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CN111044780B - 一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路 - Google Patents

一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路 Download PDF

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CN111044780B CN201911258632.7A CN201911258632A CN111044780B CN 111044780 B CN111044780 B CN 111044780B CN 201911258632 A CN201911258632 A CN 201911258632A CN 111044780 B CN111044780 B CN 111044780B
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Abstract

本申请公开了一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路，该电流采样控制电路具体包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元。该电流采样控制电路根据输入的边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号最终输出采样控制信号，以便控制相应采样电路对喇叭的反馈电流实现精确采样，从而实现数字音频功放芯片根据反馈电流对喇叭进行过温保护。

Description

一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路
技术领域
本申请涉及音频处理技术领域，更具体地说，涉及一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路。
背景技术
在数字音频系统中，为了避免喇叭过温导致烧毁，可以使用带有喇叭保护算法的功放芯片。这类功放芯片内置的喇叭保护算法所使用的模型中，喇叭的反馈电流是其一个重要的参数，或者说是该模型实现喇叭保护的基础参数之一，因此有必要对数字音频系统中的喇叭的反馈电流进行精确检测。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种数字音频功放电路及其电流采样电路，用于对喇叭的反馈电流进行检测。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种电流采样控制电路，应用于数字音频功放电路，所述电流采样电路包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元，其中：
所述输入信号选择电路用于接收边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自所述数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号，并输出采样反馈信号；
所述同步和滤波电路用于接收所述采样反馈信号，并进行同步处理和滤波处理；
所述边沿检测电路用于接收经过同步处理和滤波处理的所述采样反馈信号，并进行边沿检测处理，输出一个周期宽度内的多个不同时刻的标志信号；
所述计数器步进控制电路用于根据所述边沿检测使能信号和所述标志信号的上升沿和下降沿产生加法指示信号；
所述脉冲计数器用于根据所述边沿检测使能信号和所述加法指示信号对所述标志信号进行计数，在计数结果达到预设数值时输出采样开始信号；
所述延迟电路用于对所述采样开始信号的时间节点进行微调；
所述采样控制单元用于根据经过微调的采样开始信号输出采样控制信号，所述采样控制信号用于控制采样电路对数字音频功放电路驱动的喇叭的反馈电流进行采样。
可选的，所述采样反馈信号为被所述边沿检测使能信号和所述反馈选择信号选定的所述第一反馈信号或所述第二反馈信号
可选的，所述加法指示信号包括+1指示信号和+2指示信号。
可选的，所述脉冲计数器在计满或者超过预设数值时输出所述采样开始信号。
可选的，所述预设数值包括255。
可选的，所述脉冲计数器的输入信号还包括补偿信号。
可选的，还包括同步锁存电路，其中：
同步锁存电路用于接收自动单边采样信号和周期时钟信号，并向所述输入信号选择电路输出模式切换信号，所述模式切换信号用于控制对所述喇叭的任一电阻的反馈电流进行采样。
