CN110099342B - 送话装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种送话装置，包括第一送话器、第二送话器和电路板，所述第一送话器和所述第二送话器采用结构相同的心型指向动圈式送话器，所述第一送话器和所述第二送话器背靠背对称设置，所述电路板上设有信号处理电路，所述信号处理电路至少包括运算放大器，所述第一送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接信号引出端子。本发明能够解决抗噪声性能较差的问题。

Description

送话装置

技术领域

本发明涉及电声器件技术领域，特别是涉及一种送话装置。

背景技术

动圈式送话器是一种将声音转换成电信号的一种装置。声音的本质是声源振动推动空气振动，送话器的振膜会随着空气振动进行往复运动，固定在振膜上的铜线圈会随着振膜一起运动，并切割磁路提供永磁场从而产生交流电信号，以此实现声音信号到交流电信号的转换工作。

动圈式送话器的应用领域十分广泛，是电话、对讲机等语音通信设备中的语音采集元器件。目前动圈式送话器普遍存在抗噪声性能较差的问题，在高噪声环境下，采集到在语音信号中掺杂大量环境噪声信号，导致语音清晰度较差。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种送话装置，以解决抗噪声性能较差的问题。

一种送话装置，包括第一送话器、第二送话器和电路板，所述第一送话器和所述第二送话器采用结构相同的心型指向动圈式送话器，所述第一送话器和所述第二送话器背靠背对称设置，所述电路板上设有信号处理电路，所述信号处理电路至少包括运算放大器，所述第一送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接信号引出端子。

根据本发明提出的送话装置，采用两个结构相同的心型指向动圈式送话器背靠背对称设置，心型指向动圈式送话器具有正面信号转换效能远强于背面信号的特点，同时根据空间自由声场噪声无方向性的特点，在同一点采集到的两个噪声信号应是两个灵敏度和相位完全相同的电声信号，这样，该送话装置的正、反面接收到的外部噪声信号相同，且正面信号的有效语音信号远大于反面信号的有效语音信号，即能够获取两个同位置，但有效语音信号强度不同的电声信号，这两个电声信号通过双差分输入的方式传递给信号处理电路，由信号处理电路中的运算放大器进行噪声消除处理，能够有效的对外部噪声进行抵消，降噪效果明显，提升产品的抗噪声性能，进而提升语音清晰度，此外，该送话装置实现成本低，应用范围广泛，实用性强。

另外，根据本发明提供的送话装置，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述第一送话器包括第一主体部以及设于所述第一主体部内的第一振动系统和第一磁路系统，所述第二送话器包括第二主体部以及设于所述第二主体部内的第二振动系统和第二磁路系统，所述第一主体部和所述第二主体部组装在一起，所述第一振动系统和所述第二振动系统以所述第一主体部和所述第二主体部的结合位置为中心对称设置，所述第一磁路系统和所述第二磁路系统以所述第一主体部和所述第二主体部的结合位置为中心对称设置。

进一步地，所述送话装置还包括盒盖和盒底，所述盒盖和所述盒底围成第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔连通，所述第一送话器和所述第二送话器位于所述第一容纳腔内，所述电路板位于所述第二容纳腔内。

进一步地，所述盒盖的侧边与所述第一送话器之间、以及所述盒盖的侧边与所述第二送话器之间设有阻尼膜。

进一步地，所述第一容纳腔的容积大于所述第二容纳腔的容积。

进一步地，所述第一送话器采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端通过两根导线与所述信号引出端子连接。

进一步地，所述运算放大器采用LM6482双运算放大器，所述运算放大器具体包括第一LM6482运算放大器和第二LM6482运算放大器，所述第一送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述第一LM6482运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述第一LM6482运算放大器的正相输入端，所述第一LM6482运算放大器的输出端连接所述信号引出端子，所述第一LM6482运算放大器的正相输入端与所述第二LM6482运算放大器的输出端连接。

进一步地，所述信号处理电路还包括第一差分电路音频输入电容和第二差分电路音频输入电容，所述第一差分电路音频输入电容连接在所述第一送话器和所述第一LM6482运算放大器的反相输入端之间，所述第二差分电路音频输入电容连接在所述第二送话器和所述第一LM6482运算放大器的正相输入端之间。

进一步地，所述信号处理电路还包括第一差分电路输入电阻、第二差分电路输入电阻、第一反馈电阻和第二反馈电阻，所述第一差分电路输入电阻连接在所述第一差分电路音频输入电容和所述第一LM6482运算放大器的反相输入端之间，所述第二差分电路输入电阻连接在所述第二差分电路音频输入电容和所述第一LM6482运算放大器的正相输入端之间，所述第一反馈电阻分别与所述第一LM6482运算放大器的反相输入端和所述第一LM6482运算放大器的输出端连接，所述第二反馈电阻分别与所述第一LM6482运算放大器的正相输入端和所述第二LM6482运算放大器的输出端连接。

