TWI514750B - 用以降低脈衝寬度調變放大器中的閒置通道電流和雜訊底部的系統和方法 - Google Patents
用以降低脈衝寬度調變放大器中的閒置通道電流和雜訊底部的系統和方法 Download PDFInfo
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Description
本申請案主張以下美國專利申請案的優先權：Travis Guthrie和Daniel Chieng於2010年1月8日提交之標題為“SYSTEMS AND METHODS TO REDUCE IDLE CHANNEL CURRENT AND NOISE FLOOR BY RAMPING DOWN NOISE SHAPER COEFFICIENTS(委託案號ELAN-01252US0)”的美國臨時專利申請案第61/293,586號；以及Travis Guthrie和Daniel Chieng於2010年8月18日提交之標題為“SYSTEMS AND METHODS TO REDUCE IDLE CHANNEL CURRENT AND NOISE FLOOR IN A PWM AMPLIFIER(委託案號ELAN-01252US1)”的美國專利申請案第12/858,700號，這些文獻均援引包含於此。
本發明的實施例大致關於脈寬調變(PWM)放大器及其使用方法。
圖1包含顯示出示例性脈寬調變(PWM)放大器100的組件的方框圖，該PWM放大器100包括PWM控制器102、輸出級128和選用的輸出濾波器130。PWM放大器100圖示為用來驅動可以是揚聲器的負載132。PWM控制器102通常為單片積體電路(IC)器件，它包括輸入/輸出(I/O)介面104、用於信號處理的數位信號處理器(DSP)核心106以及PWM引擎110。
I/O介面104通常以例如44.1 kHz、48 kHz、96 kHz或192 kHz的音頻採樣率接收經脈碼調變的(PCM)音頻信號。這通常支持例如S/PDIF、I2S或HDA的多種音頻輸入格式。DSP核心106從I/O介面104接收音頻採樣，實現例如跨越(crossover)、音調控制或均衡器的信號處理效果，並將得到的數位音頻信號108傳至PWM引擎110。
提供給PWM引擎110的數位音頻信號108在下文中經常被稱為音頻資料信號108，也就是輸入至PWM引擎110的資料信號。PWM引擎110將執行額外信號處理和PCM-PWM轉換。PWM引擎110包括內插器塊112、PWM校正塊120、雜訊整形器122、選用的限幅器124以及PWM調變器126。
在圖1的示例性設計中，音頻數位信號108可以是例如24位元2的補碼脈衝碼調變的(PCM)音頻資料信號，該音頻資料信號具有48 kHz的音頻採樣頻率。其它示例性音頻採樣頻率包括44.1 kHz、96 kHz和192 kHz，但也可採用其它採樣頻率。
音頻資料信號108(例如具有48 kHz的音頻採樣頻率)接著通過內插器塊112內插，直至預定的脈寬調變(PWM)率為止。例如，內插器塊112可從例如48 kHz的DSP採樣率至例如384 kHz的PWM切換率對(例如從DSP核心106接收的)音頻資料信號108進行升頻採樣。如圖1所示，內插器塊112可包括例如前端內插器114、後端內插器116和增益級118，但不僅限於此。前端內插器114可升頻內插採樣頻率高至4倍頻並可包括例如具有相對尖銳截止的有限脈衝響應(FIR)濾波器。後端內插器116可升頻內插採樣頻率高至另一4倍頻並可包括例如具有相對平坦截止的簡單低成本仿形內插器。內插器增益級118例如可被調整以補償內插器塊112中的非單一增益，或用來調節音頻資料信號108的增益。
內插器112的輸出被提供給PWM校正塊120，該校正塊也被稱為非線性校正塊。PWM校正塊120施加預校正(也稱預失真)至數位音頻信號，這近似地校正由PCM-PWM轉換形成的非線性人為雜波。
