CN111698628B - 扩频调制方法和电路、音频放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种扩频调制方法、一种扩频调制电路、一种音频信号的脉宽调制方法以及一种音频放大器，该扩频调制方法包括：产生扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号；根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号。通过该扩频调制方法可以得到多频的锯齿波信号，通过该多频的锯齿波信号可以减小音频放大器的EMI辐射干扰。
Description
技术领域
本发明涉及音频放大技术领域，具体涉及一种扩频调制方法、一种扩频调制电路、一种音频信号的脉宽调制方法以及一种音频放大器。
背景技术
音频放大器，例如D类音频放大器，通过锯齿波信号如三角波信号对音频信号进行PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)处理，将模拟信号转化为方波信号输出，还会基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号，作用于音频放大器的功率输出级电路等。
发明人研究发现，采用频率单一的锯齿波信号时，音频放大器脉宽调制输出的方波信号会使得时钟信号的频率能量比较大，存在EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)较大的问题。
发明内容
基于此，本发明提供一种扩频调制方法、一种扩频调制电路、一种音频信号的脉宽调制方法以及一种音频放大器，可以减小EMI。
第一方面，提供一种扩频调制方法，包括：
产生扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号；
根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；
根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号。
在其中一个实施例中，所述根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号的步骤包括：根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，按照伪随机码产生所述扩频随机码信号。
在其中一个实施例中，所述根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码的步骤包括在扩频调制信号的每个周期对应产生一个伪随机码。
在其中一个实施例中，所述扩频调制信号为方波信号。
在其中一个实施例中，所述产生扩频调制信号的步骤包括：产生基准方波信号，以及对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同；
所述基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号的步骤包括：基于基准方波信号和各个分频方波信号产生与各方波信号同频率的各路锯齿波信号；
所述根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号的步骤包括：利用各个方波信号中频率最低的分频方波信号的输出频率来产生扩频随机码信号；
所述根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号的步骤包括：根据所述扩频随机码信号去改变基准方波信号和各路分频方波信号的频率，从而相应生成各路多频的锯齿波信号。
第二方面，提供一种音频信号的脉宽调制方法，包括：
根据上任一实施例中所述的扩频调制方法产生多频的锯齿波信号；
利用所述锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，以得到展宽频率的脉宽调制信号。
第三方面，提供一种扩频调制电路，包括：
扩频逻辑控制电路，用于根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；
扩频调制信号产生电路，用于产生所述扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号，并用于根据所述扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号。
在其中一个实施例中，所述扩频调制信号产生电路用于产生方波信号作为所述扩频调制信号。
在其中一个实施例中，所述扩频调制信号产生电路用于产生基准方波信号，并对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同；所述方波信号包括所述基准方波信号和分频方波信号；
所述调制信号电路用于基于基准方波信号和各个分频方波信号产生与各方波信号同频率的各路锯齿波信号；
