CN102325288B - 用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于移动终端技术领域，提供了一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法，包括电源电路，功放信号检测电路和滤噪电路，所述电源电路用于给所述功放信号检测电路和滤噪电路提供电源；所述功放信号检测电路用于检测所述移动终端功放信号，并且提供所述滤噪电路电容放电通路；所述滤噪电路用于接收并处理噪音信号，使所述噪声信号通过所述滤噪电路旁路，并通过所述滤噪电路电容放电后断开所述滤噪电路，所述扬声器播放音乐或语音信号，本发明通过消噪电路使得瞬间旁路耳机扬声器，滤除扬声器因线路信号突然变化产生的噪声，提升用户体验感知，该消噪装置简单，成本低廉，具有广泛的市场前景。

Description

用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法

技术领域

本发明属于移动终端技术领域，尤其涉及一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法 。

背景技术

 随着社会的不断发展，人们工作和生活的流动性不断加强，所以人们对移动终端的需求也越来越大，人们利用移动终端除了进行电话和短信沟通外，还经常将耳机插入移动终端里来播放音乐。目前TI平台（德州仪器TI）在移动终端中占有非常大的比例，TI平台集成度高，性能稳定，所以应用范围很广，但是使用TI平台时，在音频电路中存在一个缺陷，就是当在打电话或者接通电话时，切换到听音乐，当第一次播放音乐时，如果带着耳机，就会听到很大的噪音。

现有技术中的TI平台所使用的简化耳机电路如图1所示，在实用移动终端的过程中，如果带着耳机，当耳机功放激活时，耳机识别信号（HSOL）就会突然由低电平变成高电平，这时就会在扬声器内产生一个瞬间的噪音信号（REHSOL），耳机识别信号(HSOL)的电平数学模型, 如公式（1）所示：

          （1）                                                       

其中，Uin（t）=0时表示HSOL为低电平

      Uin（t）=A时表示HSOL为高电平

根据图1，耳机电路的简化数学模型图见图2所示，其中图2中的A/S 为耳机识别信号（HSOL）信号分解的直流电压源，B/S为电容两端的电压（其中A和B两个电压是噪声源，是由于HSOL电平突然升高所产生的），R代表speaker（扬声器）的电阻，其标准值为32

。

图2中的数学模型图，把电容初始电压和电压信号整合，即（A-B）/S, 即可以简化为图3所示，根据图3所示的简化数学模型，可得到下面公式（2 ）

按照图3，可以得到如下公式：

        （2）                                           

其中，U_o（s）是噪声信号（REHSOL）

对公式（2）进行傅里叶变换，可得到：

                         （3）                                                 

从公式（3）中，我们可以看出，当电路工作时，REHOL瞬间产生一个脉冲信号，然后按傅里叶级数衰减。实测的波形图4也完全符合公式（3）。

图4为图1所示基于TI平台的原始电路噪音波形图，其中，根据图4所示可知，当耳机功放工作之前（也就是说耳机没有工作时）耳机识别信号处于低电平状态，当耳机功放激活时，也就是说耳机开始接收信号、准备工作时耳机识别信号（HSOL）瞬间从低电平到高电平状态，此时噪音信号（RSHSOL）也维持一个高电平，所以耳机的瞬间电压较大，此时有一个较高的噪声产生，随着耳机识别信号（HSOL）持续维持高电平，此时噪音信号（RSHSOL）也会瞬间产生，耳机就会听到很大的噪音。

现有技术中专利申请号：200510033638.6公开了一种反馈式主动消噪耳机，主要由咪表、移相滤波器、放大器和扬声器组成，该发明申请主要是针对耳机播放音乐时消除来自耳机线路外部的噪声，所采取方法是主动提取噪声信号经线路放大处理后反向推动耳机喇叭，来抵消外部的噪声，不能很好解决耳机接通工作瞬间因线路信号突然变化产生的噪声。

所以现有技术存在不足，需要改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法，旨在解决耳机接通工作瞬间因线路信号突然变化产生的噪声的问题。

本发明是这样实现的，一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置，其特征在于，包括电源电路，功放信号检测电路和滤噪电路，其中，

所述电源电路用于给所述功放信号检测电路和滤噪电路提供电源；

所述功放信号检测电路分别与所述电源电路和滤噪电路相连，用于检测所述移动终端功放信号，并且提供所述滤噪电路电容放电通路；  

所述滤噪电路的信号输入端与所述电源电路和所述功放信号检测电路相连，所述滤噪电路的信号输出端与扬声器相连，所述滤噪电路用于接收并处理噪音信号，使所述噪声信号通过所述滤噪电路旁路，并通过所述滤噪电路电容放电后断开所述滤噪电路，所述扬声器播放音乐或语音信号。

