CN109379661B - 安全型高保真静电耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全型高保真静电耳机，包括有升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永久极化电压的喇叭和用于连接供电电源的电源管理电路，所述电源管理电路、升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永极化电压的喇叭依次连接；借此，其节省高压极化电路，使得静电耳机达到需要的高保真输出效果的同时，减少元器件的使用，降低成本，减少能耗。

Description

安全型高保真静电耳机
技术领域
本发明涉及一种静电耳机技术领域，尤其是指一种安全型高保真静电耳机。
背景技术
现有的静电耳机的喇叭是需要接功放电路，通过功放电路的高压极化电路输出的电压对喇叭进行极化，由于增加高压极化电路，电路成本高，同时，电器元器件过多，容易造成电能损耗、元器件损坏。
还有，为了确保喇叭高保真输出，高压极化电路输出的最大电压为580V，其电压过大，安全性差，容易造成对其他元器件的损坏，进而缩短静电耳机的使用寿命。
因此，本发明专利申请中，申请人精心研究了一种安全型高保真静电耳机来解决上述问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术所存在不足，主要目的在于提供一种安全型高保真静电耳机，其节省高压极化电路，使得静电耳机达到需要的高保真输出效果的同时，减少元器件的使用，降低成本，减少能耗。
为实现上述之目的，本发明采取如下技术方案：
一种安全型高保真静电耳机，包括有升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永久极化电压的喇叭和用于连接供电电源的电源管理电路，所述电源管理电路、升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永极化电压的喇叭依次连接。
作为一种优选方案，所述升压电路具有变压器T1、第一电压输出端、第二电压输出端和高压输出端，所述变压器T1具有初级绕组输入端、第一次级绕组输出端和第二次级绕组输出端，所述电源管理电路连接初级绕组输入端，所述第一次级绕组输出端连接高压输出端，所述第二次级绕组输出端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端，所述第一电压输出端和第二电压输出端均连接前置放大电路和高保真功放电路；
所述前置放大电路具有音频输入接口、第一音频信号放大输出端和第二音频信号放大输出端，所述高保真功放电路具有第一功率输入端、第二功率输入端、第一功率放大输出端和第二功率放大输出端，所述第一音频信号放大输出端连接第一功率输入端，所述第二音频信号放大输出端连接第二功率输入端，所述第一功率放大输出端、第二功率放大输出端和高压输出端均连接喇叭。
作为一种优选方案，所述升压电路包括高压输出电路，所述高压输出电路包括电阻R25、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、极性电容C16、极性电容C17、极性电容C18、极性电容C19和电阻RH；
电阻R125的一端连接第一次级绕组输出端，电阻R125的另一端依次经过极性电容C16、极性电容C17和二极管D6连接电阻RH的一端，电阻RH的另一端为高压输出端；
极性电容C16的正极依次经过二极管D4和极性电容C18接信号地，极性电容C18的负极通过二极管D3连接极性电容C16的正极；
极性电容C17的正极依次经过二极管D6和极性电容C19连接极性电容C18的正极，极性电容C19的负极通过二极管D5连接极性电容C17的正极。
作为一种优选方案，所述升压电路还包括供电电压输出电路，供电电压输出电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；
所述第二次级绕组输出端连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端依次经过二极管D1、电阻R21连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端为第一电压输出端；
电阻R20的另一端依次经过二极管D2、电阻R23连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端为第二电压输出端；
