CN108419175A - 有源降噪电路及耳机 - Google Patents

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唐锦华
冯根强
张伟
门洪达
李道全
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Abstract

本发明涉及一种有源降噪电路，包括音频信号模块、噪声采集模块、信号处理模块及发声装置模块；音频信号模块用于提供原始音频信号；噪声采集模块用于采集环境噪声信号和发声装置模块发出的实际音频信号；信号处理模块用于将原始音频信号发送至发声装置模块，用于调节原始音频信号、实际音频信号和环境噪声信号，将环境噪声信号调节为反相噪声信号，使反相噪声信号经发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，将调节后的原始音频信号和调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将所述叠加信号通过发声装置模块进行播放，叠加信号的能量低于实际音频信号。该电路消除一部分噪声采集模块采集到的音频信号，提高音频播放质量。

Description

有源降噪电路及耳机
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种有源降噪电路及耳机。
背景技术
有源降噪(也称为主动降噪)是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。那么，在耳机有源噪声控制中，为了减少进入耳朵的噪声，通常采用有源降噪的主要方法是通过麦克风采集环境噪声，然后把环境噪声进行反相和适当的延时，再和音乐声音进行混频，再从扬声器播放出去，使得扬声器播放的噪声和环境噪声在耳朵附近刚好幅值相等，相位相差180度，两者进行叠加从而相互抵消。但是，在实际的有源噪声控制中，播放时仍然存在较大的噪声，无法使扬声器播放的噪声和环境噪声做到很好的反相叠加从而相互抵消，影响音乐播放质量和通话质量等。
发明内容
基于此，有必要针对在消除环境噪声时，由于引入了音频信号而带来较大噪声的问题，提供一种有源降噪电路及有源降噪耳机。
一种有源降噪电路，应用于耳机，所述有源降噪电路包括：
音频信号模块、噪声采集模块、信号处理模块及发声装置模块；
所述信号处理模块的输入端分别对应连接所述音频信号模块的输出端及所述噪声采集模块的输出端，所述信号处理模块的输出端连接所述发声装置模块的输入端；
所述音频信号模块用于提供原始音频信号；所述噪声采集模块用于采集环境噪声信号和所述发声装置模块发出的实际音频信号；所述信号处理模块用于将所述原始音频信号发送至所述发声装置模块，还用于调节所述原始音频信号、所述实际音频信号和所述环境噪声信号，将所述环境噪声信号调节为反相噪声信号，使所述反相噪声信号经所述发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，还将调节后的原始音频信号和调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将所述叠加信号通过所述发声装置模块进行播放，其中，所述叠加信号的能量低于所述实际音频信号。
在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括滤波单元和混频单元；所述滤波单元的输入端分别连接所述音频信号模块的输出端与所述噪声采集模块的输出端，所述滤波单元的输出端连接所述混频单元的输入端，所述混频单元的输出端连接所述发声装置模块的输入端，所述混频单元的输入端连接所述音频信号模块的输出端；
所述滤波单元用于调节原始音频信号、实际音频信号及环境噪声信号的相位，以使调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号的相位差处于第一设定范围内，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并使所述反相噪声信号经所述发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，并将所述反相噪声信号、调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号输出至所述混频单元；所述混频单元用于将所述反相噪声信号和所述音频信号模块提供的所述原始音频信号发送至所述发声装置模块、还用于将调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将所述叠加信号通过所述发声装置模块进行播放，其中所述叠加信号的能量低于所述实际音频信号的能量。
