CN101742380A - 静音电路以及相关电子装置与消除噪声方法 - Google Patents
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Abstract
一种静音电路以及相关电子装置与消除噪声方法。所述静音电路包括：放电元件，耦接于音频系统中的音频处理单元和音频输出单元之间；以及静音控制单元，用以当接收到表示该音频系统即将关闭电压侦测信号时，在该音频系统电源关闭前导通该放电元件，以便将来自该音频处理单元的输出电流释放至接地端，藉以将音频输出单元静音用以消除噪声。
Description
技术领域
本发明有关于一种静音电路，特别是关于一种能够在音频系统启动和关闭时，消除音频系统所产生的噪音的静音电路以及相关电子装置与消除噪声方法。
背景技术
普遍地，购买高质量家用和便携式音频系统的买主，都希望能有更好的音频效能，以及更多的选择项目来控制录音媒体中的播放(playback)功能。对用户来说，其中一项最重要的效能评断标准，那就是消除卡嗒声(clicks)、爆破音(pops)以及其它种类的噪声。这些噪声不但使人分心也会对喇叭或耳机造成伤害。这些瞬时噪声(卡嗒声和爆破音)，确实会使驱动喇叭或耳机的输出信号，瞬间提升至一相当高的电压电平。
在一个典型的音频系统中，负载(喇叭或耳机)是藉由一耦合电容耦接至一个用以提供电子模拟音频信号的音频集成电路。正常的静态输出节点电压大约为电源电压的一半。然而，在电源尚未供应至音频集成电路时，耦合电容上的输出节点电压为零伏特。随后，当音频集成电路启动时，输出节点电压从零伏特转变成静态电压，因此对耦合电容开始充电。这样的电压转变会在喇叭或耳机产生噪声，通常称为“爆破音”。当系统关闭以及输出节点电压从静态电压转变成零电压时，同样也会产生“爆破音”。
因此，需要改良的电路和方法来消除噪声。
发明内容
有鉴于此，根据本发明的一个实施例，提供一种静音电路，包括：放电元件，耦接于音频系统中的音频处理单元和音频输出单元之间；以及静音控制单元，用以当接收到表示该音频系统即将关闭电压侦测信号时，在该音频系统电源关闭前导通该放电元件，以便将来自该音频处理单元的输出电流释放至接地端。
根据本发明另一实施例，提供另一种静音电路，包括放电元件，耦接于音频系统中的音频处理单元和音频输出单元之间；以及静音控制单元，耦接至该放电元件，该静音控制单元包括：主动元件，具有控制端经由电容耦接至少一电源电压，当该音频系统启动时，该主动元件藉由交流电容耦合效应而导通，用以驱动该放电元件，使得该放电元件导通以便将该音频处理单元的输出电流释放至接地端，藉以将该音频输出单元静音用以消除噪声。
根据本发明另一实施例，提供另一种电子装置，包括音频处理单元；音频输出单元，耦接至该音频处理单元的输出端；以及静音电路，用以将该音频输出单元静音，包括：放电元件，耦接于该音频处理单元与该音频输出单元之间；以及静音控制单元，用以当该电子装置启动或该静音控制单元接收到表示该电子装置即将关闭的电压侦测信号时，驱动该放电元件以便将来自该音频处理单元的输出电流释放至接地端，其中该静音控制单元包括第一晶体管，该第一晶体管具有控制端经由第一电容耦接至该音频处理单元的电源端上的至少一电源电压，并且该第一晶体管于该电子装置启动时藉由交流电容耦合效应被导通，用以驱动该放电元件。
根据本发明另一实施例，提供另一种关于消除噪声的方法，包括收集至少一电源电压；当音频系统启动时，藉由交流电容耦合效应，供应该电源电压至主动元件的控制端用以导通该主动元件；以及导通放电元件用以将该音频系统中来自音频处理单元的输出电流释放至接地端。
藉此，本发明能够在音频系统启动和关闭时，消除音频系统所产生的噪音。
附图说明
图1所示为本发明的电子装置的实施例；
图2所示为本发明的静音控制单元的实施例；
图3所示为当电子装置启动时，音频输出单元的输出仿真结果；
图4所示为当电子装置关闭时，音频输出单元的输出仿真结果；
图5所示为本发明的静音电路的另一实施例。
具体实施方式