所述二极管D1的正极通过电容C10和电容C11连接二极管D2的负极，电阻R22的一端通过电容C12和电容C13连接电阻R24的一端，电阻R22的另一端通过电容C14和电容C15连接电阻R24的另一端；
电容C10和电容C11的连接节点接信号地，电容C12和电容C13的连接节点接信号地，电容C14和电容C15的连接节点接信号地。
作为一种优选方案，所述前置放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、滤波单元、极性电容C22、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R31；
音频输入接口的一端依次通过滤波单元和电阻R27连接第一运算放大器的正向输入端，第一运算放大器的正向输入端通过电阻R30连接第二运算放大器的正向输入端，第二运算放大器的正向输入端通过电容C22接信号地，第一运算放大器的反向输入端通过电阻R31连接第二运算放大器的反向输入端；
第一运算放大器的输出端为第一音频信号放大输出端，第一音频信号放大输出端通过反馈电阻R32连接第一运算放大器的反向输入端，第二运算放大器的输出端为第二音频信号放大输出端，第二音频信号放大输出端通过反馈电阻R34连接第二运算放大器的反向输入端；
第一电压输出端和第二电压输出端均连接第一运算放大器和第二运算放大器，第一电压输出端通过电阻R28和电阻R29分压为第一运算放大器的正向输入端提供基准电压，第一电压输出端与第二电压输出端之间正向串联有二极管D7和二极管D8。
作为一种优选方案，所述高保真功放电路包括FET芯片U5、三极管Q5和三极管Q6；
所述FET芯片U5具有引脚1至引脚5，第一音频信号放大输出端通过电阻R33连接引脚5，所述引脚5通过电阻R36连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的集电极为第一功率放大输出端；
第二音频信号放大输出端通过电阻R35连接引脚4，所述引脚4通过电阻R37连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的集电极为第二功率放大输出端；
三极管Q5的发射极连接引脚1，三极管Q6的发射极连接引脚3，引脚2通过电阻R39连接第二电压输出端，第一电压输出端通过电阻R38分别连接三极管Q5的基极和三极管Q6的基极。
作为一种优选方案，所述高压输出端依次通过电阻R53和电容C26连接喇叭的一端，喇叭的一端通过电阻R55接信号地，所述电阻R53和电容C26之间的节点连接前述第一功率放大输出端；
所述高压输出端还依次通过电阻R54和电容C27连接喇叭的另一端，喇叭的另一端通过电阻R56接信号地，所述电阻R54和电容C27之间的节点连接前述第二功率放大输出端。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言：其主要是节省高压极化电路，使得静电耳机达到需要的高保真输出效果的同时，减少元器件的使用，降低成本，减少能耗；
其次是，通过升压电路，能够将高压输出端的最大电压降低到250V，相对于传统的580V极化电压，提高了静电耳机的安全性，延长静电耳机的使用寿命，具有较好的经济效益和社会效益；
以及，整体电路结构设计巧妙合理，各电路之间具有较好的稳定性和可靠性。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的整体电路原理框图；
图2是本发明之实施例的大致详细电路原理图。
附图标号说明：
10、电源管理电路 20、升压电路
31、左侧前置放大电路 32、右侧前置放大电路
41、左侧高保真功放电路 42、右侧高保真功放电路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，一种安全型高保真静电耳机，包括有升压电路20、前置放大电路、高保真功放电路、具有永久极化电压的喇叭和用于连接供电电源的电源管理电路10，喇叭的背极板上覆设有一层薄膜，喇叭的极化原理是高压和低压电相冲把电冲到背极板上，背极板上的薄膜用于永久储电，实现喇叭具有永久极化电压，省去了高压极化电路，其中：
