CN102572642A - 音频pop音的消除方法及耳机音频电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频处理，公开了一种音频POP音的消除方法及耳机音频电路。本发明中，在初始化编译码器之前，利用与耳机并联的两MOS管，对两隔直电容进行充电。待充电完成后，再关断两MOS管。由于MOS管道通阻抗很小，仅几十毫欧级，因此，在初始化编译码器之前，通过两MOS管对两隔直电容进行充电，可彻底消除POP音，使得耳机中完全听不到POP音。而且在隔直电容充电完成后，再关闭两MOS管，可使得该过程不会对耳机的正常工作造成影响。

Description

音频POP音的消除方法及耳机音频电路

技术领域

本发明涉及音频处理，特别涉及音频处理中POP音的消除技术。

背景技术

传统的耳机音频输出在编译码器CODEC通道初始化和关闭通道过程中，输出通道中有噪声，通常称之为POP音，其原因是初始化操作过程中带来的瞬态冲击所产生的爆破声。具体地说，在初始化耳机音频输出过程中，有一个使能Vbias过程，该过程会产生窄尖脉冲瞬态冲击，其波形如图1所示，其中的上下冲尖峰脉冲就是引起POP音的原因。

传统耳机音频电路如图2或图3所示，包括三个部分：CODEC、隔直电容(即图中的C)和耳机。其中CODEC输出立体声音频信号，该音频信号叠加在直流偏置电平上，此处我们把该直流偏置电平命名为Vbias，通常是CODEC工作电压VDD的1/2，隔直电容目的是把该直流电平滤除，并把音频信号耦合到耳机驱动耳机工作。图2和图3的不同之处在于芯片内部是否有隔直电容缓慢充电电路(后面简称缓充电路)，分别介绍如下：

在如图2所示的第一类传统耳机音频电路中，解决POP音的方法是软件规避的方式，所谓软件方式规避是指使用相对合理的初始化流程，如在不同的时刻打开MUTE(静音)功能、STANDBY(待机)功能、延时操作、逐步改变ADC(模数转换)/DAC(数模转换)增益等，以减小POP音，如图4所示。图4中的“MODE CHANGE”指的是CODEC从POWER DOWN(关机)或者STANDBY(待机)状态切换到正常输出状态。关闭CODEC通道的过程和打开CODEC通道的过程刚好相反，这样就可以达到抑制关闭CODEC通道产生的POP音问题。

如图3所示的第二类传统耳机音频电路，与图2所示的第一类传统耳机音频电路的不同之处在于：CODEC内部有一电路，用于初始化CODEC通道过程中对隔直电容充电，设置合适的内部电阻可以控制充电时间，通常需要200ms到300ms，以达到隔直电容缓慢充电减小POP音的效果，其软件流程如图5所示。图5中的“MODE CHANGE”和图4中的“MODE CHANGE”意义相同。关闭CODEC通道的过程和打开CODEC通道的过程刚好相反，这样就可以减小关闭CODEC通道产生的POP音。

但是，传统POP音抑制方法不能完全消除POP音，并且软件流程复杂，初始化CODEC通道所需时间较长。具体地说，传统的POP音抑制电路，无论CODEC内部是否有缓充电路，都没有彻底解决POP音问题。内部不带缓充电路的CODEC其实不能真正抑制POP音，实际上是减小了初始化CODEC通道过程中的其他噪声，使得叠加在POP噪声上的其他噪声减小，给人耳听觉上好像噪声变小了，但是没有能真正解决问题。内部带有缓充电路的CODEC控制了隔直电容的充电时间，使得隔直电容上的尖峰脉冲幅度变小，上升沿变缓，所以POP音变小，也只是减小POP音，并没有彻底抑制掉该POP音。

发明内容

本发明的目的在于提供一种音频POP音的消除方法及耳机音频电路，使得耳机中的POP音能被彻底消除，改善用户体验，并且简化了操作流程，缩短了初始化时间。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种音频POP音的消除方法，包含以下步骤：

在初始化编译码器之前，通过导通与耳机的右声道并联的第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管，对与所述编译码器的右输出端相连的第一隔直电容进行充电；通过导通与耳机的左声道并联的第二MOS管，对与所述编译码器的左输出端相连的第二隔直电容进行充电；