一种数字音频功放电路，应用于数字音频系统，包括如上所述的电流采样控制电路。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种数字音频功放电路及其电流采样控制电路，该电流采样控制电路具体包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元。该电流采样控制电路根据输入的边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号最终输出采样控制信号，以便控制相应采样电路对喇叭的反馈电流实现精确采样，从而实现数字音频功放芯片根据反馈电流对喇叭进行过温保护
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为现有的等效模型的一种电流走向图；
图1b为现有的另一种电流走向图；
图1c为现有的又一种电流走向图；
图1d为现有的又一种电流走向图；
图1e为现有的喇叭的电流和电压的关系图；
图1f为现有的采样信号的时序图；
图2为本申请实施例的一种电流采样控制电路的电路图；
图3为本申请实施例的另一种电流采样控制电路的电路图；
图4为本申请实施例的又一种电流采样控制电路的电路图；
图5a为本申请实施例的同步、滤波和计数步进控制时序图；
图5b为本申请实施例的信号不截顶和截顶发生时候的采样开始信号的时序图；
图5c为经过延迟电路处理的采样开始信号的时序图；
图6为本申请实施例的一种电流采样控制方法的流程图；
图7为本申请实施例的另一种电流采样控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
对于数字音频功放电路及其所带的喇叭来说，其等效模型如图1a～1d所示，一般是4到8欧姆电阻加上20～40μH的电感串联组成。图1a～1d分别对应于PWM不同相位下电流路径。
在图1e为喇叭的电流和电压的关系图，从其中可以发现，在PWM的相位中点，喇叭的即时电流ISPK在一个PWM周期内至少有4次和流过喇叭的平均电流IAVG相同。在双边调制模式下的class-D放大器设计中，每个PWM周期，总有一个间隔，电流同时流过采样电阻RSA/RSB。因此，选择在PWMA和PWMB均在低电平中间进行Sigma-Delta ADC的采样，就能够精确得到流过喇叭的电流值。
图1f为采样信号的时序图，发明人经过分析，电流采样信号sample决定了整个Sigma-Delta ADC采样的性能。如果能够实现在PWMA周期和PWMB周期中电平同时为低的时候，对流过采样电阻RSA和RSB的电流进行采样，经过数模转换后，就能得到喇叭在数字域的精确的反馈电流，将此反馈电流作为电流参数执行喇叭保护算法，就能够较好地避免喇叭因过温而烧毁。
为此，特通过如下实施例提供一种电流采样控制电路，以实现对反馈电流的精确检测。
实施例一
图2为本申请实施例的一种电流采样控制电路的电路结构示意图。
如图2所示，本实施例提供的电流采样控制电路应用于数字音频功放电路，具体包括输入信号选择电路10、同步和滤波电路20、边沿检测电路30、计数器步进控制电路40、脉冲计数器50和采样控制单元60。
输入信号选择电路用于接收边沿检测使能信号EN_CLIP、反馈选择信号iRcmp_src、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信PWM_OUTA号和第二反馈信号PWM_OUTB，并输出采样反馈信号pwm_cmp。该采样反馈信号为被边沿检测使能信号和反馈选择信号选定的第一反馈信号或第二反馈信号。
同步和滤波电路20用于接收采样反馈信号，并进行同步处理和滤波处理，得到处理后的采样反馈信号pwm_in；
边沿检测电路30用于接收经过同步处理和滤波处理的采样反馈信号，并进行边沿检测处理，输出一个周期宽度内的多个不同时刻的标志信号pwm_in_rtrig、pwm_in_ftrig、pwm_in_rpls和pwm_in_fpls；
计数器步进控制电路40用于根据边沿检测使能信号和标志信号的上升沿和下降沿产生加法指示信号plus2_flag；该信号包括+1控制信号和+2控制信号。
脉冲计数器50用于加法指示信号进行计数，例如当收到+1控制信号时在原有计数基础上+1运算，当收到+2控制信号时在原有计数基础上+2运算，从而实现对标志信号的数量的计数，当计数结果符合预设条件时，或者说计数结果达到预设数值时输出采样开始信号sample_start；本申请中该预设数值可以选择255。