其中，所述功放信号检测电路包括至少一个三极管，所述三极管的基级通过电阻R3接所述耳机功放信号，所述三极管的集电极分别接电源电路和所述滤噪电路，所述三极管的发射级接地。

其中，所述滤噪电路包括第一滤噪电路，所述第一滤噪电路用于接收并处理第一声道内的噪音信号，所述第一滤噪电路包括场效应管Q1，放电电容C1，电阻R1和电阻R5,所述场效应管Q1的栅极通过电阻R1与所述三极管的集电极相连，所述场效应管Q1的漏极分别与电阻R5的一端以及与第一扬声器的一端相接，所述场效应管Q1的源级接地，用于当所述场效应管Q1导通时，所述第一声道内的噪声信号通过电阻R5和所述场效应管Q1接地，使第一声道内的噪声信号从第一扬声器旁路；所述电容C1通过所述电阻R1与所述三极管的集电极相连形成第一电容放电通路，用于当所述三极管处于高电平时，所述三极管导通，所述电容C1通过电阻R1和所述三极管对地放电，当所述电容C1放电电压低于所述场效应管Q1门槛值，所述场效应管Q1截止。

    其中，所述滤噪电路还包括第二滤噪电路，所述第二滤噪电路用于接收并处理第二声道内的噪音信号，所述第二滤噪电路包括场效应管Q2，电容C2,电阻R2和电阻R6，所述场效应管Q2的栅极通过电阻R2与所述三极管的集电极相连，所述场效应管Q2的漏极分别与电阻R6的一端以及与第二扬声器的一端相接，所述场效应管Q2的源级接地，用于当所述场效应管Q2导通时，所述第二声道内的噪声信号通过电阻R6和所述场效应管Q2接地，使第二声道内的噪声信号从第二扬声器旁路；所述电容C2通过所述电阻R2与所述三极管的集电极相连形成第二电容放电通路，用于当所述三极管处于高电平时，所述三极管导通，所述电容C2通过电阻R2和所述三极管对地放电，当所述电容C2 放电电压低于所述场效应管Q2门槛值时，使所述场效应管Q2截止。

    其中，所述功放信号检测电路还包括一电容，所述电容一端接所述三极管的集电极，一端接所述三极管的发射级。

 一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、当耳机功放工作前，功放信号检测电路的功放信号处于低电平状态，滤噪电路输入电压等于电源电路电压，保持所述滤噪电路处于导通状态；

B、当所述耳机功放开始工作，所述功放信号检测电路的功放信号为高电平，所述功放信号检测电路为所述滤噪电路提供电容放电通路，所述滤噪电路的电容开始放电，所述滤噪电路维持导通，使来自耳机内的噪声信号通过所述滤噪电路旁路；

C、所述滤噪电路的电容继续放电直至所述滤噪电路断开，扬声器播放音乐或语音信号。

本发明的有益效果为：本发明提供一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法，当耳机开始接收信号时耳机识别信号由低电平变成高电平，产生一个短暂的高脉冲电压，通过增加一个消噪电路使得瞬间旁路耳机扬声器，滤除扬声器因线路信号突然变化产生的噪声，提升用户体验感知，本发明消噪装置简单，成本低廉，具有广泛的市场前景。

附图说明

图1是现有技术简化耳机电路图。

图2是现有技术耳机电路的数学模型图。

图3是现有技术耳机电路的简化数学模型。

图4是现有技术噪音波形图。

图5是本发明耳机消噪装置框图。

图6为本发明为本发明耳机消噪装置电路图。

图7为本发明消除噪音的电路波形图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

为了解决现有技术中所存在的耳机接通工作瞬间因线路信号突然变化产生的噪声的问题，本发明提供了一种消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置和方法，该方法为：利用TI平台设计一种耳机音频电路噪声的消噪装置，在耳机开始工作前，耳机识别信号（HSOL或HSOR，即左右声道的耳机识别信号）和功放信号（RSGND）均处于低电平状态，使滤噪电路内的场效应管处于导通状态；当耳机开始工作时，功放信号检测电路内的三极管导通，滤噪电路电容通过功放信号检测电路内三极管开始对地放电，此时滤噪电路的场效应管仍然维持导通，同时因耳机识别信号（HSOL或HSOR）由低电平变高电平产生的噪声信号通过滤噪电路内的场效应管接地，使扬声器的噪声信号大部分被滤噪电路内的场效应管旁路，这样扬声器上的噪声信号就很小，当滤噪电路的电容一直放电到场效应管门电压值低于门槛值时，这时场效应管截止，这样使扬声器正常播放音乐和语音信号；由于本发明采用该消噪装置可瞬间旁路耳机扬声器，解决了耳机接通时的工作瞬间因线路信号突然变化产生的较大瞬间噪声的问题。

