CN107809693B - 双音圈耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双音圈耳机，该耳机包括壳体、控制电路以及接收控制电路输出的信号的动圈喇叭，动圈喇叭包括第一音圈、第二音圈和线圈套管，控制电路包括语音收集电路、前置放大器、LC振荡电路以及相位电路，语音收集电路接收外界传输的语音信号，且语音收集电路输出语音信号至前置放大器，前置放大器经由LC振荡电路向相位电路输出语音放大信号，相位电路的音频输出端向第一音圈输出反相语音信号，第二音圈接收移动终端所传输的音频信号。本发明的双音圈耳机可改变声波输出相位，能够有效控制调整噪音相位的准确性，从而解决噪音问题，以提供纯音乐予用户，免除了噪音的干扰。

Description

双音圈耳机

技术领域

本发明涉及降噪耳机技术领域，尤其是涉及一种利用反相噪音与正向噪音相互抵消进行降噪的双音圈耳机。

背景技术

随着数字电子技术的发展，各种科技产品虽然带给人们不少的便利，然而也对我们的周边环境造成不少的破坏，如空气污染、噪音污染等等。其中由于噪音污染是通过耳朵直接传入人体的脑部中，使人无法集中精神。

耳机是手机等常用电子设备最为重要的配件之一。越来越多的人们习惯在嘈杂的环境（例如在公交车上、火车上或其他交通工具）中使用手机等智能终端来打电话、听音乐或看视频等，为了隔离外界的噪音，用户通常需要佩戴耳机，从而导致市面上对降噪耳机的需求迅速增长。

虽然耳机带有一定的隔离噪音的效果，但是用耳机听音乐或看视频时仍可以听到外界的噪音，严重影响了耳机的音质效果。而且用户在噪音中听音乐或看视频时，外界的噪音过大时，音乐会被噪音盖住，所以用户要提高音量听音乐，但是音量过分提高会造成人听力受损，而且，手机音量过高的话，声音从耳机泄漏到外界，有时会影响到周围的人们。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种通过改变声波输出相位来进行降噪的双音圈耳机。

为实现上述的主要目的，本发明提供的双音圈耳机包括壳体、控制电路以及接收控制电路输出的信号的动圈喇叭；动圈喇叭设置在壳体围成的腔体内；动圈喇叭包括音圈和线圈套管；音圈包括第一音圈和第二音圈，第一音圈和第二音圈相互抵接，且均设置在线圈套管内部；控制电路包括语音收集电路、前置放大器、LC振荡电路以及相位电路，语音收集电路接收外界传输的语音信号，且语音收集电路输出语音信号至前置放大器；前置放大器经由LC振荡电路向相位电路的音频输入端输出语音放大信号；相位电路的音频输出端向第一音圈输出反相语音信号，第二音圈接收移动终端所传输的音频信号。

由上述方案可见，通过在本发明双音圈耳机的一个动圈喇叭内设置有两个音圈，相位电路的音频输出端向第一音圈输出消噪信号，该消噪信号与外界环境的噪音信号的相位相反，并以消噪信号作为抵消环境的噪音，即能达到消噪的功能，此时，第二音圈获取移动终端所传输的音频信号，并产生出纯音乐信号，以供用户聆听。其中，语音收集电路用于收集外界噪音样本，前置放大器用于将微小的噪音信号等效放大，相位电路可以向第一音圈输出反相语音信号，以达到改变声波输出相位的效果，能够有效控制调整噪音相位的准确性，从而解决噪音问题，以提供纯音乐予用户，并免除了噪音的干扰。

进一步的方案是，语音收集电路包括传声器和第一电容，传声器的一个输出端通过第一电容与前置放大器的一个输入端电连接。

可见，传声器可将声波信号转换为电信号，并通过一个滤波电容连接到前置放大器的一个输入引脚，前置放大器输入和传声器与前置放大器输入之间的交流耦合电容形成一个高通滤波器，可以去掉信号中不必要的低频成分，减少了低频干扰。