在其中一个实施例中，所述滤波单元包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第一滤波电路的输入端、输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端、所述混频单元的输入端，所述第二滤波电路的输入端、输出端分别对应连接所述噪声采集模块的输出端、所述混频单元的输入端；所述第二滤波电路用于对实际音频信号和环境噪声信号的相位进行调节，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将反相噪声信号和调节后的实际音频信号发送至所述混频单元，所述第一滤波电路用于对所述原始音频信号的相位进行调节，以与经所述第二滤波电路调节的实际音频信号的相位相反，并将调节后的原始音频信号输出至所述混频单元。
在其中一个实施例中，所述信号处理模块还包括第一增益调节电路；所述第一增益调节电路的输入端、输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端和所述第一滤波电路的输入端；所述第一增益调节电路用于调节原始音频信号的幅值，以与实际音频信号的幅值差小于第一预设值，并将调节后的原始音频信号输出至所述第一滤波电路。
在其中一个实施例中，所述信号处理模块还包括第二增益调节电路；所述第二增益调节电路的输入端、输出端分别对应连接所述噪声采集模块的输出端和所述第二滤波电路的输入端，所述第二增益调节电路还连接所述第一增益调节电路；所述第二增益调节电路用于调节实际音频信号和环境噪声信号的幅值，以使调节后的实际音频信号与经所述第一增益调节电路调节的原始音频信号的幅值差小于第二预设值，并使环境噪声信号经所述发声装置模块播放时与实际的环境噪声的幅值相等，并将调节后的实际音频信号和环境噪声信号输出至所述第二滤波电路。
在其中一个实施例中，所述第一增益调节电路包括放大器AMP1、电容器C1、可调电阻R1和可调电阻R2；所述电容器C1、所述可调电阻R1和所述可调电阻R2依次连接，所述电容器C1的另一端接地，所述可调电阻R1和所述可调电阻R2的连接端连接所述放大器AMP1的反相输入端，所述放大器AMP1的同相输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述放大器AMP1的输出端连接所述第一滤波电路，所述可调电阻R2的另一端也连接所述第一滤波电路，所述可调电阻R1的阻值控制信号输入端连接可调电阻R2的阻值控制信号输入端。
在其中一个实施例中，所述有源降噪电路还包括音频输入模块；所述音频输入模块的输入端与输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端及所述滤波单元的输入端，所述音频输入模块的输出端还连接所述混频单元的输入端；所述音频输入模块用于对原始音频信号进行放大，以提升音频信号的质量，并输出至所述滤波单元和所述混频单元。
在其中一个实施例中，所述混频单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及放大器AMP2；所述电阻R3和所述电阻R5的输入端分别连接所述滤波单元的输出端，所述电阻R4的输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述电阻R3、所述电阻R4及所述电阻R5的输出端共同连接所述电阻R6的输入端和所述放大器AMP2的反相输入端，所述电阻R6的输出端和所述放大器AMP2的输出端共同连接所述发声装置模块的输入端，所述放大器AMP2的同相输入端接地。
在其中一个实施例中，所述第一滤波电路包括第一电阻电容滤波网络、第二电阻电容滤波网络及放大器AMP3；所述第一电阻电容滤波网络的输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述第一电阻电容滤波网络的输出端分别连接所述第二电阻电容滤波网络的输入端和所述放大器AMP3的反相输入端，所述第二电阻电容滤波网络的输出端和所述放大器AMP3的输出端连接所述混频单元的输入端，所述放大器AMP3的同相输入端接地。
一种有源降噪耳机，包括上述的有源降噪电路。
上述有源降噪电路，音频信号模块提供的原始音频信号输入至信号处理模块，噪声采集模块将采集到的环境噪声信号和实际音频信号输入至信号处理模块，第一路原始音频信号经信号处理模块直接发送至发声装置模块，第二路原始音频信号经信号处理模块调节，信号处理模块也同时调节实际音频信号和环境噪声信号，以使原始音频信号和实际音频信号进行叠加而得到叠加信号，其中，叠加信号的能量低于实际音频信号，将环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将原始音频信号、反相噪声信号及叠加信号发送至所述发声装置模块，反相噪声与实际的环境噪声在到达耳朵之前进行叠加而完全抵消，最终原始音频信号和叠加信号经发声装置模块播放后到达耳朵，从而消除了一部分噪声采集模块所采集到音频信号所带来的噪声，提高了音乐播放质量和通话质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1为一实施方式提供的有源降噪电路的电路框图；
