CN102543093B

CN102543093B - 麦克风装置

Info

Publication number: CN102543093B
Application number: CN201010612840.5A
Authority: CN
Inventors: 时红仁; 唐正虎; 谢小毛; 张家玉
Original assignee: Shanghai Pateo Electronic Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Pateo Connect and Technology Shanghai Corp
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: CN102543093A

Abstract

一种麦克风装置，包括：输入电路、回声消除电路及输出电路，还包括：电源电路，所述电源电路连接于输入电路的输入端，用于向所述输入电路的输入端供电。所述麦克风装置通过设置单独供电的电源电路，避免现有技术共用电源而导致的电源干扰，改善了所述麦克风装置输入端的噪声情况，从而提高了麦克风装置的整体音质。

Description

麦克风装置

技术领域

本发明涉及音频处理设计领域，特别涉及用于提高麦克风音质的麦克风装置。

背景技术

目前，在麦克风的使用中经常会发现有回声的产生。回声的产生是由于扬声器和麦克风之间存在声学回路。具体地说，来自远端的声音信号，经过通讯连接到达近端，并通过近端的扬声器放出。经扬声器放出的声音信号经过扬声器和麦克风之间的声学回路后，被麦克风采集到。然后，被麦克风采集到的声音信号经过通讯连接再传回远端。此时，远端的说话人就能听到自己的回声，即远端回声。所述回声会严重影响通话质量。

为解决上述回声问题，现有技术提出了多种回声消除的解决方案，例如中国专利ZL200610144055.5就提出了一种麦克风回声消除装置及回声消除方法，其装置中包括帧长调整模块，用于调整数据帧长，使当前帧以及之前的若干数据联合以组成一个长度与频域自适应滤波器系数长度相等的数据帧，以进行自适应滤波。

然而，现有技术虽然对回声消除提出了诸多解决方案，但随着对麦克风使用时音质要求的进一步提高，还发现了其他新问题。现有对麦克风的供电方式通常是与其他功能电路共用一路电源，这样将导致外部的电源干扰，因而在麦克风的使用中，例如在车内使用免提电话通话时，车外另一头(通话接收方)能听到较大的噪声。所述情况也将影响通话质量以及对于麦克风的其他音频应用。

发明内容

本发明提供一种麦克风装置，以改善麦克风使用时通话接收方能听到较大噪音的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种麦克风装置，包括：输入电路、回声消除电路及输出电路，还包括：电源电路，所述电源电路连接于输入电路的输入端，用于向所述输入电路的输入端供电。

与现有技术相比，本发明麦克风装置具有以下优点：通过设置单独供电的电源电路，避免现有技术共用电源而导致的电源干扰，改善了所述麦克风装置输入端的噪声情况，从而提高了麦克风装置的整体音质。

附图说明

图1是本发明麦克风装置的一种实施方式框图；

图2是本发明麦克风装置的一种实施例电路框图；

图3是本发明麦克风装置的另一种实施例电路框图。

具体实施方式

参照图1所示，本发明麦克风装置的一种实施方式包括：

输入电路100，用于接收麦克风音频输入信号，在对所述麦克风音频输入信号进行电压增益处理后，将所述麦克风音频输入信号传输至滤波器；

电源电路200，对输入电路100的输入端供电；

回声消除电路300，对经由输入电路100的音频信号进行回声消除处理；

输出电路400，将经由回声消除处理的音频信号输出。

上述麦克风装置中，所述输入电路100、回声消除电路300及输出电路400都可采用已知的麦克风装置相应功能电路的设计。例如，所述输入电路100可以采用现有差分输入电压增益的设计。对应差分输入的设计形式，所述输出电路400同样可以采用现有差分输出的设计。

上述麦克风装置中，在输入电路100的输入端设置了电源电路200进行单独供电，从而避免了麦克风装置与其他功能电路/设备共用电源。因此，就能够避免现有技术共用电源而导致的电源干扰，从而，消除了导致噪声的部分成因。进而，使得输入电路100的输入端的噪声情况得到改善，因而麦克风装置的整体音质获得了提高。

