CN106792359B - 一种电子设备及其音频功放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备及其音频功放系统，所述音频功放系统包括音频功放模块、第一高通滤波器、第二高通滤波器和输出模块，所述第一高通滤波器将音频信号中低于截止频率的低频信号滤除，同时所述第二高通滤波器将音频信号中的底噪滤除后，由音频功放模块进行放大处理并输出给输出模块，由输出模块对音频信号进行滤波处理后驱动扬声器工作。本发明通过设置第一高通滤波器，使得音频功放模块能够通过的音频信号尽可能丰富，通过设置第二高通滤波器，可有效的将音频信号中的底噪滤除，在保证有用的音频信号被准确放大的同时避免了噪声的干扰，提高了声音品质和用户的收听效果。

Description

一种电子设备及其音频功放系统

技术领域

本发明涉及功放领域，特别涉及一种电子设备及其音频功放系统。

背景技术

目前，手机等电子产品的设计普遍采用18dB-24dB增益的音频功放，对输入信号进行8 -16倍的放大，即使很微小的噪声信号，也被放大到比较明显的程度。

但是由于目前用户对各类电子产品的声音体验要求越来越高，要体验优良的声音，一方面要求电子产品提供尽可能大的音量范围，满足各种应用场合对不同音量的需求；另一方面，又要求声音具备高保真度（High Fidelity）品质，具有极低的失真度和底噪。

而从设计的角度上看，以上两个要求是有冲突的。要达到大的音量，就要求音频功放系统采用很高的增益，但是高增益除了把有用的声音信号放大，同时也把声音里面很细微的底噪放大，客观指标上降低了声音信号的信噪比和动态范围，从而使得用户在使用功放时，底噪一直稳定叠加在声音里面，挥之不去，非常扰人。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电子设备及其音频功放系统，在放大声音的同时还能有效降低音频底噪。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种音频功放系统，与扬声器连接，所述音频功放系统包括音频功放模块、第一高通滤波器、第二高通滤波器和输出模块，所述第一高通滤波器将音频信号中低于截止频率的低频信号滤除，同时所述第二高通滤波器将音频信号中的底噪滤除后，由音频功放模块进行放大处理并输出给输出模块，由输出模块对音频信号进行滤波处理后驱动扬声器工作。

所述的音频功放系统中，所述音频功放模块包括音频功放芯片，所述音频功放芯片的VDD脚连接电源线，音频功放芯片的Enable脚输入GPIO信号，音频功放芯片的INN脚连接第一高通滤波器，音频功放芯片的INP脚连接第二高通滤波器，音频功放芯片的OUTP脚和OUTN脚均连接所述输出模块，音频功放芯片的GND1脚和GND2脚均接地。

所述的音频功放系统中，所述第一高通滤波器包括第一电容和第一电阻，所述第一电容的一端通过所述第一电阻连接所述音频功放芯片的INN脚，所述第一电容的另一端输入音频信号。

所述的音频功放系统中，所述第二高通滤波器包括第二电容和第二电阻，所述第二电容的一端通过所述第二电阻连接所述音频功放芯片的INP脚，所述第二电容的另一端接地。

所述的音频功放系统中，所述输出模块包括第一磁珠、第二磁珠、第三电容和第四电容，所述第一磁珠的一端连接所述音频功放芯片的OUTP脚，所述第一磁珠的另一端连接扬声器的正极，也通过所述第三电容接地，所述第二磁珠的一端连接所述音频功放芯片的OUTN脚，所述第二磁珠的另一端连接扬声器的负极，也通过所述第四电容接地。

所述的音频功放系统中，所述音频功放系统还包括第五电容，所述第五电容的一端连接电源线，也连接所述音频功放芯片的VDD脚，所述第五电容的另一端接地。

优选的，所述第五电容的电容值至少为10uF。

所述的音频功放系统中，所述音频功放系统还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述音频功放芯片的Enable脚，也输入GPIO信号，所述第三电阻的另一端接地。