图2为图1所示实施方式的有源降噪电路中信号处理模块的一个实施例中的电路框图；
图3为图2所示实施例中的有源降噪电路中滤波单元的一个实施例中的电路框图；
图4为图3所示实施例中的第一滤波电路的电路框图；
图5为图3所示实施例中的第二滤波电路的电路框图；
图6为图3所示实施例中的第一滤波电路或第二滤波电路的电路框图；
图7为图3所示实施例中的有源降噪电路的电路框图；
图8为图7所示实施例中的第一增益调节电路的具体电路图；
图9为图7所示实施例中的有源降噪电路的电路框图；
图10为图9所示实施例中的第二增益调节电路的具体电路图；
图11为图2所示实施例中的混频单元的具体电路图；
图12为图2所示实施例中的有源降噪电路的电路框图；
图13为图12所示实施例中的音频输入模块的第一个具体电路图；
图14为图12所示实施例中的音频输入模块的第二个具体电路图；
图15为图1所示实施方式的有源降噪电路的一个实施例中的具体电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1，一实施方式提供了一种有源降噪电路。该有源降噪电路可应用于耳机，在入耳之前可消除噪声，从而提升音乐播放质量和通话质量。该有源降噪电路包括：音频信号模块100、噪声采集模块200、信号处理模块300及发声装置模块400。
其中，信号处理模块300的输入端分别对应连接音频信号模块100的输出端及噪声采集模块200的输出端，信号处理模块300的输出端连接发声装置模块400的输入端。
音频信号模块100用于提供原始音频信号。噪声采集模块200用于采集环境噪声和发声装置模块400发出的实际音频信号。信号处理模块300用于将原始音频信号发送至发声装置模块400，还用于调节原始音频信号、实际音频信号和环境噪声信号，将环境噪声信号调节为反相噪声信号，使反相噪声信号经发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，还将调节后的原始音频信号和调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将叠加信号通过发声装置模块400进行播放，其中，叠加信号的能量低于实际音频信号。
具体地，音频信号模块100向信号处理模块300提供原始音频信号，第一路为原始音频信号经信号处理模块300传输后，直接经发声装置模块400播放，转为实际音频信号。第二路为原始音频信号经过信号处理模块300调节。第三路为噪声采集模块200采集到环境噪声信号和第一路的实际音频信号，再经过信号处理模块300调节。信号处理模块300对第二路的原始音频信号、第三路的实际音频信号和环境噪声信号进行调节，使得第二路的原始音频信号和第三路的实际音频信号进行叠加而得到叠加信号，同时使环境噪声信号调节为反相噪声信号。而后，发声装置模块400对原始音频信号、反相噪声信号和叠加信号进行播放，在入耳之前反相噪声信号经发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，到达耳朵的只有原始音频信号和叠加信号，其中叠加信号的能量低于实际音频信号，从而降低了噪声采集模块采集到实际音频信号所带来的噪声。
另外，音频信号模块100包括音频信号播放器，能够提供正常收听的音频信号即可。噪声采集模块200包括麦克风电路，用来采集环境噪声，通常噪声采集模块200靠近发声装置模块400，噪声采集模块200除了采集到环境噪声外，还采集到发声装置模块400发出的音频信号的声音。发声装置模块400包括扬声器电路，用来播放正常的原始音频信号、叠加信号和反相噪声信号。
上述有源降噪电路，音频信号模块100提供的原始音频信号输入至信号处理模块300，噪声采集模块200将采集到的环境噪声信号和实际音频信号输入至信号处理模块300，第一路原始音频信号经信号处理模块300直接发送至发声装置模块400，第二路原始音频信号经信号处理模块400调节，信号处理模块400也同时调节实际音频信号和环境噪声信号，以使原始音频信号和实际音频信号进行叠加而得到叠加信号，其中，叠加信号的能量低于实际音频信号，将环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将原始音频信号、反相噪声信号及叠加信号发送至发声装置模块400，反相噪声与实际的环境噪声在到达耳朵之前进行叠加而抵消，最终原始音频信号和叠加信号经发声装置模块400播放后到达耳朵，从而消除了一部分噪声采集模块400所采集到音频信号所带来的噪声，提高了音乐播放质量和通话质量。
在一实施例中，请参考图2，信号处理模块300包括滤波单元310和混频单元320。
其中，滤波单元310的输入端分别连接音频信号模块100的输出端与噪声采集模块200的输出端，滤波单元310的输出端连接混频单元320的输入端，混频单元320的输出端连接发声装置模块400的输入端，混频单元320的输入端连接音频信号模块100的输出端。
