CN103139689B - 一种消除耳机爆破音的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除耳机爆破音的装置，包括：提供稳定电流的电流源；与所述电流源输出端相连接，依据所述电流源提供的稳定电流生成渐变电压的电容器；与电流源输出端和电容器输入端之间的连接线路相连接，获取所述电容器生成的渐变电压并将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容的电压跟随器。本发明提供的一种消除耳机爆破音的装置，通过电流源为电容器充电，使得电容器的电压逐渐稳定的上升到偏置电压值，通过电压跟随器，使得加载到隔直电容两端的偏置电压逐渐稳定上升到偏置电压值，解决了由于偏置电压的突变产生爆破音的问题。

Description

一种消除耳机爆破音的装置和方法

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种消除耳机爆破音的装置和方法。

背景技术

随着电子技术的发展以及电子设备的广泛应用，耳机已成为电子设备不可缺少的一个附带品，为人们听音乐，接电话带来方便。

耳机是通过设置在电子设备内的耳机驱动器来驱动的。在电子设备中，无论基带芯片或应用处理器中集成的耳机驱动器，或者分立的耳机驱动器(运算放大器)都是单电源供电的，为了避免单电源供电带来的输出波形失真，需要在运放的输入端提供大小为电源电压一半的直流偏置电压，即基准偏置电压。但是，该直流偏置电压会对耳机有一定的损害，所以会在运放和耳机之间串联一个隔直电容，由于隔直电容的存在，当耳机驱动器上电时，带有直流偏置的输出信号加载到隔直电容上的瞬间，电容上的电压建立过程会产生一个瞬时的充电电流，同理，耳机驱动器断电时也会产生一个瞬时的放电电流。瞬时充放电电流在耳机负载上产生瞬变电压，由于该瞬变电压的频谱很宽，落在人耳可以听到的频率范围内就形成了爆破音。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种消除耳机爆破音的装置，通过电流源输出稳定的电流对电容器充电，使电容器的电压逐渐地稳定上升到基准偏置电压值，通过电压跟随器使得隔直电容上的偏置电压也稳定上升到基准偏置电压值，解决了由于偏置电压的突变产生爆破音的问题。

技术方案如下：

一种消除耳机爆破音的装置，包括：

提供稳定电流的电流源；

与所述电流源的输出端相连接，依据所述电流源提供的稳定电流生成渐变电压的电容器；

与所述电流源输出端和所述电容器的输入端之间的连接线路相连接，获取所述电容器生成的渐变电压并将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容的电压跟随器。

上述装置，优选的，还包括：

检测模块，用于检测所述电容器的电压，并在所述电容器的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器的电压保持基准偏置电压值不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。

上述装置，优选的，所述检测模块包括：

第一可控开关、第二可控开关和电压比较器、；

所述第一可控开关的一端与所述电流源的输出端相连接，所述第一可控开关的另一端与所述电容器和所述电压跟随器的第二输入端子的公共端相连接，所述第一可控开关、所述电流源和所述电容器行成串联电路；

所述第二可控开关的一端与所述电容器和所述电压跟随器的第二输入端子的公共端相连接；

所述电压比较器设置有第三输入端子、第四输入端子和第二输出端子，其中，所述第三输入端子与所述电流源和所述第一可控开关的公共端相连接，用于检测所述电容器的电压，所述第四输入端子用于输入基准偏置电压，所述第二输出端子用于在所述电容器的电压和所述基准偏置电压相等时，输出控制信号，控制所述第一可控开关断开，同时控制所述第二可控开关闭合。