由PWM校正塊120輸出的預校正(也稱預失真)數位音頻信號則通過雜訊整形器122作雜訊整形。雜訊整形器122可使用預定的儲存的雜訊整形器濾波係數值和量化器來降低位元解析度，例如降低至大約8-14位元的範圍。對於一特例來說，雜訊整形器122可將每個24位元PCM數位音頻採樣量化成10位元PCM數位音頻採樣並使用雜訊成形技術來降低感興趣音頻段內的量化雜訊(感興趣音頻段也被稱為“內頻帶(in-band)”)，感興趣音頻段通常為DC至20kHz或40kHz。雜訊整形器122可以例如為七階雜訊整形器，但不限於此。七階雜訊整形器可例如使用21個獨立的14位元雜訊整形器濾波係數來成形量化雜訊，其中每個係數可具有從0至2^14的值(根據場合可以是符號值也可以不是)。雜訊整形器122高效地使通過降低信號位元解析度導致的附加量化雜訊移出感興趣音頻段以使感興趣帶寬的動態範圍不侷限於輸出資料的位元解析度。
選用的限幅塊124圖示為在雜訊整形器122和PWM調變器塊126之間。限幅塊124可選擇地基於(例如由未示出的過電流檢測器檢測出的)過電流檢測來選擇地對通過雜訊整形器122輸出的信號進行限幅，從而提供放大器和負載保護。
PWM調變器塊126對數位音頻信號(例如10位元信號)執行PCM-PWM轉換，它接收並產生PWM輸出信號。PWM輸出信號用來驅動輸出級128，該輸出級128可包括例如一對高電壓功率FET。高電壓功率FET的輸出可選擇地由例如LC濾波器的濾波器130濾波，從而去除切換載波並去除帶外雜訊。濾波器130可以是放大器的一部分，或位於放大器外部。然後將FET的經濾波(或非經濾波)輸出施加於負載132。該負載132通常為將FET經濾波的輸出轉化成音頻信號的揚聲器。在一具體實施例中，輸出級是3層PWM輸出級，在這種情形下不需要選用的濾波器130，並因此一般不包括濾波器130。輸出級128通常由相對高電壓(HV+)供電，並因此經常是放大器100的最高功耗級。可使用與圖1所示不同的輸出級和濾波器。
如前面提到的，雜訊整形器122使用雜訊整形器濾波係數預定值和量化器執行數位濾波和量化。通常來說，雜訊整形器122使用其量化器執行音頻資料信號108的量化(在音頻資料信號108已被升頻採樣並預校正之後)並使用預定的雜訊整形器濾波係數值(也稱雜訊整形器濾波係數用預定值或雜訊成形濾波係數的預定值)對音頻資料信號量化得到的雜訊整形，以使感興趣特定帶寬的動態範圍增大。這使附加的量化雜訊功率移出感興趣音頻段，並使量化雜訊功率(也就是帶外雜訊)在負載中被消耗掉。
典型地，雜訊整形器122降低了數位PWM放大器系統的內頻帶量化雜訊。然而，當音頻資料信號108下降至低於雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值時，雜訊整形器122是對於雜訊整形器122添加的量化雜訊的性能限制因素。濾波器(例如濾波器130)可降低帶外雜訊功率，但在無濾波器設計中，多數帶外雜訊功率直接耗散在負載132中。音頻資料信號108例如當某種閒置通道狀態發生時可降低至雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值之下。
本發明的具體實施例可在低功率音頻設備的閒置通道輸入期間降低閒置通道雜訊最低值並降低功率，所述低功率音頻設備包括具有雜訊整形器的數位脈寬調變(PWM)放大器。這種雜訊整形器適於執行音頻資料信號的量化並使用雜訊整形器濾波係數對音頻資料信號量化產生的雜訊整形。
根據一個實施例，對閒置通道狀態監視音頻資料信號。雜訊整形器濾波係數的預定值被用來在閒置通道狀態未被檢測出的同時對音頻資料信號的量化產生的雜訊整形。當檢測到閒置通道狀態時，雜訊整形器濾波係數值降低以使該值朝向零移動，並且雜訊整形器濾波係數的降低值用來衰减由音頻資料信號的量化產生的雜訊。如果全部雜訊整形器濾波係數值在檢測到閒置通道狀態時降低至零，則雜訊整形器濾波係數值保持為零直到不再檢測到閒置通道狀態為止。當不再檢測到閒置通道狀態時，雜訊整形器濾波係數返回到預定值。
