CN112601159B

CN112601159B - 一种音频校准电路和音频设备

Info

Publication number: CN112601159B
Application number: CN202011454984.2A
Authority: CN
Inventors: 陈文韬; 芦文; 李健勋
Original assignee: Shenzhen Zhongke Lanxun Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Zhongke Lanxun Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2040-12-10
Also published as: CN112601159A

Abstract

本发明涉及一种音频校准电路和音频设备，音频电路包括串联电连接的电流输入模块、DAC电路以及放大电路，音频校准电路包括控制器，控制器控制DAC电路开启，控制放大电路关断，根据DAC电路的输出调整差分输入电流，并获取第一校准值，再控制DAC电路和放大电路开启，控制DAC电路与放大电路建立连接，同时控制放大电路的输出端接地，并根据DAC电路的输出调整差分输入电流，并获取第二校准值，在音频电路实际工作时，根据第一校准值、第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，最后根据第三校准值调整差分输入电流，以消除DAC电路和放大电路的失配，因此，在音频设备上下电时，不会出现由于失配而引起的噪声信号，提升用户体验。

Description

一种音频校准电路和音频设备

技术领域

本发明涉及音频校准领域，特别是涉及一种音频校准电路和音频设备。

背景技术

在电子元件的制造过程中，由于制造工艺的偏差或其他原因，可能出现元件实际参数与设计参数不匹配的情况，这种情况称为元件失配。

音频设备的音频电路响应于音频数据的输入，通过扬声器输出音频，在音频电路所使用的电子元件失配时，扬声器所接收的信号掺杂了失配电压，这将导致电子设备在上下电时出现不希望的“POP”噪声，影响电路可靠性并降低了用户体验。

发明内容

本发明实施例至少在一定程度上解决上述技术问题之一，为此本发明提供一种音频校准电路和音频设备，其能够消除音频电路工作时的失配电压，从而消除由于失配引起的噪声信号，提升用户体验。

第一方面，本发明实施例提供一种音频校准电路，应用于音频电路，所述音频电路包括串联电连接的电流输入模块、DAC电路以及放大电路，所述音频校准电路包括控制器，所述电流输入模块、所述DAC电路以及所述放大电路均分别与所述控制器电性连接；

所述电流输入模块用于提供差分输入电流；

所述DAC电路用于对所述差分输入电流进行跨导运算并输出差分音频信号，所述放大电路用于对所述差分音频信号进行放大；

所述控制器用于：

控制所述DAC电路开启，控制所述放大电路关断，控制所述电流输入模块提供所述差分输入电流，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，以完成所述DAC电路的失配校准，并记录第一校准值；

控制所述DAC电路和所述放大电路开启，控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，以完成所述放大电路的失配校准，并记录第二校准值；

根据所述第一校准值、所述第二校准值以及比例系数，得到第三校准值；

根据所述第三校准值调整所述差分输入电流，以消除所述DAC电路和所述放大电路的失配。

在一些实施例中，所述根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，以完成所述DAC电路的失配校准，并记录第一校准值，包括：

获取所述DAC电路的第一输出端的第一输出电压和所述DAC电路的第二输出端的第二输出电压；

根据所述第一输出电压和所述第二输出电压调整所述差分输入电流；

当所述第一输出电压和所述第二输出电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为所述第一校准值，以完成所述DAC电路的失配校准。

在一些实施例中，所述放大电路包括第一电阻模块和第二电阻模块；所述控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，以完成所述放大电路的失配校准，并记录第二校准值，包括：

分别控制所述第一电阻模块的第一端与所述DAC电路的第一输出端建立连接，所述第二电阻模块的第一端与所述DAC电路的第二输出端建立连接；

分别控制所述第一电阻模块的第二端和所述第二电阻模块的第二端接地；

分别获取所述第一电阻模块的第一端的第一输入电压和所述第二电阻模块的第一端的第二输入电压；

根据所述第一输入电压和所述第二输入电压，调整所述差分输入电流；

当所述第一输入电压和所述第二输入电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为所述第二校准值。

在一些实施例中，所述放大电路还包括第一放大器，所述控制器还用于：

控制所述DAC电路和所述放大电路断开连接，并控制所述第一放大器形成电压跟随器；

获取所述第一放大器的反相输入端的第三输入电压和所述第一放大器的同相输出端的第三输出电压；

根据所述第三输入电压和所述第三输出电压，调整所述第一放大器中的TRIM电路参数；

当所述第三输入电压和所述第三输出电压相等时，记录所述TRIM电路参数，以完成所述第一放大器的失配校准。

在一些实施例中，所述放大电路还包括第二放大器，所述第二放大器与所述第一放大器串联连接，所述根据所述第一校准值、所述第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，包括：

