CN1232990C - 声频设备和声频设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声频设备和控制声频设备的方法。该设备包括开关功率放大器电路和控制功率放大器电路的开关频率的控制器，以及在至少接收中波广播波的情况下该控制器根据接收频率改变功率放大器电路的开关频率。

Description

声频设备和声频设备的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请基于2002年5月14日在日本专利局申请的JP2002-138142的日本优选权，在此以引用参考的方式将该申请的全部内容结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及声频设备和控制声频设备的方法，具体的说，涉及具有开关型功率放大器电路的系统。根据本发明，在声频系统包括开关功率放大器电路的情况下，通过根据接收频率改变功率放大器电路的开关频率，用户可以稳定地收听到所需的节目。

背景技术

在常规的声频设备中，功率放大器电路驱动扬声器。功率放大器电路分为两种类型：线性放大输入信号的线性功率放大器和根据从输入信号中产生的脉冲宽度调制信号开关末级晶体管的开关功率放大器。

近年来，开关功率放大器电路(所谓的“D类功率放大器电路”)应用于包括车辆声频系统等的声频设备中，因为与线性功率放大器相比它具有更高的功率效率和更小的热辐射。

此外，由于使用脉冲宽度调制信号进行开关操作，因此开关功率放大器电路具有严重的噪声的缺陷。

在D类功率放大器电路中，将开关操作的频率(在下文中称为“开关频率”)设定在几百千赫兹到几兆赫兹的范围中。这就在几百千赫兹到几兆赫兹的频率范围中产生了寄生。

在使用开关功率放大器电路的声频设备中，已经采取避免寄生的措施，比如在扬声器和功率放大器电路之间设置滤波器或者屏蔽整个功率放大器电路。但是，不可能完全避免这种寄生。尽管如此，这种开关频率的频带仍然包括中波无线电广播的频带。

因此，使用开关功率放大器电路的声频设备对接收中波无线电广播具有影响，由于寄生产生的噪声使得非常难以收听到无线电广播。

发明内容

本发明已经考虑了上述的问题。本发明提供声频设备和控制声频设备的方法，即使在具有开关功率放大器电路的情况下它仍然能够稳定地收听到所需的节目。

为解决上述问题，本发明提供一种声频设备，包括：通过切换放大声频信号的功率放大器电路；和控制所说的功率放大器电路的开关频率的控制器，其中：在至少接收中波广播波的情况下所说的控制器根据接收频率改变所说的功率放大器电路的开关频率，其中所述功率放大器电路包括：串联连接的一对电场效应型晶体管，其用于输出扬声器的驱动信号；用于控制所述一对电场效应型晶体管交替地重复接通和切断操作的驱动器；信号处理电路，用于处理输入的声频信号并反馈通过延迟电路在所述一对电场效应型晶体管之间的连接中点上所获得的驱动信号，其中，信号处理电路用于产生脉冲宽度调制信号给所述驱动器，所述控制器通过控制信号改变延迟电路中的延迟时间周期并改变将驱动信号馈送给信号处理电路所需的延迟时间周期。

本发明还提供一种控制声频设备的方法，该声频设备使用功率放大器电路通过切换放大声频信号，所说的方法包括在至少接收中波广播波的情况下根据接收频率改变所说的功率放大器电路的开关频率的步骤，所述方法还包括步骤：当确定接收频率与当前的开关频率的距离在预定的频率以下时，则改变延迟电路中的延迟时间周期以使开关频率远离接收频率所述预定的频率。

根据应用于声频设备的本发明的结构，可以改变开关频率而不影响广播波的接收，并且能够确保接收广播波。这就使得即使在使用开关功率放大器电路的情况下用户仍然能够稳定地收听到所需的节目。

此外，根据本发明的方法，可以提供一种声频设备的控制方法，即使在使用开关功率放大器电路的情况下该方法仍然能够使用户稳定地收听到所需的节目。

附图说明

结合附图，通过下文对本发明的当前优选的实例性实施例的详细描述可以更加清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中：

附图1所示为根据本发明的第一实施例在车辆声频系统的主处理单元中的处理程序的流程图；

附图2所示为根据本发明的第一实施例车辆声频系统的方块图；

附图3所示为附图2的车辆声频系统的功率放大器和外围结构的方块图；

附图4所示为电场强度的测量结果的特性曲线图；

附图5所示为根据本发明的第二实施例车辆声频系统的功率放大器和外围结构的方块图；和

附图6所示为根据本发明的第二实施例在车辆声频系统的主处理单元中的处理程序的流程图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

