使用脈寬調製信號的音量控制電路的製作方法
2023-09-19 17:59:20 2
專利名稱：使用脈寬調製信號的音量控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用根據使用者的操作而產生的並且調節聲頻信號的輸出電平的脈寬調製信號(此後縮寫為PWM)的音量控制電路。
電視接收機和聲頻系統這類的聲頻輸出設備通常利用一個放大器放大和輸出聲頻信號。
聲頻輸出設備具有內裝音量控制器，並且根據使用者操縱的音量控制器，調節和輸出聲頻信號電平。
最近，隨著有關計算機系統的技術的發展，多媒體技術已經被應用於這種操作，使得可以利用計算機中的音效卡輸出各種聲頻信號。
利用音效卡根據遊戲的進程產生各種聲頻信號的不同的計算機遊戲可以說是這方面的一個例子。
在把聲頻CD唱盤或VCD(視頻緻密盤)放進連接於計算機系統的CD-ROM(緻密盤-只讀存儲器)驅動器時，來自CD或VCD的聲頻信號將從音效卡輸出。
當輸出聲頻信號的音效卡已經連接在計算機系統中時，過去僅作為計算機系統的屏幕輸出裝置的監視器不僅顯示某種圖像，而且還放大計算機系統輸出的聲頻信號，並將其通過揚聲器輸出。
監視器也有一個調節輸出音量的內裝音量控制器，當使用者調節音量控制器時，聲頻信號的電平將被改變和輸出。
因此，通常使用一個可變電阻作為音量控制器，以便控制聲頻輸出設備和計算機系統輸出的聲頻信號的電平。
現在參考
圖1對現有技術進行詳細的說明。
圖1顯示了一種現有的利用可變電阻作為音量控制器的調節聲頻信號輸出電平的聲頻音量控制電路圖。
LSI和RLI分別是輸入左聲道和右聲道聲頻信號的聲頻信號輸入端。
聲頻信號輸入端LSI和RSI分別經過電容器C1和C2連接於可變電阻VR1和VR2。
VR1和VR2的可變端經過靜音開關SW1和SW2連接於聲頻放大器1的輸入端。
聲頻放大器1的輸出端將經過電容器C3和C4，和分別連接於輸出左聲道和右聲道聲頻信號的揚聲器SP1和SP2。
在上述結構的現有聲頻音量控制電路中，左聲道和右聲道聲頻信號分別輸入到聲頻信號輸入端LS1和LS2中。
輸入到聲頻輸入端LS1和LS2的左聲道和右聲道聲頻信號通過電容器C1和C2，並且在利用使用者控制的可變電阻VR1和VR2設置了電平之後，經過靜音開關SW1和SW2輸入到聲頻放大器1中。
接著，聲頻放大器1放大輸入的左聲道和右聲道聲頻信號，並經過電容器C3和C4將其輸出到揚聲器SP1和SP2，使得使用者可以聽到。
當使用者親自操作微機之類的控制器或使用者操作靜音鍵(未示出)時，靜音開關SW1和SW2根據控制器產生的靜音控制信號操作。如果靜音開關SW1和SW2打開，視頻信號被斷開和不輸出。
也就是說，在現有技術中，當使用者操作可變電阻VR1和VR2時，左聲道和右聲道的視頻信號的電平發生改變並輸出。
但是在視頻信號通過可變電阻改變和調節電平時，很難精確地控制不恆定的範圍。此外，由於可變電阻VR1和VR2的誤差而不能獲得均勻的信噪比。
另外，當設備使用了很長時間時，可變電阻VR1和VR2會老化，或由於灰塵或潮溼造成噪聲。
還有，由於聲頻信號是通過打開靜音開關SW1和SW2而靜音的，聲頻信號將在聲頻信號在聲頻信號輸入、放大和通過聲頻放大器1輸出的條件下靜音的瞬間被切斷。
因此在靜音中，使用者會受到爆音噪聲的幹擾，並且會降低設備的可靠性。
本發明的目的是要提供一種通過利用根據使用者的操作而具有可變佔空比的PWM信號調節聲頻信號的輸出電平的聲頻電平控制電路。
本發明的另一個目的是要提供一種調節計算機系統的音效卡產生的聲頻信號的電平的音量控制器。利用安裝在監視器中的微處理器，在上述系統中的PWM信號具有根據使用者的操作的可變佔空比。
為了實現上述目的，當使用者操作音量放大鍵或音量減小鍵時，PWN信號發生器產生具有可變佔空比的PWM信號，整流器把PWM信號轉變為DC電平並輸出它們。
在操作音量放大或減小鍵時，或在控制監視器操作的微處理器發揮音量放大或減小鍵的作用時，PWM信號發生器藉助於一個獨立的PWM信號發生器產生具有可變佔空比的PWM信號。
聲頻信號電平調節集成電路稍稍地放大整流器輸出的DC電平，和控制聲頻信號電平，集成電路輸出的具有調節後電平的聲頻信號在經過聲頻信號處理器的處理後通過聲頻輸出裝置輸出。
