占空比信号处理电路、方法、和音频信号处理设备与流程

1.本技术涉及电路技术领域，具体涉及一种占空比信号处理电路、方法、和音频信号处理设备。


背景技术：

2.d类功放等功放单元以及对应的占空比信号处理电路是音频信号处理设备的重要组成部分，以d类功放为例可知，d类功放可用于音频信号的脉宽调制过程，与传统线性功放相比，d类功放具转换效率高的特点，不仅延长芯片供电电池的使用寿命，而且芯片本身的散热小，对于大功率功放芯片工作，只需要很小的散热片或者是不需要散热片，节省芯片封装成本。随着芯片制造工艺和电路设计水平的不断提高，d类功放在音质上也越来越接近传统线性功放性能，在音频功放市场上受到极大的欢迎。
3.d类功放这类功放单元的输出级由两个互补的开关功率管组成，在高频控制脉冲的驱动下，功率管工作在开管状态，与反相器工作原理一致，一个开关功率管导通、则另一个开关功率管关断，因此开关功率管工作不需要静态电流，具有很高的转换效率。理论上这类功放单元的效率可以达到100％，但实际由于开关功率管导通电阻的功率损耗，及功率放大器输出端lc滤波器的充放电，会影响对应功放单元的转换效率。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术提供一种占空比信号处理电路、方法、和音频信号处理设备，以解决传统方案影响功放单元的转换效率的技术问题。
5.本技术第一方面提供一种占空比信号处理电路，包括幅度检测器和运算单元；
6.所述幅度检测器用于检测音频信号的第一幅度，生成第二幅度，向所述运算单元发送所述第二幅度；
7.所述运算单元用于获取电源电压，对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号。
8.可选地，所述运算单元还用于采用预设的运算公式计算理论占空比，根据所述理论占空比和预期的占空比档位确定所述占空比控制信号，所述运算公式用于表征所述理论占空比、所述电源电压和所述第二幅度之间的关系。
9.可选地，所述运算公式包括：
10.d
pwm
*v
sup
＝v
amp_out
+v
hr
，
11.其中，d
pwm
表示理论占空比，v
sup
表示电源电压，v
amp_out
表示第二幅度，v
hr
表示幅度余量。
12.可选地，所述运算单元包括比较子单元和转码器；所述比较子单元用于将所述第二幅度分别与多个比较阈值进行比较，向所述转码器输出比较结果，各个所述比较阈值分别依据所述电源电压、所述幅度余量和所述占空比档位确定，以使所述比较阈值对应的占空比控制信号匹配所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数；所述转码器用于对所述
比较结果进行转码，以得到所述比较结果对应的占空比控制信号。
13.可选地，所述比较子单元包括第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器，所述比较阈值包括第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值；所述第一比较器的第一输入端接入所述第二幅度，第二输入端接入所述第一阈值，输出端连接所述转码器的第一输入端；所述第二比较器的第一输入端接入所述第二幅度，第二输入端接入所述第二阈值，输出端连接所述转码器的第二输入端；所述第三比较器的第一输入端接入所述第二幅度，第二输入端接入所述第三阈值，输出端连接所述转码器的第三输入端；所述第四比较器的第一输入端接入所述第二幅度，第二输入端接入所述第四阈值，输出端连接所述转码器的第四输入端。
14.可选地，预期的占空比档位包括第一占空比、第二占空比、第三占空比和第四占空比；
15.所述第一阈值包括：v
t1
＝a1
×vsup-v
hr
；
16.所述第二阈值包括：v
t2
＝a2
×vsup-v
hr
；
17.所述第三阈值包括：v
t3
＝a3
×vsup-v
hr
；
18.所述第四阈值包括：v
t4
＝a4
×vsup-v
hr
；
19.其中，v
t1
表示第一阈值，a1表示第一占空比，v
t2
表示第二阈值，a2表示第二占空比，v
t3
表示第三阈值，a3表示第三占空比，v
t4
表示第四阈值，a4表示第四占空比。
20.可选地，占空比信号处理电路还包括共模电压控制单元；所述共模电压控制单元的输入端连接所述运算单元的输出端，用于根据所述占空比控制信号进行运算处理，得到所述占空比控制信号对应的共模电压。
