CN101815232B

CN101815232B - 音频装置和输出/输入音频的方法

Info

Publication number: CN101815232B
Application number: CN 200910007784
Authority: CN
Inventors: 蔡仲航; 唐伟诚
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: CN101815232A

Abstract

一种用于耦接于音频端口的音频装置与输出/输入音频的方法，该装置包含：电容、负载、输出放大模块及输入放大模块。电容耦接音频端口。负载耦接音频端口。输出放大模块在第一工作电压工作，将第一音频信号输出至音频端口，且第一音频信号的直流电平实质上为零伏特。输入放大模块在第二工作电压工作，接收来自音频端口的第二音频信号。其中，当音频端口为输出状态时，输出放大模块致能而输入放大模块禁能，并且当音频端口为输入状态时，输入放大模块致能而输出放大模块禁能。

Description

音频装置和输出/输入音频的方法

技术领域

本发明有关一种音频装置与音频输入/输出方法，具体地说有关一种节省电容的音频装置与输出/输入音频的方法。

背景技术

音频系统中有所谓的重新配置机制(re-tasking)，即指同一个音频端口(audio port)可由使用者按照需求而设定为输入音频或输出音频，换句话说，即该音频端口同时具有输入音频与输出音频的功能。

在传统的重新配置机制中，音频端口会同时连接两个运算放大器，分别为输出运算放大器与输入运算放大器。不论是输出或输入运算放大器，两者的外部电路会分别各自连接一大电容或是共享一大电容，然后由各自连接的电容或是该共享的大电容来过滤掉声音频率中的直流分量，因此这些电容可被称为直流阻隔电容(DC blocking capacitor)。

然而，不论是上述中输出或输入放大器端需分别连接电容的结构，或是共用具有较大电容值的电容的结构，对于电容数量的需求或电容值的要求均较高，由此，对于成本上的考虑较为不利。而且，直流阻隔电容容易造成输出时的爆音(pop noise)现象，因此传统作法中，会在外部多增加一运算放大器以消除爆音，如此将多增加成本的支出。

因此，如何解决上述音频系统中对于同时具有输出与输入功能的音频端口所产生的问题，且得到良好的音质，是需要解决的问题。

发明内容

基于此，本发明提出一种音频装置与输出/输入音频的方法，其用于耦接于具有输出/输入功能的音频端口，本发明的方案虽然仅具有一个电容，且省略了在外部的用以消除爆音的运算放大器，但却仍然具有良好的音质效果。

本发明提出一种音频装置，其耦接于音频端口，该装置包含：电容、负载、输出放大模块及输入放大模块。电容耦接于音频端口。负载耦接于音频端口。输出放大模块在第一工作电压工作，用于将第一音频信号输出至音频端口，且第一音频信号的直流电平实质上为零伏特。输入放大模块在第二工作电压工作，用于接收来自音频端口的第二音频信号。其中，当音频端口为输出状态时，输出放大模块致能而输入放大模块禁能，并且当音频端口为输入状态时，输入放大模块致能而输出放大模块禁能。

本发明也提出一种音频输入/输出方法，包含下列步骤：提供耦接于音频端口的电容与负载；提供输出放大模块与输入放大模块；在第一工作电压操作输出放大模块，以将第一音频信号输出至音频端口，且第一音频信号的直流电平实质上为零伏特；在第二工作电压操作输入放大模块，以接收来自音频端口的第二音频信号；当音频端口为输出状态时，输出放大模块致能，且输入放大模块禁能；并且当音频端口为输入状态时，输入放大模块致能，且输出放大模块禁能。

本发明也提出一种音频装置，用于耦接于音频端口，该装置包含：电容、负载、输出放大模块及输入放大模块。电容耦接于音频端口。负载耦接于音频端口。输出放大模块在第一工作电压工作，用于将第一音频信号输出至音频端口。输入放大模块在第二工作电压工作，用于接收来自音频端口的第二音频信号。其中，当音频端口为输出状态时，输出放大模块致能而输入放大模块禁能，并且当音频端口为输入状态时，输入放大模块致能而输出放大模块禁能，且第一工作电压与第二工作电压不相同。

本发明也提出一种输出/输入音频的方法，包含下列步骤：提供耦接于音频端口的电容与负载；提供输出放大模块与输入放大模块；在第一工作电压操作输出放大模块，以将第一音频信号输出至音频端口；在第二工作电压操作输入放大模块，以接收来自音频端口的第二音频信号，且第一工作电压与第二工作电压不相同；当音频端口为输出状态时，输出放大模块致能，且输入放大模块禁能；并且当音频端口为输入状态时，输入放大模块致能，且输出放大模块禁能。

