CN105228057B - 改进的音频电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改进的音频电路，其包括：提供偏置电压的麦克风偏置电路；麦克风电路，其接收音频信号产生反映所述音频信号的电流信号，通过其输出端输出反映所述音频信号的电流信号；连接于偏置电压和麦克风电路的输出端之间的感应电阻；可编程增益放大器，其第一输入端与感应电阻的一端相连，第二输入端与感应电阻的另一端相连；模数转换器，其输入端与可编程增益放大器的输出端相连；滤波模块，其输入端与可编程增益放大器的输出端相连；数字信号处理器，其输入端与滤波器的输入端相连。本发明中的音频电路不需要设置外置的隔直电容进行高通滤波，而是在数字部分进行高通滤波，这样可以减少芯片的引脚，降低成本。

Description

改进的音频电路

【技术领域】

本发明涉及音频电路，特别涉及一种改进的音频电路。

【背景技术】

图1为现有的音频电路的电路示意图。所述音频电路包括麦克风偏置电路(Microphone Bias)、感应电阻R1、麦克风电路(Microphone)、电容C1、C2、可编程增益放大器PGA、模数转换器ADC、低通滤波器、数字信号处理器(DSP)。现有技术中一般麦克风偏置电路、可编程增益放大器、模数转换器、低通滤波器、数字信号处理器都是集成在一个芯片中，而麦克风、感应电阻R1、电容C1、C2为芯片外围器件，在印刷电路板上进行电气连接。现有方案中的芯片至少需要三个芯片管脚:VMB、MICP、MICN，芯片管脚越多，芯片封装越大，不利于小型化。在蓝牙耳机、可穿戴设备中，希望系统方案越小越好，比较轻小，容易携带和穿戴。另外，额外的外围器件也增加了系统成本。现有技术中麦克风偏置电路产生偏置电压，例如1.8V。一般采用电池供电，将电池电压转化为1.8V，即VMB电压为1.8V。麦克风电路根据采集到的声音而产生反应声音信号的下拉电流，此下拉电流在感应电阻R1上形成电压降。即感应电阻R1上的电压降随着麦克风采集到的声音变化而变化。

隔直电容C1、C2滤除低频噪声。电容的特性为允许高频信号通过，阻隔低频信号，相当于一个高通滤波器。此高通滤波器的转折频率由隔直电容C1和C2的电容值和可编程增益放大器(PGA)的输入阻抗决定。例如隔直电容C1和C2的电容值为C，可编程增益放大器(PGA)的输入阻抗为R，则高通滤波器的转折频率为Ft＝1/(2π.R.C)，即高于Ft频率的信号可以通过，低于Ft频率的信号(包括低频噪声)被阻隔。经过电容C1、C2后音频信号被可编程增益放大器放大，然后经过模数转换器变成数字信号，再通过数字低通滤波器，滤除高频噪声，最后数字信号处理器实现各种算法操作，例如录音或者语音识别等。

因此有必要提供一种新的解决方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种音频电路，其不需要外置的隔直电容进行高通滤波，从而减少了芯片的引脚，降低了成本。

为实现上述目的，本发明提供一种音频电路，其包括：麦克风偏置电路，其提供偏置电压；麦克风电路，其接收音频信号产生反映所述音频信号的电流信号，并通过其输出端输出反映所述音频信号的电流信号；连接于偏置电压和麦克风电路的输出端之间的感应电阻；可编程增益放大器，其包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端与感应电阻的一端相连，第二输入端与感应电阻的另一端相连；模数转换器，其输入端与可编程增益放大器的输出端相连；滤波模块，其输入端与可编程增益放大器的输出端相连；数字信号处理器，其输入端与滤波器的输入端相连。

进一步的，所述滤波模块为带通滤波器，频率高于第一转折频率的信号以及频率低于第二转折频率的信号能够通过所述带通滤波器。

进一步的，所述滤波模块为低通滤波器和高通滤波器，低通滤波器的输入端与所述模数转换器的输出端相连，该低通滤波器能够使得频率低于第二转折频率的信号能够通过；高通滤波器的输入端与低通滤波器的输出端相连，该高通滤波器能够使得频率高于第一转折频率的信号。

进一步的，麦克风偏置电路、可编程增益放大器、模数转换器、滤波模块和数字信号处理器集成于同一块芯片中；或者麦克风偏置电路、感应电阻、可编程增益放大器、模数转换器、滤波模块和数字信号处理器集成于同一块芯片中。

进一步的，在所述芯片生产完成后，在测试筛选环节通过测量所述感应电阻的值，与目标值比较进行修调校准，校准采用熔丝修调方式或激光修调方式。

进一步的，所述可编程增益放大器对输入的信号进行增益放大，其放大的信号包括低频噪声和高频噪声；所述模数转换器对输入的信号进行模数转换。

与现有技术相比，本发明中的音频电路，不需要设置外置的隔直电容进行高通滤波，而是在数字部分进行高通滤波，这样可以减少芯片的引脚，降低成本。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为现有的音频电路的电路示意图；

图2为本发明中的音频电路的第一实施中的电路示意图；

图3为本发明中的音频电路的第二实施中的电路示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

图2为本发明中的音频电路200的第一实施中的电路示意图。如图2所示的，所述音频电路200包括麦克风偏置电路(Microphone Bias)210、感应电阻R2、麦克风电路(Microphone)220、可编程增益放大器PGA230、模数转换器ADC240、低通滤波器250、高通滤波器260和数字信号处理器(DSP)270。

所述麦克风偏置电路210产生偏置电压，例如1.8V。一般采用电池供电，将电池电压转化为1.8V，即MICP电压为1.8V。麦克风电路220根据采集到的音频信号而产生反应音频信号的下拉电流，此下拉电流在感应电阻R2上形成电压降。即感应电阻R2上的电压降随着麦克风采集到的音频信号变化而变化。

