CN105100993A - 蓝牙耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝牙耳机，该蓝牙耳机包括电池组件、蓝牙模块、音频处理模块、扬声器、开关切换模块和USB接口，蓝牙模块和音频处理模块分别与电池组件连接；开关切换模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，开关切换模块的第一输入端与蓝牙模块的输出端连接，开关切换模块的第二输入端与USB接口连接，开关切换模块的输出端与音频处理模块的输入端连接，音频处理模块的输出端与扬声器连接；其中，开关切换模块用于控制蓝牙模块与音频处理模块接通，或者，控制USB接口与音频处理模块接通。本发明实现了蓝牙耳机也能通过USB接口输入音频信号的目的，使得该蓝牙耳机也能通过有线传输音频信号而播放出高品质的音乐。

Description

蓝牙耳机

技术领域

[0001] 本发明涉及耳机领域，尤其涉及一种蓝牙耳机。

背景技术

[0002] 蓝牙耳机由于使用方便而深受人们喜欢，但是现有的蓝牙耳机基本都是通过蓝牙 协议与相应的蓝牙音频设备进行配对之后传输音频信号。而由于蓝牙协议的带宽限制，传 输的音频数据都会经过有损压缩（SBC、MP3、AAC等），即音频数据经过压缩后，音频成分损 失，造成蓝牙耳机输出的音乐音质较差。如果想要欣赏高品质的音乐，则只能选择有线耳 机，对于既需要方便，又需要享受高品质的音乐的用户来说，现有的蓝牙耳机无法满足其要 求。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的在于提供一种蓝牙耳机，旨在实现蓝牙耳机通过USB接口输入 音频信号。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种蓝牙耳机，该蓝牙耳机包括电池组件、蓝牙模 块、音频处理模块及扬声器，所述蓝牙模块和音频处理模块分别与所述电池组件连接；所述 蓝牙耳机还包括开关切换模块和USB接口，所述开关切换模块包括第一输入端、第二输入 端和输出端，所述开关切换模块的第一输入端与所述蓝牙模块的输出端连接，所述开关切 换模块的第二输入端与所述USB接口连接，所述开关切换模块的输出端与所述音频处理模 块的输入端连接；所述音频处理模块的输出端与所述扬声器连接；其中，所述开关切换模 块用于控制所述蓝牙模块与所述音频处理模块接通，或者，控制USB接口与所述音频处理 模块接通。

[0005] 优选地，所述开关切换模块为按键触发电路，用于在产生按键动作时控制所述蓝 牙模块与所述音频处理模块接通，或者，控制所述USB接口与所述音频处理模块接通。

[0006] 优选地，所述开关切换模块为滑动开关，所述滑动开关包括第一触点、第二触点及 在所述第一触点和第二触点之间滑动的滑动键；所述第一触点与所述蓝牙模块电连接，所 述第二触点与所述USB接口电连接，所述滑动键与所述音频处理模块电连接；所述滑动键 滑动至所述第一触点时，所述滑动键与所述第一触点电连接，所述滑动键滑动至所述第二 触点时，所述滑动键与所述第二触点电连接。

[0007] 优选地，所述开关切换模块包括第一电子开关、第二电子开关、第一按键、第一控 制芯片及触发信号源，所述第一电子开关的输入端与所述蓝牙模块的输出端连接，所述第 一电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连接，所述第一电子开关的受控端与所 述第一控制芯片的第一输出脚连接；所述第二电子开关的输入端与所述USB接口连接，所 述第二电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连接，所述第二电子开关的受控端 与所述第一控制芯片的第二输出脚连接；所述第一控制芯片的一检测脚与所述蓝牙模块连 接；所述第一按键的输入端与所述触发信号源连接，所述第一按键的输出端与所述第一控 制芯片连接。

[0008] 优选地，所述开关切换模块用于在所述USB接口与外部音源设备连接时，控制所 述USB接口与所述音频处理模块接通，在所述蓝牙模块接收到音频信号且在所述USB接口 与外部音源设备未连接时，控制所述蓝牙模块与所述音频处理模块接通。