上述装置，优选的，所述电流源为镜像电流源、比例电流源或微变电流源。

上述装置，优选的，所述电容器的输出端接地。

上述装置，优选的，所述电压跟随器设置有第一输入端子、第二输入端子和第一输出端子；其中：

所述第一输入端子与所述电流源输出端和电容器输入端之间的连接线路相连接，用于获取所述电容器生成的渐变电压；

所述第二输入端子与所述第一输出端子和所述隔直电容之间的连接线路相连接，用于将所述渐变电压转换成渐变偏置电压；

所述第一输出端子与所述隔直电容相连接，用于输出所述渐变偏置电压并将所述渐变偏置电压加载到所述隔直电容。

一种消除耳机爆破音的方法，基于消除耳机爆破音的装置，所述装置包括：电流源、电容器和电压跟随器；所述方法包括：

控制所述电流源生成稳定的电流，并将所述稳定的电流传输给所述电容器；使所述电容器依据所述稳定的电流生成渐变电压，并将所述渐变电压加载到电压跟随器的输入端；

控制所述电压跟随器将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容。

上述方法，优选的，还包括：

检测所述电容器的电压，并在所述电容器的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器电压保持基准电压值不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。

由以上本申请公开的技术方案可见，本发明提供的一种消除耳机爆破音的装置，包括：提供稳定电流的电流源；与所述电流源输出端相连接，依据所述电流源提供的稳定电流生成渐变电压的电容器；与电流源输出端和电容器输入端之间的连接线路相连接，获取所述电容器生成的渐变电压并将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容的电压跟随器。本发明还公开了一种消除耳机爆破音的方法。

本发明提供的一种消除耳机爆破音的装置，通过电流源为电容器充电，使得电容器两端的电压逐渐地、稳定上升到偏置电压值，并通过电压跟随器使得加载到隔直电容两端的偏置电压也稳定上升到基准偏置电压值，而不是突变到基准偏置电压值，解决了由于基准偏置电压的突变产生爆破音的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有耳机驱动器的电路结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种消除耳机爆破音的装置的结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的另一种消除耳机爆破音的装置的结构示意

图；

图4为本申请实施例一提供的一种消除耳机爆破音的方法的流程图。

为了图示的简单和清楚，以上附图示出了结构的普通形式，并且为了避免不必要的模糊本发明，可以省略已知特征和技术的描述和细节。另外，附图中的单元不必要按照比例绘制。例如，可以相对于其他单元放大图中的一些单元的尺寸，从而帮助更好的理解本发明的实施例。不同附图中的相同标号表示相同的单元。

说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的单元，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示的或否则描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在对本申请实施例的技术方案进行描述前，首先说明一下耳机爆破音产生的原因，如图1所示，为现有耳机驱动器的电路结构示意图。

为了节约成本，或减少芯片内部面积，耳机驱动器内的运算放大器101一般是单电源供电的，所以假设电源电压VCC＝3V，那么运算放大器101的输出端(图1中的A点)的电压就只能是0V-3V，(注意不能为负,假如是双电源供电就可以有-3V-3V),由于音频是波动的，拿正弦波来说(听起来就是以前电台正点报时那个嘟的声音)是围绕某表电平去波动。例如，如果某个图形的中心点在0v，即正弦波围绕0V电平上下波动，也就是说0V电平线上边电压为0v-1.5v，0v电平线下边电压为-1.5v-0v，但由于是单电源供电，所以运算放大器输出最低只能是0V,不能为负，因此，当音频信号经过运算放大器后，其输出的波形会只有一半，即只有中心线以上的部分0v-1.5v，中心以下全部没了，导致波形变形失真，反映到声音就不正确了。

而上述问题的解决方法就是不要让音频信号围绕0v去波动，而是提供一个VCM＝VCC/2＝1.5V的直流偏置电压，让音频信号围绕直流偏置电压VCM去波动，即1.5v电平线上边电压为1.5v-3v，1.5v电平线下边为0v-1.5v，这样音频信号就能全部输出了。