根據一個實施例，可通過將音頻資料信號與預定信號位準臨界值比較並根據比較結果檢測閒置通道狀態而針對閒置通道狀態監視音頻資料信號。可根據雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值指定預定信號位準臨界值，該內頻帶雜訊最低值對應於使用具有預定雜訊整形器濾波係數值的雜訊整形器。例如，預定信號位準臨界值可等於雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值。替代地，預定信號位準臨界值可等於雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值减去預定偏移量(例如大約6dB)。
根據一個實施例，可通過在檢測到閒置通道狀態的同時，週期地遞减雜訊整形器濾波係數值而降低雜訊整形器濾波係數值。這些值可以例如線性或非線性方式降低。
根據本發明的替代實施例，當檢測到空間通道狀態時不是降低雜訊整形器濾波係數值，而是當檢測到閒置通道狀態時降低(位於雜訊整形器下游的)增益級的增益。更具體地，在這些實施例中，當未檢測到閒置通道狀態時則使用增益級的預定增益。然後，當檢測到閒置通道狀態時，增益級的增益降低(例如向下斜變)以使增益向零移動。這裏，降低的增益在檢測到閒置通道狀態的同時衰减因雜訊整形器對音頻資料信號的量化產生的雜訊。如果在檢測到閒置通道狀態的同時增益級的增益降為零，則增益保持為零直到閒置通道狀態不再被檢測出。當不再檢測到閒置通道狀態時，增益級的增益增大(例如向上斜變)至預定增益。
本發明內容部分無意於概括本發明的所有實施例。根據下面給出的詳細說明、附圖以及申請專利範圍，本發明的其他和替代實施方式以及特徵、方面以及優點將變得更加顯而易見。
如前面提到的，參見圖1，例如當閒置通道狀態出現時，音頻資料信號108可下降至低於雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值。如前面同樣提到的，當音頻資料信號108下降至雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值以下時，雜訊整形器122是相對雜訊整形器122添加的量化雜訊的性能限制因素。如下文所述，本發明的實施例可用於在低功耗音頻設備的閒置通道輸入期間降低閒置通道雜訊最低值並降低功率。
在正常操作中，帶外功率遠低於音頻資料信號，而音頻資料信號遠高於內頻帶雜訊最低值。然而，當音頻資料信號下降至雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值以下時，雜訊整形器122不再改善所得到的音頻輸出。此外，如果在輸出級128和由輸出級驅動的負載132之間沒有濾波器(例如沒有濾波器130)，當音頻資料信號下降至內頻帶雜訊最低值之下時負載由於帶外雜訊而消耗過多的功率。
根據一個實施例，通過選擇地降低雜訊整形器濾波係數值，內頻帶雜訊最低值下降同時帶外功率消耗也降低，並且基本沒有音頻人為雜波。更具體地，當輸入資料信號下降至某一位準以下時，輸出功率耗散變得相對於音頻資料信號主要受寬帶雜訊支配。在那時，根據本發明的一個實施例，雜訊整形器濾波係數值向下斜變至零。當雜訊整形器濾波係數值向下斜變至零，雜訊整形器不再發揮雜訊整形器的作用，最終僅僅輸出零。此時，內頻帶雜訊消失並因此是寬帶雜訊。結果，這造成PWM調變器以恒定50%工作週期調變，由於來自雜訊整形器的量化雜訊這樣做不具有任何功率耗散。此時，內頻帶雜訊最低值將為其它雜訊支配，例如鎖相迴路(未顯示)的電源和時脈抖動的雜訊。
圖2示出根據本發明一實施例的PWM放大器200。在圖2中，放大器200中與放大器100(圖1所示)的組件相同或相似的組件用相同附圖標記標示並不再予以重復。參見圖2，PWM放大器200圖示為包括能檢測閒置通道狀態的信號位準監視器240，例如當輸入信號低於預定信號位準臨界值達至少規定的時間段(或者達第二更長的規定時間段內的至少一個規定時間段)時。信號位準監視器240可在PWM引擎110之內或之外，並圖示為在PWM控制器202內。用於定義閒置通道狀態的預定信號位準臨界值可例如是雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值，該最低值對應於使用具有預定雜訊整形器濾波係數值的雜訊整形器，或者是雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值减去一偏移值(例如6dB)，但不僅限於此。該內頻帶雜訊最低值可根據場合計算或測量。