所述电源管理电路、升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永极化电压的喇叭依次连接。在本实施例中，所述升压电路20具有变压器T1、第一电压输出端、第二电压输出端和高压输出端，所述变压器T1具有初级绕组输入端、第一次级绕组输出端和第二次级绕组输出端，所述电源管理电路10连接初级绕组输入端，所述第一次级绕组输出端连接高压输出端，所述第二次级绕组输出端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端，所述第一电压输出端和第二电压输出端均连接前置放大电路和高保真功放电路；
所述前置放大电路具有音频输入接口、第一音频信号放大输出端和第二音频信号放大输出端，所述高保真功放电路具有第一功率输入端、第二功率输入端、第一功率放大输出端和第二功率放大输出端，所述第一音频信号放大输出端连接第一功率输入端，所述第二音频信号放大输出端连接第二功率输入端，所述第一功率放大输出端、第二功率放大输出端和高压输出端均连接喇叭。具体而言，所述高压输出端依次通过电阻R53和电容C26连接喇叭的一端，喇叭的一端通过电阻R55接信号地，所述电阻R53和电容C26之间的节点连接前述第一功率放大输出端；所述高压输出端还依次通过电阻R54和电容C27连接喇叭的另一端，喇叭的另一端通过电阻R56接信号地，所述电阻R54和电容C27之间的节点连接前述第二功率放大输出端。
所述电源管理电路10的输入可以5V充电电源，也可以为3.7V锂电池供电。如图2所示，电源管理电路10具有按键S1、红色指示灯LED1和绿色指示灯LED2，通过红色指示灯LED1和绿色指示灯LED2，起到电量指示作用。
所述升压电路20包括高压输出电路和供电电压输出电路，所述高压输出电路包括电阻R25、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、极性电容C16、极性电容C17、极性电容C18、极性电容C19和电阻RH；电阻R125的一端连接第一次级绕组输出端，电阻R125的另一端依次经过极性电容C16、极性电容C17和二极管D6连接电阻RH的一端，电阻RH的另一端为高压输出端；极性电容C16的正极依次经过二极管D4和极性电容C18接信号地，极性电容C18的负极通过二极管D3连接极性电容C16的正极；极性电容C17的正极依次经过二极管D6和极性电容C19连接极性电容C18的正极，极性电容C19的负极通过二极管D5连接极性电容C17的正极。需要说明的是，第一次级绕组输出端的电压依次通过第一倍压电路和第二倍压电路，使得高压输出端的输出电压VCC-H最大为250V，其中，第一倍压电路由反向并联的二极管D3和二极管D4组成，第二倍压电路由反向并联的二极管D5和二极管D6组成，电阻RH为0欧姆。
供电电压输出电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；所述第二次级绕组输出端连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端依次经过二极管D1、电阻R21连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端为第一电压输出端VCC-，所述第一电压输出端VCC-输出电压为-12V；电阻R20的另一端依次经过二极管D2、电阻R23连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端为第二电压输出端VCC+，所述第二电压输出端VCC+输出电压为+12V，所述第二电压输出端VCC+还通过电阻R61连接蓝色指示灯LED3；所述二极管D1的正极通过电容C10和电容C11连接二极管D2的负极，电阻R22的一端通过电容C12和电容C13连接电阻R24的一端，电阻R22的另一端通过电容C14和电容C15连接电阻R24的另一端；电容C10和电容C11的连接节点接信号地，电容C12和电容C13的连接节点接信号地，电容C14和电容C15的连接节点接信号地。
如图2所示，前置放大电路一般分为左侧前置放大电路31和右侧前置放大电路32，相应地，高保真功放电路也一般分为左侧高保真功放电路41和右侧高保真功放电路42，还有喇叭一般分为左喇叭SPK1和右喇叭SPK2，所述升压电路20分别连接左侧前置放大电路31和右侧前置放大电路32，所述升压电路20提供高压信号至左侧高保真功放电路41和右侧高保真功放电路42；所述左侧前置放大电路31连接左侧高保真功放电路41，左侧高保真功放电路41连接左喇叭SPK1；所述右侧前置放大电路32连接右侧高保真功放电路42，右侧高保真功放电路42连接右喇叭SPK2。
音频输入接口J1的一端为左侧音频输入接口，音频输入接口J1的另一端为右侧音频输入接口，音频信号分别通过左侧音频输入接口、右侧音频输入接口进入到相应的左侧前置放大电路31、右侧前置放大电路32。