根据上面所述的设计思想，本发明设计了如图5和图6所示的电路图，下面结合这两个图做进一步详细描述，如图5耳机消噪装置框图所示，该装置包括电源电路100，功放信号检测电路200，滤噪电路300，电源电路100用于给功放信号检测电路200和滤噪电路300提供电源；功放信号检测电路200分别与电源电路100和滤噪电路300相连，用于检测移动终端功放信号（RSGND），并且为滤噪电路300的电容提供放电通路；滤噪电路300接扬声器400，其中滤噪电路300分别包括左右耳机内各自滤噪电路，即第一滤噪电路301和第二滤噪电路302（两个滤噪电路设计的结构，参数的选择和作用都一样），第一滤噪电路301接第一扬声器401即左声道扬声器，第二滤噪电路302接第二扬声器402即右声道扬声器，左右耳机的滤噪电路（即第一滤噪电路301和第二滤噪电路302）用于接收并处理左右耳机内瞬间的噪音信号，使所述噪声信号通过滤噪电路300旁路，并通过滤噪电路电容放电后断开所述滤噪电路300，这样使音乐或语音信号通过两个扬声器播放出来。图6是一个详细的电路图，其中电源电路100包括外接电源电压（VBAT）、电阻R4和电容C8，电阻R4的一端接电源，另一端接功放信号检测电路200和滤噪电路300；功放信号检测电路200包括电阻R3，三极管Q3和电容C7，三极管Q3的基级通过电阻R3接耳机功放信号（HSGND），三极管的集电极分别接电源电路内的电阻R4和滤噪电路300中的第一滤噪电路301的电阻R1一端以及第二滤噪电路302的电阻R2一端，三极管Q3的发射级接地，电容C7并接在三极管Q3的发射级和集电极；第一滤噪电路301包括场效应管Q1，电容C1，电阻R1和电阻R5，场效应管Q1的栅极通过电阻R1与三极管Q3的集电极相连，场效应管Q1的漏极分别与电阻R5的一端以及与第一扬声器的一端相接，场效应管Q1的源级接地，其中耳机识别信号（HSOL，即左声道的耳机识别信号）通过电容C212至电阻R5，电阻R5的一端接场效应管Q1、一端接第一扬声器，第一电容放电通路包括电容C1、电阻R1和三极管Q3，第一滤噪电路工作原理为：

a)            当耳机功放工作之前，耳机功放信号（HSGND）处于低电平状态，三极管Q3处于OFF状态，即截止状态，这时UGS电压（即MOS-G端的电压，门槛电压）为电源电压VBAT，此时耳机识别信号（HSOL）的电压为低电平，耳机没有工作，效应管Q1处于ON状态，即导通状态，此时效应管Q1等于一个小的电阻，在电容C1和C3两端的电压等于电源电压VBAT；

b)           当耳机功放开始工作时，耳机功放信号（HSGND）就从低电平变成高电平，使三极管Q3处于ON状态，即导通状态；此时，三极管Q3-C端导通后，电容C1开始放电；场效应管Q1在UGS（即MOS-G端的电压，门槛电压）降到门限电压之前一直处于ON的状态（导通状态），之后场效应管Q1相当于小的电阻；此时耳机识别信号（HSOL）的电压也从低电平变成高电平，噪音信号（REHSOL）因此产生，但此时因为场效应管Q1等同于小电阻，这样大部分噪音被R5消耗掉，真正消耗在第一扬声器上的很小，也就是说：当耳机识别信号由低电平变高电平产生的噪声信号可通过电阻R5和场效应管Q1接地，与场效应管Q1的漏极相连的第一扬声器的噪声信号大部分被场效应管Q1旁路，所以扬声器上的噪声信号会很小。

c)            当电容C1一直放电，MOS-G端的电压VGS低于场效应管Q1（S314）的门槛值时，场效应管Q1从ON（导通）变成OFF（截止），这时音乐（或声音）就从第一扬声器发出。

根据附图6，第二滤噪电路302包括场效应管Q2，电容C2,电阻R2和电阻R6，场效应管Q2的栅极通过电阻R2与三极管Q3的集电极相连，场效应管Q2的漏极分别与电阻R6的一端以及与第二扬声器的一端相接，所述场效应管Q2的源级接地，其中耳机识别信号（HSOR，即右声道的耳机识别信号）通过电容C217至电阻R6，电阻R6的一端接场效应管Q2、一端接第二扬声器，第二电容放电通路包括电容C2,电阻R2和三极管Q3；当耳机功放开始工作时，耳机识别信号（HSOR）的电压从低电平变成高电平，噪音信号（REHSOR）因此产生，由于此时场效应管Q2仍处于导通状态，所以第二声道内的噪声信号通过电阻R6和所述场效应管Q2接地，使第二声道内的噪声信号（即REHSOR）从第二扬声器旁路；由于放电通路一直放电，所以当电容C2 放电电压低于场效应管Q2门槛值时，使场效应管Q2截止，这时第二扬声器开始正常工作；第二滤噪电路302其详细的工作原理与第一滤噪电路相同，此处略。