下面将参考附图说明有关本发明的优选实施例及其效果。

附图说明

图1是根据本发明实施例的音频装置的示意图；

图2A是根据本发明的音频装置的输出状态的示意图；

图2B是根据本发明的音频装置的输入状态的示意图；

图2C是根据本发明的音频装置的输入状态的另一示意图；且

图2D是根据本发明的音频装置的输入状态的又一示意图。

具体实施方式

下面参考图1，该图为示出根据本发明实施例的音频装置的示意图。本发明所提出的音频装置用于耦接于音频端口50，该装置包含：电容10、负载20、输出运算放大器(output OP amplifier)30、输入运算放大器(input OPamplifier)40。其中，音频端口50可用于输出/输入音频信号。

电容10具有第一端12与第二端14，其中第一端12耦接音频端口50。由图1所示可知，本发明的音频装置中的输出运算放大器30与输入运算放大器40仅使用一个电容10，且因为输入运算放大器40本身的电路特性，其内阻在设计上阻抗值较高，所以本发明所耦合的电容10可使用小电容。和现有技术相比，除省略了原本连接输出运算放大器30的电容外，亦节省了大电容所造成的成本支出。此外，输出放大器30用于将一音源信号(下面称为输出音频信号)输出至音频端口50，而输入放大器40用于从音频端口50接收一音源信号(下面称为输入音频信号)。

负载20的一端耦接在电容10的第一端12与音频端口50之间。偏压模块60用于提供麦克风偏压。其中，在后面将更详细地说明负载20与偏压模块60。

输出运算放大器30的输出端32耦接于电容10的第一端12，输入运算放大器40的输入端42耦接于电容10的第二端14。由于音频端口50具有输出状态与输入状态这两种不同的功能，因此本发明提出，当音频端口50为输出状态时，输出运算放大器30致能(enable)而输入运算放大器40禁能(disable)。当音频端口50为输入状态时，输入运算放大器40致能而输出运算放大器30处于禁能状态。

接着，将列举出多种不同的输入/输出状态的实施情况，以说明本发明所提出的音频装置的运行方式。在此，先说明输出运算放大器30接收正电压(+V)与负电压(-V)，并根据正电压与负电压来决定输出运算放大器30的工作电压。

参考图2A，其是根据本发明的音频装置的输出状态的示意图。当音频端口50为输出状态时，将输入运算放大器40禁能，且偏压模块60切换至高阻抗而呈现断路的状态(也就是禁能偏压模块60)，再将输出运算放大器30致能，使输出音源信号可被顺利地输出至音频端口50，而传送至与音频端口50连接的外部装置，如图中所示的计算机70或耳机72，但不限于此。在这里，举计算机70与耳机72为例分别说明接收音源信号的两种不同外部装置。

在这里，输出运算放大器30所接收的正电压可以是+2.5伏特、负电压可以是-2.5伏特，就是说，输出运算放大器30的第一工作电压可在±2.5伏特之间，但不限于此。另外，由图中所示可知，输入运算放大器40所接收的正电压可以是输出运算放大器30所接收的正电压的两倍(2*V)，而负电压可以是地(GND)电压。从上述例子来看，输入运算放大器40所接收的正电压可以是+5伏特，就是说，输入运算放大器40的第二工作电压可以在0～5伏特之间，但同样不限于此。由上述说明可知，第一工作电压与第二工作电压并不相同。

由于输出运算放大器30的第一工作电压可以在±2.5伏特之间，因此输出运算放大器30所传送的输出音频信号的直流电压电平为零伏特。现有技术中，输出运算放大器所传送的输出音频信号的振幅大多被设定在0～5伏特之间，所以其直流电压电平为2.5伏特，也就是因为输出音频信号的直流电压电平不是零伏特，因此容易产生爆音(pop noise)的现象。所以，本发明将输出运算放大器30所传送的输出音频信号的直流电压电平设定为零伏特，而用以消除爆音，如此与现有技术相比可省略外部的用以消除爆音的运算放大器，更加节省成本的支出。

参考图2B，其是根据本发明的音频装置的输入状态的示意图。在该实施例中，音频装置为输入状态，而由音源供应装置74提供一输入音源信号。在这里，音源供应装置74具有运算放大器742和耦接电容744，而将输入音源信号传送至音频端口50。此时，禁能偏压模块60与输出运算放大器30，再将输入运算放大器40致能，以便将输入音源信号顺利传送至输入运算放大器40。在这里，输出运算放大器30的禁能状态近似于开路的状态，故本发明特别将其称为浮置(floating)状态。