在说明书及前述的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前述的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前述的权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1为本发明中音频系统的实施例，此音频系统用以产生音频信号，并实施为电子装置100。电子装置100包括音频处理单元10，音频输出单元20以及静音电路30。电子装置100可为数字录像机(DVR)、DVD播放器、电视、计算机、音乐播放器等等。音频处理单元10用以处理音频数据以及驱动音频输出单元20产生对应的输出。音频处理单元10包括音频编码器/译码器(CODEC)12、运算放大器(Operational Amplifier，OP)13、电阻R1～R4以及电容C1～C3。音频编码器/译码器12用以执行模拟/数字转换以发送音频数据、编码数据、译码所接收的音频数据，以及按照从系统控制单元(图未显示)所提供音频信号编码/译码算法，来执行数字/模拟转换。运算放大器13、电阻R1～R4以及电容C1～C3形成放大电路，用以放大音频编码器/译码器12的输出以及驱动音频输出单元20发出相应声响。
音频编码器/译码器12的电源端16耦接至电源电压V1(例如+5VSTB)，运算放大器13的正电源端14耦接至电源电压V2(例如+12VSTB)与负电源端18耦接至电源电压V3(例如-5VSTB)。举例来说，电源电压V1～V3可由电源板(power board；图未显示)所供应，电源板侦测电源电压的状态并且提供电源辨识信号(例如电源良好信号；power good signal)用以表示电源电压的状态。当电源板的电源电压的状态为正常时，举例来说，电源板的输入电压准备就绪时，电源板输出第一逻辑状态(例如高电平)的电源良好信号。相反的，当电源板的电源电压的状态为不正常时，举例来说，电源板的输入电压尚未准备就绪时，或是电源板的交流电源电压即将要被关闭时，电源板则会输出第二逻辑状态(例如低电平)的电源良好信号。
音频输出单元20的输出是取决于音频处理单元10的输出端11。举例来说，音频输出单元20可为喇叭或耳机，但并不局限在此。静音电路30耦接至音频处理单元10的输出端11，当电子装置100(即音频系统)在启动和关闭时，将输出端11上的输出电流释放至接地端GND，藉此消除噪声(例如爆破音)。静音电路30包括放电元件Q1，静音控制单元32以及电压侦测电路34。在本实施例中，放电元件Q1为双极性接合晶体管(bipolar junction transistor)，但并不局限在此。举例来说，放电元件Q1可为其它型式的主动元件。
以下内容中的一部分参照图2(静音控制单元的实施例)所示元件进行介绍，为清楚起见请同时参照图1与图2。当电子装置100在启动时，或接收到表示电子装置100即将被关闭的电压侦测信号HWOFF时，或接收到由一程序所控制的软件静音控制信号(如图2中之信号SWC)时，静音控制单元32驱动放电元件Q1，用以将音频处理单元10的输出电流释放至接地端GND，藉以消除噪声。举例来说，当电子装置100在启动时，静音控制单元32经由二极管，收集电子装置100中的至少一电源电压SP，并且藉由电容的交流耦合效应将收集到的电源电压输出用以驱动主动元件的控制端，使得放电元件Q1快速导通以便释放音频处理单元10之输出电流，故音频输出单元20也因此静音。在某些实施例中，电源电压SP可为功能元件的电源端上的电源电压，例如音频处理单元10中的音频编码器/译码器12或运算放大器13，但并不局限在此，电源电压SP也可为电子装置100中最早被上拉的电源电压(earliest pulled-up powervoltage)。
电压侦测电路34侦测电子装置100中的至少一电源电压，用以决定电子装置100(即音频系统)是否即将被关闭。举例来说，当电子装置100中的电源电压(V1、V2或V3)低于一预定的电压电平时，电压侦测电路34输出表示电子装置100即将被关闭的电压侦测信号HWOFF，使得静音控制单元32驱动放电元件Q1以便释放输出端11上的输出电流，藉此消除电子装置100关闭时所产生的噪声。
除此之外，电压侦测电路34可为电源侦测集成电路，侦测电子装置100中的至少一电源电压(V1、V2或V3)，例如运算放大器13的正电源端14上的第一电源电压，或是音频编码器/译码器12的电源端16上的电源电压V1。当电子装置100中的侦测电源电压低于一预定的电压电平时，电源侦测集成电路输出电压侦测信号HWOFF(例如低电平信号)至二极管(例如图2中之D5)的阴极。因此，二极管D5导通并将晶体管(例图2中之Q3)的基极电压拉低，也因此静音电路30将音频输出单元20再一次静音。同样地，电压侦测电路34也可为比较器或是分压电路，但并不局限在此，因为运作方式与那些电源侦测IC大同小异，在此为了简化而省略。
