CN103262153B - 用于有源噪声消除的电路装置和方法 - Google Patents

用于有源噪声消除的电路装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103262153B
CN103262153B CN201180056750.5A CN201180056750A CN103262153B CN 103262153 B CN103262153 B CN 103262153B CN 201180056750 A CN201180056750 A CN 201180056750A CN 103262153 B CN103262153 B CN 103262153B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
driving stage
terminal
circuit arrangement
input end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180056750.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103262153A (zh
Inventor
赫尔穆特·泰勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram AG
Original Assignee
Austriamicrosystems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Austriamicrosystems AG filed Critical Austriamicrosystems AG
Publication of CN103262153A publication Critical patent/CN103262153A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103262153B publication Critical patent/CN103262153B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785Methods, e.g. algorithms; Devices
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17873General system configurations using a reference signal without an error signal, e.g. pure feedforward
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787General system configurations
    • G10K11/17885General system configurations additionally using a desired external signal, e.g. pass-through audio such as music or speech
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10Applications
    • G10K2210/105Appliances, e.g. washing machines or dishwashers
    • G10K2210/1053Hi-fi, i.e. anything involving music, radios or loudspeakers
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30Means
    • G10K2210/301Computational
    • G10K2210/3027Feedforward

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

在一个实施例中,一种用于有源噪声消除的电路装置包括:用于提供重放信号(Spb)的第一输入端(E1);用于提供传感器信号(Sanc)的第二输入端(E2);输出端的第一端子和第二端子(A1,A2),所述输出端的第一端子和第二端子(A1,A2)被设计用于与扬声器(Lsp)连接;以及补偿器件,所述补偿器件用于根据传感器信号(Sanc)分别产生第一噪声信号和第二噪声信号(Sanc1,Sanc2),其中,第一输入端和第二输入端(E1,E2)借助于补偿器件(Komp)与输出端的第一端子和第二端子(A1,A2)耦接,使得在输出端(A1,A2)的第一端子(A1)处提供虚拟重放信号(Ssp1),并且在输出端(A1,A2)的第二端子(A2)处提供叠加信号(Ssp2),使得虚拟重放信号(Ssp1)与叠加信号(Ssp2)之间的差分信号能被馈送到扬声器。