[0009] 优选地，所述开关切换模块包括第三电子开关、第四电子开关及第二控制芯片，所 述第三电子开关的输入端与所述蓝牙模块的输出端连接，所述第三电子开关的输出端与所 述音频处理模块的输入端连接，所述第三电子开关的受控端与所述第二控制芯片的第一输 出脚连接；所述第四电子开关的输入端与所述USB接口连接，所述第四电子开关的输出端 与所述音频处理模块的输入端连接，所述第四电子开关的受控端与所述第二控制芯片的第 二输出脚连接；所述第二控制芯片的一检测脚与所述USB接口连接。

[0010] 优选地，所述蓝牙耳机还包括常闭开关，所述常闭开关串联于所述电池组件与所 述蓝牙模块之间，所述常闭开关用于在所述开关切换模块控制所述USB接口与所述音频处 理模块接通时，进行开关触发，以切断所述电池组件输出至蓝牙模块的电源。

[0011] 优选地，所述蓝牙耳机还包括AUX音频接口，所述AUX音频接口与所述音频处理模 块的输入端连接。

[0012] 本发明通过在蓝牙耳机上设置USB接口以及开关切换模块，并将开关切换模块的 第一输入端与该蓝牙耳机上的蓝牙模块的输出端连接，开关切换模块的第二输入端与USB 接口连接，开关切换模块的输出端与蓝牙耳机上的音频处理模块的输入端连接；如此，通过 USB连接线将该蓝牙耳机上的USB接口与蓝牙音频设备连接时，就可以通过该USB接口输入 音频信号，使得该蓝牙耳机也能播放出高品质的音乐。

附图说明

[0013] 图1为本发明蓝牙耳机一实施例的电路结构框图；

[0014] 图2为本发明蓝牙耳机另一实施例的电路结构框图；

[0015] 图3为本发明蓝牙耳机又一实施例的电路结构框图；

[0016] 图4为本发明蓝牙耳机还一实施例的电路结构框图；

[0017] 图5为本发明蓝牙耳机与USB主设备之间的信号流向图。

[0018] 附图标号说明：

[0019]

[0020] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明〇

具体实施方式

[0021] 下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此 处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0022] 本发明提供一种蓝牙耳机。

[0023] 参照图1至4,在本发明一实施例中，该蓝牙耳机包括用于接收音频信号的蓝牙模 块1〇〇、与所述蓝牙模块100连接，用于对接收到的音频信号进行解码、数模转换及放大处 理的音频处理模块200、分别与所述蓝牙模块100和音频处理模块200连接，以给所述蓝牙 模块100和音频处理模块200提供工作电源的电池组件300及与所述音频处理模块200的 输出端连接，用于将放大后的音频信号转换为声音信号的扬声器400。

[0024] 为了实现该蓝牙耳机能够通过USB接口进行音频输入，所述蓝牙耳机还包括开关 切换模块500和USB接口 600,所述开关切换模块500包括第一输入端、第二输入端和输出 端，所述开关切换模块500的第一输入端与所述蓝牙模块100的输出端连接，所述开关切换 模块500的第二输入端与所述USB接口 600连接，所述开关切换模块500的输出端与所述 音频处理模块200的输入端连接；其中，所述开关切换模块500用于控制所述蓝牙模块100 与所述音频处理模块200接通，或者，控制所述USB接口 600与所述音频处理模块200接 通。如此，通过USB连接线将该蓝牙耳机上的USB接口 600与蓝牙音频设备连接时，就可以 通过该USB接口 600输入音频信号，使得该蓝牙耳机也能播放出高品质的音乐。可以理解 的是，通过USB接口 600有线传输音频信号，音频成分损失较少，与蓝牙传输音频信号相比， 传输后的音频信号的质量较高，音质较好。此外，通过USB连接线将该蓝牙耳机上的USB接 口 600与计算机或者车载音频模块等音频源连接后，通过USB接口 600不仅能够输入音频 信号，同时还能够给电池组件300进行充电，非常方便。其中，可通过USB接口 600的电源 端口输入电源充电，通过USB接口 600的数据差分端口：D+端口和D-端口分别对应传输音 频左声道信号和右声道信号。