在某些实施例中，电压侦测电路34是可以省略的，电压侦测信号HWOFF可为电源板中的电源辨识信号(即电源良好信号)，并且由通用输入/输出端(General Purpose Input Output，GPIO)所接收。举例来说，当电源板的电源电压的状态为正常时，例如电源板的输入电压准备就绪，电源板输出第一逻辑状态(例如高电平)的电源良好信号。相反的，当电源板的电源电压的状态为不正常时，例如电源板的输入电压尚未准备就绪，或是电源板的交流电源电压即将要被关闭，电源板输出第二逻辑状态(例如低电平)的电源良好信号。换句话说，当电源板侦测到电子装置100即将被关闭时，电子装置100输出一低逻辑电压电平的电源辨识信号(即电源良好信号)至二极管D5。因此，二极管D5导通并将晶体管Q3的基极电压拉低，也因此静音电路30将音频输出单元20再一次静音。
因为静音控制单元32可在电子装置100启动或即将被关闭时，使放电元件Q1导通用以释放输出端11的输出电流，因此噪声(例如爆破音)将会被消除。
图2为静音控制单元的实施例。请同时参照图1与图2。如图2所示，静音控制单元32A包括电阻R5～R14、电容C4～C6、二极管D1～D5、双极性接合晶体管Q2～Q3以及金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶体管N1。二极管D1和D2做为电源电压收集单元，二极管D1的阳极耦接至运算放大器13的正电源端14上的电源电压V2，二极管D2的阳极耦接至音频编码器/译码器12的电源端16上的电源电压V1，并且二极管D1和D2的阴极耦接至节点ND1。当电源电压V1或V2超过二极管D1和D2的临界电压时，二极管D1和D2便导通，因此电源电压V1或/与电源电压V2耦接至节点ND1。
电阻R5～R9、晶体管Q2以及电容C4做为驱动级。电阻R5耦接于放电元件Q1的基极与晶体管Q2的集电极之间，电阻R6耦接于放电元件Q1的基极与接地端GND之间，而电阻R7耦接于晶体管Q2的集电极与运算放大器13的负电源端18上的电源电压V3之间。晶体管Q2包括一射极耦接至节点ND1，一基极耦接至电阻R8和电阻R9，以及一集电极耦接至电阻R5和电阻R7。电容C4耦接于节点ND1与接地端GND之间，电阻R8耦接于节点ND1与晶体管Q2的基极之间。当跨过电阻R8的电压超过晶体管Q2的临界电压时，晶体管Q2会导通并驱动放电元件Q1。
MOS晶体管N1、电阻R10～R11以及电容C5用以作为驱动控制单元。MOS晶体管N1包括一第一端耦接至电阻R9，一第二端耦接至接地端GND，以及一控制端耦接至电容C5和电阻R10。电容C5耦接于节点ND1与MOS晶体管N1的控制端之间，电阻R10耦接于MOS晶体管N1的控制端与节点ND2之间，而电阻R11耦接于节点ND1与节点ND2之间。当二极管D1及/或D2导通时，运算放大器13的正电源端14上的电源电压V2，或音频编码器/译码器12的电源端16上的电源电压V1，经由一交流耦合电容效应(AC coupling)耦接至MOS晶体管N1的控制端，使得MOS晶体管N1导通。举例来说，当电子装置100启动时，由于电容C5的交流耦合效应，因此MOS晶体管N1的控制端上的电压会追随着电源端16上的电源电压V1或正电源端14上的电源电压V2变化。当MOS晶体管N1导通时，晶体管Q2跟着导通，而放电元件Q1也因此导通。
电阻R12～R13、晶体管Q3以及电容C6用以作为复原单元。二极管D3耦接于驱动控制单元与复原单元之间。二极管D3包括一阳极耦接至节点ND2，以及一阴极耦接至晶体管Q3的集电极。晶体管Q3包括一集电极耦接至二极管D3的阴极，一射极耦接至接地端GND，以及一基极耦接至电阻R13和电容C6。电阻R12耦接于节点ND1与二极管D3的阴极之间，电阻R13耦接于节点ND1与电容C6之间，而电容C6耦接于晶体管Q3的基极与接地端GND之间。
当电子装置100启动时，二极管D1及/或D2导通，音频处理单元10中的电源电压V1或V2开始对电容C6充电。经过一段时间后，当储存在电容C6的电压超过晶体管Q3的临界电压时，晶体管Q3便会导通，二极管D3的阴极被下拉至接地端GND，使得二极管D3导通。因此MOS晶体管N1关闭，静音控制单元32A也因此停止对音频输出单元20的静音动作。换句话说，当放电元件Q1导通一段预定的时间过后，静音控制单元32关闭放电元件Q1。在某些实施例中，这段预定的时间超过(大于)3秒钟，用以消除噪声。
二极管D4耦接至晶体管Q3的基极与一信号SWC之间，二极管D4具有一阳极耦接至晶体管Q3的基极与电容C6，以及一阴极耦接至电阻R14与信号SWC之间。举例来说，信号SWC为一通用输入/输出端的信号，并由软件或应用程序所控制。举例来说，当软件或应用程序要求将电子装置100静音时，软件或应用程序输出一低电平的信号SWC，使得晶体管Q3关闭而MOS晶体管N1导通。因此，静音控制单元32A将音频输出单元20再一次静音。