回應檢測到閒置通道狀態，信號位準監視器240可發出提供給雜訊整形器122的閒置通道指示信號242。回應所發出的閒置通道指示信號，雜訊整形器122能通過逐漸將雜訊整形器122的濾波係數值向下斜變至零而將其衰减，這導致較低的內頻帶雜訊最低值和降低的帶外功率耗散。
衰减可使用簡單週期遞减(例如簡單地减一)以線性方式執行或者以非線性方式執行，但不僅限於此。之後，當信號位準監視器240檢測到音頻資料信號108上升至預定信號位準臨界值之上時，信號位準監視器可對通道指示信號242取消發出，並且雜訊整形器122可使用其雜訊整形器濾波係數的預定值而恢復其正常工作。
信號位準監視器240的示例性實現示出於圖3中。參見圖3，信號位準監視器240可包括數位比較器302、向上/向下計數器304和另一數位比較器306。數位比較器302圖示為將音頻資料信號108與儲存在暫存器、ROM等內的預定信號位準臨界值比較。如前所述，預定信號位準臨界值可以是例如雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值，或者是雜訊整形器122的內頻帶雜訊最低值减去一偏移值(例如6dB)，但不僅限於此。比較器302可配置成當音頻資料信號108低於預定信號位準臨界值時其輸出為高(HIGH)，而當音頻資料信號108高於預定信號位準臨界值時其輸出為低(LOW)。比較器302的輸出連同時脈信號(CLK)一起被提供給向上/向下計數器304，當其輸入為HIGH時其向上計數而當其輸入為LOW時其向下計數。比較器306將向上/向下計數器作為計數值的輸出與儲存在暫存器、ROM等的預定計數值臨界值作比較。在這種實現中，當超出預定計數值臨界值時，發出閒置通道指示信號(例如變為HIGH)，而當未超出預定計數值臨界值時，取消閒置通道指示信號(例如變為LOW)。可用其它類型的低通濾波器、積分器和/或邏輯來實現信號位準監視器240，這也落在本發明的範圍內。
現在參照圖4的高階流程圖來概述本發明實施例的方法。參照圖4，在步驟410雜訊整形器濾波係數的值例如通過從暫存器、ROM等裝置中讀取這些值而被設定至預定值。如前所述，這種雜訊整形器濾波係數可包括多個(例如21個)獨立的多位元(例如14位元)雜訊整形器濾波係數，其中每個係數可具有在規定範圍內的一個值(例如從0-2^14的範圍)。
在步驟412，存在是否檢測到閒置通道狀態的判斷(例如由信號位準監視器240作出)。步驟412可包括例如將音頻資料信號108與預定信號位準臨界值作比較，並根據比較的低通濾波結果檢測閒置通道狀態。如前面提到的，預定信號位準臨界值可等於雜訊整形器測得或計算得的內頻帶雜訊最低值，該最低值對應於使用具有預定雜訊整形器濾波係數值的雜訊整形器，或者等於雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值减去一規定偏移值，但不僅限於此。
如果在步驟412存在檢測到閒置通道狀態的判定，則流程進至步驟412，在那裏判斷雜訊整形器濾波係數的一個或多個值是否大於零。如果檢測到閒置通道狀態(在步驟412)，則判斷雜訊整形器濾波係數的一個或多個值大於零(在步驟414)，然後在步驟416將雜訊整形器濾波係數的值(這些值大於零)向零降低(例如遞减)。如果雜訊濾波係數是無符號值，則這能使用簡單的减法來完成。如果雜訊濾波係數是帶符號的值，這意味著其中的一些可能是負值，那麽可採用加法來使負值(更具體說是負值的大小)朝向零降低。以其它方式──包括但不侷限於使用分數的除法或乘法──來降低雜訊整形器濾波係數同樣落在本發明範圍內。對於另一示例，可使用算術移位來實現將相對簡單的移位除以2的幂。由於不同雜訊濾波係數可具有不同的值，因此一些係數在其它係數之前到達零。事實上，一些係數值一開始就是零，在這種情形下它們不再會有任何降低。