进一步的方案是，前置放大器的第一输出端与电源的正极电连接，前置放大器的第二输出端与相位电路的音频输入端电连接。

更进一步的方案是，前置放大器的一个输入端接收语音收集电路所发送的语音信号，并将语音信号转换成语音放大信号，且前置放大器的第二输出端输出语音放大信号至相位电路。

可见，前置放大器为低电压麦克风前置放大器，该前置放大器具有可变压缩特性和噪声门，可将传声器收集到的噪音样本信号的振幅做适当的等效以及放大，且保持相位不变。

进一步的方案是，LC振荡电路包括第一电感和第二电容，第一电感与第二电容串联。

可见，电感跟电容串联可以形成选频电路，电感的感量大小可以选出用户所需要的频率，电容可以过滤掉通过电感的直流电，可以形成用户所需要的稳定频率，电路阻抗大小和输入电压频率有关，当输入电压频率等于谐振频率时，电路阻抗最小，此时流过电路的电流最大，这个谐振频率就是选频电路可以通过的信号频率，所以，输入电压信号的频率与谐振频率相同时能有最高的放大倍数，反之，输入电压信号的频率与谐振频率偏差越大，获得的放大倍数越少。

进一步的方案是，相位电路包括相位调整电路，相位调整电路将语音放大信号经过相位调整后转换成反相语音信号，并将反相语音信号输出至音频输出端。

更进一步的方案是，相位调整电路包括晶体管以及可变电阻，晶体管的集电极与可变电阻的第一端电连接，并且晶体管的发射极与可变电阻的第二端电连接。

可见，相位调整电路包括晶体管以及可变电阻，可变电阻作为晶体管反相器的负载，晶体管的基极接收音频输入端所发送的语音放大信号，并且将语音放大信号经过相位调整后，并且通过可变电阻的增益调整，使该放大信号的相位跟原放大信号的相位正好相反。

具体地，当输入电压为高电平时晶体管可靠饱和导通，输出电压为低电平，而当输入电压为低电平时, 晶体管可靠截止，输出电压为高电平，输出与输入之间满足逻辑"非"的关系，实现了反相器的功能。

一个优选的方案是，相位电路还包括分压电路以及第三电容，第三电容与晶体管的基极电连接，分压电路并联在晶体管的集电极和发射极之间。

进一步的方案是，分压电路包括第一分压电阻以及第二分压电阻，第一分压电阻与第二分压电阻串联，且第一分压电阻与电源的正极电连接，第二分压电阻接地。

可见，第三电容起隔离直流的作用，即把前级的直流电平隔离开来，不影响后级的工作点，并且该电容可以通过交流信号，所以不影响信号的通过输入到下一级。

此外，两个分压电阻构成分压电路，通过分压电路分压后的电压加到晶体管的基极，建立晶体管基极直流偏置电压，可为晶体管提供直流电压，第一分压电阻可为上偏置电阻，第二分压电阻可为下偏置电阻，第一分压电阻和第二分压电阻分压后的电压决定了晶体管基极电压的大小，在晶体管发射极电阻阻值大小确定的情况下，也就决定了基极电流的大小，所以第一分压电阻和第二分压电阻同时决定晶体管基极电流的大小。

附图说明

图1是本发明双音圈耳机实施例中动圈喇叭的结构示意图。

图2是本发明双音圈耳机实施例中控制电路的电路原理图。

图3是本发明双音圈耳机实施例中语音收集电路与前置放大器的电路原理图。

图4是本发明双音圈耳机实施例中相位电路的电路原理图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的双音圈耳机应用于智能移动终端，例如，手机、平板电脑等可进行语音通信的移动智能终端，并且本发明的双音圈耳机可以通过改变声波输出相位，能够有效控制调整噪音相位的准确性，免除了噪音的干扰，以提供纯音乐予用户，并且相比起传统的降噪耳机，本发明的一种双音圈耳机降噪效果强，实用性好。

参见图1，图1是本发明双音圈耳机实施例中动圈喇叭100的结构示意图。本发明的双音圈耳机包括壳体、控制电路以及接收控制电路输出的信号的两个动圈喇叭100，两个动圈喇叭100分别设置在壳体围成的腔体内，动圈喇叭100包括音圈、线圈套管1以及永久磁铁2，永久磁铁2与线圈套管1相互抵接，音圈包括第一音圈10和第二音圈11，第一音圈10和第二音圈11相互抵接，且均设置在线圈套管1内部。其中，第一音圈10和第二音圈11可以由两段金属线一起缠绕在一个共同的承轴上，然而两段金属线是互相独立的，两者的长度相等，圈数相等，而且是完全相同的导电特性。因此，上述两个音圈成同轴排列设计，在相同的空间条件下工作，可以同步传播，增强动态和低频表现，有更好的解析力，更容易表现出音乐的动态感，灵敏度高。