因此在本發明中，即使聲頻信號的輸出電平是用電調節改變的，使用了很長時間的設備中也不會產生噪聲。並且由於PWM信號發生器輸出的PWM信號的佔空比是經過調節的，所以在對聲頻信號靜音時不會產生爆音噪聲。
圖1是現有技術的音量控制器電路圖；圖2是本發明的音量控制器電路圖3是顯示圖2的聲頻信號處理裝置的結構的詳細電路圖；圖4是顯示在監視器中應用音量控制器電路的實施例的電路圖。
以下通過參考圖2或圖4對使用本發明的PWM信號的音量控制器電路進行詳細的說明。
圖2大致地顯示了本發明的音量控制器電路圖。其包括一個通過聲頻信號輸入端LSI和RSI從計算機系統輸入左聲道和右聲道聲頻信號的聲頻信號輸入裝置10，一個當使用UK(音量放大鍵)或DK(音量減小鍵)時產生具有可變佔空比的PWM信號的PWM信號發生器11，一個把PWM信號發生器11產生的PWM信號轉變為DC電平的整流器12，一個根據整流器12的輸出電平控制輸入聲頻信號輸入裝置10中的左聲道和右聲道聲頻信號的電平的聲頻信號電平調節集成電路13，一個處理其電平在聲頻信號電平調節集成電路13中處理過的聲頻信號的聲頻信號處理裝置14，一個輸出在聲頻信號處理裝置14中處理過的放大的聲頻信號的聲頻信號輸出裝置15，和一個提供穩定功率的電源16。
在聲頻輸入裝置10中，通過聲頻信號輸入端LSI和RSI輸入的左聲道和右聲道聲頻信號分別被允許通過串聯連接於電阻R11和R12的電容器C11和C12，並連接於聲頻信號電平調節集成電路13的輸入端IN11和IN12。
在整流器12中，PWM信號發生器11的輸出端經過電阻R13連接於穩壓二極體ZD11的陰極，接地電容器C13和接地電阻R14。而穩壓二極體ZD11的陰極，接地電容器C13和接地電阻R14的接觸點通過電阻R15連接於控制集成電路13的聲頻信號電平的電平調節端VL。
參考圖3，聲頻信號處理器14包含從左聲道和右聲道輸出聲頻信號的輸出端OT11和OT12，以及兩個設置在輸出端OT11和OT12之間的電阻R17和R18。這兩個電阻的另一個的接線端相互連接在一起。兩個連接在一起的端點又經過電阻R16連接於聲頻信號電平調節集成電路的COM接線端，和集成電路的VL接線端。串聯連接在聲頻信號電平檢測器141的輸出端OT11和OT12與電阻R17和R18的連接點上的電容器C14和C15與電阻R19和R20構成了聲頻耦合部件142。
電阻R19和R20的另外的接線端構成了阻抗調節/低音補償器143，這兩個接線端還連接於接地電阻R21和R22，接地電容器C16和C17，以及聲頻輸出裝置15的聲頻放大器151的輸入端。
在電源部分16中，穩定電源電壓Vcc的接地電容器C19通過電阻R23連接於接地電容器C18，穩壓二極體ZD12的陰極，和集成聲頻信號電平調節裝置13的電源接線端。
圖2中未說明的標號SP11和SP12是揚聲器。
如上所述，電源電壓Vcc通過電容器C19得到穩定，並可以輸送到聲頻輸出裝置15的聲頻放大器151。
電源電壓Vcc在經過電源部件16的電阻R23到達電容器C18之後，可以被輸送到集成聲頻信號電平調節裝置13的電源接線端。該電壓該經過穩壓二極體ZD12轉變為穩定的電壓。結果，該電壓作為操作電壓施加於聲頻信號電平調節集成電路13的電源接線端。
在這種條件下，把左聲道和右聲道聲頻信號經過聲頻信號輸入端LSI和RSI輸入到聲頻信號輸入裝置10，聲頻信號經過電容器C11和C12以及電阻R11和R12輸入到集成聲頻信號電平調節電路13的輸入接線端IN11和IN12。
接著，聲頻信號電平調節集成電路13根據從工作放大器OP1和OP2輸送到電平調節端VL的DC電平調節左聲道和右聲道聲頻信號的電平，並將其輸出到輸出端OT11和OT12。
在聲頻信號電平調節集成電路13中輸出到輸出端OT11和OT12的聲頻信號的電流被輸送到聲頻信號處理器14的聲頻信號電平檢測器141的電阻R17和R18，並轉變為一個電壓。
聲頻信號電平調節集成電路13把輸送到電源接線端的電源電壓的電平調節到一半，並將其輸出到共用接線端COM。
輸出到共用接線端COM的修正後的電源電壓電平經過電阻R16與電阻R17和R18接點的電壓一同輸送到聲頻信號電平調節集成電路13的電平調節端VL，並用來調節聲頻信號的輸出電平。