Description

用于有源噪声消除的电路装置和方法
本发明属于用于有源噪声消除的电路装置和方法。
有源噪声消除也被称作为有源噪声减小并且用于例如头戴式听筒、耳机或电话中,以抑制不希望的和令人烦恼的环境噪声,并且以更加可识别的方式来再现有用的声音。这通过用安装的麦克风测量环境噪声来实现。为了消除这种环境噪声,产生所述环境噪声的反相信号并且将反相信号增加到有用声音中。因此,在用户的耳朵处,环境噪声在听觉上消除。
在这种有源噪声消除系统中,有用信号和为了消除环境噪声而处理的麦克风信号在电路的一个点上求和。在这方面,在两种选择——即有源求和和无源求和——之间区分出一种。在有源求和中,有源元件诸如运算放大器被沿着因而获得的求和信号的路径额外地提供给扬声器。在无源方法中情况不是这样。
本发明基于无源求和并且从将求和信号馈送到扬声器的端子的电路出发,扬声器的另一个端子称作为参考电位端子。借助于反相放大器,从麦克风的噪声信号产生补偿信号。将这种补偿信号和有用信号求和,并且将求和信号馈送到扬声器。在所描述的已知电路中,不需要额外的开关来将有源噪声消除去激活。另外,由于将有源噪声消除激活和去激活,所以在信号中不产生间断。由于不将有用信号经由有源元件馈送到扬声器的事实,所以优化了能量损耗。然而,有源噪声减小的校准由于受到有用信号源的阻抗的影响而复杂。
因此,在公开用于有源噪声消除的电路装置和方法中可以看出目的:相比之下,所述用于有源噪声消除的电路装置和方法具有加强的属性,例如,在对有用信号源的阻抗的敏感度方面。
这个目的用独立权利要求的主题来获得。加强例和实施例分别形成从属权利要求的主题。
在一个实施例中,用于有源噪声消除的电路装置的特征在于:第一输入端,所述第一输入端用于供应重放信号;第二输入端,所述第二输入端用于供应传感器信号;输出端的第一端子和第二端子,所述输出端的第一端子和第二端子被设计用于与扬声器连接;以及补偿器件。补偿器件被配置成用于根据传感器信号而分别产生第一噪声信号和第二噪声信号。第一输入端和第二输入端借助于补偿器件与输出端的第一端子和第二端子耦接,使得在输出端的第一端子处提供虚拟重放信号,并且在输出端的第二端子处提供叠加信号,使得虚拟重放信号与叠加信号之间的差分信号可以被馈送到扬声器。
重放信号和传感器信号被馈送到电路装置。补偿器件从传感器信号产生第一噪声信号和第二噪声信号。由于补偿器件和补偿器件与电路装置的输入端和输出端的端子的耦接,所以虚拟重放信号与补偿信号之间的差分信号被馈送到可连接的扬声器。
由于补偿器件和补偿器件与电路装置的输入端和输出端的耦接,所以一方面,空间中的环境噪声在扬声器的上游被抑制。另一方面,重放信号的音频源的阻抗对电路装置的影响减少。这明显地降低了对电路装置的第一输入端处的阻抗的敏感度。
通过诸如例如音频播放器的音频源,可获得重放信号。重放信号因而表示有用信号。传感器信号通过麦克风来记录,并且与环境噪声相对应,所述环境噪声借助于有源噪声消除而在扬声器的上游被消除。
在另一个实施例中,在与电路装置的第一输入端耦接的输出端的第一端子处形成针对传感器信号的虚拟零点。
因此,输出端的第一端子不被传感器信号调制。由于第一噪声信号和第二噪声信号的电流在电路节点处彼此消除,所以形成针对传感器信号的虚拟零点。
由于这种措施,所以有利地,重放信号源的阻抗的影响不影响噪声消除。
通过补偿器件以这样的方式使得第二噪声信号可利用:借助于扬声器,在再现信号与第一和第二噪声信号的无源求和的求和点处、即在电路装置的输出端的第一端子处,形成针对传感器信号的虚拟零点。
虚拟零点与到参考电位端子的连接相对应,而在这种情况下参考电位端子实际不存在。
在一个加强例中,第二噪声信号的与传感器信号相关的部分在其值方面适配于叠加信号的与传感器信号相关的部分,并且相对于其是反相的。
关于其值,第二噪声信号的源自传感器信号的电流部分在其值方面与叠加信号的源自传感器信号的电流部分相对应,但是相对于彼此是反相的。第二噪声信号的电流和叠加信号的电流因此在电路装置的输出端的第一端子处互相补偿。在此输出端处仅保留虚拟重放信号的电压部分。
在另一个实施例中,根据第二噪声信号和重放信号可获得虚拟再现信号。根据第一噪声信号和重放信号可获得叠加信号。
虚拟重放信号与叠加信号之间的差被馈送到可与电路装置的输出端连接的扬声器。因此,分别从重放信号与噪声信号或反相噪声信号的叠加中产生的信号,被馈送到扬声器的每个端子。
这有利地有助于进一步提高对音频源的阻抗的不灵敏性。
在一个加强例中,补偿器件的特征是第一驱动级和第二驱动级。第一驱动级的输入端与电路装置的第二输入端耦接。在第一驱动级的输出端处形成可获得第一噪声信号的第一求和节点。第二驱动级的输入端与电路装置的第二输入端耦接。在第二驱动级的输出端处形成可获得第二噪声信号的第二求和节点。第一求和节点与电路装置的输出端的第二端子耦接。第二求和节点与电路装置的输出端的第一端子耦接。
在一个加强例中,第一驱动级的特征在于反相放大器和第一求和电阻器,所述反相放大器与第一驱动级的输入端连接,所述第一求和电阻器被布置在所述放大器的下游,并且与第一求和节点连接。第二驱动级的特征在于串联电路,所述串联电路与第二驱动级的输入端连接,并且包括两个反相放大器和第二求和电阻器,所述第二求和电阻器被布置在所述放大器的下游并且与第二求和节点耦接。第一求和电阻器和第二求和电阻器彼此适配。