所述伪随机码产生电路用于将各个方波信号中频率最低的分频方波信号来产生所述扩频随机码信号；所述扩频调制信号产生电路则用于根据所述扩频随机码信号去改变基准方波信号和各路分频方波信号的频率，从而相应生成各路多频的锯齿波信号。
在其中一个实施例中，所述扩频调制信号产生电路包括比较器、只至少一个充放电电路和至少一组开关，所述比较器的输出端与所述充放电电路连接，所述充放电电路与所述开关连接；所述比较器的第一输入端用于选择性接入第一基准电压和第二基准电压，第一基准电压高于第二基准电压；所述比较器的第二输入端与所述充放电电路连接以接入充放电电压；
所述比较器用于利用所述充放电电路的充放电功能输出方波信号，在接入第一基准电压时输出高电平，所述充放电电路充电，在充电电压达到第一基准电压时输出低电平，切换为接入第二基准电压，所述充放电电路放电，在放电电压达到第二基准电压时输出高电平，并切换为接入第一基准电压；
所述充放电电路用于根据所述比较器输出的方波信号输出锯齿波信号；
所述开关还与所述扩频逻辑控制电路连接，所述扩频逻辑控制电路用于利用扩频随机码信号改变开关的通断来改变充放电频率以改变方波信号的频率。
在其中一个实施例中，所述一组开关中包括至少为两个开关；
所述充放电电路为RC充放电电路，包括至少两个充放电电阻，各个充放电电阻串联，各个开关并联，相邻两个开关连接一充放电电阻；或者，所述充放电电路为RC充放电电路，包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联；或者，所述充放电电路为IC充放电电路，包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联。
在其中一个实施例中，所述扩频调制信号产生电路包括至少两路充放电电路和至少两组开关；每一路充放电电路对应连接一组开关；
所述扩频调制信号产生电路还包括分频器，所述比较器的输出端通过分频器与充放电电路连接，以通过所述分频器得到各个分频方波信号，所述比较器的输出端还直接与充放电电路连接，以得到基准方波信号。
在其中一个实施例中，所述扩频调制电路还包括基准电压产生电路和缓冲电路，所述缓冲电路分别与所述基准电压产生电路、比较器连接，所述基准电压产生电路用于提供第一基准电压和第二基准电压，所述缓冲电路用于根据选择性输出第一基准电压和第二基准电压，并用于隔离所述比较器输出翻转的干扰。
在其中一个实施例中，所述缓冲电路包括第一运算放大器、第一RC电路、P型MOS管M1、第二运算放大器、第二RC电路以及N型MOS管；所述第一RC电路包括电容C3和电阻R5，所述第二RC电路包括电容C4和电阻R6；
所述第一运算放大器的正输入端与基准电压电路连接，所述第一运算放大器的负输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端还分别与电容C3的第一端、电阻R5的第一端连接，电容C3的第二端接地，电阻R5的第二端与P型MOS管的源端连接，P型MOS管的漏端与比较器的第一输入端连接，P型MOS管在导通时提供第一基准电压；
所述第二运算放大器的正输入端与基准电压电路连接，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还分别与电容C4的第一端、电阻R6的第一端连接，电容C4的第二端解读，电阻R6的第二端与N型MOS管的源端连接，N型MOS管的漏端与比较器的第一输入端连接，N型MOS管在导通时提供第二基准电压。
在其中一个实施例中，所述扩频逻辑控制电路包括伪随机码生成电路和扩频随机码信号产生电路；所述伪随机码生成电路用于根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，所述扩频随机码信号产生电路用于按照伪随机码产生扩频随机码信号。
第四方面，提供一种音频放大器，包括如上任一实施例中所述的扩频调制电路，所述音频放大器用于接入音频信号，根据所述扩频调制电路产生的锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制后的音频信号送至扬声器。
在其中一个实施例中，所述音频放大器还包括第一级放大器、第二级放大积分器、脉宽调制比较器、功率输出级电路以及包括扬声器；所述第一级放大器的输入端用于接入音频信号，所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大积分器的输入端连接，所述第二级放大积分器的输出端连接所述脉宽调制比较器的第一输入端，所述脉宽调制比较器的第二输入端连接扩频调制电路以接入锯齿波信号，所述脉宽调制比较器的输出端与所述功率输出级电路的输入端连接，所述脉宽调制比较器用于利用锯齿波信号对经两级放大后的音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制信号输至功率输出级电路，所述功率输出级电路的输出端与所述扬声器连接，用于对脉宽调制信号进行功率放大后传至扬声器进行扬声。
