阅读说明：本技术 D类功放的上电噪声抑制电路、方法和装置 (D class power amplifier powers on noise suppression circuit, method and apparatus ) 是由 魏建磊 丁庆 于 2019-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种D类功放的上电噪声抑制电路、方法和装置。数字输入模块,数字输入模块用于接收数字音频信号,并将数字音频信号输入D类功放模块；噪声抑制模块,噪声抑制模块用于检测数字输入模块中的数字音频信号输入,并且在检测到D类功放模块上电时,将D类功放模块中脉宽调制的占空比的初始值设置为预设值,当噪声抑制模块检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时,根据数字音频信号的幅值,设置工作值；预设值小于工作值。本发明可以在实现上电噪声抑制的情况下,降低电路成本和电路体积。(Noise suppression circuit, method and apparatus are powered on the present invention relates to a kind of D class power amplifier.Digital input module, digital input module input D class power amplifier module for receiving digital audio and video signals, and by digital audio and video signals；Noise suppression module, noise suppression module is used to detect the digital audio and video signals input in digital input module, and when detecting that D class power amplifier module powers on, preset value is set by the initial value of the duty ratio of pulsewidth modulation in D class power amplifier module, when noise suppression module, which detects in digital input module, digital audio and video signals input, according to the amplitude of digital audio and video signals, working value is set；Preset value is less than working value.The present invention can reduce circuit cost and circuit volume in realization in the case where electronic Noise Suppression.)

D类功放的上电噪声抑制电路、方法和装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种D类功放的上电噪声抑制电路和方法。

背景技术

音频放大器的用途是在发声输出元件上复现输入音频信号，提供所需要的音量和功率水平——保证复现的忠实性、高效率以及低失真度。在这一任务面前，D类放大器表现出多方面的优势。在开环D类功放电路中，电源噪声几乎直接耦合到输出扬声器，具有很小的抑制作用。发生这种情况是因为输出级晶体管通过一个非常低的电阻将电源连接到低通滤波器。滤波器抑制高频噪声，但所有音频频率都会通过，包括音频噪声。

传统技术中，采用模拟电路的方式，生成一个随时间变化的输入信号，从而解决D类方法器在上电时的噪音问题。然而，传统技术中，电路实现复杂，既要考虑生成输入信号的大小，也要考虑时序，从而导致模拟电路实现复杂，成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对先有上电噪声抑制实现复杂问题，提供一种D类功放的上电噪声抑制电路和方法。

一种D类功放的上电噪声抑制电路，包括：

数字输入模块，所述数字输入模块用于接收数字音频信号，并将所述数字音频信号输入D类功放模块；

噪声抑制模块，所述噪声抑制模块用于检测所述数字输入模块中的数字音频信号输入，并且在检测到D类功放模块上电时，将D类功放模块中脉宽调制的占空比的初始值设置为预设值；

当所述噪声抑制模块检测到所述数字输入模块中有数字音频信号输入时，根据所述数字音频信号的幅值，设置所述工作值；所述预设值小于工作值。

在其中一个实施例中，所述数字输入模块还用于检测所述数字输入模块的音量幅值；所述噪声抑制模块接收所述音量幅值。

在其中一个实施例中，所述噪声抑制模块还用于将所述音量幅值与预先设置的阈值进行比对，根据比对结果，生成脉宽控制信号，所述脉宽控制信号用于控制D类功放模块中脉宽调制的共模工作值。

在其中一个实施例中，所述D类功放模块包括脉宽调制器和功率驱动级；所述功率驱动级的两个半桥开关的模拟音频信号输出通过负反馈单元反馈至对应的所述脉宽调制器的两个输入。

在其中一个实施例中，所述噪声抑制模块连接所述脉宽调制器；所述噪声抑制模块将生成的脉宽控制信号发送至所述脉宽调制器，所述脉宽调制器根据所述脉宽控制信号输出设置输出占空比为工作值。