21.可选地，所述共模电压控制单元包括分压子单元和多路选通器；所述分压子单元用于对接入的参考电压进行多次分压处理，得到各次分压处理后的分压信号；所述多路选通器的控制端接入所述占空比控制信号，根据所述占空比控制信号选通对应的电压输出通道，以输出对应的共模电压。
22.可选地，所述分压子单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；所述第一电阻的第一端接入所述参考电压，第二端分别连接所述第二电阻的第一端和所述多路选通器的第一输入端；所述第二电阻的第二端分别连接所述第三电阻的第一端和所述多路选通器的第二输入端；所述第三电阻的第二端分别连接所述第四电阻的第一端和所述多路选通器的第三输入端；所述第四电阻的第二端分别连接所述第五电阻的第一端和所述多路选通器的第四输入端；所述第五电阻的第二端分别连接所述第六电阻的第一端和所述多路选通器的第五输入端；所述第六电阻的第二端接地。
23.可选地，占空比信号处理电路还包括模数转换器；所述模数转换器用于获取所述电源电压，将所述电源电压转换为数字信号后，将转换后的所述电源电压输出至所述运算单元。
24.本技术还提供一种占空比信号处理方法，应用于上述任一种占空比信号处理电路，包括：
25.检测音频信号的第一幅度，生成第二幅度；
26.获取电源电压，对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号。
27.可选地，所述对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号的方法进一步包括：采用预设的运算公式计算理论占空比，根据所述理论占空比和预期的占空比档位确定所述占空比控制信号，所述运算公式用于表征所述理论占空比、所述电源电压和所述第二幅度之间的关系。
28.可选地，所述运算公式包括：
29.d
pwm
*v
sup
＝v
amp_out
+v
hr
，
30.其中，d
pwm
表示理论占空比，v
sup
表示电源电压，v
amp_out
表示第二幅度，v
hr
表示幅度余量。
31.可选地，所述对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号的方法进一步包括：将所述第二幅度分别与多个比较阈值进行比较，向所述转码器输出比较结果，各个所述比较阈值分别依据所述电源电压、所述幅度余量和所述占空比档位确定，以使所述比较阈值对应的占空比控制信号匹配所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数；对所述比较结果进行转码，以得到所述比较结果对应的占空比控制信号。
32.可选地，占空比信号处理方法，还包括：根据所述占空比控制信号进行运算处理，得到所述占空比控制信号对应的共模电压。
33.本技术还提供一种音频信号处理设备，包括音频处理单元、功放单元、驱动器和上述任一种占空比信号处理电路；
34.所述音频处理单元用于对接入的音频信号进行第一调制处理，得到第一调制信号，向所述功放单元发送所述第一调制信号；
35.所述功放单元用于接收所述第一调制信号和占空比信号处理电路输出的共模电压，根据所述第一调制信号对所述共模电压进行第二调制处理，得到第二调制信号，向所述驱动器发送所述第二调制信号；
36.所述驱动器用于根据所述第二调制信号驱动对应的播放组件，以播放所述音频信号。
37.可选地，所述音频处理单元包括延迟器、dsm调制器和数模转换器；所述延迟器用于对所述音频信号进行延迟处理，向所述dsm调制器输出延迟后的音频信号；所述dsm调制器用于对所述延迟后的音频信号进行dsm调制，输出初始调制信号；所述模数转换器用于对所述初始调制信号进行数模转换，输出所述第一调制信号。
38.可选地，所述功放单元包括pwm调制器；所述pwm调制器用于对所述共模电压进行第二调制处理，得到第二调制信号。
39.可选地，所述功放单元还包括积分器；所述积分器用于接收所述第一调制信号和所述共模电压，根据所述第一调制信号对所述共模电压进行滤波处理，向所述pwm调制器输出滤波后的共模电压。
40.可选地，音频信号处理设备还包括播放组件，所述播放组件连接所述驱动器的输出端。