上述扩频调制方法、扩频调制电路、音频信号的脉宽调制方法以及音频放大器，可以得到多频的锯齿波信号，音频放大器利用多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例中的扩频调制方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例中的扩频调制方法的流程示意图；
图3为本发明一个实施例中的扩频调制电路的结构示意图；
图4为本发明一个实施例中的扩频调制信号产生电路的结构示意图；
图5a为本发明一个具体实施例中产生基准方波信号的电路结构示意图；
图5b为本发明另一个具体实施例中的产生分频方波信号的电路结构示意图；
图6为一个具体实施例中的扩频调制信号产生电路产生信号的波形示意图；
图7本发明另一实施例中扩频调制电路的基准电压产生电路与缓冲电路的结构示意图；
图8为本发明一个具体实施例中的扩频调制信号产生电路产生的部分时钟信号的波形示意图；
图9为本发明一个实施例中的扩频逻辑控制电路的结构示意图；
图10为本发明一个具体实施例中的伪随机码随扩频调制信号变化的示意图；
图11为本发明一个具体实施例中的时钟信号频率分散前后的能量对比效果示意图；
图12为本发明一个实施例中的音频放大器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
如背景技术所述，发明人研究发现，采用频率单一的锯齿波信号时，音频放大器脉宽调制输出的方波信号会使得时钟信号的频率能量比较大，存在EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)较大的问题，对音频放大器的性能会产生影响。
基于此，本发明提出一种扩频调制方法，可以得到多频的锯齿波信号，通过该多频的锯齿波信号可以减小音频放大器的EMI。
图1为本发明实施例中一种扩频调制方法的流程示意图，如图1所示，该实施例中的扩频调制方法包括步骤102至步骤106：
步骤102，产生扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号。
扩频调制信号可以为方波信号。可以基于方波信号、结合RC充放电电路得到锯齿波信号。
步骤104，根据所述扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号。
在一个实施例中，可以根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，按照伪随机码产生所述扩频随机码信号。不同的伪随机码对应的扩频随机码信号是不同的，后续利用不同的扩频调制信号改变后的扩频调制信号输出频率也会不同，从而可得到多频的锯齿波信号。扩频随机码信号可以是电平信号，不同的电平信号改变后的扩频调制信号输出频率不同。
具体地，可以在扩频调制信号的每个信号周期对应产生一个伪随机码，相比于两个以上信号周期产生一个伪随机码，每个信号周期对应产生一个伪随机码可以使后续扩频调制信号输出频率被改变的次数多些，更有利于得到多频的锯齿波信号。
步骤106，根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号。
本步骤中改变所述扩频调制信号的输出频率指随时间的推移改变扩频调制信号的输出频率，多频的锯齿波信号指一路锯齿波信号在不同的时间段频率不同，包括至少两种不同的频率。
本步骤中扩频调制信号的输出频率被改变，故而扩频调制信号在时间维度上显然包括两种以上不同输出频率，锯齿波信号又是基于扩频调制信号产生的，所以生成的锯齿波信号是多频的。
音频放大器接入音频信号后，根据需要可输出低频、中频、高频等音频信号，对应地，就需要相应频段的锯齿波信号来调制。可以基于相应频段的方波信号来生成这些锯齿波信号，生成的这些锯齿波信号也均可以是多频的，以降低EMI干扰。图2为本发明另一实施例中的扩频调制方法，该实施例扩频调制方法可以生成多路多频的锯齿波信号。
如图2所示，在该实施例中的扩频调制方法中，所述产生扩频调制信号的步骤包括步骤202：产生基准方波信号，以及对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同。所述基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号的步骤包括步骤204：基于基准方波信号和各个分频方波信号产生与各方波信号同频率的锯齿波信号。所述根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号的步骤包括步骤206：利用频率最低的分频方波信号的输出频率产生所述扩频随机码信号。所述扩频调制信号包括基准方波信号和各个分频方波信号，则根据扩频随机码信号用以改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号的步骤包括步骤208：根据所述扩频随机码信号去改变基准方波信号和各个分频方波信号的频率，从而相应生成各路多频的锯齿波信号。
本实施例中，利用频率最低的分频方波信号得到的扩频随机码信号，在频率最低即周期最大的分频方波信号的频率改变一次时，基准方波信号和其他各个分频方波信号的频率也都得以改变。