设计驱动级,使得一个驱动级将传感器信号反相,而另一个驱动级由于双反相不将传感器信号反相。
在另一个实施例中,参照参考电位端子的第一定标电阻与第一求和节点连接,以与可连接的扬声器的电阻形成第一分压器。第二分压器与第二求和节点连接,所述第二分压器的特征在于参照参考电位端子的第二定标电阻器、以及与电路装置的第一输入端连接的耦合电阻器。
在一个加强例中,第一分压器和第二分压器被相同地缩放。
在第二求和电阻器处的信号相对于第一求和电阻器处的信号是反相的。由于第一定标电阻器与第二定标电阻器适配,并且耦合电阻器与扬声器的电阻适配,所以产生了关于所提供的第一噪声信号和第二噪声信号的相同条件。
在可替选的实施例中,第二分压器和第二求和电阻器分别增大为第一求和电阻器和第一电压分压器的K倍。在这种情况下,馈送到第二驱动级的传感器信号被放大到K倍。
为了保持第一噪声信号和第二噪声信号的电流的补偿,通过调整第一驱动级的反相放大器的电路,传感器信号在这种情况下被放大到K倍。由于这种措施,在第二噪声信号中的电流的部分明显地比重放信号所供应的电流小。因而优化了电路装置的输入阻抗。因此,当噪声减小被激活时,并且当噪声减小被去激活时,为音频源有利地产生相同的条件。
电路装置的输入阻抗由第一分压器和第二分压器的并联连接引起。第一分压器的阻抗比扬声器的电阻大定标电阻器。优选地将系数K缩放,使得由定标电阻器引起的第一分压器增加的阻抗,由于第二分压器的并联连接而被补偿。因此,这导致与扬声器的阻抗适配的输入阻抗。
在一个加强例中,电路装置的特征在于适配单元,所述适配单元与电路装置的接收虚拟重放信号的第一输入端耦接,并且被设计用于使共模信号可获得。关于第一驱动级和第二驱动级的反相放大器的电平控制,实现共模信号,使得各个反相放大器的输出信号关于电压与在第一求和节点或第二求和节点处的各个信号相适配。
可获得共模信号,使得第一驱动级的反相放大器的输出信号关于电压与在第一求和节点处的信号相适配。此外,可获得共模信号,使得与第二驱动级的输出端连接的、第二驱动级的反相放大器的输出信号关于电压与在第二求和节点处的信号相适配。
由于这种有利的措施,没有压降发生在第一求和电阻器和第二求和电阻器上,并且因而在第一驱动级和第二驱动级的反相放大器的输出端处没有由虚拟重放信号引起的电流流动发生。这显著地减小了电路装置的功耗。
在本文中,关于电压的适配意味着各个信号在值和相位方面相对应。
在另一个实施例中,共模信号分别被馈送到第一驱动级的反相放大器的非反相输入端、和与第二驱动级的输出端耦接的第二驱动级反相放大器的非反相输入端。
在另一个实施例中,适配单元的特征在于参照参考电位端子的第三分压器。第三分压器根据第一驱动级和/或第二驱动级的放大系数在自身比例上与第一分压器适配。
在这种情况下,共模信号表示虚拟重放信号除以第一驱动级和/或第二驱动级的放大系数的版本。由于这种措施,信号在它们的值方面是相同的,即在第一驱动级和第二驱动级的反相放大器的输出端处可获得第一噪声信号和第二噪声信号,第一驱动级和第二驱动级的输入端被分别馈送有共模信号。因此,没有压降发生在第一求和电阻器和第二求和电阻器处,并且在这些反相放大器的输出端处防止由虚拟重放信号引起的泄漏电流。
另外,当驱动级被激活和去激活时,以这种方式有利地提供了相等的重放电平。
在一个实施例中,一种用于有源噪声消除的方法的特征在于以下步骤:
-提供重放信号,
-提供传感器信号,
-根据传感器信号来分别产生第一噪声信号和第二噪声信号,
-根据第二噪声信号和重放信号来产生虚拟重放信号,
-根据第一噪声信号和重放信号来产生叠加信号,以及
-使得扬声器可获得虚拟重放信号与叠加信号之间的差分信号。
重放信号源的电阻对噪声消除不具有影响,因为如下事实:扬声器的两个端子中的每个端子被供应有叠加的信号,即一方面虚拟重放信号,另一方面叠加信号,其中,这些信号中的每个分别借助于重放信号与第一噪声信号或第二噪声信号的无源求和来产生。
所述电路装置和所述方法适用于针对有源噪声消除的前馈和反馈系统。在立体声系统中,需要为每个通道提供上述类型的电路装置。
以下参照附图更加详细地描述本发明的一些示例性实施例。相同的操作或功能部件以及电路元件通过相同的附图标记来标示。在功能上相对应的部件不会参照各个附图中的每个而重复描述。在这些附图中:
图1示出根据所提出的原理的电路装置的第一示例性实施例,
图2示出根据所提出的原理的电路装置的第二示例性实施例,
图3示出根据所提出的原理的电路装置的第三示例性实施例,以及
图4示出根据所提出的原理的电路装置的第四示例性实施例。
图1示出根据所提出的原理的电路装置的第一示例性实施例。所述电路装置包括:第一输入端E1、第二输入端E2、具有扬声器Lsp的两个端子A1、A2的输出端、以及补偿器件Komp。重放信号Spb被馈送至第一输入端E1。传感器信号Sanc被馈送至第二输入端E2。在输出端的第一端子A1处可获得虚拟的重放信号Ssp1。在输出端的第二端子A2处可获得叠加信号Ssp2。