优选的，所述第三电阻的阻值为10 KΩ。

一种电子设备，包括如上所述的音频功放系统。

相较于现有技术，本发明提供的电子设备及其音频功放系统，所述音频功放系统包括音频功放模块、第一高通滤波器、第二高通滤波器和输出模块，所述第一高通滤波器将音频信号中低于截止频率的低频信号滤除，同时所述第二高通滤波器将音频信号中的底噪滤除后，由音频功放模块进行放大处理并输出给输出模块，由输出模块对音频信号进行滤波处理后驱动扬声器工作。本发明通过设置第一高通滤波器，使得音频功放模块能够通过的音频信号尽可能丰富，通过设置第二高通滤波器，可有效的将音频信号中的底噪滤除，在保证有用的音频信号被准确放大的同时避免了噪声的干扰，提高了声音品质和用户的收听效果。

附图说明

图1为本发明所提供的音频功放系统的结构框图。

图2为本发明所提供的音频功放系统的电路原理图。

具体实施方式

本发明提供一种电子设备及其音频功放系统，在保证有用的音频信号被准确放大的同时避免了噪声的干扰。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的音频功放系统1，与扬声器2连接，同时还与基带芯片（图中未示出）连接，并由基带芯片输出GPIO信号和音频信号至音频功放系统1中，所述基带芯片输出GPIO信号驱动音频功放系统1工作，同时将音频信号传输至音频功放系统1中，由音频功放系统1对音频信号进行处理后驱动扬声器2工作。

具体来说，所述音频功放系统1包括音频功放模块11、第一高通滤波器12、第二高通滤波器13和输出模块14，所述音频功放模块11用于放大音频信号并将音频信号输出至输出模块14，所述第一高通滤波器12用于滤除音频信号中低于截止频率的低频信号，而且所述第一高通滤波器12的截止频率很低，使得能够通过的音频信号更加丰富，增加音质效果；所述第二高通滤波器13用于将音频信号中的底噪滤除，所述第二高通滤波器13的低频截止频率高于22000Hz，所以音频频段（20Hz–20000Hz）的底噪不能进入到音频系统，从而起到滤除底噪的作用；所述输出模块14用于将音频功放模块输出的音频信号进行滤波处理后驱动扬声器2工作。

具体实施时，所述第一高通滤波器12将音频信号中低于截止频率的低频信号滤除，同时所述第二高通滤波器13将音频信号中的底噪滤除后，由音频功放模块11进行放大处理并输出至输出模块14，由输出模块14对音频信号进行滤波处理后驱动扬声器2工作。

请同时参阅图1和图2，所述音频功放模块11包括音频功放芯片U1，所述音频功放芯片的VDD脚连接电源线VBAT，音频功放芯片U1的Enable脚输入GPIO信号，音频功放芯片U1的INN脚连接第一高通滤波器12，音频功放芯片U1的INP脚连接第二高通滤波器13，音频功放芯片U1的OUTP脚和OUTN脚军连接所述输出模块14，音频功放芯片U1的GND1脚和GND2脚均接地。

具体来说，所述音频功放芯片U1的Enable脚为使能端，用于输入GPIO信号，从而驱动音频功放芯片U1工作，所述音频功放芯片U1的Enable脚与基带芯片的GPIO端口连接，所述基带芯片通过GPIO端口输出GPIO信号；所述音频功放芯片U1的INP脚为音频功放的正输入脚，INN脚为音频功放的负输入脚，OUTP脚为音频功放的正输出脚，OUTN脚为音频功放的负输出脚。

请继续参阅图1和图2，所述第一高通滤波器12包括第一电容C1和第一电阻R1，所述第一电容C1的一端通过所述第一电阻连接所述音频功放芯片U1的INN脚，所述第一电容C1的另一端输入音频信号。