只要檢測到閒置通道狀態(在步驟412)，並且雜訊整形器濾波係數的至少一個值被確定大於零(在步驟414)，則在步驟416雜訊整形器濾波係數的值再次向零降低，但這些值不應當過零降低。降低雜訊整形器濾波係數使雜訊整形對量化雜訊的影響降低。然而，當存在閒置通道狀態時，基本上沒有信號要量化，因此不需要雜訊整形。
如果在步驟414判斷出雜訊整形器濾波係數的全部值已降低至零，則它們不再進一步降低且流程返回到步驟412。更具體地，一旦係數變為零，則它們保持在零，直到閒置通道狀態不再被檢測出為止。當這些係數等於零時，雜訊整形器122將零輸出至PWM調變器126，這導致超出PWM調變器126的50%工作週期，當運行在3層調變時不對負載產生功率輸出並導致最小的內頻帶雜訊位準。
當在步驟412不再檢測出閒置通道狀態時，在步驟410雜訊整形器濾波係數再次設定其預定值，因此在非閒置通道音頻資料信號的資料到達雜訊整形器122之前，雜訊整形器能高效地對雜訊整形。不再檢測到閒置通道狀態的時間可能發生在全部雜訊整形器濾波係數值已减至零之後、僅一些雜訊整形器濾波係數值已降低至零之後、或任何雜訊整形器濾波係數值完全减至零之前。
在替代實施例中，不是回應重復檢測閒置通道狀態而將雜訊整形器濾波係數值向下斜變至零，而是在雜訊整形器122的下游新增一附加的增益級，並且增益級的增益能回應重復檢測閒置通道狀態而從初始預定位準向零向下斜變。然後，當不再檢測到閒置通道狀態時，增益級的增益增加至其最初預定的位準。這些實施例同樣產生較低的內頻帶雜訊最低值和降低的帶外功率耗散。可通過迅速使增益回歸至其最初預定值而將增益增大至其最初位準，或者該增益也可向上斜變至其最初預定位準。圖5中示出其一個例子，其中示出在PWM放大器500的雜訊整形器122和PWM調變器126之間增設增益級525。儘管圖示為增設在可選用的限幅器124後面，然而增益級525可替代地添加增設在限幅器124前面。在該實施例中，當信號位準監視器240發出閒置通道指示信號242時，增益級525的增益可以線性(或非線性)方式降低。當不再宣告閒置通道指示信號242時，增益級525的增益可迅速增加，或以線性(或非線性)方式向上斜變至其最初位準。在一個實施例中，當不再檢測到閒置通道狀態時，增益級525的增益逐漸增大(例如向上斜變)至其預定增益，與迅速返回至其預定增益相反。圖6的高階流程圖，包括步驟610、612、614、616、618和620，用來總結本發明的一些方法，這些方法依賴於調整增益級的增益以降低內頻帶雜訊最低值和降低帶外功率。對於增益級迅速增大至其最初預定值的實施例，當不再檢測到閒置通道狀態時，步驟620也可以是“設定增益至預定增益”。
取決於是否存在閒置通道狀態(如參照圖5和圖6所述)的增益級(例如增益級525)調整可以相同方式實現在模擬放大器系統中，這落在本發明實施例的範圍內。
本發明前述實施例可在低輸入信號位準期間通過降低輸出雜訊位準、形成功耗並以沒有可聞人為雜波的合理方式完成而增進放大器性能。
在替代實施例中，不是降低雜訊整形器濾波係數值或降低增益級的增益，而是當檢測到閒置通道狀態時立即靜音或完全切斷輸出級128。然而，靜音或切斷選項可能在輸出中產生可聞的音頻人為雜波。
本發明前述實施例當用於低功耗電子設備時尤為有益。例如，通常當該設備上電但音頻靜音時，即使不存在信號也有大量功率消耗在負載中。然而，如果這種設備應用本發明的實施例，可降低功耗由此允許最終產品更長的電池壽命(特別是因為在提供最高系統電壓時功率降低，這時通常造成最大比例的總功率耗散)。
出於說明和描述目的而提供這些實施例，但它們不旨在窮舉或將本發明限制在所公開的精確形式。許多修改和變化對本領域普通技術人員而言將顯而易見。
選擇和描述了實施例以最好地描述本發明的原理及其實際應用，從而使本領域其它技術人員能理解本發明。微小的修改和變化被認為落在本發明的精神和範圍內。本發明的範圍旨在由所附申請專利範圍及其等效方案界定。
100,200,500．．．脈寬調變(PWM)放大器