第一实施例

(1-1)第一实施例的结构

附图2所示为根据本发明的第一实施例的车辆声频系统的方块图。车辆声频系统1是安装在可移动主体比如汽车上的设备。车辆声频系统1给用户提供通过各种类型的广播或各种类型的记录媒体提供的音乐等。

在车辆声频系统1中，源再现单元2在主中央处理单元(主CPU)3的控制下再现记录在记录媒体上的声频数据并以数字信号的形式输出声频信号。在本说明书中这种声频信号称为第一声频信号。在此，记录媒体包括硬盘、存储器卡和光盘比如高密度盘、小型盘和DVD。因此，源再现单元2包括光盘装置、硬盘装置等。

广播接收器单元4在主CPU3的控制下接收广播节目并以数字信号的形式输出声频信号。在本说明书中这种声频信号称为第二声频信号。广播接收器单元4包括用于从通过天线5获得的各种广播波中选择在中波广播和FM广播中的广播波的调谐器、用于放大从调谐器中输出的中频信号的中频电路、和用于检测从中频电路中输出的中频信号并再现第二声频信号的检测器电路。广播接收器单元4输出从检测器电路中获得的第二声频信号。

输入切换单元6在主CPU3的控制下选择从源再现单元2中输出的第一声频信号和从广播接收器单元4中输出的第二声频信号中的任一种声频信号并将所选择的声频信号作为声频信号S1输出到其后的输出电平调整单元7。输出电平调整单元7在主CPU3的控制下校正从输入切换单元6中输出的声频信号S1的音量和音质。

功率放大器单元8是一种开关功率放大器电路。它根据从输出电平调整单元7中输出的声频信号S1产生脉冲宽度调制信号，并根据该脉冲宽度调制信号开关末级晶体管以驱动扬声器9。根据上述结构，使用车辆声频系统1用户可以收听到他/她所需的音乐。

在该处理过程中，功率放大器单元8根据从主CPU3中输出的声频信号S2切换开关频率。在此，附图3准确地示出了功率放大器单元8及其外围结构。在功率放大器单元8中，接口10将从输出电平调整单元7输出的声频信号S1输出到信号处理电路11。

分频器12将从振荡电路(未示)中输出的主时钟MCK进行分频以输出时钟CLK。在车辆声频系统1中，使通过将主时钟MCK分频获得的通道时钟与分别从源再现单元2和广播接收器单元4中输出的第一和第二声频信号同步，因此主时钟MCK被设置为运行整个系统的基准。分频器12根据从主CPU3输出的声频信号S2切换分频比以切换时钟CLK的频率。分频器12通过切换触发器的级数切换分频比以使时钟CLK在第一频率f1和第二频率f2之间切换。第二频率高达第一频率的两倍。根据这种结构功率放大器单元8切换开关频率。

信号处理电路11根据使用从分频器12输出的时钟CLK作为基准的脉冲宽度调制、1-位∑-Δ调制等处理通过接口10输入的声频信号S1，并产生其脉冲宽度根据声频信号S1的信号电平变化的脉冲宽度调制信号以输出它。驱动器13根据从信号处理电路11中输出的脉冲宽度调制信号对电场效应型晶体管14和15互补地执行接通-切断控制。

电场效应型晶体管14和15串联连接在电源+Vcc和地之间，并将它们设置成在驱动器13的控制下交替地重复接通和切断操作。低通滤波器16限制从电场效应型晶体管14和15中输出的驱动信号的带宽并将它输出到扬声器9。根据这种结构，功率放大器单元8根据从低通滤波器16输出的驱动信号驱动扬声器9。在这时，在主CPU3的控制下在分频器12中的时钟CLK的频率的切换导致了在主CPU3的控制下在功率放大器单元8中的开关频率的切换。

操作单元17具有包括按钮、拨号盘等的操作装置，并通过该操作装置给主CPU3通知用户的操作。

主CPU3是控制整个车辆声频系统1的运动的控制器并根据来自操作单元17的通知操作以控制广播接收器单元4、源再现单元2等并给用户提供他/她所需的音乐等。在这种处理中，在指令开始接收广播波时，主CPU3从存储器载入广播波的频率(在切断电源时这个频率被记录下来)，以便控制广播接收器单元4以接收相应的频率。

此外，在主CPU3开始接收中波广播波时，主CPU3通过实施在附图1中所示的处理步骤根据接收频率切换功率放大器单元8的开关频率。

换句话说，在主CPU3开始处理步骤时，在步骤SP2中它确定要接收的广播波的频率是否高于(HI)或低于(LOW)预定的基准频率。基准频率被大致设定在通过分频器切换的时钟CLK的频率f1和f2之间。基准频率也满足这样的条件：在通过切换时钟CLK运行功率放大器单元8时，由于寄生引起的电场强度变得彼此基本相等。