在导通所述第一MOS管和所述第二MOS管后，初始化所述编译码器；

所述初始化完成后延时预定时长T，并在延时所述T后，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管；

所述编译码器通过所述右输出端向所述耳机的右声道输出音频信号；通过所述左输出端向所述耳机的左声道输出音频信号。

本发明的实施方式还提供了一种耳机音频电路，包含：编译码器、与所述编译码器的右输出端相连的第一隔直电容、与所述编译码器的左输出端相连的第二隔直电容、耳机、第一MOS管和第二MOS管；

所述编译码器的右输出端输出的音频信号，输出到所述第一隔直电容，经所述第一隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到所述耳机的右声道，另外一路信号经所述第一MOS管到地；

所述编译码器的左输出端输出的音频信号，输出到所述第二直电容，经所述第二隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到所述耳机的左声道，另外一路信号经所述第二MOS管到地；

所述第一MOS管用于在初始化编译码器之前，通过导通状态对所述第一隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的初始化的预定时长T后，处于断开状态；

所述第二MOS管用于在初始化编译码器之前，通过导通状态对所述第二隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的初始化的所述预定时长T后，处于断开状态。

本发明实施方式相对于现有技术而言，编译码器的右输出端输出的音频信号经第一隔直电容输出后分两路，一路输出到耳机的右声道，另外一路输出经第一MOS管到地，也就是说，耳机的右声道和第一MOS管是并联关系。类似的，编译码器的左输出端输出的音频信号经第二隔直电容输出后分两路，一路输出到耳机的左声道，另外一路输出经第二MOS管到地，也就是说，耳机的左声道和第二MOS管是并联关系。在初始化编译码器之前，导通第一MOS管和第二MOS管，使得第一隔直电容通过第一MOS管充电，第二隔直电容通过第二MOS管充电。在初始化完成并且延时一定时长后，再断开两MOS管。由于MOS管道通阻抗很小，仅几十毫欧级，因此，在初始化编译码器之前，通过两MOS管对两隔直电容进行充电，可彻底消除POP音，使得耳机中完全听不到POP音。而且在隔直电容充电完成后，再关闭两MOS管，可使得该过程不会对耳机的正常工作造成影响。

另外，在关闭所述编译码器之前，通过导通第一MOS管，对第一隔直电容进行充电；通过导通第二MOS管，对第二隔直电容进行充电。在关闭编译码器后的预定时长T后，断开第一MOS管和第二MOS管。使得本发明不仅可以在初始化编译码器时消除POP音，也可以在关闭编译码器时消除POP音。

另外，预定时长T小于1ms。由于MOS管道通阻抗电阻很小，通常只有几十到上百毫欧，所以隔直电容充电时间非常短，进一步保证了初始化时间的缩短。

另外，利用MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。通过软件控制，即可实现MOS管的导通或断开，简单易行，方便操作。

另外，也可以通过比较器的输出端向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。使得本发明的实施方式灵活多变。

附图说明

图1是现有技术中引起POP音的原因示意图；

图2是现有技术中第一类传统耳机音频电路结构图；

图3是现有技术中第二类传统耳机音频电路结构图；

图4是现有技术中基于第一类传统耳机音频电路的POP音解决方法流程图；

图5是现有技术中基于第二类传统耳机音频电路的POP音解决方法流程图；

图6是根据本发明第一实施方式的音频POP音的消除方法中，基于的耳机音频电路结构图；

图7是根据本发明第一实施方式中的打开音频通道的初始化流程图；

图8是根据本发明第一实施方式中的关闭音频通道的流程图；

图9根据本发明第二实施方式中的利用比较器的输出端控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开的示意图。

具体实施方式

本发明的第一实施方式涉及一种音频POP音的消除方法。本实施方式所基于的耳机音频电路如图6所示，包含CODEC、与CODEC的右输出端ROUT相连的第一隔直电容、与CODEC的LOUT相连的第二隔直电容、耳机、第一MOS管和第二MOS管。在本实施方式中，第一MOS管和第二MOS管均为N沟道MOS(N-MOS)。