进一步地，所述信号处理电路还包括差分电路音频输出电容，所述差分电路音频输出电容连接在所述第一LM6482运算放大器的输出端和所述信号引出端子之间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的送话装置在组装后的结构示意图；

图2是图1的剖视结构示意图；

图3是图2的俯视结构示意图；

图4是信号处理电路的电路结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。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更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/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。

请参阅图1至图4，本发明的一实施例提出的送话装置，包括第一送话器10、第二送话器20和电路板30，所述第一送话器10和所述第二送话器20采用结构相同的心型指向动圈式送话器，心型指向动圈式送话器具有正面信号转换效能远强于背面信号的特点。

所述第一送话器10和所述第二送话器20背靠背对称设置，所述电路板30上设有信号处理电路，所述信号处理电路至少包括运算放大器31，所述第一送话器10采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器31的反相输入端，所述第二送话器20采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器31的正相输入端，所述运算放大器31的输出端连接信号引出端子40。

该送话装置在使用时采集到的信号有：RIN_V1(正面信号)、RIN_V2(背面信号)，其中RIN_V1为噪声信号+强语音混合信号，RIN_V2为噪声信号+弱语音混合信号，根据空间自由声场噪声无方向性的特点，在同一点采集到的两个噪声信号应是两个灵敏度和相位完全相同的电声信号，该送话装置中，第一送话器10和第二送话器20背靠背对称设置，因此，该送话装置的正、反面接收到的外部噪声信号相同，且正面信号(RIN_V1)的有效语音信号远大于反面信号RIN_V2的有效语音信号，即能够获取两个同位置，但有效语音信号强度不同的电声信号，这两个电声信号通过双差分输入的方式传递给信号处理电路，由信号处理电路中的运算放大器31进行噪声消除处理，能够有效的对外部噪声进行抵消，降噪效果明显，提升产品的抗噪声性能，进而提升语音清晰度。

具体的，所述第一送话器10采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器31的反相输入端，所述第二送话器20采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器31的正相输入端，所述运算放大器31的输出端通过两根导线与所述信号引出端子40连接。即第一送话器10和第二送话器20收集到的两个电声信号通过四根单芯连线连接到电路板30上进行信号处理，再将处理完的信号通过两根连线输出到信号引出端子40，信号引出端子40具体包括：Vout:信号正极+电源正极，以及GND:信号负极+电源负极。

本实施例中，第一送话器10和第二送话器20具体为300欧姆双动圈全对称送话器。

所述运算放大器31采用LM6482双运算放大器，所述运算放大器31具体包括第一LM6482运算放大器311和第二LM6482运算放大器312，所述第一送话器10采集到的电声信号通过导线传输至所述第一LM6482运算放大器311的反相输入端，所述第二送话器20采集到的电声信号通过导线传输至所述第一LM6482运算放大器311的正相输入端，所述第一LM6482运算放大器311的输出端连接所述信号引出端子40，所述第一LM6482运算放大器311的正相输入端与所述第二LM6482运算放大器312的输出端连接。

所述信号处理电路还包括第一差分电路音频输入电容C1和第二差分电路音频输入电容C2，所述第一差分电路音频输入电容C1连接在所述第一送话器10和所述第一LM6482运算放大器311的反相输入端之间，所述第二差分电路音频输入电容C2连接在所述第二送话器20和所述第一LM6482运算放大器311的正相输入端之间。根据频响曲线要求，C1和C2的电容值可适当调整，可改变送话装置的输出频响曲线。

所述信号处理电路还包括第一差分电路输入电阻R1、第二差分电路输入电阻R2、第一反馈电阻R3和第二反馈电阻R4，所述第一差分电路输入电阻R1连接在所述第一差分电路音频输入电容C1和所述第一LM6482运算放大器311的反相输入端之间，所述第二差分电路输入电阻R2连接在所述第二差分电路音频输入电容C2和所述第一LM6482运算放大器311的正相输入端之间，所述第一反馈电阻R3分别与所述第一LM6482运算放大器311的反相输入端和所述第一LM6482运算放大器311的输出端连接，所述第二反馈电阻R4分别与所述第一LM6482运算放大器311的正相输入端和所述第二LM6482运算放大器312的输出端连接。R1、R2、R3、R4一起组成差分电路的增益调整部分调整阻值比，可调整差分电路放大倍数，进而调整送话装置的灵敏度。

所述信号处理电路还包括差分电路音频输出电容C3，所述差分电路音频输出电容C3连接在所述第一LM6482运算放大器311的输出端和所述信号引出端子40之间。C3通常取值1UF，也可取大些，低频丰富些。本实施例中，该LM6482双运算放大器具体为低电压轨至轨双运放，这里第一LM6482运算放大器311的1、2、3脚做差分放大，第二LM6482运算放大器312的5、6、7脚做1/2电压电源伺服，电阻R5和R6组成1/2分压取样电路，经5脚输入，6、7脚短接输出1/2电源电压供电阻R4接地，以达到运放的单电源应用。