41.本技术提供的占空比信号处理电路、方法、和音频信号处理设备中，幅度检测器可以向运算单元发送音频信号幅度对应的第二幅度，使运算单元对第二幅度和电源电压进行运算处理，得到第二幅度和电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号，以在后续d类
功放等功放单元依据该占空比控制信号进行驱动作业，其中占空比控制信号匹配第二幅度和电源电压中至少一个参数，这样功放单元可以根据音频信号的幅度和电源电压中的至少一个参数自适应调节功放单元中的共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少对应开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及其中lc充放电的功耗损失，可以提升功放单元的转换效率，降低驱动功耗，从而降低整个音频信号处理设备的功耗，且不会导致音频信号失真。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
43.图1是发明人研究方案涉及的波形图；
44.图2是本技术一实施例的占空比信号处理电路结构示意图；
45.图3a和图3b是本技术一实施例的运算单元结构示意图；
46.图4是本技术另一实施例的占空比信号处理电路结构示意图；
47.图5a和图5b是本技术一实施例的共模电压控制单元结构示意图；
48.图6是本技术另一实施例的占空比信号处理电路结构示意图；
49.图7是本技术一实施例的占空比信号处理方法流程示意图；
50.图8是本技术一实施例的音频信号处理设备结构示意图；
51.图9是本技术另一实施例的音频信号处理设备结构示意图；
52.图10a、图10b和图10c是本技术一实施例中波形分析示意图。
具体实施方式
53.发明人对采样d类功放这类功放单元的音频处理设备进行研究，发现有的方案采用bd调制模式，利用脉冲宽度调制(如pwm)与三角波(或锯齿)波形发生器或振荡器来对音频输入信号进行编码。其中bd调制对输出信号之差的占空比进行调制，以使得其平均内容对应于输入模拟信号。bd调制在一定程度上提供优越的音频性能(例如，减少的爆音与嘀哒声)。然而，当使用低通lc滤波器时，无(或具有低电平的)音频信号的bd调制比其他常见调制技术(如ad调制)的功耗要高得多。bd调制在其输出中具有显著的共模内容。因此，共模占空比、电感器电流纹波和功耗彼此之间存在相关性。当共模占空比为或接近百分之五十(50％)时功耗最高，因为纹波电流在这些占空比下最大。该方案是当模拟输入信号的电平低于阈值电平时，共模占空比为50％；当模拟输入信号的电平低于阈值电平时，该调制器使该第一量化信号和该第二量化信号中的每一个的共模占空比发生移位，以使得该共模占空比为大于或小于百分之五十(50％)中的一者。采用这种方式，负载(如扬声器)所消耗的功率相应减少，从而在一定程度上提高了功率放大器的效率，然而提升效果有限。
54.发明人还发现有的方案中，pwm(脉冲宽度调制)输出的共模占空比固定设置为一个较小的值(比如15％)，可以减少开关开启时间和lc充放电时间，降低功耗损失，提高效率。但是当音频信号幅度较大时，15％的共模占空比无法满足信号调制的幅度要求，它需要
通过比较积分器的输出信号与直流参考电平，来调节积分器的共模参考电压，增大信号调制的占空比，但这种方式会使得d类放大器进入单边调制模式，如图1所示波形，pwm_p和pwm_n只有一边会翻转，这种情况下音频信号的thd(总谐波失真)性能较差。因而该方案提升d类功放的转换效率，但进入单边脉宽调制模式会引入比较严重的信号失真，导致大信号音频信号thd+n性能差，例如在信号幅度较大的情况下，功放进入单边调制模式，会导致音频信号失真等等。
55.针对上述问题，本技术通过占空比信号处理电路产生匹配信号幅度和供电电压中至少一个参数的共模电压，使功放单元能够根据音频信号幅度和电源电压自适应调节pwm共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及lc充放电的功耗损失，提升转换效率，降低驱动功耗，从而降低整个音频信号处理设备的功耗，且不会导致音频信号失真。
56.下面结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