根据所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压，计算所述比例系数；

根据所述第一校准值、所述第二校准值以及所述比例系数，得到所述第三校准值。

在一些实施例中，所述根据所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压，计算所述比例系数，包括：

通过如下公式计算所述比例系数：

其中，K为所述比例系数，VCMH为所述DAC电路的第一共模电压，VCML为所述第二放大器的第二共模电压。

在一些实施例中，所述根据所述第一校准值、所述第二校准值以及所述比例系数，得到所述第三校准值，包括：

通过如下公式计算所述第三校准值：

DAC_DATA＝(DATA2-DATA1)*K+DATA1

其中，DAC_DATA为所述第三校准值，DATA2为所述第二校准值，DATA1为所述第一校准值，K为所述比例系数。

在一些实施例中，所述音频校准电路还包括比较模块，所述比较模块的输入端分别与所述DAC电路和所述放大电路电性连接，所述比较模块的输出端与所述控制器电性连接；

所述比较模块用于:

分别对所述第一输出电压和所述第二输出电压进行比较，得到第一比较结果；

对所述第一输入电压和所述第二输入电压进行比较，得到第二比较结果；

对所述第三输入电压和所述第三输出电压进行比较，得到第三比较结果；

并分别将所述第一比较结果、所述第二比较结果以及所述第三比较结果传送至控制器；

所述控制器还用于：

根据所述第一比较结果调整所述差分输入电流，当所述第一比较结果为低电平信号时，记录所述差分输入电流数值，作为所述第一校准值；

根据所述第二比较结果调整所述差分输入电流，当所述第二比较结果为所述低电平信号时，记录所述差分输入电流数值，作为所述第二校准值；

根据所述第三比较结果调整所述TRIM电路参数，当所述第三比较结果为所述低电平信号时，记录所述TRIM电路参数。

在一些实施例中，所述输入电流模块包括至少一个第一电流源和至少一个第二电流源，所述至少一个第一电流源分别与所述DAC电路的差分输入端以及所述控制器电性连接，所述至少一个第二电流源分别与所述DAC电路的差分输入端以及所述控制器电性连接，所述控制器还用于控制向所述DAC电路的差分输入端提供所述差分输入电流的所述第一电流源的个数和所述第二电流源的个数。

在一些实施例中，所述音频校准电路还包括SAR模数转换器，所述SAR模数转换器分别与所述DAC电路的共模输出端、所述第二放大器的共模输出端以及所述控制器电性连接，所述SAR模数转换器用于对所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压进行模数转换，并将转换后所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压传送至所述控制器，以使所述控制器根据所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压，计算所述比例系数。

第二方面，本发明实施例提供一种音频设备，包括：

音频电路，用于接收音频信号，并对所述音频信号进行转换和放大处理，并播放处理后的所述音频信号；以及

如上所述的音频校准电路，所述音频校准电路与所述音频电路电性连接，用于对所述音频电路进行失配校准，以消除所述音频信号的噪声。

本发明与现有技术相比至少具有以下有益效果：本发明中的音频校准电路，应用于音频设备，该音频电路包括串联电连接的电流输入模块、DAC电路以及放大电路，音频校准电路包括控制器，电流输入模块、DAC电路以及放大电路均分别与控制器电性连接，控制器可分别对DAC电路以及放大电路进行相应的校准，具体地，控制器控制所述DAC电路开启，控制所述放大电路关断，根据DAC电路的输出调整差分输入电流，并获取第一校准值，再控制所述DAC电路和所述放大电路开启，控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，并根据DAC电路的输出调整差分输入电流，并获取第二校准值，在音频电路实际工作时，根据第一校准值、第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，最后根据第三校准值调整差分输入电流，以消除DAC电路和放大电路的失配，因此，在音频设备上下电时，能够有效消除由于音频电路中的元件失配导致的失配电压，且在校准过程中，不会出现由于失配而引起的噪声信号，提升用户体验。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图；