[0025] 具体地，电池组件300包括充电芯片31、充电电池32以及用于将充电电池32输出 的电源电压转换为供蓝牙模块100正常工作的第一电源转换电路33和用于将充电电池32 输出的电源电压转换为供音频处理模块200正常工作的第二电源转换电路34,该第一电源 转换电路33和第二电源转换电路34可以采用DC-DC转换器实现，例如线性稳压器（LDO)。 值得一提的是，由于蓝牙模块100的供电电压（一般是1. 8伏）低于音频处理模块200的 供电电压（一般是3. 3伏），因此第一电源转换电路33可直接连接第二电源转换电路34的 电源输出端，如图4所示，通过线性稳压器（LDO)将3. 3伏电压直接转换为I. 8伏电压，以 供蓝牙模块100正常工作，以提高转换效率。其中，充电电池32优选为锂电池，通过USB接 口 600输入电源，并通过充电芯片31进行电源管理，实现循环充电。

[0026] 蓝牙模块100可通过天线ANT接收外部音频源发送的蓝牙音频信号。其中，蓝牙 模块100通过蓝牙协议与配对的音频源设备进行通信，以接收压缩后的音频信号，通过解 压缩得到PCM格式的数字音频信号，再通过PCM接口传输到音频处理模块200。其中蓝牙模 块100可采用蓝牙芯片实现。

[0027] 音频处理模块200包括音频解码器（图未示出）、数模转换器（图未示出）及内置 功放（图未示出）。其中，音频解码器可以是音频解码芯片，用于对输入的PCM格式的数字 音频信号进行解码，并输出解码后的数字音频信号；数模转换器用于将解码后的数字音频 信号转换为模拟音频信号；内置功放用于对转换后的模拟音频信号进行放大后输出至扬声 器400,以进行音乐播放。

[0028] 开关切换模块500用于在所述USB接口 600与外部音源设备连接时，控制所述USB 接口 600与所述音频处理模块200接通，在所述蓝牙模块100接收到音频信号且在所述USB 接口 600与外部音源设备未连接时，控制所述蓝牙模块100与所述音频处理模块200接通。 当然，该开关切换模块500还可为按键触发电路，用于在产生按键动作时控制所述蓝牙模 块100与所述音频处理模块200接通，或者，控制所述USB接口 600与所述音频处理模块 200接通。其中用于产生按键动作的按键为设置在该蓝牙耳机上的机械按键。

[0029] 在上述开关切换模块500为按键触发电路的实施例中，开关切换模块500可具体 通过以下电路结构实现：

[0030] 上述开关切换模块500为滑动开关，包括第一触点（图未示出）、第二触点（图未 示出）及在所述第一触点和第二触点之间滑动的滑动键（图未示出）；所述第一触点与所 述蓝牙模块100电连接，所述第二触点与所述USB接口 600电连接，所述滑动键与所述音频 处理模块200电连接；在所述滑动键滑动至所述第一触点时，所述滑动键与所述第一触点 电连接，以将所述蓝牙模块100与所述音频处理模块200接通；在所述滑动键滑动至所述第 二触点时，所述滑动键与所述第二触点电连接，以将所述USB接口 600与所述音频处理模块 200接通。易于理解的是，在USB接口 600与外部音源设备连接时，USB接口 600会有USB 信号输入，该USB信号包括音频信号和电源信号，即可通过检测音频信号和电源信号中的 任意一个均可实现判别USB接口 600是否连接外部音源设备。

