會(huì)產(chǎn)生大量的諧波失真信號，從而造成設(shè)備聽感變差，且容易損壞揚(yáng)聲器。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對上述問題，本實(shí)用新型旨在提供一種壓縮限幅器，其通過一削波控制模塊消除現(xiàn)有壓縮限幅器中出現(xiàn)的削波失真。
[0007]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0008]—種壓縮限幅器，包括:增益調(diào)整模塊、擴(kuò)音模塊以及削波控制模塊，其中，
[0009]所述增益調(diào)整模塊，根據(jù)所述壓縮限幅器的輸入信號輸出第一輸出信號；并根據(jù)所述第一輸出信號，反饋調(diào)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)所述輸入信號壓縮限幅的第一信號增益；
[0010]所述擴(kuò)音模塊，與所述增益調(diào)整模塊連接，所述擴(kuò)音模塊對所述增益調(diào)整模塊輸出的第一輸出信號進(jìn)行功率放大，輸出第二輸出信號；
[0011]所述削波控制模塊，與所述擴(kuò)音模塊連接，所述削波控制模塊根據(jù)所述擴(kuò)音模塊輸出的第二輸出信號中出現(xiàn)的削波失真，反饋調(diào)節(jié)用于實(shí)現(xiàn)所述第一輸出信號功率放大的第二信號增益，將所述壓縮限幅器輸出的第二輸出信號控制在限幅幅度內(nèi)進(jìn)行輸出；
[0012]所述壓縮限幅器在所述第一信號增益和所述第二信號增益的共同作用下將所述壓縮限幅器輸出的第二輸出信號控制在限幅幅度內(nèi)進(jìn)行輸出。
[0013]在本技術(shù)方案中，通過增益調(diào)整模塊對系統(tǒng)輸入的輸入信號進(jìn)行放大、壓縮以及限幅輸出第一輸出信號，而后通過擴(kuò)音模塊對第一輸出信號進(jìn)行放大生成第二輸出信號進(jìn)行輸出，為了消除由擴(kuò)音模塊引起的削波失真，使用削波控制模塊根據(jù)出現(xiàn)了削波失真的第二輸出信號對第一輸出信號的增益進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，從而提升了擴(kuò)音設(shè)備的聽感。這里的第二信號增益實(shí)際上就是擴(kuò)音模塊(擴(kuò)音設(shè)備)對第一輸入信號進(jìn)行功率放大的增益。且，由于增益調(diào)整模塊和擴(kuò)音模塊是串聯(lián)關(guān)系，整個(gè)壓縮限幅的系統(tǒng)信號增益實(shí)際上就是第一信號增益和第二信號增益的乘積，因此這里提供的壓縮限幅器是在兩個(gè)信號增益的共同作用下消除第二輸出信號中出現(xiàn)的削波失真。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述削波控制模塊中包括:削波檢測器、第二時(shí)序控制器以及增益控制器，其中，
[0015]所述削波檢測器，與所述擴(kuò)音模塊連接，所述削波檢測器用于檢測所述擴(kuò)音模塊輸出的第二輸出信號中是否出現(xiàn)削波失真；
[0016]所述第二時(shí)序控制器，分別與所述削波檢測器和所述增益控制器連接，當(dāng)所述削波檢測器檢測到所述第二輸出信號出現(xiàn)削波失真，所述第二時(shí)序控制器根據(jù)所述第二輸出信號調(diào)整所述第二信號增益，并將調(diào)整后的第二信號增益發(fā)送至所述增益控制器；
[0017]所述增益控制器，分別與所述第二時(shí)序控制器和所述擴(kuò)音模塊連接，所述增益控制器根據(jù)所述第二時(shí)序控制器輸出的第二信號增益，對所述第一輸出信號進(jìn)行增益控制。
[0018]在本技術(shù)方案中，削波檢測器實(shí)時(shí)檢測第二輸出信號中是否出現(xiàn)了削波失真，當(dāng)出現(xiàn)了削波失真，則第二時(shí)序控制器則自動(dòng)調(diào)整第二信號增益，迅速將第二輸出信號的幅值控制在削波幅度內(nèi)，消除該削波失真；當(dāng)然，若第二輸出信號中并未出現(xiàn)削波失真，則第二時(shí)序控制器不工作(不對第二信號增益進(jìn)行調(diào)整，第二信號增益保持在原有的水平)。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述第二時(shí)序控制器中:
[0020]當(dāng)所述第二輸出信號出現(xiàn)削波失真，所述第二時(shí)序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的削波啟動(dòng)時(shí)間，減小所述第二信號增益的增益值；
