CN105228058B - 一种具有降低多路音源噪声的音频系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低多路音源噪声的方法，包括系统上电并启动静音模式；检测是否有外部动作，若有，微处理器对外部动作所对应的音源选择操作指令进行自动识别，否则循环执行本步骤；根据识别结果判定是否为内部音源，若是，执行内部音源处理步骤，否则，执行外部音源处理步骤；解除静音模式并播放音频信号。本发明还公开一种具有降低多路音源噪声的音频系统,与现有技术相比，本发明实现方式比较简单，利用所增加的接地开关模块，对系统采用一定的逻辑控制方法，发挥单点接地的优点，改善单点接地方式的局限性与缺陷，解决外部音源模块音频地无法使用单点接地方式的问题，降低多路音源的噪声干扰。另外，节省了专用音频处理IC等器件的高额成本。

Description

一种具有降低多路音源噪声的音频系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及音频处理技术领域，具体地说是一种降低多路音源噪声的方法。

背景技术

随着科技的发展，音频设备越来越多，如DVD音源，收音机音源，蓝牙音源，手机接入音源等，目前的大多数消费类电子与汽车电子类音响系统已不只输入单一音源，可支持多路音源信号输入。但是随着不同功率的音源输入端的增加，各音源自身的共地噪声也会同时干扰其他音源通道，产生类似于“嗡嗡”电流声，影响整个音响系统的声音参数，如信噪比等，随着音源数量的增加，这种噪声干扰越明显。

此类共地噪声主要由于地环路电流干扰引起，而目前现有方案中，降低共地噪声的方式主要有两种：一种是通过改善PCB 的布线方式，如音频地（AGND）采用单点接地方式，结构简单并且没有地环路干扰。第二种是增加降噪音频处理IC，如接地噪声隔离放大器。

图1所示为目前比较普遍音响系统结构图，为第一种现有方案。图中所示接地电阻为0欧。

对于内部音源模块，如蓝牙模块，收音模块等，如果多个内部音源同时接入音频处理模块，则由于PCB空间的限制，往往导致地线过长，阻抗过大，存在公共阻抗耦合问题，且不同音源模块功率大小不一，大功率音源模块的地线电流会影响小功率音源模块，在功率大小相差大或地噪声电平相差大的情况下，难以统一使用，只能依靠经验丰富设计者通过优化PCB布线方式来更改，而且要不断根据不同布局等进行调试，容易因此造成高昂的研发成本。

对于外部音源，如手机，IPOD等，则难以采用单点接地方式。由于外部音源的音频地（AGND）通常已经采用了独立单点接地方式，并且已经固化成产品，这样整个系统相当于形成了多点接地方式，而多点接地方式缺陷是存在地环路电流干扰，地环路电流干扰容易形成电流噪声。如果要实现单点接地方式，将音响系统的音频地（AGND）与系统地（GND）断开，即取消电阻R，而一旦不接或取消外部音源，音响系统的音频地（AGND）将以浮地形式存在，非常容易出现音响系统无法工作或出现静电问题，故当使用外部音源时无法通过单点接地方式降低噪声，必须增加隔离放大措施，因此大大地增加了额外的产品成本。

第二种方案是增加降噪音频处理IC。市场上降噪音频处理IC工作原理基本一致，即利用差分增幅器的共模信号抑制特性，抵消接地间电位差引起的噪声成分，从而提高信噪比S/N。此方法也是市场上比较成熟的降低共地噪声的方式，高效实用，而且可同时应用到所有音源上，包括内部音源和外部音源。但如果每个模块都使用音频处理IC，则整个产品的成本将大大提高，并且市场上此类IC的滤波等参数不同，容易造成选型复杂，存在风险。

在上述两种解决方案中，当系统越大，接入的内/外部音源越多则上述方案所带来的技术缺陷的表现就越明显。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种降低多路音源噪声的方法，改善单点接地方式的局限性与缺陷，以较低成本，有效达到降低多路音源的噪声干扰目的。

为了解决上述问题，本发明提供一种具有降低多路音源噪声的音频系统，包括外设的输入设备，设置在音频系统中的音频处理模块，连接于所述输入设备与音频处理模块之间的微处理器，与所述音频处理模块相连的内部音源模块以及外设的外部音源模块，还包括分别与所述音频处理模块、微处理器、内部音源模块以及外接的外部音源模块相连接的接地开关选择模块。