CODEC的ROUT输出的音频信号，输出到第一隔直电容，经第一隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到耳机的右声道，另外一路信号经第一MOS管到地；CODEC器的左输出端ROUT输出的音频信号，输出到第二直电容，经第二隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到耳机的左声道，另外一路信号经第二MOS管到地。也就是说，两MOS管与耳机并联。

打开音频通道的初始化流程如图7所示，在步骤710中，在初始化CODEC之前，微控制单元(Micro Control Unit，简称“MCU”)拉高GPIO，即使MCU的GPIO引脚输出高电平。

具体地说，在本实施方式中，将第一MOS管和第二MOS管的G引脚，分别与MCU的GPIO引脚相连，通过MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。因此，在本步骤710中，在初始化CODEC之前，利用MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平，导通第一MOS管和第二MOS管。使得第一隔直电容与第一MOS管形成电容充电通路，第二隔直电容与第二MOS管形成电容充电通路，对两隔直电容进行充电。

接着，在步骤720中，对CODEC进行初始化，对CODEC进行的初始化过程中包括使能Vbias。本步骤与现有技术相同，在此不再赘述。

接着，在步骤730中，延时预定时长T，以保证两隔直电容的充电完成。值得一提的是，该T时长小于1ms。由于MOS管道通阻抗电阻很小，因此本实施方式中的延时时间T很短，通常在1ms之内，与传统技术相比大大缩短了初始化时间。

接着，在步骤740中，MCU拉低CPIO，即使MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出低电平，断开第一MOS管和第二MOS管。通过软件控制，即可实现MOS管的导通或断开，简单易行，方便操作。

接着，在步骤750中，开始音频的播放。

由于MOS管道通阻抗很小，仅几十毫欧级，因此，在初始化编译码器之前，通过两MOS管对两隔直电容进行充电，可彻底消除POP音，使得耳机中完全听不到POP音。而且在隔直电容充电完成后，再关闭两MOS管，可使得该过程不会对耳机的正常工作造成影响。而且流程十分简单，也大大缩短了初始化时间。

类似地，下电时应先拉高GPIO，然后关闭音频通道(包括disable Vbias)，再延时时间T，最后拉低GPIO。

具体地说，关闭音频通道的流程如图8所示，在步骤810中，停止音频的播放。

接着，在步骤820中，MCU拉高GPIO，即使MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平，导通第一MOS管和第二MOS管。使得第一隔直电容与第一MOS管形成电容充电通路，第二隔直电容与第二MOS管形成电容充电通路，对两隔直电容进行充电。

接着，在步骤830中，关闭CODEC，CODEC的关闭过程包括去使能Vbias。本步骤与现有技术相同，在此不再赘述。

接着，在步骤840中，延时预定时长T，以保证两隔直电容的充电完成。

接着，在步骤850中，MCU拉低CPIO，即使MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出低电平，断开第一MOS管和第二MOS管。

由此可见，利用两个MOS管对两隔直电容进行充电，不仅可以在初始化编译码器时消除POP音，也可以在关闭编译码器时消除POP音。

另外，由于本实施方式中，对耳机并无特殊的要求，因此本实施方式中的耳机可以是任意一种终端产品中的耳机，如手机、MP3、MP4等产品中的耳机，使得本实施方式具备广泛的应用场景。

需要说明的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明的第二实施方式涉及一种音频POP音的消除方法。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，是利用MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。而在本发明第二实施方式中，是通过比较器的输出端向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。

具体地说，在CODEC初始化过程中，有一个使能Vbias的动作，可以对该电源加RC延时电路，使之上升时间变长，该电压给比较器的反相端，如图9所示，在比较器的同相端加一个用于比较的电压(该电压一定要小于Vbias，具体的和反相端的RC选择有关)，当Vbias经RC延时后上升到一定阶段，比较器输出(即图9中的OUTPUT)状态发生反转(由高变低)，该输出状态可以替代第一实施方式中的GPIO功能。CODEC下电过程图9中的Vbias要关闭，二极管导通，使V-迅速跌落，OUTPUT也迅速由低变高，使MOS导通。

由此可见，不仅可以利用MCU的GPIO引脚向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开，也可以利用比较器的输出端向第一MOS管和第二MOS管的G引脚输出高电平或低电平，控制第一MOS管和第二MOS管的导通或断开。使得本发明的实施方式灵活多变。