在接收频率高于基准频率的情况下，在步骤SP3中主CPU3输出声频信号S2以将时钟CLK的频率设定在低频侧，并且处理进行到步骤SP4。

在另一方面，在接收频率低于基准频率的情况下，在步骤SP5中主CPU3输出声频信号S2以将时钟CLK的频率设定到低频侧，然后处理进行到步骤SP4。根据这种操作，主CPU3将功率放大器单元8的开关频率设定为远离所接收的频率。

此外，如上文所述，在设定开关频率之后，主CPU3根据在步骤SP4中用户的选择操作确定是否已经切换了接收频率。如果没有，则重复步骤SP4，但是如果是则处理返回到步骤SP2。

(1-2)第一实施例的操作

在上述的结构中，在车辆声频系统1(附图2)中，在用户通过操作单元17给出再现记录在记录媒体(比如高密盘、小型盘、硬盘、存储器卡)上的声频数据的指令时，源再现单元2在主CPU3的控制下开始操作以再现在记录媒体上的声频数据以输出第一声频信号。此外，输出的第一声频信号通过输入切换单元6输入到输出电平调整单元7，并在校正它的音质和音量之后，在功率放大器单元8中根据第一声频信号产生脉冲宽度调制信号。因此，在车辆声频系统1中，根据脉冲宽度调制信号开关末级晶体管以驱动扬声器9，因此用户可以欣赏记录在各种记录媒体中的音乐等。

在另一方面，通过来自操作单元17的通知指令广播波的接收，启动广播接收器单元4以接收在中波或FM广播中的广播波，根据所接收的广播波的第二声频信号通过输入切换单元6输入到输出电平调整单元7。因此，在车辆声频系统1中，通过广播波的接收获得的第二声频信号驱动扬声器9。

在处理中，在车辆声频系统1中，由于功率放大器单元8是开关功率放大器电路，寄生发生在几百千赫兹到几兆赫兹的频率范围中。在这方面，在再现记录媒体等的情况下虽然这种寄生对收听第一声频信号没有影响，但是在接收中波广播波的情况下对广播波的接收产生不可避免的影响，此外，在某些非常极端的情况下，不能接收到广播波。

由于这个原因，在车辆声频系统1中，在接收中波广播波的情况下，主CPU3参考预定的频率判断接收频率，并根据主CPU3的测定使功率放大器单元8的开关频率切换得远离接收频率。根据上述的结构，在车辆声频系统1中，切换功率放大器单元8的开关频率以便不影响广播波的接收，甚至在具有开关功率放大器电路的情况下，用户仍然能够稳定地收听所需的节目。

附图4所示为在将功率放大器单元8的开关频率设定为830千赫兹的频率的情况(以参考代码“a”所示)和将它设定为1.25兆赫兹的频率的情况(以参考代码“b”所示)下寄生的频率分布的特性曲线图。通常，在中波中可接收的实际电场强度足够达到35dBμV(以参考代码“c”所示)。因此，在这种情况下，基准频率设定在大约1兆赫兹，即在830千赫兹和1.25兆赫兹的频率之间，并切换开关频率以使在所有的频段中都能够稳定地收听到中波广播波。

(1-3)第一实施例的效果

根据上述的结构，通过根据接收频率切换功率放大器电路的开关频率，可以有效地避免寄生的影响，因此，即使在具有开关功率放大器电路的情况下，用户仍然能够稳定地收听到所需的节目。

具体地说，通过将开关频率切换到远离接收频率，可以稳定地避免寄生的影响。

(2)第二实施例

附图5所示为应用于根据本发明的第二实施例的车辆声频系统的功率放大器单元的方块图。本实施例的车辆声频设备除了具有不同结构的功率放大器单元以及由于功率放大器单元的结构的不同主CPU3不同地控制设备以外，它被构造成与第一实施例的车辆声频设备相同。由于这个原因，适当地参考第一实施例的结构来描述第二实施例。

在功率放大器单元18中，在通过接口10输入声频信号S1之后(该接口10与在参考上述第一实施例描述的功率放大器单元8中的接口相同)，信号处理电路21产生脉冲宽度调制信号，并通过驱动器13使用该脉冲宽度调制信号对电场效应型晶体管14和15进行接通-切断控制。