在其中一个实施例中，所述噪声抑制模块将D类功放中脉宽调制的占空比的初始值设置为10％；D类功放中脉宽调制的占空比的工作值设置为50％。

在其中一个实施例中，所述脉宽调制的占空比为脉宽调制的共模占空比。

一种D类功放的上电噪声抑制方法，包括：

当D类功放模块上电时，设置所述D类功放模块脉宽调制的占空比为预设值；

当检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，接收所述数字输入模块输出的数字音频信号的音频幅值；

根据所述音频幅值，生成脉宽控制信号，并将所述脉宽控制信号发送给D类功放模块，以使所述D类功放模块以工作值的占空比进行音频输出；所述预设值小于所述工作值。

在其中一个实施例中，将所述音频幅值与预先设置的阈值进行比对，根据比对结果，生成脉宽控制信号；将所述脉宽控制信号发送给D类功放模块。

一种D类功放的上电噪声抑制装置，包括：

上电检测模块，用于当D类功放模块上电时，设置所述D类功放模块的脉宽调制的占空比为预设值；

幅值检测模块，用于当检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，接收所述数字输入模块输出的数字音频信号的音频幅值；

占空比控制模块，用于根据所述音频幅值，生成脉宽控制信号，并将所述脉宽控制信号发送给D类功放模块，以使所述D类功放模块以工作值的占空比进行音频输出；所述预设值小于所述工作值。

上述D类功放的上电噪声抑制电路、方法和装置，采用数字输入模块，接收数字音频信号输入，噪声抑制模块在检测到D类功放模块上电时，设置D类功放模块中脉宽调制的占空比的初始值为预设值，在检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，通过音频幅值检测，对应输出脉宽调制的工作值。由于上电时以预设值的占空比输出，从而可以大幅度降低LC滤波器的失配引入的上电噪音，并且本发明实施例采用数字电路的方式实现，可以将所有电路封装在一个芯片内，从而大幅度降低了电路体积以及成本。

附图说明

图1为一个实施例中D类功放的上电噪声抑制电路的结构示意图；

图2为另一个实施例中D类功放的上电噪声抑制电路的结构示意图；

图3为一个实施例中D类功放的上电噪声抑制方法的示意性流程图；

图4为一个实施例中D类功放的上电噪声抑制装置的示意性流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明

在一个实施例中，如图1所示，提出一种D类功放的上电噪声抑制电路的结构示意图，D类功放的上电噪声抑制电路主要包括：数字输入模块102和噪声抑制模块104，D类功放模块106可以是常用的D类功率放大器。

从而图1中可以看出，数字输入模块102直接与D类功放模块106相连，数字输入模块可以接受数字音频信号输入，从而将接收的数字音频信号发送给D类功放模块106进行功率放大以音频输出。

D类功放模块106在进行功率放大时，以一定的脉宽调制的占空比进行信号输出，由于输出的音频信号与发声单元几乎直接耦合，因此大部分噪声均会以音频形式输出。

噪声抑制模块104直接与数字输入模块102和D类功放模块106相连，即从数字输入模块102采集数字音频信号的音频幅值，并且以脉宽控制信号的形式反馈至D类功放模块106，从而实现D类功放模块的脉宽控制。在实现噪声抑制模块时，可以采用数字电路的形式，例如对数字芯片进行指定功能的逻辑代码编写，从而写入芯片，实现噪声抑制模块。因此，可以将D类功放的上电噪声抑制电路集成在一个芯片上，从而减小电路的体积。

上述D类功放的上电噪声抑制电路在具体实现时，具体如下：对D类功放模块106上电，等效于D类功放模块的开机操作，噪声抑制模块104设置D类功放模块106的占空比为预设值，并且持续检测数字输入模块102中是否有音频信号输入，数字输入模块102等待数字音频信号输入，当噪声抑制模块104检测到数字输入模块102中有数字音频信号输入时，根据音频信号的幅值，生成脉宽控制信号，并且将脉宽控制信号发送给D类功放模块106，以使D类功放模块106根据脉宽控制信号将输出占空比设置为工作值，工作值大于预设值。