[0031] 需要说明的是，在所述开关切换模块500为按键触发电路的实施例中，开关切换 模块500还可具体通过以下电路结构实现：

[0032] 参照图2,所述开关切换模块500包括第一电子开关51、第二电子开关52、第一控 制芯片53、触发信号源54及第一按键55,所述第一电子开关51的输入端与所述蓝牙模块 100的输出端连接，所述第一电子开关51的输出端与所述音频处理模块200的输入端连接， 所述第一电子开关51的受控端与所述第一控制芯片53的第一输出脚连接；所述第二电子 开关52的输入端与所述USB接口 600连接，所述第二电子开关52的输出端与所述音频处 理模块200的输入端连接，所述第二电子开关52的受控端与所述第一控制芯片53的第二 输出脚连接；所述第一控制芯片53的一检测脚与所述蓝牙模块100连接；所述第一按键55 的输入端与所述触发信号源54连接，所述第一按键55的输出端与所述第一控制芯片53连 接。其中，在第一按键55按下时，触发信号源54输出触发信号至第一控制芯片53,以使第 一控制芯片53的第一输出脚输出第一控制信号至第一电子开关51，控制第一电子开关51 关闭；同时，第一控制芯片53的第二输出脚输出第二控制信号至第二电子开关52,控制第 二电子开关52开启，此时可通过USB接口 600传输音频信号。在所述第一按键55再次按 下时，触发信号源54输出触发信号至第一控制芯片53,以使第一控制芯片53的第一输出脚 输出第三控制信号，控制第一电子开关51开启；同时，第一控制芯片53的第二输出脚输出 第四控制信号，控制第二电子开关52关闭，此时可通过蓝牙模块100传输音频信号。

[0033] 在上述开关切换模块500用于在所述USB接口 600与外部音源设备连接时，控制 所述USB接口 600与所述音频处理模块200接通，在所述蓝牙模块100接收到音频信号且 在所述USB接口 600与外部音源设备未连接时，控制所述蓝牙模块100与所述音频处理模 块200接通的实施例中，开关切换模块500可具体通过以下电路结构实现：

[0034] 参照图3,开关切换模块500包括第三电子开关501、第四电子开关502及第二控 制芯片503,所述第三电子开关501的输入端与所述蓝牙模块100的输出端连接，所述第三 电子开关501的输出端与所述音频处理模块200的输入端连接，所述第三电子开关501的 受控端与所述第二控制芯片503的第一输出脚连接；所述第四电子开关502及第二控制芯 片503,所述第三电子开关501的输入端与所述蓝牙模块100的输入端与所述USB接口 600 连接，所述第四电子开关502的输出端与所述音频处理模块200的输入端连接，所述第四电 子开关502的受控端与所述第二控制芯片503的第二输出脚连接；所述第二控制芯片503 的一检测脚与所述USB接口 600连接。

[0035] 该实施例中，第二控制芯片503用于在检测到蓝牙模块100有音频信号输入且在 所述USB接口 600与外部音源设备未连接时，控制第三电子开关501开启，第四电子开关 502关断，以通过蓝牙模块100将音频信号输送至音频处理模块200 ;第二控制芯片503还 用于在检测到所述USB接口 600与外部音源设备连接时，控制第三电子开关501关断，第四 电子开关502开启，通过USB接口 600将音频信号输入至音频处理模块200。需要说明的 是，该实施例中，USB接口 600与音频处理模块200接通的优先级高于蓝牙模块100,只要 检测到USB接口 600有USB信号输入，则即使蓝牙模块100接收到音频信号，也不触发。其 中，外部音源设备（例如，手机）发送的蓝牙音频信号携带有蓝牙传输控制指令，用户可通 过触摸外部音源设备交互界面上的虚拟或者实体按键以发出蓝牙传输控制指令。

[0036] 需要说明的是，在上述实施例中，第一电子开关5141、第二电子开关52、第三电子 开关501及第四电子开关502可采用三极管、MOS管等开关元件实现。