滤波单元310用于调节原始音频信号、实际音频信号及环境噪声信号的相位，以使调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号的相位差处于第一设定范围内，且使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并使反相噪声信号经发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，并将反相噪声信号、调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号输出至混频单元320。混频单元320用于将原始音频信号和反相噪声信号发送至发声装置模块400、还用于将调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将叠加信号通过发声装置模块400进行播放，其中叠加信号的能量低于实际音频信号的能量。。
具体地，音频信号模块100提供原始音频信号后，第一路为原始音频信号直接到达混频单元320，再经发声装置模块400播放，从而转为实际音频信号。第二路为原始音频信号经滤波单元310进行相位调节，以使调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号的相位差处于第一设定范围内，并将调节后的原始音频信号输出至混频单元320。第三路为将噪声采集模块200放置于较合适位置时，环境噪声会先经过噪声采集模块200后才到达耳朵，同时噪声采集模块200也采集到第一路的实际音频信号，滤波单元310对噪声采集模块200采集到的实际音频信号和环境噪声信号进行相位调节，以使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将调节后的实际音频信号和反相噪声信号输出至混频单元320。第一路的原始音频信号、第二路调节后的原始音频信号及第三路的反相噪声信号与调节后的实际音频信号在混频单元320进行叠加，由于调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号的相位差位于第一设定范围内，使得调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号叠加而得到叠加信号，原始音频信号、叠加信号及反相噪声信号再经发声装置模块400播放。
在一实施例中，请参考图3，滤波单元310包括第一滤波电路312和第二滤波电路314。
其中，第一滤波电路312的输入端、输出端分别对应连接音频信号模块100的输出端和混频单元320的第二输入端，第二滤波电路314的输入端、输出端分别对应连接噪声采集模块200的输出端和混频单元320的输入端。第二滤波电路314用于对实际音频信号和环境噪声信号的相位进行调节，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将反相噪声信号和调节后的实际音频信号输出至混频单元320。第一滤波电路312用于对原始音频信号的相位进行调节，以与经第二滤波电路314调节的实际音频信号的相位相反，并将调节的原始音频信号输出至混频单元320。
具体地，请参考图4，第一滤波电路312包括第一电阻电容滤波网络3121、第二电阻电容滤波网络3122及放大器AMP3。第一电阻电容滤波网络3121的输入端连接音频信号模块的输出端，第一电阻电容滤波网络3121的输出端分别连接第二电阻电容滤波网络3122的输入端和放大器AMP3的反相输入端，第二电阻电容滤波网络3122的输出端和放大器AMP3的输出端连接混频单元320的输入端，放大器AMP3的同相输入端接地。原始音频信号通过第一电阻电容滤波网络3121和第二电阻电容滤波网络3122对原始音频信号的相位进行调节，再经放大器AMP3对原始音频信号进行放大，最后将调节后的原始音频信号输出至混频单元320。其中，第一电阻电容滤波网络3121、第二电阻电容滤波网络的电阻3122和电容参数由客户根据需要进行调节。请参考图5，第二滤波电路314包括放大器AMP4、第三电阻电容滤波网络3141及第四电阻电容滤波网络3142。第三电阻电容滤波网络3141的一端连接噪声采集模块200的输出端，另一端分别连接第四电阻电容滤波网络3142和放大器AMP4的反相输入端，放大器AMP4的同相输入端接地，第四电阻电容滤波网络3142与放大器AMP4的输出端共同连接混频单元320的输入端。噪声采集模块200采集到的实际音频信号和环境噪声信号通过第三电阻电容滤波网络3141及第四电阻电容滤波网络3142对其相位进行调节，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，使实际音频信号与经第一滤波电路312调节的原始音频信号的相位相反，即相位相差180度，以便于在混频单元320中原始音频信号与实际音频信号可相抵消。其中，第三电阻电容滤波网络3141、第四电阻电容滤波网络3142的电阻和电容参数由客户根据需要进行调节.