参见图2与图3，图2是本发明双音圈耳机实施例中控制电路的电路原理图。图3是本发明双音圈耳机实施例中语音收集电路20与前置放大器40的电路原理图。控制电路包括语音收集电路20、前置放大器40、LC振荡电路50以及相位电路30，语音收集电路20接收外界传输的语音信号，且语音收集电路20输出语音信号至前置放大器40。其中，语音收集电路20包括传声器21和第一电容C2，传声器21的一个输出端通过第一电容C2与前置放大器40的一个输入端电连接。可见，传声器21可将声波信号转换为电信号，并通过一个滤波电容连接到前置放大器40的一个输入引脚，前置放大器40输入和传声器20与前置放大器40输入之间的交流耦合电容形成一个高通滤波器，可以去掉信号中不必要的低频成分，减少了低频干扰。优选地，传声器21可以是一个全频全指向性硅麦克风，用于收集外界环境的噪音信号。

前置放大器40的第一输出端与电源的正极电连接，前置放大器40的第二输出端与相位电路30的音频输入端31电连接，前置放大器40接收语音收集电路20所发送的语音信号，并将语音信号转换成语音放大信号，且前置放大器40的第二输出端输出语音放大信号至相位电路30。优选地，前置放大器40可以是SSM2167前置放大器，SSM2167前置放大器作为一款低电压、低噪声的单声道麦克风前置放大器，适用于低功耗音频信号链，该前置放大器40具有可变压缩特性和噪声门，即可压缩麦克风所传输的语音信号的动态范围从而降低峰值信号电平，并给低电平信号增加额外增益，噪音门限将信号电平衰减至特定阈值以下，以便于放大所需信号，例如语音信号，并降低输出信号内的噪声。所以，前置放大器40可将传声器21收集到的噪音样本信号的振幅做适当的等效以及放大，且保持相位不变。

相位电路30的音频输入端21与前置放大器40的第二输出端电连接，前置放大器40经由LC振荡电路50向相位电路30的音频输入端31输出语音放大信号，相位电路30的音频输出端33向第一音圈10输出反相语音信号，第二音圈11接收移动终端所传输的音频信号。此时，第一音圈10获取到的消噪信号与外界的环境噪音相位相反，可相互抵消，由第二音圈11产生出纯音乐信号，以提供纯音乐予用户，所以，通过在每一个动圈喇叭设置有两个音圈，可有效降低噪音，进一步提高了耳机的音质效果。

具体地，LC振荡电路50包括第一电感和第二电容，第一电感与第二电容串联。第一电感跟第二电容串联可以形成选频电路，该电感的感量大小可以选出用户所需要的频率，该电容可以过滤掉通过电感的直流电，可以形成用户所需要的稳定频率。电路阻抗大小和输入电压频率有关，当输入电压频率等于谐振频率时，电路阻抗最小，此时流过选频电路的电流最大，该谐振频率为选频电路可以通过的信号频率，所以，输入电压信号的频率与谐振频率相同时能有最高的放大倍数，反之，输入电压信号的频率与谐振频率偏差越大，获得的放大倍数越少。

参见图4，图4是本发明双音圈耳机实施例中相位电路30的电路原理图。相位电路30包括相位调整电路32，相位调整电路32将语音放大信号经过相位调整后转换成反相语音信号，并将反相语音信号输出至音频输出端。此时，第一音圈10可获取到音频输出端33所输出的反相语音信号，该反相语音信号与外界传输的语音信号的相位相反，使得噪音的正向声波与反相声波可相互抵消，如此即能达到消噪的功效，这时，第二音圈11获取移动终端所传输的音频信号，以提供纯音乐给用户。

其中，相位调整电路32包括晶体管Q1以及可变电阻R12，晶体管Q1的集电极与可变电阻R12的第一端电连接，并且晶体管Q1的发射极与可变电阻R12的第二端电连接。可见，相位调整电路包括晶体管Q1以及可变电阻R12，可变电阻R12作为晶体管Q1反相器的负载，晶体管Q1的基极接收音频输入端31所发送的语音放大信号，并且将语音放大信号经过相位调整后，并且通过可变电阻R12的增益调整，使得该语音放大信号的相位跟原语音放大信号的相位相反，能够有效控制调整噪音相位的准确性。

具体地，当输入电压为高电平时晶体管Q1可靠饱和导通，输出电压为低电平，而当输入电压为低电平时, 晶体管Q1可靠截止，输出电压为高电平，输出与输入之间满足逻辑"非"的关系，实现了反相器的功能。