以下通过两个具体的实施例对本发明麦克风装置进一步举例说明。

参照图2所示，本发明麦克风装置的一种实施例中，输入电路110为差分输入电路，其具有差分输入端，包括输入正端MIC+及输入负端MIC-。相应地，输出电路410为差分输出电路，其具有差分输出端，包括输出正端MIC_P及输出负端MIC_N。电源电路连接于所述输入正端MIC+。

所述电源电路包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6及NPN管Q1。其中，NPN管Q1的集电极、发射极分别连接第一电源端(5V电源端)及第二电源端(MIC_VCCS电源端，电压为5V，通常由相应的电源管理芯片提供)，基极与第二电阻R2的第二端相连；第二电阻R2的第一端与5V电源端相连，第二端与第三电容C3、第四电容C4的第一端相连；第三电容C3、第四电容C4并联，第二端均接地；第五电容C5的第一端与NPN管Q1的发射极相连，第二端接地；第三电阻R3的第一端与MIC_VCCS电源端相连，第二端与第四电阻R4的第一端相连；第四电阻R4的第二端与差分输入电路110的输入正端MIC+相连；第六电容C6的第一端与第四电阻R4的第一端相连，第二端接地。

上述电源电路中，第四电容C4及第六电容C6均为带极性的电解电容，第四电阻R4作为差分输入电路110的输入正端MIC+的上拉电阻。

以下对所述电源电路的工作过程进一步分析如下：

由于NPN管Q1的基极通过第二电阻R2接于集电极，而集电极接于5V电源端，因此，NPN管Q1的基极具有大于Vbe的电压使三极管导通，从而在三极管的射极电压MIC_VCCS为5V，此时，所述电源电路通过第三电阻R3、第四电阻R4向差分输入电路110的输入正端MIC+上拉供电。而所述电源电路中的各电容则可对所述电源电路产生的供电信号进行滤波，以避免对所述输入正端MIC+产生电源干扰。

基于上述分析可知，上述电源电路连接在麦克风装置的电源引脚(输入正端MIC+)和地之间，实现了电源去耦功能。从而，即使电源端有信号干扰，其对麦克风装置的电源引脚的影响也较小，从所述麦克风装置的电源引脚开始，就能够避免现有技术共用电源而导致的电源干扰，从而，改善了麦克风装置电源引脚处的噪声情况。因此，本实施例麦克风装置的整体音质得到了提高。

通过前述说明可知，在麦克风装置的输入端增加单独供电的电源电路，可以提高麦克风装置的整体音质。为了进一步提高麦克风装置的整体音质，本发明麦克风装置还提供另一种优化的实施方式：在回声消除电路的前级增加低通滤波器，即使得低通滤波器连接于输入电路的输出，使回声消除电路连接于低通滤波器的输出。由于所述低通滤波器可以滤除所接收的音频信号中的高频信号，从而实现了对所接收的音频信号中的高频噪声的滤除。由此，对所述回声消除电路所接收的音频信号中的高频噪声进一步进行消除。从而，在所述回声消除电路进行完回声消除处理，并经由输出电路将音频信号输出时，所述输出的音频信号中的高频噪声也将得到改善。

参照图3所示，本发明麦克风装置的另一种实施例中，在图2所示麦克风装置的基础上，增加了低通滤波器。本实施例中，对应于回声消除电路310所具体采用的芯片端口，低通滤波器的输出端口应与所述芯片端口对应。

本实施例中，所述回声消除电路310可以采用例如Fortemedia公司的FM2010型号芯片。继续参考图3，所述低通滤波器包括：第一输入电阻R11、第二输入电阻R12、第一电容C1及第二电容C2。其中，第一输入电阻R11的第一端连接于所述差分输入电路的一输出端；第一电容C1的第一端连接于第一输入电阻R11的第二端，第一电容C1的第二端连接于回声消除电路310的一输入端；第二输入电阻R12的第一端连接于所述差分输入电路的另一输出端；第二电容C2的第一端连接于第二输入电阻R12的第二端，第二电容C2的第二端连接于回声消除电路310的另一输入端。