采样控制单元60在接收到采样开始信号sample_start时，向采样电路输出采样控制信号SAMPLE，以使采样电路对数字音频功放电路所驱动的喇叭的反馈电流进行采样，通过采样得到电流反馈值。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供的了一种电流采样控制电路，应用于数字音频功放电路，具体包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元。该电流采样控制电路根据输入的边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号最终输出采样控制信号，以便控制相应采样电路对喇叭的反馈电流实现精确采样，从而实现数字音频功放芯片根据反馈电流对喇叭进行过温保护。
图3为本申请实施例的另一种电流采样控制电路的电路图。
如图3所示，本实施例还包括延迟电路70，延迟电路用于根据预先配置的延迟参数对采样开始信号进行延迟处理，从而实现对采样开始的时间节点进行微调，实现更为精确的采样。我们将经过微调(或微调后)的采样开始信号表示为sample_p，并输出给采样控制单元，使采样控制单元根据经过微调的采样开始信号sample_p输出采样控制信号SAMPLE。
本申请根据喇叭保护的需求，通过对信号的选择，支持对功放信号在发生截顶和不截顶的电流采样。通过同步和滤波电路，可以增强采样的鲁棒性。相比于模拟设计，又能快速完成验证以及占用较少的芯片面积。
本申请的技术方案能在信号无论是否发生截顶都能有效采样，提供喇叭保护算法需要的电流参数。本申请的数字架构的设计可以方便模块化调用，可以缩短验证时间、加快对采用此技术的芯片的迭代设计，可广泛应用于带电流反馈的数字音频功放芯片以及需要类似相关的数字信号处理的芯片中。
另外，如图4所示，该电流采样控制电路还包括同步锁存电路80。同步锁存电路用于接收自动单边采样信号RSA_RAB_AUTO和周期时钟信号PWM_CLK，并向所述输入信号选择电路输出模式切换信号ISN_AUTO_SEL，模式切换信号用于控制对喇叭的任一采样电阻的反馈电流进行采样。
其中，图4中的具体信号的说明如表1所述。
Figure BDA0002310992350000061
Figure BDA0002310992350000071
表1
实施例二
本实施例提供了一种数字音频功放电路，该数字音频功放电路可以具体设置在一块芯片上，且设置有上一实施例所提供的电流采样控制电路。该电流采样控制电路具体包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元。该电流采样控制电路根据输入的边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号最终输出采样控制信号，以便控制相应采样电路对喇叭的反馈电流实现精确采样，从而实现数字音频功放芯片根据反馈电流对喇叭进行过温保护。
实施例三
图6为本申请实施例的一种电流采样控制方法的流程图。
如图6所示，本实施例提供的电流采样控制方法应用于数字音频功放电路，具体包括包括如下步骤：
S1、接收数字音频功放电路中的多个信号并输出采样反馈信号。
这些信号包括该数字音频功放电路中的边沿检测使能信号EN_CLIP、反馈选择信号iRcmp_src、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信PWM_OUTA号和第二反馈信号PWM_OUTB。该采样反馈信号pwm_cmp为被边沿检测使能信号和反馈选择信号选定的第一反馈信号或第二反馈信号。
S2、对采样反馈信号进行同步处理和滤波处理。
通过对上述采样反馈信号进行同步处理和滤波处理，得到处理后的采样反馈信号pwm_in。
S3、对采样反馈信号进行边沿检测处理。
在对采样反馈信号进行同步处理和滤波处理后，将经过上述处理的采样反馈信号进行边沿检测处理，得到一个周期宽度内的多个不同时刻的标志信号pwm_in_rtrig、pwm_in_ftrig、pwm_in_rpls和pwm_in_fpls。
S4、根据边沿检测使能信号和标志信号产生加法指示信号。
具体为根据边沿检测使能信号和标志信号的上升沿和下降沿产生加法指示信号plus2_flag；该加法指示信号包括+1控制信号和+2控制信号。
S5、根据加法指示信号输出采样开始信号。
即基于对加法指示信号的累加计算实现对标志信号的计数，当计数结果符合预设条件时，或者说计数结果达到预设数值时输出采样开始信号sample_start；本申请中该预设数值可以选择255。
S6、根据采样开始信号输出采样控制信号。