图2是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图，该音频设备包括音频电路10以及音频校准电路20，音频电路10与音频校准电路20电性连接，音频电路10用于接收音频信号，并对音频信号进行转换和放大处理，并播放处理后的音频信号，音频校准电路20用于对音频电路10进行失配校准，以消除音频信号的噪声。音频设备可为能够播放音频信号的各种电子设备，如耳机，由于电子元件的原因，音频电路10会存在电路失配，产生失配电压，该失配电压会导致音频信号中夹杂噪声，若不对该噪声进行处理，则会对用户体验造成不好的影响，例如，音频设备为耳机设备，若未对失配电压进行处理，则会导致用户在使用耳机设备播放音频信号时，在耳机设备上下电时，音频信号中夹杂着“POP”噪声，影响电路可靠性并降低用户体验。

因此，音频校准电路对音频电路进行失配校准，以消除由于电路失配而引起的噪声，提升用户体验。

请参阅图2，图2是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图，音频校准电路20应用于音频电路10，该音频电路10包括串联电连接的电流输入模块11、DAC电路12以及放大电路13，电流输入模块11响应于音频信号的输入，音频信号以差分输入电流的形式输入DAC电路12，DAC电路12对差分输入电流进行跨导运算并输出差分音频信号，放大电路13对差分音频信号进行放大，最后音频电路10中的扬声器根据放大后的差分音频信号播放音频。DAC电路12和放大电路13均可为双输入双输出的电路。

在音频电路10存在电路失配时，如DAC电路12和/或放大电路13存在失配，失配电压降导致电路上下电时出现不希望的“POP”噪声。因此，上述音频校准电路20对音频电路10的各级模块分段进行校准，以消除失配电压，使得音频设备正常工作时，不会出现由失配电压引起的噪声。

音频校准电路20包括控制器21，其中，电流输入模块11、DAC电路12以及放大电路13均分别与控制器21电性连接，控制器21用于对DAC电路12和放大电路13分别进行失配校准，以消除失配电压，具体地，首先，控制器21控制DAC电路12开启，控制所述放大电路13关断，根据DAC电路12的输出调整差分输入电流，并记录第一校准值，再控制所述DAC电路12和所述放大电路13开启，控制所述DAC电路12与所述放大电路13建立连接，同时控制所述放大电路13的输出端接地，并根据DAC电路12的输出调整差分输入电流，并记录第二校准值。

而在得到第一校准值和第二校准值以后，在音频设备实际工作过程中，放大电路13的输出端是不接地状态，因此，在放大电路13不接地，DAC电路12开启，放大电路13开启的情况下，为了消除电压失配，控制器21根据第一校准值、第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，最后根据第三校准值调整差分输入电流，以消除音频设备实际工作时，DAC电路12和放大电路13的失配。

因此，在音频设备上下电时，音频校准电路能够有效消除由于音频电路中的元件失配导致的失配电压，且在校准过程中，也不会出现由于失配而引起的噪声信号，用户可直接感受校准后的音频信号，提升用户体验。

在一些实施例中，在对DAC电路12进行失配校准，获取第一校准值时，首先获取DAC电路12的第一输出端的第一输出电压和DAC电路12的第二输出端的第二输出电压，再根据第一输出电压和第二输出电压调整电流输入模块11提供的差分输入电流，当第一输出电压和第二输出电压相等时，记录所述差分输入电流，将其作为第一校准值。第一输出电压和第二输出电压相等时，代表DAC电路12电路的失配消除，因此，将电流输入模块11提供的差分输入电流调整到第一校准值，即可以消除DAC电路12的失配，完成DAC电路12的失配校准。

请参阅图3，图3是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图，音频校准电路20应用于音频电路10，以对音频电路10进行分段校准。该音频电路10中的放大电路13包括第一电阻R1模块131和第二电阻R2模块132，第一电阻R1模块131构成放大电路13的反馈电阻，第一电阻R1模块131与第二电阻R2模块132共同决定放大电路13的增益，第一电阻R1模块131的一端与DAC电路12的第一输出端可通过开关电性连接，其另一端与地也可通过开关电性连接，第二电阻R2模块132的一端与DAC电路12的第二输出端可通过开关电性连接，其另一端与地也可通过开关电性连接。

在一些实施例中，放大电路13还包括第一放大器op2_1，第一放大器op2_1的同相输入端与第一电阻R1模块131的一端电性连接，第一放大器op2_1的反相输入端与第二电阻R2模块132的一端可通过开关电性连接，第一放大器op2_1的输出端均与控制器21电性连接。

在一些实施例中，放大电路13还包括第二放大器op2_2，第二放大器op2_2与第一放大器op2_1串联连接，即，第二放大器op2_2的同相输入端与第一放大器op2_1的第一输出端电性连接，第二放大器op2_2的反相输入端与第一放大器op2_1的第二输出端电性连接，第二放大器op2_2的第一输出端与第一电阻R1模块131的另一端电性连接，即可通过开关与地电性连接，第二放大器op2_2的第二输出端与第二电阻R2模块132的另一端电性连接，即可通过开关与地电性连接。