值得说明的是噪声抑制模块104检测数字音频信号输入，可以采用主动检测的方式，也可以采用被动检测的方式，主动检测指的是监测数字输入模块102中数字音频信号的传输情况，被动检测指的是等待数字输入模块102向噪声抑制模块104发送数字音频信号的信息。另外，将脉宽调制的占空比由预设值逐步设置为工作值的过程中，可以选择一个参照，例如，选择音频频率为参照、音频幅值为参照等。再者，预设值是在设计数字电路时，根据需求设置的数值，例如：5％、10％等。工作值指的是D类功放模块在正常工作时的输出占空比，一般而言输出占空比为50％，另外，具体型号的D类功放模块的输出占空比可能不同，本实施例根据实际的输出占空比设置工作值。

本实施例中，采用数字输入模块，接收数字音频信号输入，噪声抑制模块在检测到D类功放模块上电时，设置D类功放模块中脉宽调制的占空比的初始值为预设值，在检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，通过音频幅值检测，对应输出脉宽调制的工作值。由于上电时以预设值的占空比输出，从而可以大幅度降低LC滤波器的失配引入的上电噪音，并且本发明实施例采用数字电路的方式实现，可以将所有电路封装在一个芯片内，从而大幅度降低了电路体积以及成本。

在一个实施例中，噪声抑制模块的工作原理如下：当D类功放模块时，噪声抑制模块开始工作，噪声抑制模块以设置的时钟周期循环检测数字输入模块中是否有音频输入，若没有音频输入，以上电模式运行，设定脉宽为预设值，脉宽即输出的占空比，然后进行控制信号编码，生成了对应于预设值的脉宽控制信号，D类功放模块根据脉宽控制信号可以以预设值进行占空比输出。当检测到音频输入时，以工作模式运行，检测数字音频信号的音频幅值，根据音频幅值设置脉宽的工作值，然后进行控制信号编码，生成对应于该工作指的脉宽控制信号，D类功放模块根据脉宽控制信号可以以工作值进行占空比输出。

在另一个实施例中，对于噪声抑制模块进行音频幅值检测，可以在噪声抑制模块内部执行，具体是获取到数字音频信号，然后分别进行声道分离、平滑滤波以及音频幅值检测，从而得到数字音频信号对应的音频幅值。

在其中一个实施例中，数字输入模块由输入逻辑单元构成，逻辑输入单元可以检测输入数字音频信号的音频幅值，逻辑输入单元将音频幅值发送给噪声抑制模块。本实施例给出一种音频幅值检测不在噪声抑制模块中进行的情况，同样可以实现音频幅值检测。

具体的，噪声抑制模块可以通过逻辑输入单元是否发送音频幅值，从而确定数字输入模块中有数字音频信号输入。

在其中一个实施例中，噪声抑制模块接收到音频幅值，将音量幅值与预先设置的阈值进行比对，根据比对结果，生成脉宽控制信号，脉宽控制信号用于控制D类功放模块中脉宽调制的工作值。

具体的，噪声抑制模块中预先设置了多个阈值范围，然后将音频幅值与各国阈值进行比对，从而确定音频幅值所落在的阈值范围内，进而确定对应的脉宽。

具体的，给出一种阈值设置示例，音频幅值与阈值的比对规则如表1所示：

表1阈值范围与占空比对照表

阈值范围/dB	占空比
		0-10	20％
10-20	30％
		20-30	40％
30-40	50％

例如，当前的音频幅值为25dB，那么可以确定对应的占空比为40％，那么噪声抑制模块控制D类功放模块中脉宽调制以40％占空比输出。

本实施例中，由于D类功放模块中脉宽调制的初始占空比较小，初始占空比小对就的共模电压少，在LC滤波器上造成的上电噪音就小。如果此时有音频幅值较大的信号输入，那么可能由于低占空比输出，造成脉冲宽度调制的饱和，进一步造成音频失真。根据输入数字音频信号的音频幅值来切换输出占空比，可以解决饱和的问题。