其他实施例中，也可以选取任一路分频方波信号作为扩频调制信号。
综上，本发明实施例中的扩频调制方法，可以得到多频的锯齿波信号，音频放大器利用多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，那么基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。
本发明实施例还提出一种音频信号的脉宽调制方法，根据如上任一实施例中所述的扩频调制方法产生锯齿波信号；利用所述多频的锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，以得到展宽频率的脉宽调制信号。所述展宽频率，指脉宽调制信号的频段范围扩大，例如，展宽前频段固定在100HZ，展宽后扩大到50HZ～500HZ。脉宽调制信号是方波信号。本发明实施例中的音频信号的脉宽调制方法，通过多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，那么基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。
本发明还提供一种扩频调制电路，可以得到多频的锯齿波信号，通过该多频的锯齿波信号可以减小音频放大器的EMI。
图3为本发明一实施例中的扩频调制电路300的结构示意图，如图3所示，该实施例中的扩频调制电路300，包括：
扩频逻辑控制电路310，用于根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；扩频调制信号产生电路320，用于产生所述扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号，并用于根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的频率，从而输出多频的锯齿波信号。
上述扩频调制电路300，改变后的所述扩频调制信号在时间维度上显然存在两种以上的输出频率，锯齿波信号又是基于扩频调制信号产生的，所以生成的锯齿波信号是多频的。音频放大器通过利用多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，那么基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。
可以基于方波信号来产生锯齿波信号，通过改变方波信号的频率来改变锯齿波信号的频率。因此在其中一个实施例中，所述扩频调制信号产生电路320用于产生方波信号作为所述扩频调制信号。
在一个实施例中，如图4所示，所述扩频调制信号产生电路320包括比较器COMP1、至少一个充放电电路410和至少一组开关420，所述比较器的输出端与所述充放电电路连接，所述充放电电路410与所述开关420连接；所述比较器COMP1的第一输入端(同相输入端)用于选择性接入第一基准电压和第二基准电压，第一基准电压高于第二基准电压；所述比较器COMP1的第二输入端(反相输入端)与所述充放电电路410连接以接入充放电电压。
所述比较器COMP1用于利用充放电电路410的充放电功能输出方波信号，其中，在接入第一基准电压时输出高电平，充放电电路410充电，在充电电压达到第一基准电压时比较器COMP1输出低电平，所述比较器COMP1切换为接入第二基准电压，所述充放电电路410放电，在放电电压达到第二基准电压时比较器COMP1输出高电平，并切换为接入第一基准电压。
所述充放电电路410用于根据所述比较器COMP1输出的方波信号输出锯齿波信号；所述开关还与所述扩频逻辑控制电路310连接，所述扩频逻辑控制电路310用于利用扩频随机码信号改变开关的通断来改变充放电频率以改变方波信号的频率，从而改变所述锯齿波信号的频率。
例如，第一基准电压为0.8VDD，第二基准电压为0.2VDD。当比较器COMP1接入0.8VDD时，比较器COMP1输出为高电平，充放电电路充电；当充电电压达到0.8VDD时，比较器COMP1输出变为低电平，同时比较器COMP1基准切换为0.2VDD，充放电电路放电，当放电电压到0.2VDD时，比较器COMP1输出为高电平，同时比较器COMP1基准切换为0.8VDD。
在一个实施例中，所述一组开关中包括至少两个开关；所述充放电电路410为RC充放电电路，包括至少两个充放电电阻，各个充放电电阻串联，各个开关并联，相邻两个开关连接一充放电电阻，可以基于RC充放电电路的频率(或充放电时间)与RC值成反比的原理来改变方波信号的频率。所述扩频逻辑控制电路310利用扩频随机码信号改变开关通断，从而改变接入充放电电路的充放电电阻的大小来改变RC值以改变方波信号的频率。或者，RC充放电电路包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联，所述扩频逻辑控制电路310利用扩频随机码信号改变开关通断，从而改变接入充放电电路的电容值以改变方波信号的频率。