在对上述音频电路10进行校准时，完成DAC电路12的失配校准以后，对DAC电路12、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132共同校准，控制器21需控制DAC电路12与所述放大电路13建立连接，同时控制所述放大电路13的输出端接地，根据所述DAC电路12的输出调整所述差分输入电流，以完成所述放大电路13的失配校准，并记录第二校准值，具体地，控制器21分别控制第一电阻R1模块131的第一端与DAC电路12的第一输出端建立连接，可通过控制两者之间的开关闭合实现，且控制第二电阻R2模块132的第一端与DAC电路12的第二输出端建立连接，再分别控制第一电阻R1模块131的第二端与第二电阻R2模块132的第二端接地，同样可通过控制第一电阻R1模块131与地之间的开关，以及第二电阻R2模块132与地之间的开关而实现，电流输入模块11提供差分输入电流，DAC电路12、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132共同工作，控制器21分别获取第一电阻R1模块131的第一端的第一输入电压和第二电阻R2模块132的第一端的第二输入电压，最后根据第一输入电压和第二输入电压，调整所述差分输入电流，当第一输入电压和第二输入电压相等时，记录差分输入电流数值，将其作为第二校准值。第一输入电压和第二输入电压相等时，代表DAC电路12、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132的失配消除，因此，将电流输入模块11提供的差分输入电流调整到第二校准值，即可以消除DAC电路12、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132的失配，完成DAC电路12、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132的失配校准。

在一些实施例中，控制器21还对第一放大器op2_1进行校准，通过调整第一放大器op2_1的电路参数以对其进行校准，具体地，控制器21控制DAC电路12和放大电路13断开连接，控制器21可通过控制DAC电路12与第一电阻R1模块131、第二电阻R2模块132之间的开关断开而实现，再控制第一放大器op2_1形成电压跟随器，再获取第一放大器op2_1的反相输入端的第三端输入电压和第一放大器op2_1的同相输入端的第三输出电压，根据第三输入电压和第三输出电压，调整第一放大器op2_1中的TRIM电路参数，当第三输入电压和第三输出电压相等时，记录TRIM电路参数，以完成第一放大器op2_1的失配校准。调整TRIM电路参数是一种在芯片制造完成后，通过外部向芯片内部写入数据来调整芯片内部某些参数的行为，因此，通过调整第一放大器op2_1的TRIM电路参数即可消除第一放大器op2_1中的器件的失配。

上述校准均是在音频电路10的输出端接地的情况下实施的，而在音频电路10实际工作中，整个音频电路10的输出端是不接地的，在音频电路10上下电时，为了防止出现由于失配而引起的噪声，需要根据第一校准值、第二校准值来获取音频电路10的输出端接地时的失配校准值，具体地，在音频电路10实际工作时，DAC电路12、第一放大器op2_1和第二放大器op2_2均开启，DAC电路12分别与第一放大器op2_1、第一电阻R1模块131以及第二电阻R2模块132建立连接，且第一放大器op2_1和第二放大器op2_2建立连接，同时第二放大器op2_2的输出端不接地，即DAC电路12、第一放大器op2_1、第二放大器op2_2均正常工作，电流输入模块11提供的差分输入电流经DAC电路12跨导运算之后，输出差分音频信号，第一放大器op2_1和第二放大器op2_2再对差分音频信号进行放大，再经第二放大器op2_2的输出端输出放大后的差分音频信号。第一校准值和第二校准值获取时对应的音频电路10的工作状态，与音频电路10的实际工作状态不同，音频电路10实际工作时的失配校准值与第一校准值、第二校准值之间存在一定的比例关系，另一方面，在音频电路10中，由于设计需求的原因，存在DAC电路12的放大器和放大电路13的放大器之间的工作参数不一致的情况发生，具体可以是两者的共模电压不同。例如，当要求音频电路10为低功耗时，通常可以设计放大器的共模电压较低，而根据不同电路实现功能的不同，其放大器的共模电压也可能有所不同。放大器的共模电压表现在其共模输出上。

因此，DAC电路12和放大电路13的共模电压不同，DAC电路12和放大电路13的参考中电位不同，音频电路10在实际工作状态时，直接通过第一校准值和第二校准值调整电流输入模块11的方法不使用，实际工作状态下的校准值与第一校准值和第二校准值之间存在比例关系。