在另一个实施例中，由于噪音是在占空比切换时产生，特别是上电过程中输出占空比从无到有，产生的噪音最容易被听见，所以小的初始占空比能抑制上电噪音。而音频幅值增加的占空比切换时因为已经有音频信号输出，共模切换带来的噪音会淹没在音频中不会被听到，为了防止音频失真，需要根据音频幅值快速增加共模占空比，因此，在进行输出占空比的选择时，只在音频幅值增加时进行阈值比对，从而使D类功放模块的输出占空比尽快达到工作值。

本实施例中，由于D类功放模块的初始占空比较小，因此大大的降低了上电噪音，在在进行占空比切换时，由于通道内已存在音频信号，因此噪声与音频信号同时输出，噪声远小于音频信号，因此无法被感知，从而实现了噪声抑制。本实施例通过分层级的占空比切换，也一定减小了噪声。

在其中一个实施例中，如图2所示，D类功放模块包括脉宽调制器202和功率驱动级204，功率驱动级204的两个半桥开关的模拟音频信号输出通过负反馈单元反馈至对应的脉宽调制器202的两个输入。

具体的，噪声抑制模块连接脉宽调制器，噪声抑制模块用于控制脉宽调制器的输出占空比。

在其中一个实施例中，噪声抑制模块将D类功放中脉宽调制的占空比的初始值设置为10％，D类功放中脉宽调制的占空比的工作值设置为50％。从而可以实现上电时噪音较小。

在其中一个实施例中，脉宽调制的占空比为脉宽调制的共模占空比。由于差模信号在输出时，噪声可以相互抵消，因此在只需要对共模输出的占空比进行调节。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种D类功放的上电噪声抑制方法的示意性流程图，包括以下步骤：

步骤302，当D类功放模块上电时，设置D类功放模块的脉宽调制的占空比为预设值。

上电指的是以D类功放模块的工作电压进行供电，从而使D类功放模块正常工作。

步骤304，当检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，接收数字输入模块输出的数字音频信号的音频幅值。

步骤306，根据音频幅值，生成脉宽控制信号，并将脉宽控制信号发送给D类功放模块，以使D类功放模块以工作值的占空比进行音频输出。

预设值小于工作值。

本实施例中，通过在上电时将D类功放模块的输出占空比设置为预设值，由于预设值小于工作值，因此可以减小上电噪声。为了抑制占空比切换的噪声，采用检测音频幅值确定切换的当前占空比，从而实现整个过程的噪声抑制。

在其中一个实施例中，将音频幅值与预先设置的阈值进行比对，根据比对结果，生成脉宽控制信号，将脉宽控制信号发送给D类功放模块。

关于D类功放的上电噪声抑制方法的具体实现可以参见上文中对于D类功放的上电噪声抑制电路的限定，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，如图4所示，提供了一种D类功放的上电噪声抑制装置的结构示意图，包括：上电检测模块402、幅值检测模块404和占空比控制模块406。

上电检测模块402，用于当D类功放模块上电时，设置所述D类功放模块的脉宽调制的占空比为预设值；

幅值检测模块404，用于当检测到数字输入模块中有数字音频信号输入时，接收所述数字输入模块输出的数字音频信号的音频幅值；

占空比控制模块406，用于根据所述音频幅值，生成脉宽控制信号，并将所述脉宽控制信号发送给D类功放模块，以使所述D类功放模块以工作值的占空比进行音频输出；所述预设值小于所述工作值。

在其中一个实施例中，幅值检测模块404还用于将所述音频幅值与预先设置的阈值进行比对，根据比对结果，生成脉宽控制信号；将所述脉宽控制信号发送给D类功放模块。

关于D类功放的上电噪声抑制装置的具体限定可以参见上文中对于D类功放的上电噪声抑制方法的限定，在此不再赘述。上述D类功放的上电噪声抑制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。