DE19953121A1

DE19953121A1 - Verfahren zur Steuerung einer Audioanlage und Audioanlage

Info

Publication number: DE19953121A1
Application number: DE1999153121
Authority: DE
Inventors: Siegmund Schreiber; Gerhard Pfaffinger
Original assignee: Harman Audio Electronic Systems GmbH
Current assignee: Harman Becker Automotive Systems GmbH
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: DE19953121B4

Abstract

In einer Audioanlage mit einer digitalen Audioschnittstelle, an die eine Endstufe mit einem Lautsprecher angeschlossen ist, wird ein analoges Audiosignal mittels eines Wandlers vor der Schnittstelle in ein digitales Audiosignal und nach der Schnittstelle wieder in ein analoges Audiosignal gewandelt. Um in einer Audioanlage den technischen Aufwand, insbesondere an teueren Bausteinen, zu verringern, erzeugt bereits die digitale Audioschnittstelle (P) mittels eines Pulsweitenmodulators (PWM) ein pulsweitenmoduliertes Signal, das von einem Audiosignal (A) moduliert wird. Besonders vorteilhaft ist es, für die Audioschnittstelle (P) einen I·2·S-Bus vorzusehen. Es werden keine Wandler mehr benötigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Au dioanlage mit einer Audioschnittstelle, an die eine Endstufe mit einem Lautsprecher angeschlossen ist sowie eine Audio anlage mit einer Audioschnittstelle, an die eine Endstufe mit einem Lautsprecher angeschlossen ist.

Es ist bekannt, ein analoges Audiosignal mittels Analog-Digi tal-Wandler in ein digitales Audiosignal zu wandeln und über eine digitale Datenleitung, zum Beispiel einen I²S-Bus, zu einer Endstufe zu übertragen, wo die digitalen Audiosignale mittels Digital-Analog-Wandler wieder in analoge Audiosignale umgewandelt werden. Wegen der Analog-Digital-Wandler und der Digital-Analog-Wandler ist das Übertragungsverfahren verhält nismäßig aufwendig; ausserdem sind die Wandler teuere Bau steine.

Es ist ebenfalls bekannt, dass es Verfahren gibt, die mit schnellen Schalttransistoren analoge Signale erzeugen, z. B. die Pulsweitenmodulation und die Deltamodulation.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den technischen Aufwand, insbesondere an teueren Bausteinen, bei einem Verfahren zur Steuerung einer Audioanlage zu verringern und die Ausgangs leistung zu erhöhen.

Die Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Audioanlage löst diese Aufgabe verfahrensmäßig gemäß Anspruch 1 dadurch, dass schon die Audioschnittstelle direkt ein pulsweitenmodu liertes Signal erzeugt, das von einem Audiosignal moduliert wird.

Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe gemäß Anspruch 7 dadurch gelöst, dass die Audioschnittstelle als digitaler Signalprozessor mit einem Pulsweitenmodulator ausgeführt ist, der von einem Audiosignal moduliert wird.

Erfindungsgemäß ist in einer digitalen Audioschnittstelle, an die eine Endstufe mit einem Lautsprecher angeschlossen ist, ein Pulsweitenmodulator vorgesehen, der von einem Audiosignal moduliert wird. Die digitale Audioschnittstelle sendet daher statt des üblichen Audioformates ein digitales pulsweitenmodu liertes Signal zur Endstufe mit dem Lautsprecher. Der Laut sprecher wirkt dabei unterstützend als Tiefpass. Somit ist kein Digital-Analog-Wandler erforderlich, um das von der digi talen Audioschnittstelle erzeugte pulsweitenmodulierte Signal in ein analoges Signal umzuwandeln. Das pulsweitenmodulierte Signal wird in der Endstufe verstärkt und anschließend dem Lautsprecher und einem Tiefpassfilter zugeführt, wo es in akustische Signale gewandelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Audio anlage werden nun anhand der Figuren beschrieben und erläu tert.

Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 Impulsdiagramme einer Audioschnittstelle,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm der Erfindung,

Fig. 5 eine Tabelle mit einem Codesatz zur Generierung eines 64 Bit breiten pulsweitenmodulierten Si gnals und

Fig. 6 eine Tabelle mit einem Codesatz zur Generierung eines 32 Bit breiten pulsweitenmodulierten Signals.

In der Fig. 1 ist der Ausgang der Audioschnittstelle, die als digitaler Signalprozessor P ausgeführt ist, an den Eingang der Endstufe E angeschlossen, an die ein Lautsprecher L an geschlossen ist.

Im digitalen Signalprozessor P ist der Ausgang eines Bandpas ses BP mit dem Eingang eines Pulsweitenmodulators PWM verbun den ist. Der Ausgang des Pulsweitenmodulators PWM ist mit dem Eingang der Endstufe E verbunden, während das analoge Audio signal A am Eingang des Bandpasses BP liegt.

Das analoge Audiosignal A wird im Bandpass BP bandbegrenzt. Das bandbegrenzte Signal am Ausgang des Bandpasses BP modu liert die Pulsweite des vom Pulsweitenmodulator PWM erzeugten pulsweitenmodulierten Signales, das der Endstufe E der Audio anlage zugeführt wird. In der Endstufe E wird das pulsweiten modulierte Signal verstärkt, tiefpassgefiltert und dem Laut sprecher zugeführt, der es wegen seiner Eigenschaft als Tief pass in akustische Signale wandelt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass kein Digital-Analog-Wandler mehr erforder lich ist. Es ist lediglich die ohnehin vorhandene digitale Audioschnittstelle so zu programmieren, dass sie als Puls weitenmodulator wirkt. Es sind daher keine zusätzlichen Bau steine erforderlich; vielmehr wird eine digitale Schnittstelle erfindungsgemäß programmiert.

Besonders vorteilhaft ist es, den sogenannten I²S-Bus, der auf vielen digitalen Audiobausteinen integriert ist, erfindungs gemäß als Pulsweitenmodulator einzusetzen.

In der Fig. 3 sind die Impulsdiagramme eines herkömmlichen I²S-Busses gezeigt. Ein I²S-Bus erzeugt ein Rahmensignal F, ein Taktsignal T und ein Datensignal D. Das Rahmensignal dient zur Unterscheidung zweier Kanäle, meist des rechten und des linken Stereokanals, während das Taktsignal die Übertragung der digi talen Signale auf der Datenleitung steuert. Mit jeder steigen den Flanke des Taktsignals wird der aktuelle Zustand des Da tensignals abgefragt. Die üblichen Bitbreiten liegen in einer Größenordnung von 16 bis 32 Bit pro Kanal.

In der Fig. 4 ist ein Impulsdiagramm der Erfindung gezeigt.

Die Taktleitung T und die Rahmenleitung F werden nicht mehr benötigt, sondern nur noch die Datenleitung D. Der Rahmen F und der Takt T sind daher in der Fig. 4 gepunktet dar gestellt.

Es wird nun das in der Fig. 2 gezeigte zweite Ausführungsbei spiel der Erfindung beschrieben und erläutert.

Das zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Audio anlage ist zusätzlich zum Bandpass BP und zum Pulsweitenmodu lator PWM mit einem Rauschformer N und einem Mischer M ausge rüstet. Der Rauschformer N liegt zwischen dem Bandpass BP und dem Pulsweitenmodulator PWM und verschiebt das Rauschspektrum in den nichthörbaren Bereich. Der Mischer M, dem das Stereo signal des linken Kanals LK und das Stereosignal des rechten Kanals RK zugeführt wird, liegt am Eingang des Bandpasses BP.