所述可编程增益放大器230的第一输入端与感应电阻R2的一端相连，第二输入端与感应电阻R2的另一端相连。所述可编程增益放大器对感应电阻R2上的压降信号进行增益放大，输出放大后的模拟音频信号VA。此时，所述可编程增益放大器230会同时放大模拟音频信号中的低频信号和高频信号。

所述模数转换器240的输入端与所述可编程增益放大器230的输出端相连。所述模数转换器240对输入的模拟音频信号VA进行模数转换得到数字音频信号VD。

所述低通滤波器250的输入端与所述模数转换器240的输出端相连。所述低通滤波器250对所述数字音频信号VD进行低通滤波，以滤除高频噪声，即滤除掉其转折频率以上的信号，通过其转折频率一下的信号，得到低通滤波后的数字音频信号VL。

所述高通滤波器260的输入端与所述低通滤波器250的输出端相连。所述高通滤波器260对所述信号VL进行高通滤波，以滤除低频噪声，即滤除掉其转折频率以下的信号，通过其转折频率以上的信号，得到较为干净的数字音频信号VS。所述数字信号处理器270进行各种算法操作，例如语音存储、语音识别、语音编码等。

本发明中的高通滤波器260为数字的，其设计为与现有技术中相同的转折频率Ft，以便实现相似的滤波效果，阻隔转折频率以下的噪声信号，即使得频率在转折频率以上的信号通过。在一个实施例中，麦克风偏置电路210、可编程增益放大器230、模数转换器240、低通滤波器250、高通滤波器260、数字信号处理器270被集成于同一个芯片中，这样本发明中仅需两个芯片管脚MICP、MICN，比现有技术节省一个管脚。在另一种实施方案中，将感应电阻R2也集成入芯片中，这样可以仅需要1个芯片管脚MICN，可以进一步节省芯片管脚，由于芯片内一般电阻绝对值精度较差，集成的感应电阻R2需要进行校准，可以在芯片生产完成后，在测试筛选环节通过测量感应电阻R2的值，与目标值比较进行修调校准，校准可以采用熔丝修调方式，也可以采用激光修调方式，将感应电阻R2修调到准确的目标值。

图3为本发明中的音频电路300的第二实施中的电路示意图。如图3所示的，所述音频电路300包括麦克风偏置电路(Microphone Bias)310、感应电阻R3、麦克风电路(Microphone)320、可编程增益放大器PGA330、模数转换器ADC340、带通滤波器360和数字信号处理器(DSP)370。与图2中的音频电路200相比，所述音频电路300中用带通滤波器360取代了原来的低通滤波器和高通滤波器的组合，所述带通滤波器360可以对数字音频信号VA进行带通滤波，即频率高于第一转折频率的信号以及频率低于第二转折频率的信号能够通过所述带通滤波器360，从而直接滤除了数字音频信号VA中的高频噪声和低频噪声。本发明中数字带通滤波器的第一转折频率可以设计的与现有技术中相同的高通转折频率Ft，以便实现相似的滤波效果，阻隔转折频率Ft以下的噪声信号。

在一个实施例中，麦克风偏置电路310、可编程增益放大器330、模数转换器340、带通滤波器360、数字信号处理器370被集成于同一个芯片中，这样本发明中仅需两个芯片管脚MICP、MICN，比现有技术节省一个管脚。在另一种实施方案中，将所述感应电阻R3也集成入芯片中，这样可以仅需要1个芯片管脚MICN，可以进一步节省芯片管脚，由于芯片内一般电阻绝对值精度较差，集成的感应电阻R3需要进行校准，可以在芯片生产完成后，在测试筛选环节通过测量感应电阻R3的值，与目标值比较进行修调校准，校准可以采用熔丝修调方式，也可以采用激光修调方式，将感应电阻R3修调到准确的目标值。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (4)

1.一种音频电路，其特征在于，其包括：

麦克风偏置电路，其提供偏置电压；

麦克风电路，其接收音频信号产生反映所述音频信号的电流信号，并通过其输出端输出反映所述音频信号的电流信号；

连接于偏置电压和麦克风电路的输出端之间的感应电阻；

可编程增益放大器，其包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端直接与感应电阻的一端相连，第二输入端直接与感应电阻的另一端相连；

模数转换器，其输入端与可编程增益放大器的输出端相连；

滤波模块，其输入端与模数转换器的输出端相连；

数字信号处理器，其输入端与滤波器的输入端相连，

麦克风偏置电路、可编程增益放大器、模数转换器、滤波模块和数字信号处理器集成于同一块芯片中，

所述滤波模块为带通滤波器，频率高于第一转折频率的信号以及频率低于第二转折频率的信号能够通过所述带通滤波器；或

所述滤波模块为低通滤波器和高通滤波器，低通滤波器的输入端与所述模数转换器的输出端相连，该低通滤波器能够使得频率低于第二转折频率的信号能够通过；高通滤波器的输入端与低通滤波器的输出端相连，该高通滤波器能够使得频率高于第一转折频率的信号。

2.根据权利要求1所述的音频电路，其特征在于，

麦克风偏置电路、感应电阻、可编程增益放大器、模数转换器、滤波模块和数字信号处理器集成于同一块芯片中。

3.根据权利要求2所述的音频电路，其特征在于，在所述芯片生产完成后，在测试筛选环节通过测量所述感应电阻的值，与目标值比较进行修调校准，校准采用熔丝修调方式或激光修调方式。

4.根据权利要求1所述的音频电路，其特征在于，所述可编程增益放大器对输入的信号进行增益放大，其放大的信号包括低频噪声和高频噪声；所述模数转换器对输入的信号进行模数转换。