补偿单元Komp的特征在于第一驱动级T1和第二驱动级T2。第一驱动级T1的特征在于反相放大器OP1。反相放大器OP1的反相输入端与电路装置的第二输入端E2耦接。反相放大器OP1的非反相输入与参考电位端子10连接。第一求和电阻器Rsm2与反相放大器OP1的输出端连接。这个求和电阻器的另一个端子与第一求和节点N1连接。求和节点N1经由第一定标电阻器Rsm1与参考电位端子10耦接。此外,第一求和节点N1与电路装置的输出端的第二端子A2耦接。第二驱动级T2包括串联电路,所述串联电路的特征在于两个反相放大器OP、OP2。反相放大器OP的反相输入端与电路装置的第二输入端E2耦接。反相放大器OP2的反相输入端与反相放大器OP的输出端耦接。反相放大器OP、OP2的非反相输入端分别与参考电位端子10连接。反相放大器OP2的输出端经由第二求和电阻器Rsm2a与第二求和节点N2连接。一方面,第二求和节点N2经由第二定标电阻器Rsm1a与参考电位端子10耦接。另一方面,第二求和节点N2经由耦合电阻器Rspa与电路装置的第一输入端E1连接。
在电路装置的输出端的第一端子A1与第二端子A2之间提供有电阻器Rsp。这个电阻器与扬声器Lsp的电阻相对应,所述扬声器Lsp可以连接在电路装置的输出端的第一端子A1与第二端子A2之间。
这个附图还示出了产生传感器信号Sanc的麦克风MIC。传感器信号Sanc经由信号适配单元F馈送到第二输入端E2。此外,在这个附图中示出了插塞式连接器S,所述插塞式连接器S被设计用于将电路装置的第一输入端E1与重放信号Spb的源连接。此外,重放信号Spb的源Q具有电阻Rsrc。
由麦克风MIC所记录的传感器信号Sanc被馈送到电路装置的第二输入端E2。传感器信号Sanc在补偿器件Komp的第一驱动级T1中被反相一次。由此获得的第一噪声信号Sanc1可在第一求和节点N1处获得。在补偿器件Komp的第二驱动级T2中,传感器信号Sanc在反相放大器OP中被反相一次,并且随后在反相放大器OP2中被反相第二次。由此获得的第二噪声信号Sanc2经由第二求和节点N2和耦合电阻器Rspa在电路装置的输出端的第一端子A1处可获得,并且用于在电路装置的第一输入端E1处和/或在电路装置的输出端的第一端子A1处,补偿由第一驱动级T1经由扬声器Lsp注入的电流。因此,节点E1或A1的特征在于虚拟的重放信号Ssp1。由于在电阻器Rsm1、Rsm2以及Rsp处的电流求和,根据第一噪声信号Sanc1和重放信号Spb而在第一求和节点N1处获得叠加信号Ssp2。因此,在电路装置的输出端的第一端子A1与第二端子A2之间可获得虚拟重放信号Ssp1与叠加信号Ssp2之间的差分信号。
第一求和电阻器Rsm2和第二求和电阻器Rsm2a在它们的比例上彼此适配。由可连接的扬声器Lsp的电阻器Rsp和第一定标电阻器Rsm1形成的第一分压器与由第二定标电阻器Rsm1a和耦合电阻器Rspa形成的第二分压器在它们的比例方面是适配的。关于传感器信号Sanc,由于这种比例,第二噪声信号Sanc2的电流部分与叠加信号Ssp2的电流部分在值方面相等。由于这两种电流部分在输出端的第一端子A1处相互抵消,在第一端子A1处产生关于传感器信号Sanc的虚拟零点。
这有利地导致在重放源Q的任意阻抗处的一致的噪声消除操作模式。这也应用于重放源Q断开或短路的情况。
在电路装置的输出端的第一端子A1处产生针对第一噪声信号Sanc1和第二噪声信号Sanc2的电压部分的虚拟零点。由于此,第一端子A1不由传感器信号Sanc或来源于此传感器信号的噪声信号Sanc1、Sanc2来调制。由于重放信号Spb恰好在这个端子A1处,以无源的方式与噪声信号Sanc2耦接,所以有利地,音频源Q的电阻Rsrc的阻抗对有源噪声消除的功能没有影响。
在这种情况下,采用电流补偿发生在第一输入端E1处的方式,例如,利用各自相同定标的电阻R,来实现反相放大器OP、OP1以及OP2的运算放大器的电路。
图2示出根据所提出的原理的电路装置的第二实施例。此示例性实施例与图1中的示例性实施例相对应,具有以下例外:额外地提供了参照参考电位端子10的第三分压器Rin1、Rin2的形式的适配单元。这种第三分压器使得可以在两个电阻器Rin1、Rin2的连接点处获得共模信号Sin,其中,所述共模信号被馈送到第一驱动级T1和第二驱动级T2的反相放大器OP1、OP2的非反相输入端。虚拟的重放信号Ssp1借助于第三分压器Rin1、Rin2被分压,并且以共模信号Sin的形式被馈送到反相放大器OP1、OP2。
由于此,以在各个求和电阻器Rsm2、Rsm2a处不发生关于重放信号Spb的压降的方式,使得分别在各个反相放大器OP1和OP2的输出端处可获得第一噪声信号Sanc1和第二噪声信号Sanc2。
因此,关于重放信号Spb,没有来自驱动级T1、T2的电流消耗。重放音量不受将电路装置激活或去激活的影响。这会有利地将用于有源噪声消除的电路装置的功耗最小化。
在这种情况下,第三分压器Rin1、Rin2的电阻定标如下:电阻器Rin1是扬声器Lsp的电阻Rsp的N倍。电阻器Rin2根据以下公式定标:
Rin2=N·Rsm1/G.