57.本技术第一方面提供一种占空比信号处理电路，参考图2所示，上述占空比信号处理电路包括幅度检测器110和运算单元200；幅度检测器110的输入端接入音频信号，输出端连接运算单元200的第一输入端，运算单元200的第二输入端接入电源电压，输出端输出占空比控制信号。
58.具体地，所述幅度检测器110用于检测音频信号的第一幅度，生成第二幅度，向所述运算单元200发送所述第二幅度；所述运算单元200用于获取电源电压，对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号，以在后续d类功放等功放单元依据该占空比控制信号进行驱动作业，使占空比控制信号匹配第二幅度和电源电压中至少一个参数，这样可以根据音频信号的幅度和电源电压中的至少一个参数自适应调节功放单元中的共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少对应开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及其中lc充放电的功耗损失，可以提升功放单元的转换效率。
59.在一个示例中，幅度检测器110可以从在检测音频信号的第一幅度之后，可以对所得幅度进行增益处理，以确定第二幅度。可选地，幅度检测器110对幅度进行的增益处理可以包括：
[0060]vamp_out
＝v
amp_in
*gain，其中v
amp_out
表示第二幅度，v
amp_in
表示第一幅度，第一幅度包括输入的音频信号的幅度，gain表示增益参数，符号*表示相乘。可选地，音频信号包括数字音频信号，幅度检测器110可以检测数字音频信号的电平幅度，以得到音频信号的幅度。
[0061]
在一个示例中，运算单元200可以包括比较器和/或转码器等能够对第二幅度和电源电压进行运算处理，获得所需占空比控制信号的器件。可选地，本示例可以设定预期的占空比档位，例如预期的占空比档位包括50％、40％、30％、20％和10％等占空比档位，这样运算单元200可以对第二幅度、电源电压和这些预期占空比档位对应的占空比进行运算处理，获得对应占空比，能够简化对应运算过程，提高运算过程的稳定性。
[0062]
在一个实施例中，所述运算单元还用于采用预设的运算公式计算理论占空比，根
据所述理论占空比和预期的占空比档位确定所述占空比控制信号，所述运算公式用于表征所述理论占空比、所述电源电压和所述第二幅度之间的关系，以使采用运算公式计算得到的理论占空比匹配第二幅度和电源电压中至少一个参数。可选地，本实施例可以对理论占空比进行向上取整，得到对应的占空比信号，也可以在预期的占空比档位中，选择大于或等于，且最接近理论占空比的一档占空比作为占空比控制信号。
[0063]
可选地，所述运算公式包括：d
pwm
*v
sup
＝v
amp_out
+v
hr
，其中，d
pwm
表示理论占空比，v
sup
表示电源电压，v
amp_out
表示第二幅度，v
hr
表示幅度余量，幅度余量v
hr
表征共模占空比设定的理论中可允许最大信号幅度相对于实际不失真的最大信号幅度的余量，可以通过配置等方式设定，例如可以设定为1v(伏特)等值。上述占空比控制信号的运算公式可供运算单元200获取更为准确的占空比控制信号。
[0064]
在一个实施例中，参考图3a和图3b所示，所述运算单元200包括比较子单元210和转码器220；所述比较子单元210用于将所述第二幅度分别与多个比较阈值进行比较，向所述转码器220输出对应的比较结果；所述转码器220用于对所述比较结果进行转码，以得到所述比较结果对应的占空比控制信号。其中各个比较阈值分别依据所述电源电压v
sup
、所述幅度余量v
hr
和预期的占空比档位确定，以使所述比较结果对应的占空比控制信号匹配所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数。可选地，如图3a所示，比较阈值可以包括v
t1
至v
tn
等n个阈值，比较阈值的个数可以根据所需设计的占空比挡位个数确定；例如需要设定n个占空比挡位可调，则可以设定n-1个比较阈值，及n-1个对应的比较器等等。
[0065]
在一个示例中，参考图3b所示，所述比较子单元210包括第一比较器cmp1、第二比较器cmp2、第三比较器cmp3和第四比较器cmp4，所述比较阈值包括第一阈值v
t1
、第二阈值v
t2
、第三阈值v
t3
和第四阈值v
t4
；所述第一比较器cmp1的第一输入端接入所述第二幅度v