下面对信号处理电路进行降噪处理的原理进行说明：

1、将LM6482双运算放大器看为理想运放，运用‘虚短’‘虚断’原理可以得到如下公式：

同相输入端：Vp＝Vin2*R4/(R3+R4) (1)

(Vin1-Vn)/R1＝(Vn-Vout)/R2 (2)

Vn＝Vp (3)

综合公式(1)、(2)、(3)得到：

Vout＝(R1+R1)*R4/R1*(R3+R4)*Vin2-Vin1*R2/R1 (4)

将R4/R3＝R2/R1也就是将同相与反相增益设置为相同时得到：

Vout＝(R2/R1)*(Vin2-Vin1) (5)

由式(5)可知：双差分输入，单端输出电路的电压增益为反馈电阻与输入电阻之比乘以同反相输入信号之差。

噪声一般为远场信号，加至紧密对称安装的送话器的两个音膜上时，声压与相位几乎一致，因而输出的电平信号也幅度，相位一致，Vin2-Vin1＝0，从而Vout＝0，没有噪声输出。

佩戴耳机的人员的语音信号由于距离近，且送话器面对嘴部方向为正反向，为近场信号，送话器正反面接收语音信号大小幅度不同，因而动圈产生的Vin2与Vin1幅度也不同，两者间存在差值，由公式(5)可知电路对语音信号有放大，放大倍数有R2与R1决定。

2、输入阻抗的分析：设RinV1为反相输入电阻值，RinV2为同相输入电阻值，则：

双差分输入，单端输出放大电路的同相输入电阻比较简单明了，由于运放同相端无电流输入，因此信号Vin2只经过R3，R4，到虚地，所以RinV2＝R3+R4，我们的取值为R3＝10K,R4＝510K.RinV2＝520k.

反相端比较复杂，假如输入信号在反相端产生了电流I，

则RinV1＝Vo/I (6)

而I＝(Vo-Vn)/R1 (7)

且Vp＝Vn＝Vin2*R4/(R3+R4) (8)

结合公式(6)、(7)、(8)得到：

RinV1＝Vin1*(R3+R4)*R1/(Vin1*R1+Vin1*R4-Vin2*R4)(9)

设定差模信号为k1，k1＝Vin2-Vin1，共模信号为k2,k2＝(Vin1+Vin2)/2，则：

Rin1＝(2*K2-K1(R3+R4)*R1)/((2*K2-K1)(R3+R4)-(2*K2+K1)R4) (10)

当只考虑语音信号的传输的阻抗匹配影响时，将共模信号忽略，即k2＝0得到Rin1＝(R1+R4)*R1/(R3+2*R4) (11)

代入设计电阻取值

Rin1＝(10k+510k)*10k/(10k+2*510k)＝5200k/1030k＝5.048k

由于此电路运用于音频放大(200HZ-4000HZ)，适用于阻抗匹配信号源阻抗小于放大器输入阻抗五到十分之一的原则，因此，选择的300欧姆送话器合符同相反相输入要求。实际运用时由于同反相输入阻抗不同对增益的影响会有差别，经实际测试，对语音影响不大，具备良好的抗噪效果及通话清晰度，并且通过电路增益可调节灵敏度而不增加电路底噪。从而达到很好的语音放大和抗噪效果，实测信噪比达20DB-23DB，送话器对称越好，信噪比越高，本底噪声在输出信号1Vpp时能控制在10mvpp以下。

具体的，本实施例中，所述第一送话器10包括第一主体部11以及设于所述第一主体部11内的第一振动系统12和第一磁路系统13，所述第二送话器20包括第二主体部21以及设于所述第二主体部21内的第二振动系统22和第二磁路系统23，所述第一主体部11和所述第二主体部21组装在一起，具体可以通过胶水或者卡扣的方式组装在一起。

所述第一振动系统12和所述第二振动系统22以所述第一主体部11和所述第二主体部21的结合位置为中心对称设置，所述第一磁路系统13和所述第二磁路系统23以所述第一主体部11和所述第二主体部21的结合位置为中心对称设置。

本实施例中，所述送话装置还包括盒盖50和盒底60，所述盒盖50和所述盒底60围成第一容纳腔71和第二容纳腔72，所述第一容纳腔71和所述第二容纳腔72连通，具体的，所述第一容纳腔71的容积大于所述第二容纳腔72的容积。

