[发明专利]控制PWM脉冲产生音量大小的装置及方法

说明书

本发明涉及一种控制脉冲宽度调制(PWM)音量的方法及装置，特别是涉及一种利用系统的基频时钟脉冲加上一延迟电路来控制PWM脉冲的工作周期(duty cycle)，进而调整扬声装置音量大小的方法及装置。

利用PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制扬声器(speaker)的技术已为人所知，其主要是将特定频率声音的音量(PCM value)转换为一同频率而具不同工作周期的方波，用此方波推动扬声器发声。由于PWM脉冲输出频率的工作周期会与扬声器的音量大小呈线性的关系，所以在PWM的电路中经常包含计数器(counter)、比较器(comparator)等基本单元，根据音量的大小来计数PWM脉冲的工作周期。

PWM的分辨率往往受到系统时钟脉冲(system clock)所限制，一个6kHz双端八比特(Double End 8 Bit)同步设计的PWM生成器，至少需要768kHz的时钟脉冲才能正常工作，而在实际的应用中甚至会以4个24kHz的PWM脉冲来组成一个6kHz声音的取样波形以改善音质，并达到可变频的目的。在此情况下，则系统所需要的最小脉冲将增为3MHz，此即为市面上常见的规格。

换言之，因为PWM的分辨率会受到系统时钟脉冲所限制，所以如果要调整其动态范围，传统的作法是利用改变输出缓冲器(Output Buffer)的推动能力来加以调整，这种方法虽然可以调节PWM输出的音量，然而由于输出缓冲器的大小与音量间无固定的关系式可遵循，所以用这种方式需要反复验证才可能达到预期效果。

另一种方法则是将PCM值依音量衰减的幅度进行乘法运算后而输出到PWM单元，但是这种方式不但花费大量软硬件资源，且因为舍入(Round Off)的原因而容易造成误差。

另外，在美国专利第5150415号中揭露了一种使用脉冲调制(Pulse Modulation)来控制音量的方法，但是由于其使用了一个额外的高频信号作为调变信号，如果此调变信号的频率与PWM脉冲的频率没有适当的对应，则将此方法应用在PWM音量的调整上时，会使音量的控制失去线性的特性。

为了解决上述的问题，本发明提供一种控制一PWM脉冲所产生音量大小的装置，该PWM脉冲是依据一系统时钟脉冲所产生，该装置包括一延迟电路、一多任务器及一逻辑电路。延迟电路根据系统时钟脉冲产生复数音量衰减脉冲，该些音量衰减脉冲间具有不同工作周期。多任务器根据一音量选择信号，从该些音量衰减脉冲中选取一特定音量衰减脉冲。逻辑电路接收特定音量衰减脉冲，而与系统脉冲进行或运算后，产生一声音推动信号。

本发明亦提供一种控制一PWM脉冲所产生音量大小的方法，该PWM脉冲依据一系统时钟脉冲所产生，该方法包括以下步骤。首先，利用系统基频时钟脉冲来产生许多具有不同工作周期的音量衰减脉冲。接着，依据一被选定音量，在该些具有不同工作周期的音量衰减脉冲中选择一具有对应被选定音量的工作周期的音量衰减脉冲。最后，对PWM脉冲及所选择的音量衰减脉冲进行或运算而输出一调变后的PWM脉冲。

由于本发明中，PWM输出的最小分辨率为一个系统基频时钟脉冲的周期，所以经过上述的调变并不会发生失真的现象，而可以线性化调整音量大小，因所使用的频率均与系统时钟脉冲相同，均属超音波范围，不会产生音频范围内的谐振。

为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图简要说明

图1是本发明中一实施例的方块图。

图2是本发明中一实施例的时序图。

图3是本发明中一实施例的延迟电路方块图。

图4是本发明中一实施例的延迟电路的时序图。

图5是本发明中一实施例的方法流程图。

图6是本发明一实施例中，利用系统基频时钟脉冲来产生多个具有不同工作周期的音量衰减脉冲的流程图。图中符号说明

101～延迟电路；

106～多任务器；

111A、111B～或门(OR gate)；

20、21～延迟单元；

201、211～延迟闸；

202、212与门～(AND gate)；

100～系统基频时钟脉冲；

102、103、104、105、110～音量衰减时钟脉冲；

107、108～选择信号；    

109A、109B～PWM脉冲；

112A、112B～声音推动信号；

203、213～延迟信号。