在另一个实施例中，所述充放电电路410也可以为IC充放电电路，包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联。通过改变开关420的通断来改变接入充放电电路的电容值，从而改变充放电频率(或充放电时间)以改变方波信号的频率，从而改变锯齿波信号的频率。
本发明实施例中的所述扩频调制电路300可以产生一路方波信号，也可以产生两路以上方波信号。因为音频放大器接入音频信号后，根据需求可能要输出低频、中频、高频等音频信号，对应地，就需要相应频段的锯齿波信号来调制。可以基于相应频段的方波信号来生成这些锯齿波信号，这些锯齿波信号也可以都是多频的。在所述扩频调制信号产生电路320产生两路以上方波信号的实施例中，所述扩频调制信号产生电路320用于产生基准方波信号，并对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号；所述方波信号包括基准方波信号和各个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同。所述扩频调制信号产生电路320用于根据各个方波信号产生与所述各个方波信号同频率的锯齿波信号；所述扩频逻辑控制电路310用于利用各个方波信号中频率最低的方波信号来产生所述扩频随机码信号；所述扩频调制信号产生电路320则用于根据该扩频随机码信号去改变各个方波信号的频率，从而得到对应的各个多频的锯齿波信号。
本实施例中，利用频率最低的分频方波信号得到的扩频随机码信号，在频率最低即周期最大的分频方波信号的频率改变一次时，基准方波信号和其他各个分频方波信号的频率也都得以改变。
具体地，所述扩频调制信号产生电路320包括分频器、至少两路充放电电路和至少两组开关，每一路充放电电路对应连接一组开关；所述比较器的输出端通过分频器与充放电电路连接，以通过所述分频器得到各个分频方波信号，所述比较器的输出端还直接与充放电电路连接，以得到基准方波信号。所述直接连接是指比较器的输出端不通过分频器直接跟充放电电路连接。
例如，如图5a和图5b所示，所述扩频调制信号产生电路320的比较器COMP1未经分频跟图5a中的RC充放电电路连接，输出基准方波信号，频率为12.8MHz，并得到第一路高频的锯齿波信号VOSC0。比较器COMP1还经过图5b中的分频器进行16分频得到16分频的方波信号，基于16分频的方波信号通过图5b中的RC充放电电路得到低频的锯齿波信号VOSC，频率为0.8MHz。
图5b中16分频的方波信号CLK_OSC生成扩频随机码信号去改变图5a开关K1～K7的通断，以改变接入充放电电路的电阻的大小，从而改变锯齿波信号VOSC0的频率，以及还改变图5b中开关K8～K14的通断，以改变接入充放电电路的电阻的大小，从而改变锯齿波信号VOSC的频率。
如图6所示，为一个实施例中比较器COMP1输出方波信号COMP_OUT、分频方波信号CLK_OSC、第一路锯齿波信号VOSC0和第二路锯齿波信号VOSC的波形示意图。第二路锯齿波信号VOSC的频率变化与作为扩频随机码信号的分频方波信号CLK_OSC的频率变化一致，第一路锯齿波信号VOSC0的频率变化周期是分频方波信号CLK_OSC的频率变化周期的16倍。第二路锯齿波信号VOSC的频率经过一个周期变化一次时，第一路锯齿波信号VOSC0的频率也得到了改变。
具体实现过程中，各个充放电电路是相匹配的，使得输出的各路锯齿波信号的幅值是一致的。所述匹配至少包括充放电电路中元器件的类型一致、个数一致以及版图环境一致等。
本发明另一实施例还提出一种扩频调制电路300，在该另一实施例中，如图7所示，所述扩频调制电路300还进一步包括基准电压产生电路710和缓冲电路720，所述缓冲电路720分别与所述基准电压产生电路710、比较器COMP1连接，所述基准电压产生电路710用于提供第一基准电压和第二基准电压，所述缓冲电路720用于选择性提供第一基准电压或第二基准电压。所述缓冲电路720还可用于隔离所述比较器COMP1输出翻转的干扰。
具体地，如图7所示，所述缓冲电路720包括第一运算放大器OP1、第一RC电路、P型MOS管M1、第二运算放大器OP2、第二RC电路以及N型MOS管M2；所述第一RC电路包括电容C3和电阻R5，所述第二RC电路包括电容C4和电阻R6；所述第一运算放大器OP1的正输入端与基准电压电路连接，所述第一运算放大器OP1的负输入端与所述第一运算放大器OP1的输出端连接，所述第一运算放大器OP1的输出端还分别与电容C3的第一端、电阻R5的第一端连接，电容C3的第二端解读，电阻R5的第二端与P型MOS管M1的源端连接，P型MOS管M1的漏端与比较器COMP1的第一输入端连接，P型MOS管M1在导通时提供第一基准电压；所述第二运算放大器OP2的正输入端与基准电压电路连接，所述第二运算放大器OP2的负输入端与所述第二运算放大器OP2的输出端连接，所述第二运算放大器OP2的输出端还分别与电容C4的第一端、电阻R6的第一端连接，电容C4的第二端解读，电阻R6的第二端与N型MOS管M2的源端连接，N型MOS管M2的漏端与比较器COMP1的第一输入端连接，N型MOS管M2在导通时提供第二基准电压。具体地，如图7所示，基准电压电路包括依次串联的电阻R1、电阻R2、R3和R4，电阻R1的第一端接入供电电压，电阻R4的第二端接地，电阻R1的第二端与第一运算放大器OP1的正输入端连接，电阻R3的第二端与第二运算放大器OP2的正输入端连接。