102．．．PWM控制器
104．．．輸入/輸出(I/O)介面
106．．．數位信號處理器(DSP)核心
108．．．數位音頻信號
110．．．PWM引擎
112．．．內插器塊
114．．．前端內插器
116．．．後端內插器
120．．．PWM校正塊
122．．．雜訊整形器
124．．．限幅塊
126．．．PWM調變器
128．．．輸出級
130．．．輸出濾波器
132．．．負載，例如揚聲器
202．．．PWM控制器
240．．．信號位準監視器
242．．．閒置通道指示信號
302,306．．．數位比較器
304．．．向上/向下計數器
410,412,414,416,610,612,614,616,618,620．．．步驟
圖1是示例性脈寬調變(PWM)放大器的方框圖。
圖2是根據本發明一個實施例的PWM放大器的方框圖。
圖3是根據本發明一個實施例的圖2中介紹的信號位準監視器的方框圖。
圖4是用來概括本發明的實施例的各種方法的高階流程圖。
圖5是根據本發明另一實施例的PWM放大器的方框圖。
圖6是用來概括本發明其它實施例的各種方法的高階流程圖。
410,412,414,416．．．步驟
Claims (25)
- 一種用於數位脈寬調變(PWM)放大器的方法，所述PWM放大器包括適配成執行音頻資料信號的量化並使用雜訊整形器濾波係數對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形的雜訊整形器，所述方法包括：監視音頻資料信號上的閒置通道狀態；當未檢測到所述閒置通道狀態時，對所述雜訊整形器濾波係數使用預定值來對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形；當檢測到所述閒置通道狀態時，降低所述雜訊整形器濾波係數的值以使所述值朝向零移動，並使用所述雜訊整形器濾波係數的降低的值來衰减源自所述音頻資料信號的量化的雜訊；如果在檢測到所述閒置通道狀態時所述雜訊整形器濾波係數所有的值均是降低至零的，則將所述雜訊整形器濾波係數的值保持在零直到不再檢測到所述閒置通道狀態為止；以及當不再檢測到所述閒置通道狀態時，使所述雜訊整形器濾波係數返回至所述預定值。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，監視所述音頻資料信號上的所述閒置通道狀態的步驟包括將所述音頻資料信號與預定信號位準臨界值作比較，並根據所述比較的結果來檢測所述閒置通道狀態。
- 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中，所述預定信號位準臨界值是根據所述雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值來指定的，所述內頻帶雜訊最低值對應於所述雜訊整形器濾波係數利用所述預定值的所述雜訊整形器的使用。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，所述預定信號位準臨界值等於所述雜訊整形器的所述內頻帶雜訊最低值。
- 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，所述預定信號位準臨界值等於所述雜訊整形器的所述內頻帶雜訊最低值减去預定偏移量。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述監視音頻資料信號上的閒置通道狀態的步驟在所述雜訊整形器的上游、在所述音頻資料信號被升頻採樣並針對由下游的PCM-PWM轉換產生的非線性人為雜波進行預校正之前發生的。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述降低雜訊整形器濾波係數的值的步驟包括在檢測到所述閒置通道狀態時，週期地遞减所述雜訊整形器濾波係數的值以使所述值朝向零移動。