而直流偏置电压会对耳机有一定的损害，所以，为了减小直流偏置电压对耳机的损害，输出信号有直流偏置的耳机驱动器会要求在运算放大器101和耳机102(即耳机等效电阻)之间串联一个隔直电容103。但是由于隔直电容103的存在，当耳机驱动器上电时，带有直流偏置的输出信号加载到隔直电容103上的瞬间，隔直电容103上的电压建立过程会产生一个瞬时的充电电流，同理，耳机驱动器断电时也会产生一个瞬时的放电电流。瞬时充放电电流在耳机等效电阻上产生瞬变电压，由于该瞬变电压的频谱很宽，落在人耳可以听到的频率范围内就形成了爆破音。

实施例一

本申请实施例提供的一种消除耳机爆破音的装置的结构示意图如图2所示，包括：

电流源201、电容器202和电压跟随器203；

其中，电流源201用于提供稳定的电流，并将稳定的电流输出至所示电容器202。该电流源的实现方法不局限于任何一种电流源的实现，只要能提供稳定的电流即可。

具体的，所述电流源201可以为镜像电流源。

当然，所述电流源201还可以为比例电流源或微变电流源等。

电容器202的输入端与所述电流源201的输出端相连接，依据所述电流源提供的稳定电流生成渐变电压；

具体的，所述电容器202的输出端接地。

当所述电流源201输出稳定的电流时，所述电容器202开始充电，在充电过程中，电容器202上的电压逐渐增大，最后增大到基准偏置电压值。

优选的，可以根据电容器202的电压来选择电流源和电容器，其中，I_S为电流源提供的电流，C为电容器的电容，t为电容器充电的时间。

电压跟随器203与电流源201输出端和电容器202输入端之间的连接线路相连接，获取所述电容器202生成的渐变电压并将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容103。

具体的，所述电压跟随器203设置有第一输入端子2031、第二输入端子2032和输出端子2033；其中：

所述第一输入端子2031与所述电流源201输出端和电容器202输入端之间的连接线路相连接，用于获取所述电容器202生成的渐变电压；

所述第二输入端子2032与所述输出端子2033和所述隔直电容103之间的连接线路相连接，用于将所述渐变电压转换成渐变偏置电压；

所述输出端子2033与所述隔直电容103相连接，用于输出所述渐变偏置电压并将所述渐变偏置电压加载到所述隔直电容103。

实施例二

本申请实施例二提供的消除耳机爆破音的装置还包括：

检测模块301，用于检测所述电容器202的电压，并在所述电容器202的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器202的电压保持基准偏置电压恒定不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。

具体的，所述检测模块301的结构示意图如图3所示，包括：

第一可控开关3011、第二可控开关3012和电压比较器3013；

第一可控开关3011的一端与所述电流源201的输出端相连接，所述第一可控开关的另一端与所述电容器202和所述电压跟随器203的第二输入端子的公共端相连接，所述第一可控开关3011、所述电流源201和所述电容器202组成串联电路；

第二可控开关3012的一端与所述电容器202和所述电压跟随器203的第二输入端子的公共端相连接，第二可控开关3012的另一端用于输入音频信号；

电压比较器3013设置有第三输入端子30131、第四输入端子30132和第二输出端子30133，其中，所述第三输入端子30131与所述电流源201和所述第一可控开关301的公共端相连接，用于检测所述电容器202的电压，所述第四输入端子30132用于输入基准偏置电压，所述第二输出端子30133用于在所述电容器的电压和所述基准偏置电压相等时，输出控制信号，控制所述第一可控开关断开，同时控制所述第二可控开关3012闭合。

具体的，检测模块301的控制过程为，在打开所述耳机驱动器时，所述第一可控开关3011处于闭合状态，所述第二可控开关3012处于断开状态，此时，电流源201与所述电容器202连通，电容器202充电，其电压逐渐升高，同时电压比较器采集电容器202的电压，并将采集到的电压与基准电压进行比较，当所述电容器202的电压与所述基准电压相等时，电压比较器3013通过所述第二输出端子30133发送控制信号，控制所述第一可控开关3011断开，同时第二可控开关3012闭合，使得电流源201停止对所述电容器202充电，同时音频信号通过电压跟随器输出到耳机。