amp_out
，第二输入端接入所述第一阈值v
t1
，输出端连接所述转码器220的第一输入端；所述第二比较器cmp2的第一输入端接入所述第二幅度v
amp_out
，第二输入端接入所述第二阈值v
t2
，输出端连接所述转码器220的第二输入端；所述第三比较器cmp3的第一输入端接入所述第二幅度v
amp_out
，第二输入端接入所述第三阈值v
t3
，输出端连接所述转码器220的第三输入端；所述第四比较器cmp4的第一输入端接入所述第二幅度v
amp_out
，第二输入端接入所述第四阈值v
t4
，输出端连接所述转码器220的第四输入端。
[0066]
具体地，预期的占空比包括第一占空比a1、第二占空比a2、第三占空比a3和第四占空比a4这四档占空比；相应地，第一阈值包括：v
t1
＝a1
×vsup-v
hr
；第二阈值包括：v
t2
＝a2
×vsup-v
hr
；第三阈值包括：v
t3
＝a3
×vsup-v
hr
；第四阈值包括：v
t4
＝a4
×vsup-v
hr
；其中，v
t1
表示第一阈值，a1表示第一占空比，v
t2
表示第二阈值，a2表示第二占空比，v
t3
表示第三阈值，a3表示第三占空比，v
t4
表示第四阈值，a4表示第四占空比。
[0067]
可选地，预期的占空比还可以包括第五占空比a5这一档占空比。第一占空比a1、第二占空比a2、第三占空比a3、第四占空比a4和第五占空比a5的大小可以依据对应d类功放等功放单元的调制需求设定，例如可以将第一占空比a1设为10％，第二占空比a2设为20％，第三占空比a3设为30％，第四占空比a4设为40％，第五占空比a5设为50％。此时，第四阈值v
t4
表示为50％档位对应的判断阈值，当v
amp_out
》v
t4
时，选择50％档位，转码器220输出50％对应的占空比控制信号(如占空比为50％的指示信号等等)。第三阈值v
t3
表示为40％档位对应的判断阈值，当v
t4
≥v
amp_out
》v
t3
时，选择40％档位，转码器220输出40％对应的占空比控制信
号。第二阈值v
t2
表示为30％档位对应的判断阈值，当v
t3
≥v
amp_out
》v
t2
时，选择30％档位，转码器220输出30％对应的占空比控制信号。第一阈值v
t1
表示为20％档位对应的判断阈值，当v
t2
≥v
amp_out
》v
t1
时，选择20％档位，转码器220输出20％对应的占空比控制信号，v
amp_out
≤v
t1
时，选择10％档位，转码器220输出10％对应的占空比控制信号。相应地，如图3b所示，转码器220输出的占空比控制信号可以记为vcm_sel《4:0》，vcm_sel《4:0》包括vcm_sel4、vcm_sel3、vcm_sel2、vcm_sel1和vcm_sel0共五档占空比控制信号。
[0068]
在一个实施例中，参考图4所示，上述占空比信号处理电路还包括共模电压控制单元120；所述共模电压控制单元120的输入端连接所述运算单元200的输出端，用于根据所述占空比控制信号进行运算处理，得到所述占空比控制信号对应的共模电压，以将该共模电压提供至d类功放等功放单元，调节d类功放单元的共模占空比，从而达到提升转换效率的目的。
[0069]
可选地，共模电压控制单元120可以包括分压子单元等用于得到多档电压的单元，以依据预期的占空比档位等因素进行分压处理，得到占空比控制信号对应的共模电压。
[0070]
在一个示例中，参考图5a和图5b所示，所述共模电压控制单元120包括分压子单元121和多路选通器122；所述分压子单元121用于对接入的参考电压vdd进行多次分压处理，得到各次分压处理后的分压信号，如图5b所示vcm_d10至vcm_d50；所述多路选通器22的控制端接入所述占空比控制信号，根据所述占空比控制信号选通对应的电压输出通道，以输出对应的共模电压，这里共模电压包括对应电压输出通道输出的分压信号。
[0071]