經過電阻R17和R18轉變為電壓的聲頻信號經過聲頻信號處理器14的聲頻耦合單元142的電阻R19和R20以及電容器C14和C15輸入到阻抗調節/低音補償器143。
因此，聲頻信號經過電阻R19和R20被修正為一個規則電平，使得在聲頻信號的高電平場合可以補償失真。
經過阻抗調節/低音補償器143的電阻R21和R22，聲頻信號處理器14的聲頻信號耦合單元142輸出的聲頻信號成為阻抗匹配的。
也就是說，經過電阻R21和R22使得聲頻信號電平調節集成電路13與聲頻輸出裝置15的阻抗相互匹配。
具有經過電阻R21和R22調節的阻抗的聲頻信號將帶著補償的低音頻帶通過電容器C16和C17輸出。
在聲頻輸出裝置15的聲頻放大器151中放大聲頻信號處理器14處理過的和輸出的左聲道和右聲道聲頻信號，並輸出到揚聲器SP11和SP12。
當使用者操作UK或DK以調節聲頻信號的輸出電平時，PWM信號發生器11根據UK或DK的操作輸出具有可變佔空比的PWM信號。
即，在PWM信號發生器11中，當使用者按動UK時輸出具有較大佔空比的PWM信號，當使用者按動DK時輸出具有較小佔空比的PWM信號。
如上所述，PWM信號發生器11輸出的PWM信號經過整流器12的電阻R13，通過電容器C13轉變為DC電平，經過電阻R14和R15的電平調節，輸送到聲頻信號電平調節集成電路13的電平調節端VL。
因此，穩壓二極體ZD11將消除從外部輸入的浪湧電壓。
接著，聲頻信號電平調節集成電路13的工作放大器OP1和OP2根據輸入到電平調節端VL的DC電平調節並輸出聲頻信號電平。
這就是說，當使用者按動UK時將提高輸入到電平調節端VL的DC電平，因而PWM信號發生器11產生具有大的佔空比的PWM信號，聲頻信號電平調節集成電路13輸出更響亮的聲頻信號電平。
當使用者按動DK時降低輸入電平調節端VL的DC電平，因而PWM信號發生器11產生具有小的佔空比的PWM信號，聲頻信號電平調節集成電路13輸出較安靜的聲頻信號電平。
圖4大致地顯示了一個將聲頻電平控制電路應用於監視器的優選實施例的電路圖。標號100和200分別代表計算機系統和監視器。
計算機系100統裝配有視頻卡110和音效卡120。
裝配在計算機系統100中的視頻卡110輸出在監視器中顯示的彩色信號R，G和B，水平同步信號HS，以及垂直同步信號VS。
監視器200包括在使用者按動UK或DK以及控制監視器的移動時產生具有可變佔空比的PWM信號的微機210，在微機210控制下向陰極射線管230輸出計算機系統100的視頻卡110提供的彩色信號R，G和B的視頻處理器220，和在微機210的控制以及計算機系統100的視頻卡110輸出的水平同步信號HS和垂直同步信號VS的幫助下改正陰極射線管230的偏轉造成的失真圖象的偏轉控制器240。
計算機系統100的音效卡120輸出的聲頻信號輸入到聲頻信號輸入裝置10中，整流器12為微機210輸出的PWM信號整流，並調節聲頻信號電平。
在上述構造的本發明中，當計算機系統100操作時，視頻卡輸出水平同步信號HS，垂直同步信號VS，和彩色信號R，G和B。
裝配在計算機系統100中的音效卡120輸出左聲道和右聲道聲頻信號。
彩色信號R，G和B被輸入到監視器200的視頻處理器220中，水平和垂直同步信號HS和VS被輸入到監視器200的偏轉控制器240和微機210中。
隨後，微機210利用輸入的水平和垂直同步信號HS和VS的周期識別視頻卡110輸出的彩色信號R，G和B的模式。
這表示微機210識別彩色信號R，G和B是以CGA模式，VGA模式還是以SVGA模式輸出的，並且根據識別的結果輸出控制信號。
接下來，視頻處理器220根據微機210輸出的控制信號處理由視頻卡110輸入的彩色信號R，G和B，並把它們輸出到陰極射線管230。
偏轉控制器240處理由視頻卡110輸入的水平和垂直信號HS和VS，控制陰極射線管230的偏轉，並顯示某種視頻信號。
計算機系統100的音效卡120輸入的聲頻信號經過聲頻信號輸入裝置10輸入到聲頻信號電平調節集成電路13中。
在這種條件下，當使用者按動UK或DK時，微機210輸出具有可變佔空比的PWM信號。
微機210輸出的PWM信號在整流器12中整流，轉變為DC電平，並被輸入到聲頻信號電平調節集成電路13中。