所以，通过在本发明双音圈耳机的一个动圈喇叭内设置有两个音圈，相位电路30的音频输出端33向第一音圈10输出消噪信号，该消噪信号与外界环境的噪音信号的相位相反，并以消噪信号作为抵消环境的噪音，即能达到消噪的功能，此时，第二音圈11获取移动终端所传输的音频信号，并产生出纯音乐信号，以供用户聆听。其中，语音收集电路20用于收集外界噪音样本，前置放大器40用于将微小的噪音信号等效放大，相位电路30可以向第一音圈10输出反相语音信号，以达到改变声波输出相位的效果，能够有效控制调整噪音相位的准确性，从而解决噪音问题，以提供纯音乐予用户，并免除了噪音的干扰。

当然，相位电路30还包括分压电路以及第三电容C11，第三电容C11与晶体管的基极电连接，分压电路并联在晶体管的集电极和发射极之间。分压电路包括第一分压电阻R9以及第二分压电阻R13，第一分压电阻R9与第二分压电阻R13串联，且第一分压电阻R9与电源的正极电连接，第二分压电阻R13接地。可见，第三电容C11起隔离直流的作用，即把前级的直流电平隔离开来，不影响后级的工作点，并且该电容可以通过交流信号，所以不影响信号的通过输入到下一级。

因此，两个分压电阻构成分压电路，通过分压电路分压后的电压加到晶体管Q1的基极，建立晶体管Q1基极直流偏置电压，可为晶体管Q1提供直流电压，第一分压电阻R9可为上偏置电阻，第二分压电阻R13可为下偏置电阻，第一分压电阻R9和第二分压电阻R13分压后的电压决定了晶体管Q1基极电压的大小，在晶体管Q1发射极电阻阻值大小确定的情况下，也就决定了基极电流的大小，所以第一分压电阻R9和第二分压电阻R13同时决定晶体管Q1基极电流的大小。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双音圈耳机，包括

壳体、控制电路以及接收所述控制电路输出的信号的动圈喇叭；

所述动圈喇叭设置在所述壳体围成的腔体内；

所述动圈喇叭包括音圈和线圈套管；

其特征在于：

所述音圈包括第一音圈和第二音圈，所述第一音圈和所述第二音圈相互抵接，且均设置在所述线圈套管内部，所述第一音圈与所述第二音圈由两段金属线构成，且两段金属线互相独立设置，所述第一音圈与所述第二音圈长度相同且圈数也相同；

所述控制电路包括语音收集电路、前置放大器、LC振荡电路以及相位电路，所述语音收集电路接收外界传输的语音信号，且所述语音收集电路输出所述语音信号至所述前置放大器；

所述前置放大器经由所述LC振荡电路向所述相位电路的音频输入端输出语音放大信号；

所述相位电路的音频输出端向所述第一音圈输出反相语音信号，所述第二音圈接收移动终端所传输的音频信号。

2.根据权利要求1所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述语音收集电路包括传声器和第一电容，所述传声器的一个输出端通过所述第一电容与所述前置放大器的一个输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述前置放大器的第一输出端与电源的正极电连接，所述前置放大器的第二输出端与所述相位电路的所述音频输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述前置放大器接收所述语音收集电路所发送的所述语音信号，并将所述语音信号转换成所述语音放大信号，且所述前置放大器的所述第二输出端输出所述语音放大信号至所述相位电路。

5.根据权利要求3所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述LC振荡电路包括第一电感和第二电容，所述第一电感与所述第二电容串联。

6.根据权利要求5所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述相位电路包括相位调整电路，所述相位调整电路将所述语音放大信号经过相位调整后转换成所述反相语音信号，并将所述反相语音信号输出至所述音频输出端。

7.根据权利要求6所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述相位调整电路包括晶体管以及可变电阻，所述晶体管的集电极与所述可变电阻的第一端电连接，并且所述晶体管的发射极与所述可变电阻的第二端电连接。

8.根据权利要求7所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述相位电路还包括分压电路以及第三电容，所述第三电容与所述晶体管的基极电连接，所述分压电路并联在所述晶体管的所述集电极和所述发射极之间。

9.根据权利要求8所述的一种双音圈耳机，其特征在于：

所述分压电路包括第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻串联，且所述第一分压电阻与所述电源的正极电连接，所述第二分压电阻接地。