优选的，所述音频处理模块内依次设有音源选择开关、功率放大器和扬声器，其中，所述音源选择开关分别与微处理器、内部音源模块以及外接的外部音源模块相接。

优选的，所述接地开关和接地总开关为继电器或三极管或MOS管。

优选的，所述输入设备为可用于触摸选择的触摸屏或可自动识别语音的麦克风或可实现按键选择的按钮。

为了解决上述问题，本发明还提供一种降低多路音源噪声的方法，该方法包括：

S1.系统上电；

S2.检测是否有外部动作，若有，微处理器对外部动作所对应的操作指令进行自动识别，否则循环执行本步骤；

S3. 系统启动静音模式；

S4.根据识别结果判定是否为内部音源，若是，执行内部音源处理步骤，否则，执行外部音源处理步骤；

S5.解除静音模式并播放音频信号，返回步骤S2。

优选的，所述内部音源处理步骤包括：

Sa1.根据微处理器的识别结果判定内部音源的序号n；

Sa2.微处理器控制闭合接地总开关SW；

Sa3.微处理器控制闭合内部音源n的接地开关SIn，且断开其余内部音源的接地开关；

Sa4.微处理器控制断开所有外部音源的接地开关；

Sa5.音频处理模块接通内部音源的n通道并对内部音源n的音频信号进行处理。

优选的，所述外部音源处理步骤包括：

Sb1.根据微处理器的识别结果判定外部音源的序号n；

Sb2.微处理器控制闭合外部音源n的接地开关SEn，且断开其余外部音源的接地开关；

Sb3.微处理器控制断开所有内部音源的接地开关；

Sb4.微处理器控制断开接地总开关SW；

Sb5.音频处理模块接通外部音源的n通道并对外部音源n的音频信号进行处理。

优选的，所述外部动作为由用户界面选择或遥控选择或外部音源插入检测产生的音源选择信号。

优选的，所述内部音源与外部音源的上限数量由音频处理模块及音源选择开关决定。

优选的，所述接地开关和接地总开关为继电器或三极管或MOS管。

与现有技术相比，本发明实现方式原理比较简单，即在传统的单点接地方式上增加接地开关选择模块，将各音源的模拟音频地与系统地独立分离，需要使用某个音源时，将此音源的模拟音频地与系统地单点连接，其余音源模拟音频地全部断开，一方面充分发挥单点接地方式优点，另一方面有效改善单点接地方式的局限性与缺陷，解决外部音源模块音频地无法使用单点接地方式的问题，有效降低多路音源的噪声干扰。另外，由于使用了单点接地方式，节省了专用音频处理IC等器件的高额成本。

附图说明

图1 现有音源采用单点接地方式的音响系统结构示意图

图2 为本发明实施应用的音响系统结构示意图。

图3为本发明实施的降低多路音源噪声的方法流程图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

图2所示为应用本发明实施方法的一种具有降低多路音源噪声的音频系统。该系统包括外设的输入设备1，设置在音频系统中的音频处理模块2，连接于输入设备1与音频处理模块2之间的微处理器3，与音频处理模块2相连的内部音源模块4以及外设的外部音源模块5，还包括分别与音频处理模块2、微处理器3、内部音源模块4以及外接的外部音源模块5相连接的接地开关选择模块6。

其中，输入设备1为可用于触摸选择的触摸屏或可自动识别语音的麦克风或可实现按键选择的按钮等。

图2中，音频处理模块2内依次设有音源选择开关21、功率放大器22和扬声器23，其中，音源选择开关21分别与微处理器3、内部音源模块4以及外接的外部音源模块5相接。接地开关和接地总开关可以为继电器或三极管或MOS管。

需要说明的是，图2中所示各个模块均为现有技术或可使用市售产品实现。

应用于上述音频系统的一种降低多路音源噪声的方法，该方法实现的流程图如图3所示，该方法包括：

S1.系统上电。

S2.检测是否有外部动作，若有，微处理器对外部动作所对应的操作指令进行自动识别，否则循环执行本步骤。

其中，外部动作为用户界面选择或遥控选择或外部音源插入检测。

当检测到有外部动作发生时，外部动作产生音源选择信号。其中，外部动作通过输入设备实现动作信号的输入。在音响系统中，首先将外部动作所产生的音源选择信号输入至微处理器，然后微处理器通过系统自动识别音源类型后，控制进入相应的处理程序。

S3. 系统启动静音模式。

S4.根据识别结果判定是否为内部音源，若是，执行内部音源处理步骤，否则，执行外部音源处理步骤。

其中，内部音源模块可能存在以下情况：没有内部音源时n=0；只有1个内部音源时，n=1；只有2个内部音源时，n=1,2；有n个内部音源时，n= 1,2……N，上限数量由音频处理模块及音源选择开关决定。