在聲頻信號處理器14中處理聲頻信號電平調節集成電路13輸出的聲頻信號，並通過聲頻輸出裝置15輸出。
如上所述，聲頻信號是利用電調節和輸出的，因而使得聲頻信號的輸出電平易於調節，音量可以準確地調節而沒有長期使用後的噪聲，並且音量的調節是穩定的和易於進行的。
在對聲頻信號進行靜音調節的場合，不會產生由於對PWM信號發生裝置輸出的PWM信號的佔空比進行調節和靜音操作而產生爆音噪聲。
權利要求
1.一種利用脈寬調製的聲頻電平控制電路，包括一個輸入聲頻信號的聲頻信號輸入裝置；一個當按動UK或DK時產生具有可變佔空比的PWM信號的PWM信號發生器；一個把所述PWM信號發生器產生的PWM信號轉變為DC電平的整流器；一個根據整流器的輸出電平調節輸入到所述聲頻信號輸入裝置中的聲頻信號電平的聲頻信號電平調節集成電路；和一個輸出和放大在聲頻信號處理器中處理的聲頻信號的聲頻輸出裝置。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述PWM信號發生器在按動UK或DK時利用一個微機產生PWM信號。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述整流器還包括把所述PWM信號發生裝置的輸出信號轉變為DC電平的一個電阻和一個電容器；和一個調節電阻和電容器轉變的DC電平的電平調節裝置。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述整流器還包括一個消除外部浪湧電壓的穩壓二極體。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述聲頻信號處理器還包括一個檢測所述聲頻信號電平調節集成電路輸出的聲頻信號電平，將其反饋到所述聲頻信號電平調節集成電路並調節聲頻信號電平的聲頻信號電平檢測器；一個調節和輸出所述聲頻信號電平檢測器輸出的聲頻信號電平的聲頻信號耦合單元；和一個與所述聲頻信號耦合單元的輸出信號阻抗匹配的，增強低頻組成的，並且作為所述聲頻信號輸出裝置輸出的調節/低音補償器。
6.一種利用脈寬調製的聲頻電平控制電路，包括一個從計算機系統的音效卡輸入聲頻信號的聲頻信號輸入裝置；一個在控制監視器的移動或按動UK或DK時產生具有可變佔空比的PWM信號的微機；一個把微處理器產生的PWM信號轉變為DC電平的整流器；一個根據所述整流器的輸出電平調節輸入到所述聲頻信號輸入裝置中的聲頻信號電平的聲頻信號調節集成電路；一個處理所述聲頻信號電平調節集成電路調節的聲頻信號電平的聲頻信號處理器；和一個輸出和放大在所述聲頻信號處理器中處理後的聲頻信號的聲頻信號輸出裝置。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述整流器還包括轉變PWM信號發生器的輸出信號的一個電阻和一個電容器；和一個調節由電阻和電容器轉變的DC電平的電平調節裝置。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述整流器還包括消除外部浪湧電壓的穩壓二極體。
9.如權利要求6所述的方法，其中所述聲頻信號處理器還包括一個檢測所述聲頻信號電平調節集成電路輸出的聲頻信號電平，將其反饋到集成聲頻信號電平調節電路並調節之的聲頻信號電平檢測器；一個調節並輸出所述聲頻信號電平檢測器輸出的聲頻信號電平的聲頻信號耦合單元；和一個與所述聲頻信號耦合單元的輸出信號阻抗匹配的，增強低頻組成的，並且作為所述聲頻輸出裝置輸出它的調節/低音補償器。
全文摘要
一種使用PWM信號調節聲頻信號的輸出電平的聲頻電平控制電路。當使用者按動UK或DK時,在PWM信號發生器中產生具有可變佔空比的PWM信號。然後一個整流器把PWM信號轉變為DC電平。一個聲頻信號電平調節集成電路稍稍提高輸入到一個聲頻信號輸入電路的聲頻信號電平和整流器輸出的DC電平,並調節聲頻信號電平。由於PWM信號發生器輸出的脈寬可以調節,在進行靜音操作時不會產生爆音噪聲。
文檔編號G05B11/01GK1181679SQ9711674
公開日1998年5月13日 申請日期1997年8月13日 優先權日1996年10月31日
發明者尹安盛 申請人:三星電子株式會社