即基于该采样开始信号sample_start输出采样控制信号SAMPLE，采样控制信号用于控制采样电路对数字音频功放电路所驱动的喇叭的反馈电流进行采样，从而得到电流反馈值。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供的了一种电流采样控制电路，应用于数字音频功放电路，具体包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器、延迟电路和采样控制单元。该电流采样控制电路根据输入的边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号最终输出采样控制信号，以便控制相应采样电路对喇叭的反馈电流实现精确采样，从而实现数字音频功放芯片根据反馈电流对喇叭进行过温保护。
图7为本申请实施例的另一种电流采样控制方法的流程图。
如图7所示，本实施例中在步骤S5之后还包括如下步骤：
S51、对采样开始信号的时间节点进行微调。
具体为根据预先配置的延迟参数对采样开始信号进行延迟处理，从而实现对采样开始的时间节点进行微调，实现更为精确的采样。我们将经过微调的采样开始信号表示为sample_p。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电流采样控制电路，应用于数字音频功放电路，其特征在于，所述电流采样控制电路包括输入信号选择电路、同步和滤波电路、边沿检测电路、计数器步进控制电路、脉冲计数器和采样控制单元，其中：
所述输入信号选择电路用于接收边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自所述数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号，并输出采样反馈信号；
所述同步和滤波电路用于接收所述采样反馈信号，并进行同步处理和滤波处理；
所述边沿检测电路用于接收经过同步处理和滤波处理的所述采样反馈信号，并进行边沿检测处理，输出一个周期宽度内的多个不同时刻的标志信号；
所述计数器步进控制电路用于根据所述边沿检测使能信号和所述标志信号的上升沿和下降沿产生加法指示信号；
所述脉冲计数器用于根据所述边沿检测使能信号和所述加法指示信号对所述标志信号进行计数，在计数结果达到预设数值时输出采样开始信号；
所述采样控制单元用于根据所述采样开始信号输出采样控制信号，所述采样控制信号用于控制采样电路对数字音频功放电路驱动的喇叭的反馈电流进行采样。
2.如权利要求1所述的电流采样控制电路，其特征在于，还包括延迟电路，其中：
所述延迟电路用于对所述采样开始信号的时间节点进行微调，并将微调后的采样开始信号输出给所述采样控制单元；
所述采样控制单元用于根据所述微调后的采样开始信号输出采样控制信号。
3.如权利要求1所述的电流采样控制电路，其特征在于，所述采样反馈信号为被所述边沿检测使能信号和所述反馈选择信号选定的所述第一反馈信号或所述第二反馈信号。
4.如权利要求1所述的电流采样控制电路，其特征在于，所述加法指示信号包括+1指示信号和+2指示信号。
5.如权利要求1所述的电流采样控制电路，其特征在于，所述预设数值包括255。
6.如权利要求1所述的电流采样控制电路，其特征在于，所述脉冲计数器的输入信号还包括补偿信号。
7.如权利要求1～6任一项所述的电流采样控制电路，其特征在于，还包括同步锁存电路，其中：
同步锁存电路用于接收自动单边采样信号和周期时钟信号，并向所述输入信号选择电路输出模式切换信号，所述模式切换信号用于控制对所述喇叭的任一电阻的反馈电流进行采样。
8.一种芯片，包括数字音频功放电路，其特征在于，所述数字音频功放电路包括如权利要求1～7任一项所述的电流采样控制电路。
9.一种电流采样控制方法，应用于数字音频功放电路，其特征在于，所述电流采样控制方法包括步骤：
接收边沿检测使能信号、反馈选择信号、来自所述数字音频功放电路的两个模拟放大器的输出级的第一反馈信号和第二反馈信号，并从第一反馈信号和第二反馈信号中选择一个作为采样反馈信号输出；
对所述采样反馈信号进行同步处理和滤波处理；
对经过同步处理和滤波处理的所述采样反馈信号进行边沿检测处理，得到一个周期宽度内的多个不同时刻的标志信号；
根据所述边沿检测使能信号和所述标志信号的上升沿和下降沿产生加法指示信号；
根据所述边沿检测使能信号和所述加法指示信号对所述标志信号进行计数，在计数结果达到预设数值时输出采样开始信号；
根据所述采样开始信号输出采样控制信号，所述采样控制信号用于控制采样电路对数字音频功放电路驱动的喇叭的反馈电流进行采样。
10.如权利要求9所述的电流采样控制方法，其特征在于，在输出所述采样开始信号后，还包括步骤：
对所述采样开始信号的时间节点进行微调；
根据微调后的采样开始信号输出采样控制信号。
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