内部音源处理步骤包括如下步骤：

Sa1.根据微处理器的识别结果判定内部音源的序号n。

Sa2.微处理器控制闭合接地总开关SW。

Sa3.微处理器控制闭合内部音源n的接地开关SIn，且断开其余内部音源的接地开关。

Sa4.微处理器控制断开所有外部音源的接地开关。

Sa5. 通过音源选择开关，音频处理模块接通内部音源的n通道并对内部音源n的音频信号进行处理。

此时，音响系统只有音频处理模块与内部音源n的音频地（AGND_In）与系统地（GND）单点连接，最大程度上避免了其他音源的地噪声干扰，也减少公共阻抗耦合干扰。

其中，外部音源模块可能存在以下情况：没有外部音源时n=0；只有1个外部音源时，n=1；只有2个外部音源时，n=1,2；有n个外部音源时，n= 1,2……N，上限数量由音频处理模块及音源选择开关决定。

外部音源处理步骤包括如下步骤：

Sb1.根据微处理器的识别结果判定外部音源的序号n。

Sb2.微处理器控制闭合外部音源n的接地开关SEn，且断开其余外部音源的接地开关；

Sb3.微处理器控制断开所有内部音源的接地开关。

Sb4.微处理器控制断开接地总开关SW。

Sb5.通过音源选择开关，音频处理模块接通外部音源的n通道并对外部音源n的音频信号进行处理。

此时，音响系统只有音频处理模块的与外部音源n的音频地（AGND_En）与系统地（GND）连接，保证单点接地方式，没有地环路电流干扰，可降低系统噪声。

其中，接地开关和接地总开关为继电器或三极管或MOS管。

需要说明的是，本实施例中接地开关控制的先后顺序可根据需要或习惯进行适当的调整。

S5.解除静音模式并播放音频信号，返回步骤S2。

需要说明的是，本实施例中微处理器对音源的自动识别及其对开关的控制均属于现有技术，在此不再赘述。另外，在本实施例中，未详细展开进行阐述的地方，均为本领域技术人员可根据现有公知常识与实践经验来实现。

以上所述为本发明的较佳实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。需要说明的是，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有降低多路音源噪声的控制方法，其特征在于：所述方法包括：

S1.系统上电；

S2.检测是否有外部动作，若有，微处理器对外部动作所对应的操作指令进行自动识别，否则循环执行本步骤；

S3. 系统启动静音模式；

S4.根据识别结果判定是否为内部音源，若是，执行内部音源处理步骤，否则，执行外部音源处理步骤；

S5.解除静音模式并播放音频信号，返回步骤S2；

其中，所述内部音源处理步骤包括：

Sa1.根据微处理器的识别结果判定内部音源的序号n；

Sa2.微处理器控制闭合接地总开关SW；

Sa3.微处理器控制闭合内部音源n的接地开关SIn，且断开其余内部音源的接地开关；

Sa4.微处理器控制断开所有外部音源的接地开关；

Sa5.音频处理模块接通内部音源的n通道并对内部音源n的音频信号进行处理；

所述外部音源处理步骤包括：

Sb1.根据微处理器的识别结果判定外部音源的序号n；

Sb2.微处理器控制闭合外部音源n的接地开关SEn，且断开其余外部音源的接地开关；

Sb3.微处理器控制断开所有内部音源的接地开关；

Sb4.微处理器控制断开接地总开关SW；

Sb5.音频处理模块接通外部音源的n通道并对外部音源n的音频信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的具有降低多路音源噪声的控制方法，其特征在于，所述外部动作为由用户界面选择或遥控选择或外部音源插入检测产生的音源选择信号。

3.根据权利要求1所述的具有降低多路音源噪声的控制方法，其特征在于，所述内部音源与外部音源的上限数量由音频处理模块及音源选择开关决定。

4.根据权利要求1所述的具有降低多路音源噪声的控制方法，其特征在于，所述接地开关和接地总开关为继电器或三极管或MOS管。

5.一种应用于权利要求1所述的具有降低多路音源噪声的控制方法的音频系统，包括外设的输入设备（1），设置在音频系统中的音频处理模块（2），连接于所述输入设备（1）与音频处理模块（2）之间的微处理器（3），与所述音频处理模块（2）相连的内部音源模块（4）以及外设的外部音源模块（5），其特征在于：还包括分别与所述音频处理模块（2）、微处理器（3）、内部音源模块（4）以及外接的外部音源模块（5）相连接的接地开关选择模块（6）。

6.根据权利要求5所述的具有降低多路音源噪声的音频系统，其特征在于，所述音频处理模块（2）内依次设有音源选择开关（21）、功率放大器（22）和扬声器（23），其中，所述音源选择开关（21）分别与微处理器（3）、内部音源模块（4）以及外接的外部音源模块（5）相接。

7.根据权利要求6所述的具有降低多路音源噪声的音频系统，其特征在于，所述接地开关和接地总开关为继电器或三极管或MOS管。

8.根据权利要求7所述的具有降低多路音源噪声的音频系统，其特征在于，所述输入设备（1）为可用于触摸选择的触摸屏或可自动识别语音的麦克风或可实现按键选择的按钮。