具体来说，所述第一电容C1和第一电阻R1组成第一高通滤波器12，,其低频截止频率很低，使得能够通过的音频信号更加丰富，具体选型时，根据音频功放芯片的放大反馈电阻Rf和音频功放芯片的放大倍数Av进行选型，具体根据公式Av = 20×lg（Rf / R1）来选取R1的阻值，比如手机音频功放系统的放大反馈电阻Rf为144 KΩ，要求Av为24dB的增益，则第一电阻R1选取阻值为9 KΩ的电阻；第一电容C1则按照系统的低频截止频率fL选型，fL越低，被滤掉的低频越少，声音越丰富，具体根据公式fL = 1 /（2 ×π×R1×C1）来选取第一电容C1的电容值，例如低频性能要求fL达到315Hz，第一电阻R1选取为9 KΩ，则第一电容C1选用电容值为56nf的电容。

请继续参阅图1和图2，所述第二高通滤波器13包括第二电容C2和第二电阻R2，所述第二电容C2的一端通过所述第二电阻R2连接所述音频功放芯片U1的INP脚，所述第二电容C2的另一端接地。

具体来说，所述第二电容C2和第二电阻R2组成第二高通滤波器13，,其低频截止频率大于22000HZ，使得音频频段（20Hz–20000Hz）的底噪不能进入到音频系统，具体选型时，同样也是根据音频功放芯片的放大反馈电阻Rf和音频功放芯片的放大倍数Av进行选型，具体根据公式Av = 20×lg（Rf / R2）来选取R2的阻值，比如手机音频功放系统的放大反馈电阻Rf为144 KΩ，要求Av为24dB的增益，则第二电阻R2选取阻值为9 KΩ的电阻；第二电容C2则按照系统的低频截止频率fLN选型，fLN略高于高频频段，具体根据公式fL N= 1 /（2 ×π×R2×C2）来选取第二电容C2的电容值，例如低频性能要求fLN达到31500Hz，第二电阻R1选取为9 KΩ，则第二电容C2选用电容值为560pf的电容。

本发明通过同时设置第一高通滤波器12和第二高通滤波器13，既能使通过的音频信号更加丰富，保证有用的音频信号被准确放大，同时还可避免噪声的干扰，提高声音的音质和用户的收听效果。

同时，本发明的音频信号输入采用单端输入方式，音频功放芯片U1的负输入脚（INN），通过第一电容C1和第一电阻R1连接基带芯片的音频信号接口（AUD_IN）；音频功放芯片U1的正输入脚（INP）通过第二电容C2和第二电阻R2接地，从而满足目前主流的单端音频输出和反相音频功放设计要求。

请继续参阅图1和图2，所述输出模块14包括第一磁珠B1、第二磁珠B2、第三电容C3和第四电容C4，所述第一磁珠B1的一端连接所述音频功放芯片U1的OUTP脚，所述第一磁珠的另一端连接扬声器2的正极，也通过所述第三电容C3接地，所述第二磁珠的一端连接所述音频功放芯片U1的OUTN脚，所述第二磁珠的另一端连接扬声器2的负极，也通过所述第四电容C4接地。

具体来说，由于音频功放芯片U1输出音频信号至扬声器2的正负极的走线太长，电路布局时较长的走线会受到干扰，需通过所述第一磁珠B1、第二磁珠B2来滤除走线上耦合到的高频干扰，同时还通过第三电容C3和第四电容C4来滤除音频中的TDD噪声，进一步保证音质的效果。

在具体实施时，请继续参阅图2，所述音频功放系统1还包括第五电容C5，所述第五电容C5的一端连接电源线VBAT，也连接所述音频功放芯片的VDD脚，所述第五电容C5的另一端接地，所述第五电容C5用于滤除电源纹波，保证声音的音质，具体选型时，所述第五电容C5的电容值至少为10uF，本实施例中，第五电容C5的电容值选用10uF。