因此，通过DAC电路12的第一共模电压和第二放大器op2_2的第二共模电压，计算比例系数，再根据第一校准值、第二校准值以及预设比例关系，得到第三校准值，根据第三校准值调整电流输入模块11输入的差分输入电流，以消除音频电路10实际工作状态下的失配。

在一些实施例中，第三校准值可通过如下公式计算得到：

DAC_DATA＝(DATA2-DATA1)*K+DATA1 (1)

按照DAC_DATA调整电流输入模块11提供的差分输入电流，使所述差分输入电流达到DAC_DATA，那么在音频电路10实际工作时，失配就会被消除，输出端也就不会出现由于失配而引起的噪声。

在一些实施例中，比例系数K可通过如下公式计算：

其中，K为所述比例系数，VCMH为所述DAC电路12的第一共模电压，VCML为所述第二放大器op2_2的第二共模电压。

在一些实施例中，所述音频校准电路20还包括SAR模数转换器22，所述SAR模数转换器22分别与所述DAC电路12的共模输出端、所述第二放大器op2_2的共模输出端以及所述控制器21电性连接，当所述DAC电路12的第一共模电压和所述第二放大器op2_2的第二共模电压为模拟电压时，则需对其进行模数转换以后，再计算比例系数，具体地，通过SAR模数转换器22对所述DAC电路12的第一共模电压和所述第二放大器op2_2的第二共模电压进行模数转换，再将转换后的所述DAC电路12的第一共模电压和所述第二放大器op2_2的第二共模电压传送至控制器21，以使得控制器21根据转换后的所述DAC电路12的第一共模电压、所述第二放大器op2_2的第二共模电压以及上述公式(2)，计算比例系数K。

在一些实施例中，音频校准电路20还包括比较模块23，所述比较模块23的输入端分别与所述DAC电路12和所述放大电路13电性连接，所述比较模块23的输出端与所述控制器21电性连接，比较模块23可对各个输出电压或输入电压进行比较，并将比较结果传送至控制器21，由控制器21根据比较结果，记录对应的校准值。

具体地，比较模块23对第一输出电压和第二输出电压进行比较，得到第一比较结果，并将第一比较结果传送至控制器21，控制器21根据第一比较结果调整电流输入模块11提供的差分输入电流，当第一输出电压和第二输出电压相等时，第一比较结果为低电平信号，控制器21记录此时的差分输入电流数值，将其作为第一校准值，完成DAC电路12的失配校准。

同样地，比较模块23还分别对第一输入电压和第二输入电压进行比较，得到第二比较结果，对第三输入电压和第三输出电压进行比较，得到第三比较结果，再分别将第二比较结果和第三比较结果传送至控制器21，控制器21分别根据第二比较结果调整电流输入模块11提供的差分输入电流，当第一输入电压和第二输入电压相等时，第二比较结果为低电平信号，控制器21记录此时的差分输入电流数值，作为第二校准值，完成DAC电路12和放大电路13的失配校准，控制器21根据第三比较结果调整所述TRIM电路参数，当第三输入电压和第三输出电压相等时，第三比较结果为低电平信号，控制器21记录此时的TRIM电路参数，完成第一放大器op2_1的失配校准。

在一些实施例中，所述差分输入电流模块包括至少一个第一电流源和至少一个第二电流源，所述至少一个第一电流源分别与所述DAC电路12的差分输入端以及所述控制器21电性连接，所述至少一个第二电流源分别与所述DAC电路12的差分输入端以及所述控制器21电性连接，控制器21可通过控制DAC电路12的差分输入端提供差分输入电流的第一电流源的个数和第二电流源的个数来调整差分输入电流，即在校准过程中，通过调整接入第一电流源的个数，以及接入第二电流源的个数，来调整差分输入电流的数值。

综上，在对音频电路进行失配校准时，先对DAC电路进行校准，以获取第一校准值，再对DAC电路、放大电路共同校准，以获取第二校准值，最后，根据第一校准值、第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，在音频电路实际工作时，根据第三校准值调整电流输入模块提供的差分输入电流，消除音频电路中的失配电压，以消除由于失配而引起的噪声，提升用户体验。

为了更好地描述音频校准电路20对音频电路10的校准过程，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的其中一种音频设备的电路结构示意图，结合图4，音频校准电路20的校准过程可以描述如下：