具体地，参考图5b所示，所述分压子单元121包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5和第六电阻r6，所述分压信号包括第一信号vcm_d10、第二信号vcm_d20、第三信号vcm_d30、第四信号vcm_d40和第五信号vcm_d50；所述第一电阻r1的第一端接入所述参考电压vdd，第二端分别连接所述第二电阻r2的第一端和所述多路选通器122的第一输入端；所述第二电阻r2的第二端分别连接所述第三电阻r3的第一端和所述多路选通器122的第二输入端；所述第三电阻r3的第二端分别连接所述第四电阻r4的第一端和所述多路选通器122的第三输入端；所述第四电阻r4的第二端分别连接所述第五电阻r5的第一端和所述多路选通器122的第四输入端；所述第五电阻r5的第二端分别连接所述第六电阻r6的第一端和所述多路选通器122的第五输入端；所述第六电阻r6的第二端接地。其中，多路选通器122可以包括五路电压输出通道，接入占空比控制信号vcm_sel《4:0》，根据上述占空比控制信号选通对应的电压输出通道；例如多路选通器122可以在接收vcm_sel4时，选通第一通道，以输出第一信号vcm_d10作为共模电压；在接收vcm_sel3时，选通第二通道，以输出第二信号vcm_d20作为共模电压；在接收vcm_sel2时，选通第三通道，以输出第三信号vcm_d30作为共模电压；在接收vcm_sel1时，选通第四通道，以输出第四信号vcm_d40作为共模电压；在接收vcm_sel0时，选通第五通道，以输出第五信号vcm_d50作为共模电压。
[0072]
在一个实施例中，参考图6所示，上述占空比信号处理电路还包括模数转换器130；所述模数转换器130用于获取所述电源电压，将所述电源电压转换为数字信号后，将转换后的所述电源电压输出至所述运算单元200，以使运算单元200依据数字形式的电源电压进行运算处理，提高处理过程的稳定性。
[0073]
以上音频信号处理设备中，幅度检测器110可以向运算单元200发送音频信号幅度对应的第二幅度，使运算单元200对第二幅度和电源电压进行运算处理，得到第二幅度和电
源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号，以在后续d类功放等功放单元依据该占空比控制信号进行驱动作业，其中占空比控制信号匹配第二幅度和电源电压中至少一个参数，这样可以根据音频信号的幅度和电源电压中的至少一个参数自适应调节功放单元中的共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少对应开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及其中lc充放电的功耗损失，可以提升功放单元的转换效率。
[0074]
本技术在第二方面提供一种占空比信号处理方法，应用于上述任一实施例所述的占空比信号处理电路，参考图7所示，所述占空比控制信号处理方法包括s310和s320。
[0075]
s310，检测音频信号的第一幅度，生成第二幅度；
[0076]
s320，获取电源电压，对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号。
[0077]
在一个实施例中，所述对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号的方法进一步包括：采用预设的运算公式计算理论占空比，根据所述理论占空比和预期的占空比档位确定所述占空比控制信号，所述运算公式用于表征所述理论占空比、所述电源电压和所述第二幅度之间的关系。
[0078]
可选地，所述运算公式包括：
[0079]dpwm
*v
sup
＝v
amp_out
+v
hr
，
[0080]
其中，d
pwm
表示理论占空比，v
sup
表示电源电压，v
amp_out
表示第二幅度，v
hr
表示幅度余量。
[0081]
在一个实施例中，图7所示步骤s320中，所述对所述第二幅度和所述电源电压进行运算处理，得到所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数匹配的占空比控制信号的方法进一步包括：
[0082]
将所述第二幅度分别与多个比较阈值进行比较，向所述转码器输出比较结果，各个所述比较阈值分别依据所述电源电压、所述幅度余量和所述占空比档位确定，以使所述比较阈值对应的占空比控制信号匹配所述第二幅度和所述电源电压中至少一个参数；
[0083]
对所述比较结果进行转码，以得到所述比较结果对应的占空比控制信号。
[0084]
在一个实施例中，上述占空比信号处理方法，还包括：根据所述占空比控制信号进行运算处理，得到所述占空比控制信号对应的共模电压。
[0085]