对于前置放大电路、高保真功放电路和喇叭分别是以左侧前置放大电路31、左侧高保真功放电路41和左喇叭SPK1为例进行限定。在本实施例中，由于左侧前置放大电路31和右侧前置放大电路32两者的具体电路连接关系基本相同，只是元件编号不一致的区别，同时，左侧高保真功放电路41和右侧高保真功放电路42两者的具体电路连接也相同，以及左喇叭SPK1和右喇叭SPK2两者的具体电路连接结构也相同，只是两者的元件编号不一致。因此，对本实施例的右侧前置放大电路32、右侧高保真功放电路42和右喇叭SPK2具体电路连接关系不作详细叙述。需要说明的是，左侧前置放大电路31和右侧前置放大电路32两者的具体连接结构也可以为不同，不作限定；左侧高保真功放电路41和右侧高保真功放电路42两者的具体连接结构也可以为不同，不作限定；左喇叭SPK1和右喇叭SPK2两者的具体连接结构也可以为不同，不作限定。
所述前置放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、滤波单元、极性电容C22、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R31，
音频输入接口J1的一端依次通过滤波单元和电阻R27连接第一运算放大器的正向输入端，第一运算放大器的正向输入端通过电阻R30连接第二运算放大器的正向输入端，第二运算放大器的正向输入端通过电容C22接信号地，第一运算放大器的反向输入端通过电阻R31连接第二运算放大器的反向输入端；
第一运算放大器的输出端为第一音频信号放大输出端，第一音频信号放大输出端通过反馈电阻R32连接第一运算放大器的反向输入端，第二运算放大器的输出端为第二音频信号放大输出端，第二音频信号放大输出端通过反馈电阻R34连接第二运算放大器的反向输入端；
第一电压输出端和第二电压输出端均连接第一运算放大器和第二运算放大器，第一电压输出端通过电阻R28和电阻R29分压为第一运算放大器的正向输入端提供基准电压，第一电压输出端与第二电压输出端之间正向串联有二极管D7和二极管D8。
所述高保真功放电路包括FET芯片U5、三极管Q5和三极管Q6；所述FET芯片U5具有引脚1至引脚5，第一音频信号放大输出端通过电阻R33连接引脚5，所述引脚5通过电阻R36连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的集电极为第一功率放大输出端；第二音频信号放大输出端通过电阻R35连接引脚4，所述引脚4通过电阻R37连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的集电极为第二功率放大输出端；三极管Q5的发射极连接引脚1，三极管Q6的发射极连接引脚3，引脚2通过电阻R39连接第二电压输出端，第一电压输出端通过电阻R38分别连接三极管Q5的基极和三极管Q6的基极。
本发明设计要点在于，其主要是节省高压极化电路，使得静电耳机达到需要的高保真输出效果的同时，减少元器件的使用，降低成本，减少能耗；
其次是，通过升压电路，能够将高压输出端的最大电压钳位到250V，相对于传统的580V极化电压，提高静电耳机的安全性，延长静电耳机的使用寿命，具有较好的经济效益和社会效益；
以及，整体电路结构设计巧妙合理，各电路之间具有较好的稳定性和可靠性。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种安全型高保真静电耳机，其特征在于：包括有升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永久极化电压的喇叭和用于连接供电电源的电源管理电路，所述电源管理电路、升压电路、前置放大电路、高保真功放电路、具有永极化电压的喇叭依次连接；
所述升压电路具有变压器T1、第一电压输出端、第二电压输出端和高压输出端，所述变压器T1具有初级绕组输入端、第一次级绕组输出端和第二次级绕组输出端，所述电源管理电路连接初级绕组输入端，所述第一次级绕组输出端连接高压输出端，所述第二次级绕组输出端分别连接第一电压输出端和第二电压输出端，所述第一电压输出端和第二电压输出端均连接前置放大电路和高保真功放电路；
所述前置放大电路具有音频输入接口、第一音频信号放大输出端和第二音频信号放大输出端，所述高保真功放电路具有第一功率输入端、第二功率输入端、第一功率放大输出端和第二功率放大输出端，所述第一音频信号放大输出端连接第一功率输入端，所述第二音频信号放大输出端连接第二功率输入端，所述第一功率放大输出端、第二功率放大输出端和高压输出端均连接喇叭；