所述DAC电路12包括差分跨导放大器OP1、第一电阻R1以及第二电阻R2，所述第一电阻R1串联于所述差分跨导放大器OP1的同相输入端和所述差分跨导放大器OP1的第一输出端之间，所述第二电阻R2串联于所述差分跨导放大器OP1的反相输入端和所述差分跨导放大器OP1的第二输出端之间；

所述电流输入模块11分别与所述差分跨导放大器OP1的同相输入端和反相输入端电性连接，用于提供差分输入电流；

所述放大电路13包括第一放大器op2_1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5以及第六电阻R6，第三电阻R3、第四电阻R4属于第一电阻R1模块131，第五电阻R5、第六电阻R6属于第二电阻R2模块132，所述音频电路10还包括第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3以及第四开关SW4，所述第三电阻R3的一端与所述差分跨导放大器OP1的第一输出端电性连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第一开关SW1的一端电性连接，所述第一开关SW1的另一端分别与所述第四电阻R4的一端和所述第一放大器op2_1的同相输入端电性连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第三开关SW3的一端电性连接，所述第三开关SW3的另一端接地，所述第五电阻R5的一端与所述差分跨导放大器OP1的第二输出端电性连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第二开关SW2的一端电性连接，所述第二开关SW2的另一端分别与所述第六电阻R6的一端和所述第一放大器op2_1的反相输入端电性连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第四开关SW4的一端电性连接，所述第四开关SW4的另一端接地；

所述第一放大电路13还包括第二放大器op2_2，所述第二放大器op2_2的同相输入端与所述第一放大器op2_1的第一输出端电性连接，所述第二放大器op2_2的反相输入端与所述第一放大器op2_1的第二输出端电性连接，所述第二放大器op2_2的第一输出端与所述第三开关SW3的第一端电性连接，所述第二放大器op2_2的第二输出端与所述第四开关SW4的第一端电性连接；

在一些实施例中，所述第一放大器op2_1的同相输入端与第五开关SW5的第一端电性连接，所述第五开关SW5的第二端与所述第一放大器op2_1的共模输出端电性连接；

所述音频校准电路20包括控制器21，所述控制器21分别与所述第一开关SW1、所述第二开关SW2、所述第三开关SW3、所述第四开关SW4以及所述第五开关SW5的控制端电性连接，所述控制器21还与所述差分跨导放大器OP1的第一输出端、所述差分跨导放大器OP1的第二输出端、所述第一放大器op2_1的同相输入端、所述第一放大器op2_1的反相输入端、所述第一放大器op2_1的第一输出端以及所述放大器的第二输出端电性连接。

基于上述音频电路10，校准过程描述如下：

首先，控制器21控制第一开关SW1和第二开关SW2均断开，控制电流输入模块11提供差分输入电流，通过控制第一电流源111和第二电流源112的个数来控制差分输入电流的数值，再获取所述DAC电路12的第一输出端的第一输出电压DAOP和所述DAC电路12的第二输出端的第二输出电压DAON，根据所述第一输出电压DAOP和所述第二输出电压DAON调整所述差分输入电流DAC_DATA，当所述第一输出电压DAOP和所述第二输出电压DAON相等时，记录所述差分输入电流数值，为DATA1，作为第一校准值，以完成所述DAC电路12的失配校准；

当DAC电路12校准完成后，即DAC_DATA＝DATA1时，DAC的输出电压为DACOP＝DACON＝VCMH。再分别控制所述第一开关SW1、所述第二开关SW2、所述第三开关SW3以及所述第四开关SW4闭合，控制所述第一放大器op2_1关断，使得DAC电路12通过第三电阻R3与第四电阻R4建立连接，通过第五电阻R5与第六电阻R6建立连接，且第四电阻R4的第二端与第六电阻R6的第二端均接地，再分别获取所述第一开关SW1的第二端的第一输入电压VRN和所述第二开关SW2的第二端的第二输入电压VRP，根据所述第一输入电压VRN和所述第二输入电压VRP，调整所述差分输入电流，当所述第一输入电压VRN和所述第二输入电压VRP相等时，记录所述差分输入电流数值DAC_DATA，为DATA2，作为第二校准值，以完成所述DAC电路12、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第五电阻R5以及所述第六电阻R6的失配校准；

当进行电阻模块校准时，由于完成了DAC电路12校准，当输入DAC_DATA为DATA1时，DAOP＝DAON＝VCMH，由于R3和R4、R5和R6之间存在失配，此时VRN和VRP之间的电压不相等，可以通过改变DAC_DATA的数据，假设在DAC_DATA输入数据为DATA2时，VRN＝VRP，此时由于DATA2不等于DATA1，因此DAOP不等于DAON，即可以认为在DAC输出端引入了失配电压，用2*Vo表示。因此，VRN和VRP可表示为：