上述占空比信号处理方法应用于上述任一实施例所述的占空比信号处理电路，具有上述任一实施例所述的占空比信号处理电路的所有有益效果，在此不再赘述。
[0086]
本技术在第三方面提供一种音频信号处理设备，参考图8所示，上述音频信号处理设备包括音频处理单元410、功放单元420、驱动器430和上述任一实施例所述的占空比信号处理电路500；
[0087]
所述音频处理单元410用于对接入的音频信号进行第一调制处理，得到第一调制信号，向所述功放单元420发送所述第一调制信号；
[0088]
所述功放单元420用于接收所述第一调制信号和占空比信号处理电路500输出的共模电压，根据所述第一调制信号对所述共模电压进行第二调制处理，得到第二调制信号，向所述驱动器430发送所述第二调制信号；
[0089]
所述驱动器430用于根据所述第二调制信号驱动对应的播放组件440，以播放所述音频信号。
[0090]
可选地，音频处理单元410可以包括dsm调制器等用于传输和调制音频信号的组件。功放单元420可以包括d类功率放大器。可选地，驱动器430和占空比信号处理电路500中的模数转换器130还连接外供电源，外供电源的电压为电源电压v
sup
。
[0091]
上述音频信号处理设备采用上述任一实施例所述的占空比信号处理电路500产生共模电压功放单元420进行第二调制处理，使功放单元420能够根据音频信号幅度和电源电压自适应调节pwm共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及lc充放电的功耗损失，提升转换效率。
[0092]
在一个实施例中，参考图9所示，所述音频处理单元410包括延迟器411、dsm调制器(三角积分调制器)412和数模转换器413；延迟器411的输入端接入音频信号，该音频信号可以包括数字音频信号，输出端通过dsm调制器412连接模数转换器413。
[0093]
所述延迟器411用于对所述音频信号进行延迟处理，向所述dsm调制器412输出延迟后的音频信号；所述dsm调制器412用于对所述延迟后的音频信号进行dsm调制，输出初始调制信号；所述模数转换器413用于对所述初始调制信号进行数模转换，输出所述第一调制信号。可选地，延迟器411的延迟时间可以根据音频信号的响应特征等因素设定，比如可以设置为1ms(毫秒)等延迟时间。延迟器411对音频信号进行延迟处理，可以使占空比信号处理电路500中的占空比控制信号提前应对音频信号和/或电源电压的准确性，提高相应调制效果。
[0094]
在一个实施例中，参考图9所示，所述功放单元包括pwm调制器422；所述pwm调制器422用于对所述共模电压进行第二调制处理，得到第二调制信号，向所述驱动器430输出所述第二调制信号。可选地，如图9所示，若功放单元包括积分器421，pwm调制器422可以连接在积分器421和驱动器430之间。若功放单元不包括积分器411，pwm调制器422可以连接在音频处理单元410(如模数转换器413)和驱动器430之间，此时pwm调制器422的一个输入端还可以连接占空比信号处理电路500(如共模电压控制单元120)的输出端。
[0095]
可选地，如图9所示，所述功放单元420还包括积分器421；所述积分器421用于接收所述第一调制信号和所述共模电压，根据所述第一调制信号对所述共模电压进行滤波处理，向所述pwm调制器422输出滤波后的共模电压，以使pwm调制器422根据共模电压产生对应的控制波形，使驱动器430根据控制波形进行驱动作业。
[0096]
在一个示例中，上述音频信号处理设备还包括播放组件440，所述播放组件440连接所述驱动器430的输出端，以在驱动器430的驱动下播放对应音频信号。可选地播放组件440可以包括扬声器等用于播放音频信号的组件。
[0097]
在一个示例中，发明人对功放单元420中pwm调制器422的工作过程进行分析，发现pwm调制器422进行第二调制处理生成控制波形，控制波形包括pwm共模占空比。若供电电压不变，pwm共模占空比随音频信号幅度的变化特征可以参考图10a所示，从图10a可以看出，供电电压保持不变，当输入的音频信号的电平(幅度)较高时，pwm共模占空比保持在50％；当音频信号的电平变低时，共模占空比逐渐降低(例如依次变为40％、30％、20％、10％)；当输入空闲时，输出占空比保持为10％。若音频信号幅度不变，pwm共模占空比随供电电压的