另外，请参考图6，第一滤波电路312和第二滤波电路314也可以根据需要设置为双放大器电路。可以通过调节第五电阻电容滤波网络3143、第六电阻电容滤波网络3144(或第七电阻电容滤波网络3145和第八电阻电容滤波网络3146)来调节相位，以实现相位差为180度。同时，电阻电容滤波网络可以是低通滤波器、高通滤波器、全通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或者是混合滤波器等滤波网络。
在一实施例中，请参考图7，信号处理模块还包括第一增益调节电路500。
其中，第一增益调节电路500的输入端、输出端分别对应连接音频信号模块100的输出端和第一滤波电路312的输入端。第一增益调节电路500用于调节原始音频信号的幅值，以与实际音频信号的幅值差小于第一预设值，并将调节后的原始音频信号输出至第一滤波电路312。
具体地，请参考图8，第一增益调节电路500包括放大器AMP1、电容器C1、可调电阻R1和可调电阻R2。电容器C1、可调电阻R1和可调电阻R2依次连接，电容器C1的另一端接地，可调电阻R1和可调电阻R2的连接端连接放大器AMP1的反相输入端，放大器AMP1的同相输入端连接音频信号模块100的输出端，放大器AMP1的输出端连接第一滤波电路312，可调电阻R1的阻值控制信号输入端连接可调电阻R2的阻值控制信号输入端。通过调节可调电阻R1和可调电阻R2的阻值以达到调节原始音频信号的幅值，以与实际音频信号的幅值差小于第一预设值，并将调节后的原始音频信号输出至所述第一滤波电路312。其中，第一预设值可以根据实际情况设定，以使调节后的原始音频信号和实际音频信号的幅值相接近，以便于在混频单元320相叠加而抵消。
在一实施例中，请参考图9，信号处理模块还包括第二增益调节电路600。
其中，第二增益调节电路600的输入端、输出端分别对应连接噪声采集模块200的输出端和第二滤波电路314的输入端，第二增益调节电路600还连接第一增益调节电路500。第二增益调节电路600用于同步调节实际音频信号和环境噪声信号的幅值，以使调节后的实际音频信号与经第一增益调节电路500调节的原始音频信号的幅值差小于第二预设值，并使环境噪声信号经发声装置模块400播放时与实际的环境噪声的幅值相等，并将调节后的实际音频信号和环境噪声信号输出至第二滤波电路314。
具体地，请参考图10，第二增益调节电路600包括放大器AMP7、电容器C2、可调电阻R7和可调电阻R8。电容器C2、可调电阻R7和可调电阻R8依次连接，电容器C2的另一端接地，可调电阻R7和可调电阻R8的连接端连接放大器AMP7的反相输入端，放大器AMP7的同相输入端连接噪声采集模块200的输出端，放大器AMP7的输出端连接第二滤波电路314，可调电阻R1的阻值控制信号输入端、可调电阻R2的阻值控制信号输入端、可调电阻R7的阻值控制信号输入端及可调电阻R8的阻值控制信号输入端依次相连。通过同时调节可调电阻R1、可调电阻R2、可调电阻R7及可调电阻R8的阻值以调节原始音频信号、实际音频信号及环境噪声信号的幅值，以使调节后的实际音频信号与调节后的原始音频信号的幅值差小于第二预设值，并使环境噪声信号经发声装置模块400播放时与周围的环境噪声的幅值相等，并将调节后的实际音频信号和环境噪声信号输出至第二滤波电路314。其中，第二预设值可以根据实际情况设定，以使调节后的原始音频信号和调节后的实际音频信号的幅值相接近，以便于在混频单元320相叠加而抵消。另外，可以通过增益调节控制电路来同时控制第一增益调节电路500和第二增益调节电路600，以达到同步调节信号的目的。例如第一增益调节电路500和第二增益调节电路600相连的连接线上还可连接增益调节控制电路，该增益调节控制电路的输入端分别接SDA数据输入和SCL时钟输入。
在一实施例中，请参考图11，混频单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及放大器AMP2。电阻R3和电阻R5的输入端分别连接滤波单元310的输出端，电阻R4的输入端连接音频信号模块100的输出端，电阻R3、电阻R4及电阻R5的输出端共同连接电阻R6的输入端和放大器AMP2的反相输入端，电阻R6的输出端和放大器AMP2的输出端共同连接发声装置模块400的输入端，放大器AMP2的同相输入端接地。