所述第一送话器10和所述第二送话器20位于所述第一容纳腔71内，所述电路板30位于所述第二容纳腔72内。

优选的，所述盒盖50的侧边与所述第一送话器10之间、以及所述盒盖50的侧边与所述第二送话器20之间设有阻尼膜80。

本实施例的送话装置制作工艺简单，先将第一送话器10和第二送话器20组装在一起，用于采集声音信号，然后按照信号处理电路进行电路板30的制作，然后将第一送话器10、第二送话器20和电路板30组装进盒盖50和盒底60中，保证第一送话器10和第二送话器20对称安装，然后将两个送话器中的磁路系统中的磁钢进行充磁，将第一送话器10和第二送话器20通过四根单芯连线连接到电路板30上对应位置，再将电路板30的输出端通过两根连线输出到信号引出端子40。

综上，根据本实施例提出的送话装置，采用两个结构相同的心型指向动圈式送话器背靠背对称设置，心型指向动圈式送话器具有正面信号转换效能远强于背面信号的特点，同时根据空间自由声场噪声无方向性的特点，在同一点采集到的两个噪声信号应是两个灵敏度和相位完全相同的电声信号，这样，该送话装置的正、反面接收到的外部噪声信号相同，且正面信号的有效语音信号远大于反面信号的有效语音信号，即能够获取两个同位置，但有效语音信号强度不同的电声信号，这两个电声信号通过双差分输入的方式传递给信号处理电路，由信号处理电路中的运算放大器进行噪声消除处理，能够有效的对外部噪声进行抵消，降噪效果明显，提升产品的抗噪声性能，进而提升语音清晰度，此外，该送话装置实现成本低，应用范围广泛，实用性强。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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本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 (7)

1.一种送话装置，其特征在于，包括第一送话器、第二送话器和电路板，所述第一送话器和所述第二送话器采用结构相同的心型指向动圈式送话器，所述第一送话器和所述第二送话器背靠背对称设置，所述电路板上设有信号处理电路，所述信号处理电路至少包括运算放大器，所述第一送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端连接信号引出端子；

所述运算放大器具体包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过导线传输至所述第一运算放大器的正相输入端，所述第一运算放大器的输出端连接所述信号引出端子，所述第一运算放大器的正相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接；

所述信号处理电路还包括第一差分电路输入电阻R1、第二差分电路输入电阻R2、第一反馈电阻R3和第二反馈电阻R4，所述第一差分电路输入电阻R1连接在所述第一差分电路音频输入电容和所述第一运算放大器的反相输入端之间，所述第二差分电路输入电阻R2连接在所述第二差分电路音频输入电容和所述第一运算放大器的正相输入端之间，所述第一反馈电阻R3分别与所述第一运算放大器的反相输入端和所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二反馈电阻R4分别与所述第一运算放大器的正相输入端和所述第二运算放大器的输出端连接；

第一运算放大器的引脚做差分放大，第二运算放大器的引脚做1/2电压电源伺服，电阻R5和R6组成1/2分压取样电路，经第二运算放大器的正相输入端输入，第二运算放大器的反相输入端和输出端短接输出1/2电源电压供电阻R4接地；

所述第一送话器采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器的反相输入端，所述第二送话器采集到的电声信号通过两根导线传输至所述运算放大器的正相输入端，所述运算放大器的输出端通过两根导线与所述信号引出端子连接。

2.根据权利要求1所述的送话装置，其特征在于，所述第一送话器包括第一主体部以及设于所述第一主体部内的第一振动系统和第一磁路系统，所述第二送话器包括第二主体部以及设于所述第二主体部内的第二振动系统和第二磁路系统，所述第一主体部和所述第二主体部组装在一起，所述第一振动系统和所述第二振动系统以所述第一主体部和所述第二主体部的结合位置为中心对称设置，所述第一磁路系统和所述第二磁路系统以所述第一主体部和所述第二主体部的结合位置为中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的送话装置，其特征在于，所述送话装置还包括盒盖和盒底，所述盒盖和所述盒底围成第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔连通，所述第一送话器和所述第二送话器位于所述第一容纳腔内，所述电路板位于所述第二容纳腔内。

4.根据权利要求3所述的送话装置，其特征在于，所述盒盖的侧边与所述第一送话器之间、以及所述盒盖的侧边与所述第二送话器之间设有阻尼膜。

5.根据权利要求3所述的送话装置，其特征在于，所述第一容纳腔的容积大于所述第二容纳腔的容积。

6.根据权利要求1所述的送话装置，其特征在于，所述信号处理电路还包括第一差分电路音频输入电容和第二差分电路音频输入电容，所述第一差分电路音频输入电容连接在所述第一送话器和所述第一运算放大器的反相输入端之间，所述第二差分电路音频输入电容连接在所述第二送话器和所述第一运算放大器的正相输入端之间。

7.根据权利要求1所述的送话装置，其特征在于，所述信号处理电路还包括差分电路音频输出电容，所述差分电路音频输出电容连接在所述第一运算放大器的输出端和所述信号引出端子之间。