在这种情况下,Rin2表示电阻Rin2,N对应于系数N,Rsm1对应于第一定标电阻器Rsm1,以及G表示系数G。系数G对应于共模信号Sin在第一驱动级T1和第二驱动级T2的分别放大。
例如,如果相同的值用于第一驱动级T1和第二驱动级T2的运算放大器OP1和OP2的输入电阻器和反馈电阻器,则G的放大系数的结果为值2。
相应地将系数N选择得高,例如在50至2000的范围内,以保证第三分压器Rin1、Rin2不引起输入阻抗的相关减小。
系数M与扬声器Lsp的电阻Rsp和第一定标电阻Rsm1之间的比相对应。优选系数M尽可能高,例如在3和30的范围内,使得在第一定标电阻器Rsm1处仅仅消耗重放电平的微小部分。系数M的这种选择的另一个原因在于,在反相放大器OP1、OP2的运算放大器未与电源连接的情况下,通过反相放大器OP1、OP2的输出晶体管,在电源节点处产生二极管箝位。如果相应地将M选择得高,则在节点N1和N2处的电压电平保持在二极管电压以下。
图3示出根据所提出的原理的电路装置的第三示例性实施例。第三示例性实施例与图2中所示的第二示例性实施例相对应,具有以下例外:第二驱动级T2的分压器的电阻器被增大为第一驱动级T1的分压器的电阻的K倍。耦合电阻Rspa尤其被增大为扬声器Lsp的电阻Rsp的K倍。第二求和电阻Rsm2a的电阻被增大为第一求和电阻Rsm2的电阻的K倍。第二定标电阻Rsm1a的电阻被增大为第一定标电阻Rsm1的电阻的K倍。与电路装置的第二输入端E2耦接的反相放大器OP的电阻除以系数K。因此,传感器信号Sanc在第二驱动级T2中以系数K被放大。
由于电阻值的倍增,所以流经第二分压器Rsm1a、Rspa以及第二求和电阻Rsm2a的电流除以系数K。这个电流因此显著地比经由扬声器的虚拟再现信号Ssp1的电流低。在第二驱动级T2的第一反相放大器OP处,由以系数K放大来补偿以系数K增加的电阻的引入。因此,针对第一输出端A1仍产生关于第一和第二噪声信号Sanc1、Sanc2的部分的虚拟零点。
求和电阻Rsm2、Rsm2a不影响电路装置的输入阻抗,因为在激活模式下在反相放大器OP1、OP2的输出端处没有泄漏电流流动。这些输出端在去激活模式下具有高电阻。
指定系数K,使得在第一输入端E1处的阻抗与扬声器Lsp的阻抗相对应。在这种情况下,以下根据第一分压器和第二分压器的并联电路应用:
RE1=1/1/(Rsp+Rsm1)+1/(Rspa+Rsmla).
在这个公式中,RE1表示在第一输入端E1处的阻抗RE1,Rsp表示扬声器Lsp的电阻Rsp,Rsm1与第一定标电阻Rsm1相对应,Rspa与耦合电阻Rspa相对应,以及Rsm1a表示第一定标电阻Rsm1a。
系数M与系数K适配,以使电路装置的输入阻抗与扬声器Lsp的阻抗Rsp适配。
由于第一驱动级T1和第二驱动级T2的放大器仅驱动传感器信号Sanc的电流部分,所以可以有利地为这种情况中所使用的运算放大器选择比基于有源求和的实施方式更小的设计。
图4示出根据所提出的原理的电路装置的第四示例性实施例。这个示例性实施例与图3中所示的实例相对应,具有以下例外:第三分压器Rin1、Rin2被不同地定标。为了使共模信号Sin可获得,提供额外的运算放大器OP’,并且运算放大器OP’与第三分压器Rin1、Rin2耦接。共模信号Sin被馈送到反相放大器OP1和OP2的反相输入端。第三分压器Rin1、Rin2的定标被实现如下:
Rin1=N*(Rsp+Rsm1);
Rin2=N*Rsml.