在这里，可通过检测电路来检测音频端口50的目前状态是输入状态或是输出状态，而发出状态信号来告知本发明的音频装置。而本发明的音频装置根据该状态信号来决定是否对输出运算放大器30禁能。这是本领域技术人员所熟知的，因此在此不再赘述。当然，还有许多用于确定音频端口50的目前状态的方法，碍于篇幅，仅举一例进行说明，但并不限于此。

然而，在将输入音源信号传送至输入运算放大器40之前，其会先经过电容744与电容10所组成的路径，在电路特性中，两串联电容间的电压为一未知电压(voltage unknown)的状态，也就是说当输入音源信号经过电容744与电容10所组成的路径时，会造成输入音源信号的直流电压电位无法确定。因此，本发明在两个电容之间耦接一负载20，用于调整输入音源信号的直流电压电平。其中，负载20需要被设定为较大的阻抗值，如47KΩ，但不限于此。

参考图2C，其为根据本发明的音频装置的输入状态的另一示意图。图2C与图2B的差异仅在于图2C中的音源供应装置76同样采用本发明所提出的节省电容的音频装置，且因此音源供应装置76中的运算放大器762不需要耦接电容。输出运算放大器30与偏压模块60都被禁能，输入运算放大器40被致能，以便将输入音源信号由音频端口50顺利传送至输入运算放大器40。其中，由于负载20具有高阻抗值，因此即使在该示例中，不需要用于调整输入音源信号的直流电压电平，负载20上也几乎没有电流流过，所以不会有额外的功率损耗。

参考图2D，其为根据本发明的音频装置的输入状态的又一示意图。此实施例说明由麦克风78提供输入的音源信号。在该输入状态下，输出运算放大器30被禁能，输入运算放大器40被致能，而偏压模块60则被致能以向输入音源信号提供麦克风偏压来确保音频质量。其中，偏压模块60所提供的麦克风偏压可用于决定麦克风78所输入的输入音源信号的振幅。举例说明，假设偏压模块60提供3伏特的麦克风偏压，如此，麦克风78所输入的输入音源信号的振幅就会被控制在3伏特以下。但这也仅是作为示例，而并不限于此。

虽然上述已经以优选实施例公开了本发明的技术内容，然而其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神的情况下所作出的修改与改进，都应被包括在本发明的范围内，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求范围所限定的为准。

Claims

1.一种音频装置，用于耦接于音频端口，该装置包含：

电容，耦接于该音频端口；

负载，耦接于该音频端口；

输出放大模块，在第一工作电压工作，用与将第一音频信号输出至该音频端口；及

输入放大模块，在第二工作电压工作，用于接收来自该音频端口的第二音频信号；

其中，当该音频端口为输出状态时，该输出放大模块致能而该输入放大模块禁能，并且当该音频端口为输入状态时，该输入放大模块致能而该输出放大模块禁能。

2.如权利要求1所述的音频装置，其中，该输出放大模块接收正电压与负电压以决定该第一工作电压。

3.如权利要求1所述的音频装置，进一步包含：

偏压模块，用于将偏压提供给该音频端口；

其中，当该音频端口为输出状态时，该偏压模块禁能。

4.如权利要求3所述的音频装置，其中，当该音频端口为麦克风输入状态时，该偏压模块将偏压提供给该音频端口。

5.如权利要求1所述的音频装置，其中，该第一音频信号的直流电平实质上为零伏特。

6.如权利要求1所述的音频装置，其中，该第一工作电压与该第二工作电压不相同。

7.一种输出/输入音频的方法，包含下列步骤：

提供耦接于音频端口的电容与负载；

提供输出放大模块与输入放大模块；

在第一工作电压操作该输出放大模块，以将第一音频信号输出至该音频端口；

在第二工作电压操作该输入放大模块，以接收来自该音频端口的第二音频信号；

当该音频端口为输出状态时，致能该输出放大模块，并禁能该输入放大模块；及

当该音频端口为输入状态时，致能该输入放大模块，并禁能该输出放大模块。

8.如权利要求7所述的方法，其中，该第一工作电压与该第二工作电压不相同。

9.如权利要求7所述的方法，进一步包含下列步骤：

当该音频端口为麦克风输入状态时，则将偏压提供给该音频端口。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包含下列步骤：

当该音频端口为输出状态时，则停止向该音频端口提供偏压。

11.如权利要求7所述的方法，其中，该输出放大模块接收正电压与负电压以决定该第一工作电压。

12.如权利要求7所述的方法，其中，该第一音频信号的直流电平实质上为零伏特。