本发明所设计新的电路，有效的消除了耳机接通时的工作瞬间因线路信号突然变化产生的噪声，图7为消除噪音的电路波形图，其中耳机识别信号(HSOR或HSOL)不工作时为低电平，当耳机功放信号（HSGND）由低电平到高电平，耳机识别信号也从低电平变为高电平，但噪声信号（即REHSOR或REHSOL）却只有很小的脉冲波动，随着MOS-G电平从高逐渐变低，耳机识别信号(HSOR或HSOL)，耳机功放信号（HSGND）均维持一个平稳值，图7中的噪声信号（即REHSOR或REHSOL）波形与现有技术中的图4相比具有很大的改善，消除了因TI平台缺陷所产生的噪音问题。

 综上所述，本发明在系统中增加消噪装置，使得瞬间旁路耳机扬声器，滤除扬声器因线路信号突然变化产生的噪声，提升用户体验感知。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置，其特征在于，包括电源电路，功放信号检测电路和滤噪电路，其中，

所述电源电路用于给所述功放信号检测电路和滤噪电路提供电源；

所述功放信号检测电路分别与所述电源电路和滤噪电路相连，用于检测所述移动终端功放信号，为所述滤噪电路提供电容放电通路；  

所述滤噪电路的信号输入端与所述电源电路和所述功放信号检测电路相连，所述滤噪电路的信号输出端与扬声器相连，所述滤噪电路用于接收并处理噪音信号，使所述噪声信号通过所述滤噪电路旁路，并通过所述滤噪电路电容放电后断开所述滤噪电路，所述扬声器播放音乐或语音信号；

所述功放信号检测电路包括一个三极管，所述三极管的基极通过电阻R3接所述移动终端功放信号，所述三极管的集电极分别接电源电路和所述滤噪电路，所述三极管的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置，其特征在于，所述滤噪电路包括第一滤噪电路，所述第一滤噪电路用于接收并处理第一声道内的噪音信号，所述第一滤噪电路包括场效应管Q1，放电电容C1，电阻R1和电阻R5,所述场效应管Q1的栅极通过电阻R1与所述三极管的集电极相连，所述场效应管Q1的漏极分别与电阻R5的一端以及与第一扬声器的一端相接，所述场效应管Q1的源极接地，用于当所述场效应管Q1导通时，所述第一声道内的噪声信号通过电阻R5和所述场效应管Q1接地，旁路所述第一扬声器声道内的噪声信号；所述电容C1通过所述电阻R1与所述三极管的集电极相连形成第一电容放电通路，用于当所述三极管基极处于高电平时，所述三极管导通，所述电容C1通过电阻R1和所述三极管对地放电，当所述电容C1放电电压低于所述场效应管Q1门槛值，所述场效应管Q1截止。

3.根据权利要求1所述的用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置，其特征在于，所述滤噪电路还包括第二滤噪电路，所述第二滤噪电路用于接收并处理第二声道内的噪音信号，所述第二滤噪电路包括场效应管Q2，电容C2,电阻R2和电阻R6，所述场效应管Q2的栅极通过电阻R2与所述三极管的集电极相连，所述场效应管Q2的漏极分别与电阻R6的一端以及与第二扬声器的一端相接，所述场效应管Q2的源极接地，用于当所述场效应管Q2导通时，所述第二声道内的噪声信号通过电阻R6和所述场效应管Q2接地，旁路所述第二扬声器声道内的噪声信号；所述电容C2通过所述电阻R2与所述三极管的集电极相连形成第二电容放电通路，用于当所述三极管基极处于高电平时，所述三极管导通，所述电容C2通过电阻R2和所述三极管对地放电，当所述电容C2 放电电压低于所述场效应管Q2门槛值时，使所述场效应管Q2截止。

4.根据权利要求1所述的用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪装置，其特征在于，所述功放信号检测电路还包括一电容，所述电容一端接所述三极管的集电极，一端接所述三极管的发射极。

5.一种用于消除移动终端耳机音频电路噪声的消噪方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A、当耳机功放工作前，功放信号检测电路的功放信号处于低电平状态，滤噪电路输入电压等于电源电路电压，保持所述滤噪电路处于导通状态；

B、当所述耳机功放开始工作，所述功放信号检测电路的功放信号为高电平，所述功放信号检测电路为所述滤噪电路提供电容放电通路，所述滤噪电路的电容开始放电，所述滤噪电路维持导通，使来自耳机内的噪声信号通过所述滤噪电路旁路；

C、所述滤噪电路的电容继续放电直至所述滤噪电路断开，扬声器播放音乐或语音信号。

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