在这个公式中,Rin1表示电阻Rin1,N与系数N相对应,Rsp表示扬声器Lsp的电阻Rsp,Rsm1与第一定标电阻Rsm1相对应,以及Rin2表示电阻Rin2。
在这个实施例中,反相放大器OP1和OP2的非反相输入端有利地与参考电位端子10连接,使得各个运算放大器不需要遵循所谓的共模偏移(common mode excursion)。由于在噪声消除系统中1.5V电池通常用作电源,所以运算放大器的共模范围非常有限,但是在这种情况下没有显著的负面效果。
附图标记清单
E1、E2  输入端
A1、A2  端子
Sanc1、Sanc2  噪声信号
Komp  补偿器件
Lsp  扬声器
Ssp1  虚拟重放信号
Ssp2  叠加信号
Spb  重放信号
Sanc  传感器信号
T1、T2  驱动级
N1、N2  求和节点
OP、OP1、OP2  反相放大器
Rsm2、Rsm2a  求和电阻器
Rsm1、Rsm1a  定标电阻器
Rsp  电阻
Rspa  耦合电阻器
Rin1、Rin2  电阻
Sin  共模信号
MIC  麦克风
S  插塞式连接器
Rsrc、R  电阻
Q  源
F  信号适配单元

Claims (15)

1.一种用于有源噪声消除的电路装置,包括:
第一输入端(E1),所述第一输入端(E1)用于提供重放信号(Spb),
第二输入端(E2),所述第二输入端(E2)用于提供传感器信号(Sanc),
输出端的第一端子和第二端子(A1,A2),所述输出端的所述第一端子和所述第二端子(A1,A2)被设计用于与扬声器(Lsp)连接,以及
补偿器件,所述补偿器件用于根据所述传感器信号(Sanc)分别产生第一噪声信号和第二噪声信号(Sanc1,Sanc2),
其中,所述第一输入端和第二输入端(E1,E2)借助于所述补偿器件(Komp)与所述输出端的所述第一端子和所述第二端子(A1,A2)耦接,使得在所述输出端(A1,A2)的所述第一端子(A1)处提供虚拟重放信号(Ssp1),并且在所述输出端(A1,A2)的所述第二端子(A2)处提供叠加信号(Ssp2),使得所述虚拟重放信号(Ssp1)与所述叠加信号(Ssp2)之间的差分信号能被馈送到扬声器。
2.如权利要求1所述的电路装置,
其中,在所述输出端(A1,A2)的与所述电路装置的所述第一输入端(E1)耦接的所述第一端子(A1)处形成针对所述传感器信号(Sanc)的虚拟零点。
3.如权利要求1或2所述的电路装置,
其中,所述第二噪声信号(Sanc2)的与传感器信号(Sanc)相关的部分在其值方面适配于所述叠加信号(Ssp2)的与传感器信号(Sanc)相关的部分,并且与其反相。
4.如权利要求1或2所述的电路装置,
其中,
所述虚拟重放信号(Ssp1)是根据所述第二噪声信号(Sanc2)和所述重放信号(Spb)而提供的,以及
所述叠加信号(Ssp2)是根据所述第一噪声信号(Sanc1)和所述重放信号(Spb)而提供的。
5.如权利要求1或2所述的电路装置,
其中,所述补偿器件(Komp)包括:
第一驱动级(T1),所述第一驱动级(T1)的输入端与所述电路装置的所述第二输入端(E2)耦接,并且所述第一驱动级(T1)的输出端形成被提供所述第一噪声信号(Sanc1)的第一求和节点(N1),以及
第二驱动级(T2),所述第二驱动级(T2)的输入端与所述第二输入端(E2)耦接,并且所述第二驱动级(T2)的输出端形成被提供所述第二噪声信号(Sanc2)的第二求和节点(N2),
并且其中,
所述第一求和节点(N1)与所述电路装置的所述输出端(A1,A2)的所述第二端子(A2)耦接,以及
所述第二求和节点(N2)与所述电路装置的所述输出端(A1,A2)的所述第一端子(A1)耦接。
6.如权利要求5所述的电路装置,
其中,
所述第一驱动级(T1)具有反相放大器(OP1)和第一求和电阻器(Rsm2),所述反相放大器(OP1)与所述第一驱动级(T1)的输入端连接,所述第一求和电阻器(Rsm2)被布置在所述放大器的下游,并且与所述第一求和节点(N1)连接,以及
所述第二驱动级(T2)具有串联电路,所述串联电路与所述第二驱动级(T2)的输入端连接,并且所述第二驱动级(T2)包括两个反相放大器(OP,OP2)和第二求和电阻器(Rsm2a),所述第二求和电阻器(Rsm2a)被布置在所述第二驱动级包括的放大器的下游,并且与所述第二求和节点(N2)耦接,以及其中,所述第一求和电阻器和所述第二求和电阻器(Rsm2,Rsm2a)彼此适配。
7.如权利要求6所述的电路装置,
其中,
参照参考电位端子(10)的第一定标电阻器(Rsm1)与所述第一求和节点(N1)连接,以与可连接的扬声器(Lsp)的电阻(Rsp)形成第一分压器(Rsm1,Rsp),以及
第二分压器(Rsm1a,Rspa)与所述第二求和节点(N2)连接,所述第二分压器(Rsm1a,Rspa)具有参照参考电位端子(10)的第二定标电阻器(Rsm1a)以及耦合电阻(Rspa),所述耦合电阻(Rspa)与所述电路装置的所述第一输入端(E1)连接。
8.如权利要求7所述的电路装置,
其中,所述第一分压器和第二分压器(Rsm1,Rsp,Rsm1a,Rspa)规格相同。
9.如权利要求7所述的电路装置,
其中,所述第二求和电阻器(Rsm2a)和所述第二分压器(Rsm1a,Rspa)分别增大为所述第一求和电阻器(Rsm2)和所述第一分压器(Rsm1,Rsp)的K倍,并且馈送到所述第二驱动级(T1)的所述传感器信号(Sanc)被放大到K倍。
10.如权利要求7所述的电路装置,还包括:
适配单元(Rin1,Rin2),所述适配单元(Rin1,Rin2)与所述电路装置的接收所述虚拟重放信号(Ssp1)的所述第一输入端(E1)耦接,并且被设计用于提供共模信号(Sin),
其中,关于所述第一驱动级和第二驱动级(T1,T2)的所述反相放大器(OP1,OP2)的电平控制,实现所述共模信号(Sin),使得各个反相放大器(OP1,OP2)的输出信号关于其电压分别与所述第一求和节点和第二求和节点(N1,N2)处的信号相适配。
11.如权利要求10所述的电路装置,