其中，PAON和PAOP电压为0，V_O为DAOP和DAON之间的差分电压的一半，即失配电压的一半，求解上述公式得：

其中，

DATA2-DATA1所表示的电压为由于电阻R3、R4、R5以及R6失配，为了满足VRN＝VRP，通过调整DAC_DATA，从而导致在DAC输出端引入的失配电压，即2*Vo。

再分别控制所述第一开关SW1、所述第二开关SW2、所述第三开关SW3以及所述第四开关SW4断开，控制所述所述第五开关SW5闭合，使得第一放大器op2_1形成电压跟随器，且与DAC电路12断开连接，通过第一放大器op2_1的反相输入端提供输入信号，再获取所述第一放大器op2_1的反相输入端的第三输入电压和所述第一放大器op2_1的同相输出端的第三输出电压V_O2，第三输入电压可通过外部输入模块输入进第一放大器op2_1的反相输入端，根据所述第三输入电压和所述第三输出电压V_O2，调整所述第一放大器op2_1中的TRIM电路参数，当所述第三输入电压和所述第三输出电压V_O2相等时，记录所述TRIM电路参数，以完成所述第一放大器op2_1的失配校准；

最后，当音频电路10实际工作时，控制所述第一开关SW1、所述第二开关SW2闭合，控制所述第三开关SW3、所述第四开关SW4以及所述第五开关SW5断开，控制所述第一放大器op2_1和所述第二放大器op2_2开启，使得DAC电路12、第一放大器op2_1以及第二放大器op2_2建立连接，且第二放大器op2_2的输出不接地，此时，通过如下公式计算所述比例系数：

再通过如下公式计算所述第三校准值：

DAC_DATA＝(DATA2-DATA1)*K+DATA1 (7)

比例系数K的公式可推导获取，具体地，若将DAC电路12失配校准以及放大电路13失配校准时的音频电路10工作状态称为状态1，即音频电路10的输出端接地时的工作状态为状态1，将音频电路10实际使用时的工作状态称为状态2，在状态2时，第一放大器op2_1和第二放大器op2_2也已经接入电路，此时假设由状态1求解的失配电压Vo运用到状态2需要进行的系数变化为K，则此时DAC电路12的第一输出端的第一输出电压和所述DAC电路12的第二输出端的第二输出电压可分别称为DAOP和DAON，DAOP和DAON可分别表示为：

DAOP＝VCMH+K*V_O (8)

DAON＝VCMH-K*V_O (9)

通过引入K系数以后，可以获得获得PAOP＝OPAN＝VCML，因此此时VRN和VRP端的电压可以表示为：

VRN＝(VCMH+K*V_O-VCML)*M+VCML (10)

VRP＝(VCMH-K*V_O-VCML)*N+VCML (11)

由于第一放大器op2_1和第二放大器op2_2构成的负反馈结构，且第一放大器op2_1的失配已经校准，因此VRN＝VRP，求解上述公式可得：

若将DAC电路12中的跨导放大器的共模电压VCMH和第二放大器op2_2的共模电压VCML进行模数转换，分别获得数据DATA_VCMH和DATA_VCML，则比例系数K为：

因此，在音频实际工作时，根据DAC_DATA调整电流输入模块11，使其提供的差分输入电流数值达到DAC_DATA，进而消除音频电路10实际工作状态下的失配电压，消除由于失配而引起的噪声。

为保证上述内容的可行性和正确性，验证过程如下：

首先按照前述方法获取第一校准值和第二校准值，然后将音频电路10设置为实际工作状态，即第二放大器op2_2的输出端不接地，假设该音频电路10存在由元件失配引起的失配电压2V_S，即

PAOP＝VCML+V_S (16)

PAON＝VCML-V_S (17)

由于放大电路13闭环负反馈的作用，VRN和VRP电压相等，因此，VRP和VRN两端电压可以表示为：

VRP＝VRN (20)

结合

DAOP＝VCMH+V_O*K (22)

DAON＝VCMH-V_O*K (23)