Im Mischer M werden die Stereosignale des rechten und des linken Kanals LK und RK gemischt und anschließend dem Bandpass BP zugeführt, der sie bandbegrenzt. Der Rauschformer N ver schiebt das Rauschspektrum in den nichthörbaren Bereich. Der Pulsweitenmodulator PWM erzeugt ein pulsweitenmoduliertes Signal, das vom Stereosignal des linken und des rechten Kana les moduliert ist. Weil, wie bereits erwähnt, der Lautsprecher als Tiefpass wirkt, kann er unmittelbar mit dem pulsweitenmo dulierten Signal angesteuert werden. Es ist auch möglich, für jeden Stereokanal eine digitale Schnittstelle mit einer an geschlossenen Endstufe vorzusehen. In diesem Fall wird der Mischer nicht benötigt. Das pulsweitenmodulierte Signal wird auf der Datenleitung der digitalen Audioschnittstelle ausge geben. Die Leitung für den Takt und für den Rahmen werden nicht benötigt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Bitrate des pulsweitenmodulierten Signales halbiert, um die Abtastrate zu verdoppeln. Das pulsweitenmodulierte Signal kann symmetrisch oder unsymmetrisch sein.

In der Fig. 5 ist eine Tabelle mit einem Codesatz zur Gene rierung eines 64 Bit breiten pulsweitenmodulierten Signals mit einfacher Abtastrate gezeigt.

In der Fig. 6 ist eine Tabelle mit einem Codesatz zur Gene rierung eines 32 Bit breiten pulsweitenmodulierten Signals mit doppelter Abtastrate abgebildet.

Die Erfindung ist für Audioanlagen mit einer digitalen Audio schnittstelle geeignet. Besonders vorteilhaft ist es, für die Erfindung einen I²S-Bus vorzusehen.

Bezugszeichenliste

A analoges Audiosignal
BP Bandpass
D Datensignal
E digitale Endstufe
F Rahmen
G Tiefpass
LK linker Kanal
LS Lautsprecher
M Mischer
N Rauschformer
P digitaler Signalprozessor, digitale Audioschnitt stelle
PWM Pulsweitenmodulator
RK rechter Kanal
T Takt

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Audioanlage mit einer Audio schnittstelle (P), an die eine digitale Endstufe (E) mit ei nem Lautsprecher (LS) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Audioschnittstelle (P) ein pulsweitenmoduliertes Signal er zeugt, das von einem Audiosignal (A) moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das puls weitenmodulierte Signal auf der Datenleitung der Audio schnittstelle (P) ausgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bit breite des pulsweitenmodulierten Signales halbiert wird, um die Abtastrate zu verdoppeln.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein symme trisches pulsweitenmoduliertes Signal erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unsym metrisches pulsweitenmoduliertes Signal erzeugt wird.

6. Audioanlage mit einer Audioschnittstelle (P), an die eine Endstufe (E) mit einem Lautsprecher (LS) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Audio schnittstelle (P) als digitaler Signalprozessor mit einem Pulsweitenmodulator (PWM) ausgeführt ist, der von einem Au diosignal (A) moduliert wird und der an die Endstufe (E) mit dem Lautsprecher (LS) angeschlossen ist.

7. Audioanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pulsweitenmodulator (PWM) ein Bandpass (BP) vorgeschaltet ist.

8. Audioanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Puls weitenmodulator (PWM) ein Rauschformer (N) vorgeschaltet ist.

9. Audioanlage nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Audio signal eines linken Stereokanals (LK) und das Audiosignal eines rechten Stereokanals (RK) am Eingang eines Mischers (M) liegt, dass der Ausgang des Mischers (M) mit dem Eingang des Bandpasses (BP) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Rauschformers (N) verbunden ist, und dass der Ausgang des Rauschformers (N) mit dem Eingang des Pulsweitenmodulators (PWM) verbunden ist.

10. Verfahren bzw. Audioanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Audioschnittstelle (P) ein I²S-Bus vorgesehen ist.