在一实施例中，电阻R3的输入端连接第一滤波电路312的输出端，电阻R4的输入端连接音频信号模块100的输出端，电阻R5的输入端连接第二滤波电路314的输出端，电阻R3、电阻R4及电阻R5的输出端共同连接电阻R6的输入端和放大器AMP2的反相输入端，电阻R6的输出端和放大器AMP2的输出端共同连接发声装置模块400的输入端，放大器AMP2的同相输入端接地。由于放大器AMP2的输入阻抗非常大，所以没有输入电流通过该放大器AMP2，由于放大器AMP2接成负反馈形式，使得该放大器AMP2的两个输入端的电压相等，即V-＝V+＝0V，因为V-没有电流，所以电阻R3、电阻R4及电阻R5的电流i1、i2、i3全部从R6流走，即i＝i1+i2+i3，此时电阻R3、电阻R4及电阻R5输入端电压分别为V1、V2、V3，放大器AMP2输出的电压为V0，根据欧姆定律所以有当R3＝R4＝R5＝R6时，V0＝V1+V2+V3，从而实现了原始音频信号、调节后的原始音频信号信号、调节后的实际音频信号及反相噪声信号的叠加，同时电阻R5输入端电压V3可分解为调节后的实际音频信号电压值V31和反相噪声信号的电压值V32，电压值V2表示原始音频信号，电压值V1表示调节后的原始音频信号，由于经过第一滤波单元、第二滤波单元、第一增益调节单元、第二增益调节单元的调节，则V31＝-V1，即经过混频单元后仅剩反相噪声信号和原始音频信号，而反相噪声信号经发声装置模块400播放后，在入耳之前与周围的环境噪声相抵消，使得进入人耳的只有原始音频信号，从而达到了消除环境噪声的同时，也消除了由于环境噪声所引入的音频噪声。
另外，混频单元320还可以是减法器电路，只要能实现调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号可叠加为叠加信号即可。
在一实施例中，请参考图12，有源降噪电路还包括音频输入模块700。
其中，音频输入模块700的输入端与输出端分别对应连接音频信号模块100的输出端及滤波单元310的输入端，音频输入模块700的输出端还连接混频单元320的输入端。音频输入模块700用于对原始音频信号进行放大，以提升音频信号的质量，并输出至滤波单元310和混频单元320。
具体地，请参考图13，音频输入模块700包括第九电阻电容滤波网络711、第十电阻电容滤波网络712及放大器AMP8。第九电阻电容滤波网络711的一端连接音频信号模块100的输出端，另一端分别连接第十电阻电容滤波网络712和放大器AMP8的反相输入端，放大器AMP8的同相输入端接地，放大器AMP8的输出端分别连接第十电阻电容滤波网络712及信号处理模块300的输入端。
另外，第九电阻电容滤波网络711和第十电阻电容滤波网络712主要提供耳机开发客户调节，用来提升音频信号的质量。请参考图14，如果需要提高低音效果时，音频输入模块700也可以参考图14的滤波电路，但该音频输入模块700的电路包含但不局限于图14的电路形式。图14的增益AV＝VO/VIN＝{R9*(R10+1/WC)}/{R8*(R9+R10+1/WC)}，其中，VIN表示输入到音频输入模块700的音频信号的幅值，VO表示音频输入模块700输出的音频信号的幅值，W表示频率，C表示电容。增益随着频率W的增大而减小，当频率W极小时，增益AV＝R9/R8，增益最大，当频率W极大时，增益AV＝R9*R10/{R8*(R9+R10)}，增益最小，因此提高了低频声音的效果。
在其他实施例中，音频输入模块700连接于音频信号模块100和混频单元320之间，还连接于音频信号模块100和第一增益调节电路500之间。也就是说，原始音频信号经过音频输入模块700放大处理后，一路在第一增益调节电路500中进行幅值调节，一路直接发送至混频单元320。