二极管D5耦接于晶体管Q3的基极与一电压侦测电路34所输出的电压侦测信号HWOFF之间，二极管D5具有一阳极耦接至晶体管Q3的基极与电容C6，以及一阴极耦接至电压侦测信号HWOFF。当二极管D5接收到由电压侦测电路34所输出之一表示电子装置100(音频系统)即将被关闭之电压侦测信号HWOFF；或接收到由一电源板(图未显示)所输出的一低电压电平信号时，二极管D5导通用以拉低晶体管Q3的基极电压，因此，静音控制单元32A将音频输出单元20再一次静音。
当电子装置100启动时，由于交流耦合效应，电容C5可视为短路，MOS晶体管N1的控制端上的电压会追随电子装置100中最早被上拉的电源电压，例如电源电压V1或电源电压V2，所以MOS晶体管N1将会比功能元件(音频编码器/译码器12或运算放大器14)还快导通，用以将音频输出单元20静音。因此，当电子装置100启动时所产生的爆破音将会被消除。图3显示当电子装置100启动时，音频输出单元20的输出仿真结果。如图所示，在电源启动时没有产生爆破音。
此外，当用以表示电子装置100(音频系统)即将被关闭的电压侦测信号HWOFF为一低电压电平时，二极管D5被导通用以拉低晶体管Q3的基极电压，因此静音电路30将音频输出单元20静音，故也消除了当电子装置100在关闭时所产生的爆破音。图4显示当电子装置100关闭时，音频输出单元20之输出仿真结果。如图所示，在电源关闭时没有产生爆破音。另外，当来自通用输入/输出端并且由软件或应用程序所控制的信号SWC为低电平时，二极管D4导通用以拉低晶体管Q3的基极电压，因此静音电路30将音频输出单元20静音。
图5为静音控制单元的另一实施例。如图所示，图5的静音控制单元32B与图2的静音控制单元32A类似，其差别在于电容C7耦接于晶体管Q2的基极与接地端GND之间，以及电容C8和电阻R15串联地连接于节点ND1与晶体管Q2的射极之间。由于电容C7、电容C8以及电阻R15，当电子装置100启动时，图5的晶体管Q2可以比图2的晶体管Q2更快导通，用以更快驱动放电元件Q1，因此可以避免电子装置100中的电源电压的上拉速度不够快的问题。
虽然本发明已就较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定者为准。
Claims (30)
1.一种静音电路，包括：
放电元件，耦接于音频系统中的音频处理单元和音频输出单元之间；以及
静音控制单元，用以当接收到表示该音频系统即将关闭的电压侦测信号时，在该音频系统电源关闭前导通该放电元件，以便将来自该音频处理单元的输出电流释放至接地端。
2.根据权利要求1所述的静音电路，其特征在于，该电压侦测信号为电源板的电源辨识信号，并且该电压侦测信号经由通用输入/输出端所接收。
3.根据权利要求1所述的静音电路，其特征在于，更包括电压侦测电路，用以侦测该音频系统中元件的电源端上的至少一电源电压，并且当该电源电压的电压电平低于预定电压电平时，输出表示该音频系统即将关闭的该电压侦测信号。
4.根据权利要求2所述的静音电路，其特征在于，该电压侦测电路包括电源侦测集成电路，比较器或是分压电路。
5.根据权利要求1所述的静音电路，其特征在于，该音频输出单元包括喇叭或是耳机。
6.根据权利要求1所述的静音电路，其特征在于，该静音控制单元更于该静音控制单元接收到由程序所控制的软件静音控制信号时，导通该放电元件以便将来自该音频处理单元的该输出电流释放至该接地端。
7.一种静音电路，包括：
放电元件，耦接于音频系统中的音频处理单元和音频输出单元之间；以及
静音控制单元，耦接至该放电元件，该静音控制单元包括：主动元件，具有控制端经由电容耦接至少一电源电压，当该音频系统启动时，该主动元件通过交流电容耦合效应而导通，用以驱动该放电元件，使得该放电元件导通以便将该音频处理单元的输出电流释放至接地端，藉以将该音频输出单元静音用以消除噪声。
8.根据权利要求7所述的静音电路，其特征在于，该电源电压为该音频系统启动时最早被上拉的电源电压。
9.根据权利要求7所述的静音电路，其特征在于，该静音控制单元更包括复原单元，用以当该主动元件导通预定时间后，将该主动元件关闭。
10.根据权利要求7所述的静音电路，其特征在于，该静音控制单元更于该静音控制单元接收到由程序所控制的软件静音控制信号时，导通该放电元件以便将来自该音频处理单元的该输出电流释放至该接地端。
11.根据权利要求7所述的静音电路，其特征在于，该电源电压为该音频系统中的功能元件的电源端上的电压。
12.根据权利要求11所述的静音电路，其特征在于，该功能元件包括音频编码器/译码器。