在处理过程中，信号处理电路21通过延迟电路22将在电场效应型晶体管14和15之间的连接中点上获得的扬声器9的驱动信号反馈回。然后，信号处理电路21根据通过等式F＝1/(t+t1+t2+t3)表示的开关频率产生脉冲宽度调制信号。在此，“t”是功率放大器单元18的基本开关周期，以及时间t1是从在信号处理电路21中产生脉冲宽度调制信号的时间到将它输送给驱动器13所要求的延迟时间周期。此外，时间t2是直到使用输入到驱动器13的脉冲宽度调制信号对电场效应型晶体管14和15进行接通-切断控制所要求的延迟时间周期，时间t3是直到将扬声器9的驱动信号反馈回信号处理电路21中所要求的延迟时间周期。

在从主CPU3中输出的开关信号S2改变在延迟电路22中的延迟时间周期并由此改变了将扬声器9的驱动信号反馈回信号处理电路21所要求的延迟时间周期t3时，功率放大器单元18就可以改变开关频率F。根据这种结构，在本实施例中，通过控制在功率放大器单元18中的延迟时间周期切换开关频率。

附图6所示为根据功率放大器单元18在主CPU3中的处理程序的流程图。用户一旦指示接收中波广播波，则在步骤SP12中主CPU3判断接收频率是否距离当前的开关频率F预定的频率或更多。在实际中，在步骤SP12中主CPU3确定接收频率是否距离开关频率F达10千赫兹或更多。

如果在步骤SP12中判断为是，则处理进行到步骤SP13而根本不改变开关频率F。在另一方面，如果在步骤SP12中判断为否，则处理进行到步骤SP14，主CPU3改变在延迟电路22中的延迟时间周期以使开关频率F远离接收频率预定的频率，然后处理进行到步骤SP13。

根据该操作，在设定开关频率以便不影响广播波的接收之后，在步骤SP13中主CPU3等待用户切换接收频率，如果切换了接收频率，则处理返回到步骤SP12。

与在本实施例一样，通过改变延迟时间周期而改变开关频率也可以实现与在第一实施例中获得的效果类似的效果。

其它的实施例

在第二实施例中，已经描述了通过改变在反馈电路中的延迟时间周期切换开关频率的情况，但是，本发明并不限于该情况。在通过改变其它的延迟时间周期t1和/或t2切换开关频率时也可以获得类似的效果。

此外，在上述的实施例中，在接收中波广播波时切换开关频率的情况，但是，本发明并不限于这种情况。如果需要的话，例如在接收短波广播波时也可以切换开关频率。

在上述的实施例中，在功率放大器电路中放大中波广播波的声频信号时切换开关频率的情况，但是，本发明并不限于这种情况。本发明还可以广泛地应用于接收中波广播波的情况，例如在记录中波广播波的声频信号的同时欣赏记录在CD中的音乐的情况。

此外，在上述的实施例中，本发明应用于作为车载装置的车辆声频设备的情况，但是，本发明并不限于这种情况。例如，本发明还可以广泛地应用于在各种可移动主体(比如火车、船舶)上的声频设备，或者进一步应用于家用声频设备等。

虽然以本发明的优选形式详细地描述了本发明，但显然可以作出许多改变和变型。因此，应该理解的是在不脱离本发明的范围和精神的前提下本发明还可以以除了在此具体描述的形式以外的方式实施。

Claims (4)

1.一种声频设备，包括：

通过切换放大声频信号的功率放大器电路；和

控制所说的功率放大器电路的开关频率的控制器，其中：

在至少接收中波广播波的情况下所说的控制器根据接收频率改变所说的功率放大器电路的开关频率，

其中所述功率放大器电路包括：

串联连接的一对电场效应型晶体管，其用于输出扬声器的驱动信号；

用于控制所述一对电场效应型晶体管交替地重复接通和切断操作的驱动器；

信号处理电路，用于处理输入的声频信号并反馈通过延迟电路在所述一对电场效应型晶体管之间的连接中点上所获得的驱动信号，

其中，信号处理电路用于产生脉冲宽度调制信号给所述驱动器，所述控制器通过控制信号改变延迟电路中的延迟时间周期并改变将驱动信号馈送给信号处理电路所需的延迟时间周期。

2.根据权利要求1所述的声频设备，其中所说的控制器改变所说的开关频率以远离所说的接收频率。

3.一种控制声频设备的方法，该声频设备使用功率放大器电路通过切换放大声频信号，所说的方法包括在至少接收中波广播波的情况下根据接收频率改变所说的功率放大器电路的开关频率的步骤，所述方法还包括步骤：

当确定接收频率与当前的开关频率的距离在预定的频率以下时，则改变延迟电路中的延迟时间周期以使开关频率远离接收频率所述预定的频率。

4.根据权利要求3所述的控制声频设备的方法，其中控制所说的开关频率以远离所说的接收频率。

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