请参考图15，为一实施例中的有源降噪电路的具体电路，根据该具体电路对有源降噪电路的工作原理进行详细说明，具体如下：将噪声采集模块200放置于合适位置后，第一路信号：原始音频信号的传输路径为先后经过音频信号模块100、音频输入模块700、混频单元320、音频输出驱动电路800及发声装置模块400；第二路信号：原始音频信号的传输路径为先后经过音频信号模块100、音频输入模块700、第一增益调节电路500、第一滤波电路312及混频单元320；第三路信号：第一路的原始音频信号在发声装置模块400播放，未到达人耳之前被噪声采集模块200采集，同时噪声采集模块200也采集到周围的环境噪声。因此噪声采集模块200采集到的实际音频信号的传输路径为先后经过音频信号模块100、音频输入模块700、混频单元320、音频输出驱动电路800、发声装置模块400、噪声采集模块200、第二增益调节电路600、第二滤波电路314及混频单元320，而环境噪声信号的传输路径先后经过噪声采集模块200、第二增益调节电路600、第二滤波电路314及混频单元320。通过同时调节第一增益调节电路500和第二增益调节电路600，使得第二路的原始音频信号和第三路的实际音频信号的幅值相等，再分别调节第一滤波电路312和第二滤波电路314，使得第二路的原始音频信号和第三路的实际音频信号的相位差为180度，同时环境噪声信号经过第二增益调节电路600、第二滤波电路后，调节为反相噪声信号。第一路、第二路及第三路的信号在混频单元320进行叠加，则调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号完全抵消，混频单元320仅输出反相噪声信号和第一路的原始音频信号至音频输出驱动模块，再经过发声装置模块400进行播放，而反相噪声信号在入耳前与周围的环境噪声信号叠加后消失，使得到达耳朵的声音只剩原始音频信号。从而消除了噪声。另外，增益调节控制电路可同步调节第一增益调节电路500和第二增益调节电路600。
另一实施方式提供了一种有源降噪耳机。该有源降噪耳机包括上述的有源降噪电路。
本实施方式提供的有源降噪电路的工作原理均与上一实施方式中的有源降噪电路相同，这里就不再赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有源降噪电路，应用于耳机，其特征在于，所述有源降噪电路包括：
音频信号模块、噪声采集模块、信号处理模块及发声装置模块；
所述信号处理模块的输入端分别对应连接所述音频信号模块的输出端及所述噪声采集模块的输出端，所述信号处理模块的输出端连接所述发声装置模块的输入端；
所述音频信号模块用于提供原始音频信号；所述噪声采集模块用于采集环境噪声信号和所述发声装置模块发出的实际音频信号；所述信号处理模块用于将所述原始音频信号发送至所述发声装置模块，还用于调节所述原始音频信号、所述实际音频信号和所述环境噪声信号，将所述环境噪声信号调节为反相噪声信号，使所述反相噪声信号经所述发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，还将调节后的原始音频信号和调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将所述叠加信号通过所述发声装置模块进行播放，其中，所述叠加信号的能量低于所述实际音频信号。
2.根据权利要求1所述的有源降噪电路，其特征在于，所述信号处理模块包括滤波单元和混频单元；所述滤波单元的输入端分别连接所述音频信号模块的输出端与所述噪声采集模块的输出端，所述滤波单元的输出端连接所述混频单元的输入端，所述混频单元的输出端连接所述发声装置模块的输入端，所述混频单元的输入端连接所述音频信号模块的输出端；
所述滤波单元用于调节原始音频信号、实际音频信号及环境噪声信号的相位，以使调节后的原始音频信号与调节后的实际音频信号的相位差处于第一设定范围内，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并使所述反相噪声信号经所述发声装置模块播放后与周围的环境噪声信号相抵消，并将所述反相噪声信号、调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号输出至所述混频单元；所述混频单元用于将所述反相噪声信号和所述音频信号模块提供的所述原始音频信号发送至所述发声装置模块、还用于将调节后的原始音频信号及调节后的实际音频信号进行叠加处理，得到叠加信号，并将所述叠加信号通过所述发声装置模块进行播放，其中所述叠加信号的能量低于所述实际音频信号的能量。