所述升压电路包括高压输出电路，所述高压输出电路包括电阻R25、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、极性电容C16、极性电容C17、极性电容C18、极性电容C19和电阻RH；
电阻R125的一端连接第一次级绕组输出端，电阻R125的另一端依次经过极性电容C16、极性电容C17和二极管D6连接电阻RH的一端，电阻RH的另一端为高压输出端；
极性电容C16的正极依次经过二极管D4和极性电容C18接信号地，极性电容C18的负极通过二极管D3连接极性电容C16的正极；
极性电容C17的正极依次经过二极管D6和极性电容C19连接极性电容C18的正极，极性电容C19的负极通过二极管D5连接极性电容C17的正极；
所述升压电路还包括供电电压输出电路，供电电压输出电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23和电阻R24；所述第二次级绕组输出端连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端依次经过二极管D1、电阻R21连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端为第一电压输出端；
电阻R20的另一端依次经过二极管D2、电阻R23连接电阻R24的一端，电阻R24的另一端为第二电压输出端；
所述二极管D1的正极通过电容C10和电容C11连接二极管D2的负极，电阻R22的一端通过电容C12和电容C13连接电阻R24的一端，电阻R22的另一端通过电容C14和电容C15连接电阻R24的另一端；
电容C10和电容C11的连接节点接信号地，电容C12和电容C13的连接节点接信号地，电容C14和电容C15的连接节点接信号地。
2.根据权利要求1所述的安全型高保真静电耳机，其特征在于：所述前置放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、滤波单元、极性电容C22、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R31；
音频输入接口的一端依次通过滤波单元和电阻R27连接第一运算放大器的正向输入端，第一运算放大器的正向输入端通过电阻R30连接第二运算放大器的正向输入端，第二运算放大器的正向输入端通过电容C22接信号地，第一运算放大器的反向输入端通过电阻R31连接第二运算放大器的反向输入端；
第一运算放大器的输出端为第一音频信号放大输出端，第一音频信号放大输出端通过反馈电阻R32连接第一运算放大器的反向输入端，第二运算放大器的输出端为第二音频信号放大输出端，第二音频信号放大输出端通过反馈电阻R34连接第二运算放大器的反向输入端；
第一电压输出端和第二电压输出端均连接第一运算放大器和第二运算放大器，第一电压输出端通过电阻R28和电阻R29分压为第一运算放大器的正向输入端提供基准电压，第一电压输出端与第二电压输出端之间正向串联有二极管D7和二极管D8。
3.根据权利要求1所述的安全型高保真静电耳机，其特征在于：所述高保真功放电路包括FET芯片U5、三极管Q5和三极管Q6；
所述FET芯片U5具有引脚1至引脚5，第一音频信号放大输出端通过电阻R33连接引脚5，所述引脚5通过电阻R36连接三极管Q5的集电极，三极管Q5的集电极为第一功率放大输出端；
第二音频信号放大输出端通过电阻R35连接引脚4，所述引脚4通过电阻R37连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的集电极为第二功率放大输出端；
三极管Q5的发射极连接引脚1，三极管Q6的发射极连接引脚3，引脚2通过电阻R39连接第二电压输出端，第一电压输出端通过电阻R38分别连接三极管Q5的基极和三极管Q6的基极。
4.根据权利要求1所述的安全型高保真静电耳机，其特征在于：所述高压输出端依次通过电阻R53和电容C26连接喇叭的一端，喇叭的一端通过电阻R55接信号地，所述电阻R53和电容C26之间的节点连接前述第一功率放大输出端；
所述高压输出端还依次通过电阻R54和电容C27连接喇叭的另一端，喇叭的另一端通过电阻R56接信号地，所述电阻R54和电容C27之间的节点连接前述第二功率放大输出端。
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