当打开耳机驱动器时，电流源201输出的恒定电流对所述电容器202进行充电，电容器电压线性增长，由于电压跟随器的存在，使得隔直电容103的电压与所述运算放大器第一输入端2031的电压相等，并随着电容器202的电压线性递增而增大，当所述运算放大器第一输入端2031的直流渐变电压增大到基准偏置电压时，隔直电容103的电压也增大到基准偏置电压值，由于在这个过程中，隔直电容103的电压没有出现突变，所以有效抑制了耳机爆破音的产生。

与上述本申请一种消除耳机爆破音的装置实施例1所提供的装置相对应，参见图4，本申请还提供了一种消除耳机爆破音的方法实施例1，在本实施例中，该方法可以包括：

步骤S101：控制所述电流源生成稳定的电流，并将所述稳定的电流传输给所述电容器；

步骤S102：使所述电容器依据所述稳定的电流生成渐变电压，并将所述渐变电压加载到电压跟随器的输入端；

步骤S103：控制所述电压跟随器将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容。

优选的，还包括：

检测所述电容器的电压，并在所述电容器的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器电压保持基准电压值不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种消除耳机爆破音的装置，其特征在于，包括：

提供稳定电流的电流源；

与所述电流源的输出端相连接，依据所述电流源提供的稳定电流生成渐变电压的电容器；

与所述电流源输出端和所述电容器的输入端之间的连接线路相连接，获取所述电容器生成的渐变电压并将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容的电压跟随器；

检测模块，用于检测所述电容器的电压，并在所述电容器的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器的电压保持基准偏置电压值不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：

第一可控开关、第二可控开关和电压比较器；

所述第一可控开关的一端与所述电流源的输出端相连接，所述第一可控开关的另一端与所述电容器和所述电压跟随器的第二输入端子的公共端相连接，所述第一可控开关、所述电流源和所述电容器行成串联电路；

所述第二可控开关的一端与所述电容器和所述电压跟随器的第二输入端子的公共端相连接；

所述电压比较器设置有第三输入端子、第四输入端子和第二输出端子，其中，所述第三输入端子与所述电流源和所述第一可控开关的公共端相连接，用于检测所述电容器的电压，所述第四输入端子用于输入基准偏置电压，所述第二输出端子用于在所述电容器的电压和所述基准偏置电压相等时，输出控制信号，控制所述第一可控开关断开，同时控制所述第二可控开关闭合。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流源为镜像电流源、比例电流源或微变电流源。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容器的输出端接地。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压跟随器设置有第一输入端子、第二输入端子和第一输出端子；其中：

所述第一输入端子与所述电流源输出端和电容器输入端之间的连接线路相连接，用于获取所述电容器生成的渐变电压；

所述第二输入端子与所述第一输出端子和所述隔直电容之间的连接线路相连接，用于将所述渐变电压转换成渐变偏置电压；

所述第一输出端子与所述隔直电容相连接，用于输出所述渐变偏置电压并将所述渐变偏置电压加载到所述隔直电容。

6.一种消除耳机爆破音的方法，基于消除耳机爆破音的装置，所述装置包括：电流源、电容器和电压跟随器；其特征在于，所述方法包括：

控制所述电流源生成稳定的电流，并将所述稳定的电流传输给所述电容器；使所述电容器依据所述稳定的电流生成渐变电压，并将所述渐变电压加载到电压跟随器的输入端；

控制所述电压跟随器将所述渐变电压转换成渐变偏置电压，并将所述渐变偏置电压加载到隔直电容；

检测所述电容器的电压，并在所述电容器的电压上升到基准偏置电压值时控制所述电容器电压保持基准电压值不变，且保持不变的所述电容器的电压为音频信号的直流偏置电压。