3.根据权利要求2所述的有源降噪电路，其特征在于，所述滤波单元包括第一滤波电路和第二滤波电路；所述第一滤波电路的输入端、输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端、所述混频单元的输入端，所述第二滤波电路的输入端、输出端分别对应连接所述噪声采集模块的输出端、所述混频单元的输入端；所述第二滤波电路用于对实际音频信号和环境噪声信号的相位进行调节，使环境噪声信号调节为反相噪声信号，并将反相噪声信号和调节后的实际音频信号发送至所述混频单元，所述第一滤波电路用于对所述原始音频信号的相位进行调节，以与经所述第二滤波电路调节的实际音频信号的相位相反，并将调节后的原始音频信号输出至所述混频单元。
4.根据权利要求3所述的有源降噪电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括第一增益调节电路；所述第一增益调节电路的输入端、输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端和所述第一滤波电路的输入端；所述第一增益调节电路用于调节原始音频信号的幅值，以与实际音频信号的幅值差小于第一预设值，并将调节后的原始音频信号输出至所述第一滤波电路。
5.根据权利要求4所述的有源降噪电路，其特征在于，所述信号处理模块还包括第二增益调节电路；所述第二增益调节电路的输入端、输出端分别对应连接所述噪声采集模块的输出端和所述第二滤波电路的输入端，所述第二增益调节电路还连接所述第一增益调节电路；所述第二增益调节电路用于调节实际音频信号和环境噪声信号的幅值，以使调节后的实际音频信号与经所述第一增益调节电路调节的原始音频信号的幅值差小于第二预设值，并使环境噪声信号经所述发声装置模块播放时与实际的环境噪声的幅值相等，并将调节后的实际音频信号和环境噪声信号输出至所述第二滤波电路。
6.根据权利要求4所述的有源降噪电路，其特征在于，所述第一增益调节电路包括放大器AMP1、电容器C1、可调电阻R1和可调电阻R2；所述电容器C1、所述可调电阻R1和所述可调电阻R2依次连接，所述电容器C1的另一端接地，所述可调电阻R1和所述可调电阻R2的连接端连接所述放大器AMP1的反相输入端，所述放大器AMP1的同相输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述放大器AMP1的输出端连接所述第一滤波电路，所述可调电阻R2的另一端也连接所述第一滤波电路，所述可调电阻R1的阻值控制信号输入端连接可调电阻R2的阻值控制信号输入端。
7.根据权利要求2-6中任一项权利要求所述的有源降噪电路，其特征在于，所述有源降噪电路还包括音频输入模块；所述音频输入模块的输入端与输出端分别对应连接所述音频信号模块的输出端及所述滤波单元的输入端，所述音频输入模块的输出端还连接所述混频单元的输入端；所述音频输入模块用于对原始音频信号进行放大，以提升音频信号的质量，并输出至所述滤波单元和所述混频单元。
8.根据权利要求2-6中任一项权利要求所述的有源降噪电路，其特征在于，所述混频单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6及放大器AMP2；所述电阻R3和所述电阻R5的输入端分别连接所述滤波单元的输出端，所述电阻R4的输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述电阻R3、所述电阻R4及所述电阻R5的输出端共同连接所述电阻R6的输入端和所述放大器AMP2的反相输入端，所述电阻R6的输出端和所述放大器AMP2的输出端共同连接所述发声装置模块的输入端，所述放大器AMP2的同相输入端接地。
9.根据权利要求2-6中任一项权利要求所述的有源降噪电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括第一电阻电容滤波网络、第二电阻电容滤波网络及放大器AMP3；所述第一电阻电容滤波网络的输入端连接所述音频信号模块的输出端，所述第一电阻电容滤波网络的输出端分别连接所述第二电阻电容滤波网络的输入端和所述放大器AMP3的反相输入端，所述第二电阻电容滤波网络的输出端和所述放大器AMP3的输出端连接所述混频单元的输入端，所述放大器AMP3的同相输入端接地。
10.一种有源降噪耳机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项权利要求所述的有源降噪电路。
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