进一步地，扩频调制信号产生电路320还包括第一反相器N1，比较器COMP1的输出端跟第一反相器N1的输入端连接，P型MOS管M1的栅端与比较器COMP1的输出端处第一反相器N1的输出端连接，比较器COMP1输出高电平时，第一反相器N1输出低电平，可以维持P型MOS管M1导通。N型MOS管M2的栅端与比较器的输出端处第一反相器N1的输出端连接，比较器COMP1输出低电平时，第一反相器N1输出高电平，可以维持N型MOS管M2导通。
再进一步地，在包括第一反相器N1的前提下，具体实现时，例如为了让图5a中的RC充放电电路输出的锯齿波信号的变化与比较器COMP1输出的方波信号保持一致，扩频调制信号产生电路320还包括第二反相器N2，第一反相器N1的输出与第二反相器N2的输入连接，第二反相器N2的输出与RC充放电电路连接，即比较器COMP1的输出经过两个反相器，再经过RC充放电电路输出锯齿波信号。引入反相器有助于提高方波信号的稳定性。
在比较器COMP1输出的方波信号还需要经过分频器分频的实施例中，如图5b所示，分频器可以对第一反相器N1输出的方波信号进行分频，分频后的信号可以再经过一反相器反转后输出，作为分频方波信号CLK_OSC。
在本发明的另一些实施例中，分频器输出的分频方波信号还可以作为音频放大电路其他芯片的时钟信号。例如，如图5b所示，分频器输出了一些分频的时钟信号，假设方波信号的频率是12.8MHz，时钟信号CLK_PA是16分频的方波信号，其频率为0.8MHz，可以用作D类音频功放器的时钟信号。时钟信号CLK_AGC是8分频的方波信号，频率为1.6MHz，用于AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)芯片的计时。时钟信号CLK_CP是2分频的方波信号，其频率为6.4MHz，可以用作音频功放器中电荷泵的时钟信号。图8为时钟信号CLK_AGC和时钟信号CLK_CP的波形示意图。
关于扩频逻辑控制电路310，在一个实施例中，所述扩频逻辑控制电路310包括伪随机码生成电路910和扩频随机码信号产生电路920；所述伪随机码生成电路910用于根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，所述扩频随机码信号产生电路920用于按照伪随机码产生扩频随机码信号。不同的伪随机码对应的扩频随机码信号的是不同的，利用不同的扩频调制信号改变后的扩频调制信号输出频率也不同。
具体地，可以在扩频调制信号的每个周期都对应产生一个伪随机码。相比于两个以上信号周期产生一个伪随机码，每个信号周期对应产生一个伪随机码可以使扩频调制信号输出频率被改变的次数多些，更有助于得到多频的锯齿波信号。
扩频调制信号的输出频率每次增加或减少的程度可以但不限于是上一次频率的3％、6％或者12％等。
生成的伪随机码可以随时间从小到大，再从大到小，再从小到大...循环变化。例如，如图10所示，分频方波信号CLK_OSC信号的每个周期都生成一个伪随机码。伪随机码可以是3位的二进制码，SW0为低位，SW1为中位，SW2为高位，伪随机码一个循环为000、001、010、011、100、101、110、110、101、100、011、010、001、000。
扩频随机码信号可以是电信号，在扩频随机码信号通过改变开关通断来改变扩频调制信号的具体实施例中，伪随机码可以是二进制码，该电信号则为高电平信号或者低电平信号，在二进制码为0时，该电信号为高电平信号，开关导通，二进制码为1时，该电信号低电平信号时，开关关断。
例如，如图9所示，扩频随机码信号产生电路920可以包括一三八译码器，将为3位二进制码的伪随机码译码为8位二进制码，扩频随机码信号产生电路920对应可以输出8路电信号，一位二进制码控制一路电信号。例如，图5a和图5b均有7个开关，就可以利用其中的7路电信号分别控制这7个开关的通断。
综上，本发明实施例中的扩频调制电路300，可以得到多频的锯齿波信号。音频放大器通过利用多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，那么基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。图11为时钟信号频率分散前后的能量对比图，从图11可以看出，时钟信号的能量峰值明显降低。
本发明实施例还提出一种音频放大器，包括如上任一实施例中所述的扩频调制电路300，所述音频放大器用于接入音频信号，根据所述扩频调制电路300产生的锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制后的音频信号送至扬声器。