上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种音频POP音的消除方法，其特征在于，包含以下步骤：

在初始化编译码器之前，通过导通与耳机的右声道并联的第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管，对与所述编译码器的右输出端相连的第一隔直电容进行充电；通过导通与耳机的左声道并联的第二MOS管，对与所述编译码器的左输出端相连的第二隔直电容进行充电；

在导通所述第一MOS管和所述第二MOS管后，初始化所述编译码器；

所述初始化完成后延时预定时长T，并在延时所述T后，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管；

所述编译码器通过所述右输出端向所述耳机的右声道输出音频信号；通过所述左输出端向所述耳机的左声道输出音频信号。

2.根据权利要求1所述的音频POP音的消除方法，其特征在于，还包含以下步骤：

在关闭所述编译码器之前，通过导通所述第一MOS管，对所述第一隔直电容进行充电；通过导通所述第二MOS管，对所述第二隔直电容进行充电；

在导通所述第一MOS管和所述第二MOS管后，关闭所述编译码器；

在关闭所述编译码器后延时所述T，并在延时所述T后，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管。

3.根据权利要求1所述的音频POP音的消除方法，其特征在于，

所述T小于1ms。

4.根据权利要求1所述的音频POP音的消除方法，其特征在于，通过微控制单元MCU的GPIO引脚，向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出高电平，导通所述第一MOS管和所述第二MOS管；

通过所述MCU的GPIO引脚，向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出低电平，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管。

5.根据权利要求1所述的音频POP音的消除方法，其特征在于，通过比较器的输出端向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出高电平，导通所述第一MOS管和所述第二MOS管；

通过所述比较器的输出端向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出低电平，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的音频POP音的消除方法，其特征在于，所述耳机为以下任一终端产品中的耳机：

手机、MP3、MP4。

7.一种耳机音频电路，包含编译码器、与所述编译码器的右输出端相连的第一隔直电容、与所述编译码器的左输出端相连的第二隔直电容、耳机，其特征在于，还包含：第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOS管和第二MOS管；

所述编译码器的右输出端输出的音频信号，输出到所述第一隔直电容，经所述第一隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到所述耳机的右声道，另外一路信号经所述第一MOS管到地；

所述编译码器的左输出端输出的音频信号，输出到所述第二直电容，经所述第二隔直电容输出后分为两路信号，其中一路信号输出到所述耳机的左声道，另外一路信号经所述第二MOS管到地；

所述第一MOS管用于在初始化编译码器之前，通过导通状态对所述第一隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的初始化的预定时长T后，处于断开状态；

所述第二MOS管用于在初始化编译码器之前，通过导通状态对所述第二隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的初始化的所述预定时长T后，处于断开状态。

8.根据权利要求7所述的耳机音频电路，其特征在于，

所述第一MOS管还用于在关闭所述编译码器之前，通过导通状态对所述第一隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的关闭的所述预定时长T后，处于断开状态；

所述第二MOS管还用于在关闭所述编译码器之前，通过导通状态对所述第二隔直电容进行充电，并在完成所述编译码器的关闭的所述预定时长T后，处于断开状态。

9.根据权利要求7所述的耳机音频电路，其特征在于，

所述T小于1ms。

10.根据权利要求7所述的耳机音频电路，其特征在于，所述耳机音频电路还包含微控制单元MCU；

所述MCU的GPIO引脚分别与所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚相连；

所述MCU的GPIO引脚通过向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出高电平，导通所述第一MOS管和所述第二MOS管；

所述MCU的GPIO引脚通过向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出低电平，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管。

11.根据权利要求7所述的耳机音频电路，其特征在于，所述耳机音频电路还包含比较器；

所述比较器的输出端分别与所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚相连；

所述比较器的输出端通过向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出高电平，导通所述第一MOS管和所述第二MOS管；

所述比较器的输出端通过向所述第一MOS管和所述第二MOS管的G引脚输出低电平，断开所述第一MOS管和所述第二MOS管。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的耳机音频电路，其特征在于，所述耳机为以下任一终端产品中的耳机：

手机、MP3、MP4。

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