通过上述公式求解得V_S*(2-M-N)＝0,又根据

故VS＝0，即在经过上述电流输入模块11提供的差分输入电流再叠加失配电压Vo*K后，音频电路10的失配电压为零。

综上，该音频校准电路中的控制器通过控制所述DAC电路开启，控制所述放大电路关断，根据DAC电路的输出调整差分输入电流，获取第一校准值，再控制所述DAC电路和所述放大电路开启，控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，并根据DAC电路的输出调整差分输入电流，并获取第二校准值，而在音频电路实际工作时，根据第一校准值、第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，最后根据第三校准值调整差分输入电流，以消除DAC电路和放大电路的失配，因此，在音频设备上下电时，能够有效消除由于音频电路中的元件失配导致的失配电压，且在校准过程中，不会出现由于失配而引起的噪声信号，提升用户体验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种音频校准电路，应用于音频电路，其特征在于，所述音频电路包括串联电连接的电流输入模块、DAC电路以及放大电路，所述音频校准电路包括控制器，所述电流输入模块、所述DAC电路以及所述放大电路均分别与所述控制器电性连接；

所述电流输入模块用于提供差分输入电流；

所述控制器用于：

控制所述DAC电路开启，控制所述放大电路关断，控制所述电流输入模块提供所述差分输入电流，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，当所述DAC电路的第一输出端的第一输出电压和所述DAC电路的第二输出端的第二输出电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为第一校准值，以完成所述DAC电路的失配校准；

控制所述DAC电路和所述放大电路开启，控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，当所述放大电路的第一输入端的第一输出电压和所述放大电路的第二输入端的第二输入电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为第二校准值，以完成所述放大电路的失配校准；

2.根据权利要求1所述的音频校准电路，其特征在于，所述根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，当所述DAC电路的第一输出端的第一输出电压和所述DAC电路的第二输出端的第二输出电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为第一校准值，以完成所述DAC电路的失配校准，包括：

3.根据权利要求1所述的音频校准电路，其特征在于，所述放大电路包括第一电阻模块和第二电阻模块；所述控制所述DAC电路和所述放大电路开启，控制所述DAC电路与所述放大电路建立连接，同时控制所述放大电路的输出端接地，根据所述DAC电路的输出调整所述差分输入电流，当所述放大电路的第一输入端的第一输出电压和所述放大电路的第二输入端的第二输入电压相等时，记录所述差分输入电流数值，作为第二校准值，以完成所述放大电路的失配校准，包括：

4.根据权利要求3所述的音频校准电路，其特征在于，所述放大电路还包括第一放大器，所述控制器还用于：

5.根据权利要求3所述的音频校准电路，其特征在于，所述放大电路还包括第二放大器，所述第二放大器与所述第一放大器串联连接，所述根据所述第一校准值、所述第二校准值以及比例系数，得到第三校准值，包括：

6.根据权利要求5所述的音频校准电路，其特征在于，所述根据所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压，计算所述比例系数，包括：

通过如下公式计算所述比例系数：

7.根据权利要求5所述的音频校准电路，其特征在于，所述根据所述第一校准值、所述第二校准值以及所述比例系数，得到所述第三校准值，包括：

通过如下公式计算所述第三校准值：

DAC_DATA＝(DATA2-DATA1)*K+DATA1

8.根据权利要求4-7任一项所述的音频校准电路，其特征在于，所述音频校准电路还包括比较模块，所述比较模块的输入端分别与所述DAC电路和所述放大电路电性连接，所述比较模块的输出端与所述控制器电性连接；

所述比较模块用于:

所述控制器还用于：

9.根据权利要求4-7任一项所述的音频校准电路，其特征在于，所述输入电流模块包括至少一个第一电流源和至少一个第二电流源，所述至少一个第一电流源分别与所述DAC电路的差分输入端以及所述控制器电性连接，所述至少一个第二电流源分别与所述DAC电路的差分输入端以及所述控制器电性连接，所述控制器还用于控制向所述DAC电路的差分输入端提供所述差分输入电流的所述第一电流源的个数和所述第二电流源的个数。

10.根据权利要求5-7任一项所述的音频校准电路，其特征在于，所述音频校准电路还包括SAR模数转换器，所述SAR模数转换器分别与所述DAC电路的共模输出端、所述第二放大器的共模输出端以及所述控制器电性连接，所述SAR模数转换器用于对所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压进行模数转换，并将转换后所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压传送至所述控制器，以使所述控制器根据所述DAC电路的第一共模电压和所述第二放大器的第二共模电压，计算所述比例系数。

11.一种音频设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-10任一项所述的音频校准电路，所述音频校准电路与所述音频电路电性连接，用于对所述音频电路进行失配校准，以消除所述音频信号的噪声。