[0021]當(dāng)所述第二輸出信號削波失真消除，所述第二時(shí)序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的削波釋放時(shí)間，增加所述第二信號增益的增益值。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)所述第二輸出信號出現(xiàn)削波失真，所述第二時(shí)序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的削波啟動(dòng)時(shí)間，減小所述第二信號增益的增益值;且在所述削波啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，所述第二信號增益的增益值減小速率大于所述第一信號增益的增益值減小速率。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述增益調(diào)整模塊中包括一可變增益放大器、壓縮控制放大器、比較器以及第一時(shí)序控制器，其中，
[0024]所述可變增益放大器，與所述第一時(shí)序控制器連接，根據(jù)所述第一時(shí)序控制器輸出的第一信號增益對輸入信號進(jìn)行放大，輸出第一輸出信號；
[0025]所述壓縮控制放大器，與所述可變增益放大器連接，根據(jù)所述第一輸出信號調(diào)整第一參考電壓；
[0026]所述比較器，分別與所述可變增益放大器和所述壓縮控制放大器連接，所述比較器將所述第一輸出信號的幅值和所述第一參考電壓進(jìn)行比較；
[0027]所述第一時(shí)序控制器，分別與所述可變增益放大器和所述比較器連接，所述第一時(shí)序控制器根據(jù)所述比較器的比較結(jié)果調(diào)整第一信號增益，并將調(diào)整后的第一信號增益輸入所述可變增益放大器。
[0028]進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述壓縮控制放大器中:
[0029]當(dāng)所述第一輸出信號的幅值小于第一壓縮門檻閾值時(shí)，所述壓縮控制放大器將所述第一參考電壓拉高；
[0030]當(dāng)所述第一輸出信號的幅值在第一壓縮門檻閾值和第一限幅門檻閾值之間時(shí)，所述壓縮控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的壓縮比生成第一參考電壓；
[0031]當(dāng)所述第一輸出信號的幅值大于第一限幅門檻閾值，所述壓縮控制器將所述第一參考電壓恒定控制在所述壓縮限幅器輸出限幅時(shí)對應(yīng)的電壓值。
[0032]和/或，
[0033]在所述比較器中:
[0034]當(dāng)所述第一輸出信號的幅值大于壓縮控制放大器輸出的第一參考電壓時(shí)，發(fā)送進(jìn)入啟動(dòng)時(shí)間指令至所述第一時(shí)序控制器；
[0035]當(dāng)所述第一輸出信號的幅值小于壓縮控制放大器輸出的第一參考電壓時(shí)，發(fā)送進(jìn)入釋放時(shí)間指令至所述第一時(shí)序控制器。
[0036]進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述第一時(shí)序控制器中:
[0037]當(dāng)所述第一時(shí)序控制器接收到所述進(jìn)入啟動(dòng)時(shí)間指令時(shí)，所述第一時(shí)序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的啟動(dòng)時(shí)間，減小所述第一信號增益的增益值；
[0038]當(dāng)所述第一時(shí)序控制器接收到所述進(jìn)入釋放時(shí)間指令時(shí)，所述第一時(shí)序控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的釋放時(shí)間，增加所述第一信號增益的增益值。
[0039]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述啟動(dòng)時(shí)間遠(yuǎn)大于所述削波啟動(dòng)時(shí)間。
[0040]在本技術(shù)方案中，啟動(dòng)時(shí)間為檢測到第一輸出信號超出了第一限幅門檻閾值到將其控制在第一限幅門檻閾值內(nèi)的時(shí)間；而削波啟動(dòng)時(shí)間為第二輸出信號出現(xiàn)了削波失真(第二輸出信號的幅度超出了削波幅度)到將其控制在削波幅度內(nèi)的時(shí)間。而一般情況下，削波幅度往往要比限幅幅度(第一限幅門檻閾值與限幅幅度成定比關(guān)系且第一限幅門檻閾值比限幅幅度小)大，故啟動(dòng)時(shí)間肯定要比削波啟動(dòng)時(shí)間長。又我們希望盡快消除削波失真，故削波啟動(dòng)