此处，所述低通滤波器实质包括了两个低通滤波器，分别为由第一输入电阻R11及第一电容C1构成的第一低通滤波器，以及由第二输入电阻R12及第二电容C2构成的第二低通滤波器。

为实现低通滤波，对于第一输入电阻R11、第二输入电阻R12、第一电容C1及第二电容C2各自的电阻值及电容值可以基于所要滤除的音频信号的频率范围以及失调误差、成本等因素进行相应考虑及配置。

例如，对于第一输入电阻R11、第二输入电阻R12、第一电容C1及第二电容C2各自的电阻值及电容值的配置使得所述第一低通滤波器和第二低通滤波器均可以滤除50kHz以上频率的音频信号。假设，由于前述的共用电源的原因导致输入所述差分输入电路110的麦克风音频信号包含了50kHz以上频率的噪声，则当经过所述第一低通滤波器和第二低通滤波器的的滤波后，从第一低通滤波器和第二低通滤波器输出的音频信号将不再包含50kHz以上频率的信号，也即滤除了50kHz以上频率的噪声。

所述低通滤波器中，第一输入电阻R11和第二输入电阻R12的实际值通常为1MΩ或小于1MΩ。电阻值的选择是在失调误差和电容值之间的一个折衷。第一输入电阻R11和第二输入电阻R12越大，由于输入失调电流引起的输入失调电压越大。失调电压漂移也会增加。而当第一输入电阻R11和第二输入电阻R12选用较低的电阻值时，第一电容C1和第二电容C2必须使用较高的输入电容值以提供相同的-3dB转折，相应频率F_-3dB＝1/(2πR1C1)，这里R11＝R12并且C1＝C2。

此外，对于电容器的选择上，除非AC耦合电容器的输入端出现大的DC电压，否则应当使用非极性电容器。因此，为了保持器件的尺寸尽可能小，电容C1和C2的取值应为0.1μF或更小。通常，电容值越小越好，因为这样成本会降低并且尺寸会减小。输入耦合电容器的额定工作电压需要足够高以避免因任何可能发生的高输入瞬态电压而造成的击穿。

因此，结合前文所述，所述回声消除电路410也将获得滤除了噪声的音频信号，从而在所述回声消除电路410进行回声消除处理后，经由所述差分输出电路410输出的音频信号也将不再包含50kHz以上频率的噪声。

需要说明的是，以上对于滤波过程的说明仅为举例，并非用以限制滤波的频率范围及后续相应的电路配置。

综上所述，本发明麦克风装置通过单独供电的电源电路，提高了麦克风装置的整体音质。

更进一步，在对回声消除处理之前，先对差分输入的音频信号进行滤波处理，滤除所述音频信号中的高频噪声，进一步改善了用于进行回声消除的音频信号所包含的噪音，从而进一步提高了麦克风装置的整体音质。

以上公开了本发明的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本发明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例说明，并非是对本发明的限定，本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求书为准。

Claims

1.一种麦克风装置，包括：输入电路、回声消除电路及输出电路，其特征在于，还包括：电源电路，所述电源电路连接于输入电路的输入端，用于向所述输入电路的输入端供电；

所述电源电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容及NPN管，其中，

NPN管的集电极、发射极分别连接第一电源端及第二电源端，基极与第二电阻的第二端相连；

第二电阻的第一端与第一电源端相连，第二端与第三电容、第四电容的第一端相连；

第三电容、第四电容并联，第二端均接地；

第五电容的第一端与NPN管的发射极相连，第二端接地；

第三电阻的第一端与第二电源端相连，第二端与第四电阻的第一端相连；

第四电阻的第二端与输入电路的输入端相连；

第六电容的第一端与第四电阻的第一端相连，第二端接地。

2.如权利要求1所述的麦克风装置，其特征在于，所述第四电容及第六电容均为带极性的电解电容。

3.如权利要求1所述的麦克风装置，其特征在于，所述输入电路为差分输入电路；所述输出电路为差分输出电路。

4.如权利要求3所述的麦克风装置，其特征在于，所述第四电容及第六电容均为带极性的电解电容。