其中,所述共模信号(Sin)分别被馈送到所述第一驱动级(T1)的所述反相放大器(OP1)的非反相输入端,和所述第二驱动级(T2)的与所述第二驱动级(T2)的输出端耦接的所述反相放大器(OP2)的非反相输入端。
12.根据权利要求10所述的电路装置,
其中,所述适配单元具有参照参考电位端子(10)的第三分压器(Rin1,Rin2),考虑到所述第一驱动级和/或第二驱动级(T1,T2)的放大系数,所述第三分压器(Rin1,Rin2)在其规格方面与所述第一分压器(Rsm1,Rsp)是适配的。
13.一种用于有源噪声消除的方法,具有以下步骤:
提供重放信号(Spb),
提供传感器信号(Sanc),
根据所述传感器信号(Sanc)而分别产生第一噪声信号和第二噪声信号(Sanc1,Sanc2),
根据所述第二噪声信号(Sanc2)和所述重放信号(Spb)而产生虚拟重放信号(Ssp1),
根据所述第一噪声信号(Sanc1)和所述重放信号(Spb)而产生叠加信号(Ssp2)以及,
为扬声器提供所述虚拟重放信号(Ssp1)与所述叠加信号(Ssp2)之间的差分信号。
14.如权利要求13所述的方法,
其中,所述第二噪声信号(Sanc2)的与传感器信号(Sanc)相关的部分在其值方面适配于所述叠加信号(Ssp2)的与传感器信号(Sanc)相关的部分,并且与其反相。
15.如权利要求13至14之一所述的方法,还包括以下步骤:
根据所述虚拟重放信号(Ssp1)而产生共模信号(Sin),
其中,所述第一噪声信号和第二噪声信号(Sanc1,Sanc2)还分别根据所述共模信号(Sin)而产生。
CN201180056750.5A 2010-11-29 2011-11-09 用于有源噪声消除的电路装置和方法 Expired - Fee Related CN103262153B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010052833.1 2010-11-29
DE102010052833.1A DE102010052833B4 (de) 2010-11-29 2010-11-29 Schaltungsanordnung und Verfahren zur aktiven Geräuschunterdrückung
PCT/EP2011/069747 WO2012072391A1 (de) 2010-11-29 2011-11-09 Schaltungsanordnung und verfahren zur aktiven geräuschunterdrückung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103262153A CN103262153A (zh) 2013-08-21
CN103262153B true CN103262153B (zh) 2015-03-04

Family

ID=44947089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180056750.5A Expired - Fee Related CN103262153B (zh) 2010-11-29 2011-11-09 用于有源噪声消除的电路装置和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9263024B2 (zh)
CN (1) CN103262153B (zh)
DE (1) DE102010052833B4 (zh)
WO (1) WO2012072391A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10798479B2 (en) * 2017-09-14 2020-10-06 Ess Technology, Inc. Determination of effects of physical activity on electrical load devices
US10433046B2 (en) * 2017-09-14 2019-10-01 Ess Technology, Inc. Determination of environmental effects on electrical load devices

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1223738A (zh) * 1996-06-26 1999-07-21 联合技术公司 用于有源噪声控制的非线性约化相位滤波器
CN101211558A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 海尔集团公司 有源降噪方法及有源降噪装置
EP2131354A2 (en) * 2008-05-15 2009-12-09 Kabushiki Kaisha Audio- Technica Noise-cancelling headphone

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003238975A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-19 Phiteck Systems LImited Noise cancellation system and headphone therefor
JP4074612B2 (ja) 2004-09-14 2008-04-09 本田技研工業株式会社 能動型振動騒音制御装置
US20090147982A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Rohm Co., Ltd. Headphone set and headphone cable