在另一个实施例中，如图12所示，所述音频放大器还包括第一级放大器1210、第二级放大积分器1220、脉宽调制比较器1230、功率输出级电路1240以及包括扬声器1250；所述第一级放大器1210的输入端用于接入音频信号，所述第一级放大器1210的输出端与所述第二级放大积分器1220的输入端连接，所述第二级放大积分器1220的输出端连接脉宽调制比较器1230的第一输入端，脉宽调制比较器1230的第二输入端连接扩频调制电路300以接入锯齿波信号，所述脉宽调制比较器1230的输出端与所述功率输出级电路1240的输入端连接，所述脉宽调制比较器1230用于利用锯齿波信号对经两级放大后的音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制信号输至功率输出级电路1240，所述功率输出级电路1240的输出端与所述扬声器1250连接，用于对脉宽调制信号进行功率放大后传至扬声器1250播放。功率输出级电路1240具体可以是功率放大器。
在一些实施例中，如果音频放大器需要输出多路不同频段的音频信号，脉宽调制比较器和锯齿波信号的数量也需要多个，各个脉宽调制比较器根据相应的锯齿波信号输出脉宽调制信号。
例如，如图12所示，扩频调制电路300输出两路频段不同的锯齿波信号，一路传至脉宽调制比较器1230a，另一路传至脉宽调制比较器1230b。
综上，本发明实施例中的音频放大器，通过利用多频的锯齿波信号可以展宽脉宽调制输出的方波信号的频率，那么基于脉宽调制输出的方波信号得到时钟信号的频率也可以被分散，从而时钟信号的能量也被分散，能量峰值降低，可以减少EMI对音频放大器的影响。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (16)
1.一种扩频调制方法，其特征在于，包括：
产生扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号；所述扩频调制信号为方波信号，所述锯齿波信号基于所述方波信号、结合RC充放电电路得到；
根据所述扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；
根据所述扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号。
2.根据权利要求1所述的扩频调制方法，其特征在于，所述根据所述扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号的步骤包括：根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，按照伪随机码产生所述扩频随机码信号。
3.根据权利要求2所述的扩频调制方法，其特征在于，所述根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码的步骤包括：在扩频调制信号的每个周期对应产生一个伪随机码。
4.根据权利要求1所述的扩频调制方法，其特征在于，所述产生扩频调制信号的步骤包括：产生基准方波信号，以及对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同；所述基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号的步骤包括：基于基准方波信号和各个分频方波信号产生与各方波信号同频率的各路锯齿波信号；
所述根据所述扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号的步骤包括：利用频率最低的分频方波信号的输出频率产生所述扩频随机码信号；
所述根据扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号的步骤包括：根据所述扩频随机码信号去改变基准方波信号和各个分频方波信号的频率，从而相应生成各路多频的锯齿波信号。
5.一种音频信号的脉宽调制方法，其特征在于，包括：
根据权利要求1-4任一项所述的扩频调制方法产生多频的锯齿波信号；
利用所述多频的锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，以得到展宽频率的脉宽调制信号。
6.一种扩频调制电路，其特征在于，包括：
扩频逻辑控制电路，用于根据扩频调制信号的输出频率产生扩频随机码信号；所述扩频调制信号为方波信号；
扩频调制信号产生电路，用于产生所述扩频调制信号并基于所述扩频调制信号生成锯齿波信号，并用于根据所述扩频随机码信号改变所述扩频调制信号的输出频率，从而生成多频的锯齿波信号；所述锯齿波信号基于所述方波信号、结合RC充放电电路得到。
7.根据权利要求6所述的扩频调制电路，其特征在于，所述扩频调制信号产生电路用于产生方波信号作为所述扩频调制信号。
8.根据权利要求7所述的扩频调制电路，其特征在于，所述扩频调制电路还包括调制信号电路和伪随机码产生电路；所述扩频调制信号产生电路用于产生基准方波信号，并对基准方波信号进行分频，得到至少一个分频方波信号，各个分频方波信号的频率不同；所述方波信号包括所述基准方波信号和分频方波信号；
所述调制信号电路用于基于基准方波信号和各个分频方波信号产生与各方波信号同频率的各路锯齿波信号；