[0037] 基于上述实施例，并参照图2或图3,在进一步地实施例中，所述蓝牙耳机还包括 常闭开关700,所述常闭开关700串联于所述电池组件300与所述蓝牙模块100之间，所述 常闭开关700,用于在所述开关切换模块500控制USB接口 600与所述音频处理模块200 接通时，进行开关触发，以切断所述电池组件300输出至蓝牙模块100的电源。该常闭开关 700的初始状态为闭合状态，使接入的回路连通，在USB接口 600与外部音源设备连接时，即 检测到USB接口 600有USB信号输入时，该常闭开关700开断，使电池组件300输出至蓝牙 模块100的电源断开，进而使蓝牙模块100停止工作，以节约电能，同时也保证供给音频处 理模块200的电源电压更加稳定。而开关切换模块500在所述USB接口 600与外部音源设 备未连接时，第一控制芯片53又控制该常闭开关700闭合，使蓝牙模块100上电，以保证蓝 牙模块100能够实时接收音频信号。

[0038] 基于上述实施例，在进一步地实施例中，该蓝牙耳机还包括AUX音频接口（图未示 出），所述AUX音频接口与所述音频处理模块200的输入端连接。通过AUX音频接口与AUX 音频连接线配合，可实现与更多的音频设备进行有线连接，以输出高品质的音乐。

[0039] 需要说明的是，上述USB接口传输音频信号可通过控制传输（Control Transfer)、同步传输（Isochronous Transfer)、中断传输（Interrupt Transfer)、批传输 (Bulk Transfer)等方式实现，参见图5,这几种传输方式可以满足不同外设和用户的要求。 它们在数据格式、传输方向、数据包容量限制、总线访问限制等方面有着各自不同的特征， 具体如下：

[0040] 控制传输（Control Transfer)是通常用于配置/命令/状态等情形；其中，设置 操作（setup)和状态操作（status)的数据包具有USB定义的结构，因此控制传输只能通过 消息管道进行，支持双向传输，端点不能指定总线访问的频率和占用总线的时间USB系统 软件会做出限制，具有数据传输保证，在必要时可以重试。

[0041 ] 同步传输（Isochronous Transfer)包括同步输出（Isochronous out Transfer) 和同步输入（Isochronous in Transfer)，同步传输是一种周期的、连续的传输方式通常用 于与时间有密切关系的信息的传输；数据没有USB定义的结构（数据流管道）；单向传输， 如果一个外设需要双向传输，则必须使用另一个端点，且其只能用于高速设备数据包的最 大容量可以从〇到1023个字节，具有带宽保证；并且保持数据传输的速率恒定每个同步管 道每帧传输一个数据包；没有数据重发机制，要求具有一定的容错性；与中断方式一起占 用总线的时间不得超过一帧的90%。

[0042] 中断传输（Interrupt Transfer)用于非周期的、自然发生的、数据量很小的信息 的传输，如键盘、鼠标等，数据没有USB定义的结构（数据流管道），只有输入这一种传输方 式，即外设到主设备（USB HOST);对于高速设备允许数据包最大容量为小于或等于64字节 对于低速设备只能小于或等于8字节，具有最大服务周期保证，即在规定时间内保证有一 次数据传输；与同步方式一起占用总线的时间不得超过一帧的90%，具有数据传输保证， 在必要时可以重试。

[0043] 批传输（Bulk Transfer)用于大量的对时间没有要求的数据传输，数据没有USB 定义的结构（数据流管道）单向传输，如果一个外设需要双向传输，则必须使用另一个端 点，只能用于高速设备允许数据包最大容量为8,或16,或32,或64字节，没有带宽的保证， 只要有总线空闲，就允许传输（数据优先级小于控制传输），具有数据传输保证，在必要时 可以重试，以保证数据的准确性。