13.根据权利要求11所述的静音电路，其特征在于，该功能元件包括运算放大器，并且该电源电压为该运算放大器的正电源端上的电压。
14.一种电子装置，包括：
音频处理单元；
音频输出单元，耦接至该音频处理单元的输出端；以及
静音电路，用以将该音频输出单元静音，包括：放电元件，耦接于该音频处理单元与该音频输出单元之间；以及静音控制单元，用以当该电子装置启动或该静音控制单元接收到表示该电子装置即将关闭的电压侦测信号时，驱动该放电元件以便将来自该音频处理单元的输出电流释放至接地端，其中该静音控制单元包括第一晶体管，该第一晶体管具有控制端经由第一电容耦接至该音频处理单元的电源端上的至少一电源电压，并且该第一晶体管于该电子装置启动时藉由交流电容耦合效应被导通，用以驱动该放电元件。
15.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，该电压侦测信号为电源板的电源辨识信号，并且该电压侦测信号经由通用输入/输出端所接收。
16.根据权利要求15所述的电子装置，其特征在于，该静音控制单元更于在该静音控制单元接收到由程序所控制的软件静音控制信号时，导通该放电元件以便将来自该音频处理单元的该输出电流释放至该接地端。
17.根据权利要求16所述的电子装置，其特征在于，该静音控制单元更包括复原单元，用以当该第一晶体管导通预定时间后，将该第一晶体管关闭。
18.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该静音电路更包括电压侦测电路用以侦测该电子装置的该电源电压，当该电源电压的电压电平低于预定电压电平时，该电压侦测电路输出表示该电子装置即将关闭的该电压侦测信号。
19.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该电源电压为该电子装置启动时最早被上拉电源的电压。
20.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该音频处理单元包括音频编码器/译码器，该电源电压为该音频编码器/译码器的电源端上的电压。
21.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该音频处理单元包括运算放大器，该电源电压为该运算放大器的正电源端上的电压。
22.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该静音控制单元更包括二极管，该二极管耦接于该电压侦测信号与该复原单元之间。
23.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，该静音控制单元更包括：
至少一二极管，耦接于该电源电压与第一节点之间；
驱动级，耦接于该第一晶体管与该放电元件之间，用当第一晶体管导通时，导通该放电元件。
24.根据权利要求23所述的电子装置，其特征在于，该驱动级包括：
第二晶体管，耦接于该放电元件的控制端与该第一节点之间，并且具有控制端耦接至该第一晶体管。
25.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该驱动级更包括第二电容耦接于该接地端与该第二晶体管的控制端之间。
26.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该驱动级更包括第三电容与第一电阻串联耦接于该第一节点与该第二晶体管之间。
27.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该复原单元包括：
第三晶体管，耦接于该第一晶体管的控制端与该接地端之间；
第二电容，耦接于该接地端与该第三晶体管的控制端之间；以及
第一电阻，耦接于该第一节点与该第二电容之间。
28.一种消除噪声的方法，包括：
收集至少一电源电压；
当音频系统启动时，藉由交流电容耦合效应，供应该电源电压至主动元件的控制端用以导通该主动元件；以及
导通放电元件用以将该音频系统中来自音频处理单元的输出电流释放至接地端。
29.根据权利要求28所述的消除噪声的方法，其特征在于，更包括当该放电元件导通预定时间后，关闭该放电元件。
30.根据权利要求29所述的消除噪声的方法，其特征在于，更包括当接收到表示该音频系统即将关闭的电压侦测信号时，再一次导通该放电元件以便将该输出电流释放至该接地端。
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