变化特征可以参考图10b所示，从图10b可以看出，当音频信号幅度不变的情况下，电源电压变高，pwm共模占空比对应变小；电源电压变低，pwm共模占空比对应变大。特别地，如图10b所示，当检测到电源电压变高时，需要经过一定延迟后，共模占空比才会变低，体现上述占空比信号处理电路500产生的占空比控制信号能够提供慢退出的功能；当检测到电源电压变低时，pwm共模占空比快速变高，上述占空比信号处理电路500产生的占空比控制信号能够提供快速进入的功能。如图10a所示，当检测到音频信号的电平变低时，需要经过一定延迟后，共模占空比才会变低，体现上述占空比信号处理电路500产生的占空比控制信号能够提供慢退出的功能；当检测到音频信号的电平变高时，pwm共模占空比快速变高，上述占空比信号处理电路500产生的占空比控制信号能够提供快速进入的功能。发明人还对传统pwm调制过程进行研究，发现传统pwm调制的三角波的共模与输入的音频信号共模相同，例如为0.5avdd，因此输出信号的共模占空比通常为50％，为了改变输出共模信号占空比，就必须改变信号的直流参考电平，如图10c所示，当对应共模电压vc升高时，静态输出信号占空比显著降低，其中三角波幅度v
osc
＝0.5*avdd
±
0.058*avcc，共模输出信号占空比d为：
[0098][0099]
其中，v
osc_h
表示三角波幅度v
osc
的最高值，v
osc_l
表示三角波幅度v
osc
的最低值。上式给出了静态输出信号占空比与直流参考电平的关系，该直流参考电平的产生电路如下。图中vh和vl即为三角波的峰值，运放钳制1/2*avdd作为vh和vl的中间值，通过电阻分压，得到10％、20％、30％、40％、50％所对应的积分器共模电平。而本技术提供的音频处理设备能够采用自适应占空比调制技术通过对音频信号幅值及供电电源电压值进行监测，经过相关运算判断该信号下与电源电压的比例关系，从而推断使信号电压不会超过电源电平的最大直流参考电压。经过对比分析，发明人发现采用上述任一实施例所述的占空比信号处理电路500的音频处理设备具有如下优势：1、根据音频信号幅度和电源电压，自适应调节功放输出的共模占空比，降低开关电阻及lc充放电的功耗损失，提高功放效率，且不会导致音频信号失真。2、提前检测音频信号幅度，可预测输出音频信号，当预测到音频信号幅度变大，可提前调节共模占空比至对应档位。3、检测当前的功放电源电压，并将电源电压作为共模占空比调节的一个参考量，可以适应宽范围的电源电压变化。4、控制共模占空比缓慢调节，防止突然出现较大的共模占空比切换导致的音频信号异常。5、比较阈值可以灵活配置。
[0100]
上述音频信号处理设备中，占空比信号处理电路500产生匹配信号幅度和供电电压中至少一个参数的共模电压，功放单元420能够根据音频信号幅度和电源电压自适应调节pwm共模占空比，当信号幅度较低或空闲状态时，共模占空比会对应减小，减少开关开启时间，降低导通电阻的静态功耗损失、以及lc充放电的功耗损失，提升转换效率，降低驱动功耗，从而降低整个音频信号处理设备的功耗。
[0101]
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本技术，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本技术包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
[0102]
即，以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
[0103]
另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0104]
为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本技术，本技术给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本技术。在其它实施例中，不会对公知的过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本技术的描述变得晦涩。因此，本技术并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。