[0044] 如图5所示，该实施例采用同步传输、中断传输、控制传输相结合。其中，蓝牙耳机 (USB从设备，USB Device)通过USB连接线与USB主设备（USB HOST)连接充电时，音频信 号采用同步输出（Isochronous out Transfer)方式进行输出，数模转换处理（DAC)后输出 至蓝牙耳机的扬声器（Speaker) 400,也可叫喇机；而蓝牙耳机的麦克风（Microphone)信号 在经过模数转换处理（ADC)后采用同步输入（Isochronous in Transfer)方式输入至USB 主设备；其中，通过音量增强部分（Volume)采用数字增益方式对输出至扬声器400的音频 信号进行音量等级控制；通过静音键（Mute buttion)控制麦克风静音。

[0045] 应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本 领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为 这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0046] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1. 一种蓝牙耳机，包括电池组件、蓝牙模块、音频处理模块及扬声器，所述蓝牙模块和 音频处理模块分别与所述电池组件连接；其特征在于，所述蓝牙耳机还包括开关切换模块 和USB接口，所述开关切换模块包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述开关切换模块 的第一输入端与所述蓝牙模块的输出端连接，所述开关切换模块的第二输入端与所述USB 接口连接，所述开关切换模块的输出端与所述音频处理模块的输入端连接；所述音频处理 模块的输出端与所述扬声器连接；其中，所述开关切换模块用于控制所述蓝牙模块与所述 音频处理模块接通，或者，控制所述USB接口与所述音频处理模块接通。

2. 如权利要求1所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述开关切换模块为按键触发电路，用 于在产生按键动作时控制所述蓝牙模块与所述音频处理模块接通，或者，控制所述USB接 口与所述音频处理模块接通。

3. 如权利要求2所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述开关切换模块包括第一触点、第二 触点及在所述第一触点和第二触点之间滑动的滑动键；所述第一触点与所述蓝牙模块电连 接，所述第二触点与所述USB接口电连接，所述滑动键与所述音频处理模块电连接；所述滑 动键滑动至所述第一触点时，所述滑动键与所述第一触点电连接，所述滑动键滑动至所述 第二触点时，所述滑动键与所述第二触点电连接。

4. 如权利要求2所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述开关切换模块包括第一电子开关、 第二电子开关、第一按键、第一控制芯片及触发信号源，所述第一电子开关的输入端与所述 蓝牙模块的输出端连接，所述第一电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连接， 所述第一电子开关的受控端与所述第一控制芯片的第一输出脚连接；所述第二电子开关的 输入端与所述USB接口连接，所述第二电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连 接，所述第二电子开关的受控端与所述第一控制芯片的第二输出脚连接；所述第一控制芯 片的一检测脚与所述蓝牙模块连接；所述第一按键的输入端与所述触发信号源连接，所述 第一按键的输出端与所述第一控制芯片连接。

5. 如权利要求1所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述开关切换模块用于在所述USB接口 与外部音源设备连接时，控制所述USB接口与所述音频处理模块接通，在所述蓝牙模块接 收到音频信号且在所述USB接口与外部音源设备未连接时，控制所述蓝牙模块与所述音频 处理模块接通。

6. 如权利要求5所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述开关切换模块包括第三电子开关、 第四电子开关及第二控制芯片，所述第三电子开关的输入端与所述蓝牙模块的输出端连 接，所述第三电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连接，所述第三电子开关的 受控端与所述第二控制芯片的第一输出脚连接；所述第四电子开关的输入端与所述USB接 口连接，所述第四电子开关的输出端与所述音频处理模块的输入端连接，所述第四电子开 关的受控端与所述第二控制芯片的第二输出脚连接；所述第二控制芯片的一检测脚与所述 USB接口连接。

7. 如权利要求1-6中任意一项所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述蓝牙耳机还包括常 闭开关，所述常闭开关串联于所述电池组件与所述蓝牙模块之间，所述常闭开关用于在所 述开关切换模块控制所述USB接口与所述音频处理模块接通时，进行开关触发，以切断所 述电池组件输出至蓝牙模块的电源。

8. 如权利要求1-6中任意一项所述的蓝牙耳机，其特征在于，所述蓝牙耳机还包括AUX 音频接口，所述AUX音频接口与所述音频处理模块的输入端连接。