- 一種數位脈寬調變(PWM)放大器，包括：信號位準監視器，所述信號位準監視器配置成監視音頻資料信號上的閒置通道狀態；雜訊整形器，所述雜訊整形器適配成執行所述音頻資料信號的量化並使用雜訊整形器濾波係數對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形；其中當所述信號位準監視器沒有檢測到所述閒置通道狀態時，所述雜訊整形器對所述雜訊整形器濾波係數使用預定值來對源自所述音頻資料信號的量化的所述雜訊進行整形；其中當所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時，所述雜訊整形器降低所述雜訊整形器濾波係數的值以使所述值向零移動，由此衰减源自所述音頻資料信號的量化的雜訊；以及其中如果當所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時所述雜訊整形器將所述雜訊整形器濾波係數所有的值均降低至零，則所述雜訊整形器將所述雜訊整形器濾波係數的值保持在零直到不再檢測到所述閒置通道狀態為止；以及其中當所述信號位準監視器不再檢測到所述閒置通道狀態時，所述雜訊整形器使所述雜訊整形器濾波係數返回至所述預定值。
- 如申請專利範圍第8項所述的PWM放大器，其中，所述信號位準監視器包括：比較器，所述比較器配置成將所述音頻資料信號與預定信號位準臨界值作比較；並且其中所述信號位準監視器根據所述比較器的輸出來監視所述閒置通道狀態。
- 如申請專利範圍第9項所述的PWM放大器，其中，所述預定信號位準臨界值是根據所述雜訊整形器的內頻帶雜訊最低值來指定的，所述內頻帶雜訊最低值對應於所述雜訊整形器濾波係數利用所述預定值的所述雜訊整形器的使用。
- 如申請專利範圍第10項所述的PWM放大器，其中，所述預定信號位準臨界值等於所述雜訊整形器的所述內頻帶雜訊最低值、或等於所述雜訊整形器的所述內頻帶雜訊最低值减去指定偏移量。
- 如申請專利範圍第8項所述的PWM放大器，其中，所述雜訊整形器執行所述音頻資料信號的量化並對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形是在所述信號位準監視器監視所述音頻資料信號上的所述閒置通道狀態的下游、並在所述音頻資料信號已被升頻採樣並針對由下游PCM-PWM轉換所產生的非線性人為雜波進行預校正之後發生的。
- 如申請專利範圍第8項所述的PWM放大器，其中，當所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時，所述雜訊整形器通過週期地遞减所述雜訊整形器濾波係數的值來降低所述雜訊整形器濾波係數的值。
- 如申請專利範圍第8項所述的PWM放大器，還包括：數位信號處理器(DSP)核心，所述DSP核心配置成處理接收到的PCM音頻信號；內插器，所述內插器配置成將所述DSP核心的輸出從DSP採樣率升頻採樣至PWM切換率；PWM校正塊，所述PWM校正塊配置成接收所述內插器的輸出；PWM調變器，所述PWM調變器配置成接收所述雜訊整形器的輸出，所述輸出可以是經限幅的也可以未經限幅，並執行PCM-PWM轉換以由此產生PWM信號；以及其中所述PWM校正塊配置成對由所述PCM-PCM轉換產生的非線性人為雜波執行校正；以及其中所述PWM校正塊的輸出是提供給所述雜訊整形器的所述音頻資料信號。
- 如申請專利範圍第14項所述的PWM放大器，還包括：限幅器，所述限幅器配置成在將所述雜訊整形器的輸出提供給PWM調變器前有選擇地對所述雜訊整形器的所述輸出進行限幅。
- 如申請專利範圍第14項所述的PWM放大器，還包括：輸出級，所述輸出級配置成根據所述PWM信號而驅動。
- 一種用於數位脈寬調變(PWM)放大器的方法，所述PWM放大器包括適配成執行音頻資料信號的量化並使用雜訊整形器濾波係數對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形的雜訊整形器，所述方法包括：在所述雜訊整形器上游監視所述音頻資料信號上的閒置通道狀態；在未檢測到所述閒置通道狀態時，對位於所述雜訊整形器下游的增益級使用預定增益；當檢測到所述閒置通道狀態時，降低用於所述增益級的增益以使所述增益向零移動，並使用降低的增益來衰减源自由所述雜訊整形器對所述音頻資料信號的量化的雜訊；如果在檢測到所述閒置通道狀態時用於所述增益級的增益是降低至零的，則將所述增益保持在零直到不再檢測到所述閒置通道狀態為止；以及當不再檢測到所述閒置通道狀態時，將用於所述增益級的增益增大至所述預定增益。