GB2484722B (en) * 2010-10-21 2014-11-12 Wolfson Microelectronics Plc Noise cancellation system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1223738A (zh) * 1996-06-26 1999-07-21 联合技术公司 用于有源噪声控制的非线性约化相位滤波器
CN101211558A (zh) * 2006-12-28 2008-07-02 海尔集团公司 有源降噪方法及有源降噪装置
EP2131354A2 (en) * 2008-05-15 2009-12-09 Kabushiki Kaisha Audio- Technica Noise-cancelling headphone

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010052833A1 (de) 2012-05-31
US20130329901A1 (en) 2013-12-12
WO2012072391A1 (de) 2012-06-07
US9263024B2 (en) 2016-02-16
DE102010052833B4 (de) 2017-11-23
CN103262153A (zh) 2013-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102153277B1 (ko) 개인용 오디오 디바이스의 적어도 일 부분을 구현하기 위한 집적 회로, 개인용 오디오 디바이스의 트랜듀서의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법, 및 개인용 오디오 디바이스
EP3155610B1 (en) Systems and methods for selectively enabling and disabling adaptation of an adaptive noise cancellation system
KR102134564B1 (ko) 개인용 오디오 디바이스, 개인용 오디오 디바이스의 트랜스듀서의 부근에서의 주변 오디오 사운드들을 소거하기 위한 방법, 및 개인용 오디오 디바이스의 적어도 일 부분을 구현하기 위한 집적 회로
US20070036367A1 (en) Apparatus and method of reducing noise of earphones, noise reducing earphones, and a portable audio reproducing apparatus having the same
CN101656901B (zh) 消噪系统
MX2009000063A (es) Cancelacion de interferencia usando mediciones de impedancia de carga.
US8320591B1 (en) ANR headphones and headsets
CN101383595B (zh) 电子音量调节器装置和使用它的音频设备、异常检测方法
US20120163614A1 (en) Sound signal output device, speaker device, sound output device, and sound signal output method
JP2009017485A (ja) ヘッドホン
US20090225999A1 (en) Method for cancelling TDD noise and stereo headphone employing the same
US20060222183A1 (en) Audio signal amplifying apparatus and distortion correcting method
EP2284993B1 (en) Dynamic switchable mode dual bridge power amplifier
KR20160100648A (ko) 오디오 출력 장치에서의 anc
JP2019047256A (ja) オーディオ回路、スピーカユニット、自動車
CN103262153B (zh) 用于有源噪声消除的电路装置和方法
US8705761B2 (en) Entertainment system and earphone
US9131306B2 (en) Apparatus including means for connecting to one or more outer speakers as well as means for detecting such a connection
US8155353B2 (en) Device and method for driving speaker
KR20110028491A (ko) 멀티포트 커넥터에서 출력 신호에 의해 유발되는 입력 신호 내의 교란을 감소시키기 위한 방법, 멀티포트 커넥터, 및 모바일 장치
US20050226439A1 (en) Noise cancellation using virtually lossless sensing method
JP2007248918A (ja) 騒音制御装置
US8744094B2 (en) Electronic device with increased immunity to audio noise from system ground currents
JP2015056705A (ja) ヘッドホン用増幅器およびヘッドホン再生装置
US20120057723A1 (en) Signal Processing Apparatus and Method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150304

Termination date: 20211109