[發明專利]音量調節電路及方法

有效

• 申請號: 201310755395.1
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103716737B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 潘華兵;胡鐵剛
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00;H03G3/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 李小芳

技術領域

本發明一般涉及信號處理領域，尤其涉及音量調節電路及方法。

背景技術

在很多音頻信號處理的過程中都會對聲音的大小做調節，例如通過電阻陣列來控制輸出電壓的大小，從而實現音量調節。隨著集成電路的普及，目前大多數的音量調節都是在集成電路內部進行的，其采用MCU（微控制單元）等數字地控制電阻陣列來一步一步地調大音量或者是調小音量，其中每一步都有一個步長，常用的步長有例如0.5dB、1dB、1.5dB等。

圖1A和圖1B分別示出了傳統的音量調節電路的示意圖。如圖1A和圖1B中所示，電阻R₀～R_n形成音量調節電阻陣列，B₀～B_n是調節音量的開關控制信號，其例如在高電平時有效，使得對應的開關閉合。當B₀～B_n對應于各種不同取值時，電阻R₀～R_n中的不同電阻被接通，使得輸出電壓V_OUT相應地為各種不同電壓大小，即對應于不同音量。

對于圖1A中所示的電路，電阻R₀～R_n連接在運算放大器101的反相輸入端與輸出端之間，當B₀～B_n中任一位為高電平且其他各位為低電平時，輸出電壓V_OUT的大小可以表示如下：

（式1.1）

（式1.2）

……

（式1.3）

對于圖1B中所示的電路，電阻R₀～R_n耦合至運算放大器101的正相輸入端，當B₀～B_n中任一位為高電平且其他各位為低電平時，輸出電壓V_OUT的大小可以表示如下：

（式1.4）

（式1.5）

……

（式1.6）

V_OUT=V_IN(B_n=1;B₀～B_n-1=0)。（式1.7）

如上面表達式1.1～1.7所示的，不同的控制位（B₀～B_n）有效，輸出電壓V_OUT為不同的值。當一個控制位B₀到B_n依次有效且其他各位無效時，圖1A和1B中所示的音量調節電路的增益依次增大，輸出電壓V_OUT依次增大，也即音量一步一步地增大。在音頻電路設計中，一般用于這種音量調節每一步的步長（Step）都設計成對數（dB）線性的規律，例如每個步長為0.5dB、1dB或1.5dB等等。

目前大多數音頻信號處理芯片在調節音量大小的時候，輸出電壓V_OUT在按照每個步長而變化時會有一個電壓突變。在音頻信號處理芯片中，這個電壓突變一般都會大于5mV以上。經驗表明，5mV～10mV以上的電壓突變會通過耳機或者喇叭使人耳聽到噪聲（噗噗聲）。假設以常用的步長1dB為例，對于峰峰值電壓Vpp為1V的輸入信號V_IN，假設增益從-10dB減小到-11dB，輸出電壓V_OUT會產生34mV左右的電壓突變，這種量級的電壓突變可以在耳機或喇叭端使人耳聽到所謂的噗噗聲。對于Vpp為2V的輸入信號V_IN，假設增益從0dB減小到-1dB，則輸出電壓V_OUT將會產生約108mV的電壓突變，這樣的電壓突變會產生明顯的音量調節噪聲（即音量調節引起的噗噗聲）。目前很少有芯片電路對這種由音量調節引起的噗噗聲做相應的控制，有一部分芯片采用外圍分立元器件電路來控制這些噗噗噪聲，但增加了音量調節電路的成本和復雜度。

如上所述，音量調節時會產生噗噗噪聲，這是因為音量調節是一步一步地調節的，每一步調節會產生電壓突變，當電壓突變達到一定的幅值時，人耳就能聽見了。在實際應用中，因為輸入信號V_IN的峰峰值電壓Vpp大多數情況下會比1V更大，并且增益調節點有時也會比上述例子中的-10dB高，這樣產生的噗噗噪聲會更大。

因此，本領域需要能抑制這種由音量調節所產生的噪聲的電路和方法。

發明內容