- 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中，所述監視音頻資料信號上的閒置通道狀態的步驟包括將所述音頻資料信號與預定信號位準臨界值作比較，並根據所述比較的結果來檢測所述閒置通道狀態。
- 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中，所述當不再檢測到閒置通道狀態時將增益增大至預定增益的步驟包括下面步驟中的其中一者：週期地遞增所述增益直到所述增益等於所述預定增益為止；以及將所述增益設定至所述預定增益。
- 一種數位脈寬調變(PWM)放大器，包括：信號位準監視器，所述信號位準監視器配置成監視音頻資料信號上的閒置通道狀態；雜訊整形器，所述雜訊整形器適配成執行所述音頻資料信號的量化並對源自使用雜訊整形器濾波係數對所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形；以及在所述雜訊整形器下游的增益級；其中當所述信號位準監視器未檢測到所述閒置通道狀態時，對所述增益級使用預定增益；其中當所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時，用於所述增益級的增益被降低以使所述增益向零移動，由此衰减源自所述音頻資料信號的量化的雜訊；以及其中如果在所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時所述增益級的增益是降低至零的，則將用於所述增益級的增益保持在零直到不再檢測到所述閒置通道狀態為止；以及其中當所述信號位準監視器不再檢測到所述閒置通道狀態時，將用於所述增益級的增益增大至所述預定增益。
- 如申請專利範圍第20項所述的PWM放大器，其中，所述信號位準監視器包括：比較器，所述比較器配置成將所述音頻資料信號與預定信號位準臨界值作比較；並且其中所述信號位準監視器根據所述比較器的輸出來監視所述閒置通道狀態。
- 如申請專利範圍第20項所述的PWM放大器，其中：當所述信號位準監視器檢測到所述閒置通道狀態時，是通過週期地遞减用於所述增益級的增益來降低所述增益的；以及當所述信號位準監視器不再檢測到所述閒置通道狀態時，是通過週期地遞增用於所述增益級的增益來增大所述增益的。
- 如申請專利範圍第20項所述的PWM放大器，其中：當所述信號位準監視器不再檢測到所述閒置通道狀態時，是通過將用於所述增益級的增益設定至所述預定增益來增大所述增益的。
- 如申請專利範圍第20項所述的PWM放大器，其中，所述雜訊整形器執行所述音頻資料信號的量化並對源自所述音頻資料信號的量化的雜訊進行整形是在所述信號位準監視器監視所述音頻資料信號上的所述閒置通道狀態的下游、並在所述音頻資料信號已被升頻採樣並針對由下游PCM-PWM轉換所產生的非線性人為雜波進行預校正之後發生的。
- 如申請專利範圍第20項所述的PWM放大器，其中，還包括：數位信號處理器(DSP)核心，所述DSP核心配置成處理接收到的PCM音頻信號；內插器，所述內插器配置成將所述DSP核心的輸出從DSP採樣率升頻採樣至PWM切換率；PWM校正塊，所述PWM校正塊配置成接收所述─器的輸出；PWM調變器，所述PWM調變器配置成接收所述雜訊整形器下游的所述增益級的輸出，所述輸出可以是經限幅的也可以是未經限幅的，並執行PCM-PWM轉換以由此產生PWM信號；並且其中所述PWM校正塊配置成針對由所述PCM-PWM轉換產生的非線性人為雜波執行校正；並且其中所述PWM校正塊的輸出是提供給所述雜訊整形器的所述音頻資料信號。
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