所述伪随机码产生电路用于利用各个方波信号中频率最低的分频方波信号产生所述扩频随机码信号；
所述扩频调制信号产生电路则用于根据所述扩频随机码信号去改变基准方波信号和各路分频方波信号的频率，从而相应生成各路多频的锯齿波信号。
9.根据权利要求8所述的扩频调制电路，其特征在于，所述扩频调制信号产生电路包括比较器、至少一个充放电电路和至少一组开关，所述比较器的输出端与所述充放电电路连接，所述充放电电路与所述开关连接；所述比较器的第一输入端用于选择性接入第一基准电压和第二基准电压，所述第一基准电压高于第二基准电压；所述比较器的第二输入端与所述充放电电路连接以接入充放电电压；所述比较器用于利用所述充放电电路的充放电功能输出方波信号，在接入第一基准电压时输出高电平，所述充放电电路充电，在充电电压达到第一基准电压时输出低电平，切换为接入第二基准电压，所述充放电电路放电，在放电电压达到第二基准电压时输出高电平，并切换为接入第一基准电压；
所述充放电电路用于根据所述比较器输出的方波信号输出锯齿波信号；
所述开关还与所述扩频逻辑控制电路连接，所述扩频逻辑控制电路用于利用扩频随机码信号改变开关的通断来改变充放电频率以改变方波信号的频率。
10.根据权利要求9所述的扩频调制电路，其特征在于，所述一组开关中包括至少为两个开关；
所述充放电电路为RC充放电电路，包括至少两个充放电电阻，各个充放电电阻串联，各个开关并联，相邻两个开关连接一充放电电阻；或者，所述充放电电路为RC充放电电路，包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联；或者，所述充放电电路为IC充放电电路，包括至少两个充放电电容，各个充放电电容并联，每个开关与一充放电电容串联。
11.根据权利要求9所述的扩频调制电路，其特征在于，所述扩频调制信号产生电路包括至少两路充放电电路和至少两组开关；每一路充放电电路对应连接一组开关；
所述扩频调制信号产生电路还包括分频器，所述比较器的输出端通过分频器与充放电电路连接，以通过所述分频器得到各个分频方波信号，所述比较器的输出端还直接与充放电电路连接，以得到基准方波信号。
12.根据权利要求9所述的扩频调制电路，其特征在于，还包括基准电压产生电路和缓冲电路，所述缓冲电路分别与所述基准电压产生电路、比较器连接，所述基准电压产生电路用于提供第一基准电压和第二基准电压，所述缓冲电路用于选择性输出所述第一基准电压或第二基准电压。
13.根据权利要求12所述的扩频调制电路，其特征在于，所述缓冲电路包括第一运算放大器、第一RC电路、P型MOS管、第二运算放大器、第二RC电路以及N型MOS管；所述第一RC电路包括电容C3和电阻R5，所述第二RC电路包括电容C4和电阻R6；
所述第一运算放大器的正输入端与基准电压电路连接，所述第一运算放大器的负输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端还分别与电容C3的第一端、电阻R5的第一端连接，电容C3的第二端解读，电阻R5的第二端与P型MOS管的源端连接，P型MOS管的漏端与比较器的第一输入端连接，P型MOS管在导通时提供第一基准电压；
所述第二运算放大器的正输入端与基准电压电路连接，所述第二运算放大器的负输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端还分别与电容C4的第一端、电阻R6的第一端连接，电容C4的第二端接地，电阻R6的第二端与N型MOS管的源端连接，N型MOS管的漏端与比较器的第一输入端连接，N型MOS管在导通时提供第二基准电压。
14.根据权利要求6所述的扩频调制电路，其特征在于，所述扩频逻辑控制电路包括伪随机码生成电路和扩频随机码信号产生电路；所述伪随机码生成电路用于根据扩频调制信号的输出频率产生伪随机码，所述扩频随机码信号产生电路用于按照伪随机码产生扩频随机码信号。
15.一种音频放大器，其特征在于，包括如权利要求6-14任一项所述的扩频调制电路，所述音频放大器用于接入音频信号，根据所述扩频调制电路产生的锯齿波信号对音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制后的音频信号送至扬声器。
16.根据权利要求15所述的音频放大器，其特征在于，所述音频放大器还包括第一级放大器、第二级放大积分器、脉宽调制比较器、功率输出级电路以及包括扬声器；所述第一级放大器的输入端用于接入音频信号，所述第一级放大器的输出端与所述第二级放大积分器的输入端连接，所述第二级放大积分器的输出端连接所述脉宽调制比较器的第一输入端，所述脉宽调制比较器的第二输入端连接扩频调制电路以接入锯齿波信号，所述脉宽调制比较器的输出端与所述功率输出级电路的输入端连接，所述脉宽调制比较器用于利用锯齿波信号对经两级放大后的音频信号进行脉宽调制，并将脉宽调制信号输至功率输出级电路，所述功率输出级电路的输出端与所述扬声器连接，用于对脉宽调制信号进行功率放大后传至扬声器进行扬声。
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