请继续参阅图2，所述音频功放系统1还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的一端连接所述音频功放芯片U1的Enable脚，也输入GPIO信号，所述第三电阻R3的另一端接地，所述第三电阻R3用作下拉电阻，本实施例中，第三电阻R3选用阻值为10 KΩ的电阻。

为了更好的理解本发明，以下结合图1和图2对本发明的技术方案作详细说明：

基带芯片将GPIO信号传输至音频功放芯片U1的Enable脚，驱动音频功放芯片U1工作，同时基带芯片还通过音频接口将音频信号传输至第一高通滤波器12，由第一高通滤波器12滤除音频信号中低于截止频率的低频信号，并由第二高通滤波器13将音频信号中的底噪滤除后，传输至音频功放芯片U1中，由音频功放芯片U1对音频信号进行放大处理后输出至输出模块14，由输出模块14滤除音频信号中的高频干扰和TDD噪声后，音频信号驱动扬声器2工作，从而达到放大声音的同时还能有效降低音频底噪的目的。

基于上述音频功放系统，本发明还相应的提供一种电子设备，包括如上所述的音频功放系统1，在使用时可有效地放大有用的音频信号，同时还能避免噪声的干扰，由于上文已对音频功放系统进行了详细描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明通过设置第一高通滤波器，使得音频功放模块能够通过的音频信号尽可能丰富，通过设置第二高通滤波器，可有效的将音频信号中的底噪滤除，在保证有用的音频信号被准确放大的同时避免了噪声的干扰，提高了声音品质和用户的收听效果。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种音频功放系统，与扬声器连接，其特征在于，所述音频功放系统包括音频功放模块、第一高通滤波器、第二高通滤波器和输出模块，所述第一高通滤波器接收音频信号，并将音频信号中低于截止频率的低频信号滤除，同时所述第二高通滤波器将音频信号中的底噪滤除后，由音频功放模块进行放大处理并输出至输出模块，由输出模块对音频信号进行滤波处理后驱动扬声器工作；

所述音频功放模块包括音频功放芯片，所述音频功放芯片的VDD脚连接电源线，音频功放芯片的Enable脚输入GPIO信号，音频功放芯片的INN脚连接第一高通滤波器，音频功放芯片的INP脚连接第二高通滤波器，音频功放芯片的OUTP脚和OUTN脚均连接所述输出模块，音频功放芯片的GND1脚和GND2脚均接地；所述INP脚为音频功放的正输入脚，所述INN脚为音频功放的负输入脚；

所述第二高通滤波器包括第二电容和第二电阻，所述第二电容的一端通过所述第二电阻连接所述音频功放芯片的INP脚，所述第二电容的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的音频功放系统，其特征在于，所述第一高通滤波器包括第一电容和第一电阻，所述第一电容的一端通过所述第一电阻连接所述音频功放芯片的INN脚，所述第一电容的另一端输入音频信号。

3.根据权利要求1所述的音频功放系统，其特征在于，所述输出模块包括第一磁珠、第二磁珠、第三电容和第四电容，所述第一磁珠的一端连接所述音频功放芯片的OUTP脚，所述第一磁珠的另一端连接扬声器的正极，也通过所述第三电容接地，所述第二磁珠的一端连接所述音频功放芯片的OUTN脚，所述第二磁珠的另一端连接扬声器的负极，也通过所述第四电容接地。

4.根据权利要求1所述的音频功放系统，其特征在于，所述音频功放系统还包括第五电容，所述第五电容的一端连接电源线，也连接所述音频功放芯片的VDD脚，所述第五电容的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的音频功放系统，其特征在于，所述第五电容的电容值至少为10uF。

6.根据权利要求1所述的音频功放系统，其特征在于，所述音频功放系统还包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述音频功放芯片的Enable脚，也输入GPIO信号，所述第三电阻的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的音频功放系统，其特征在于，所述第三电阻的阻值为10KΩ。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的音频功放系统。

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