CN112887876B - 支持单端信号的差分音频系统及控制方法 - Google Patents

支持单端信号的差分音频系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持单端信号的差分音频系统及控制方法，所述系统包括音频接入模块和差分信号处理模块；其中，所述音频接入模块包括P输入端、N输入端、P输出端和N输出端；所述差分信号处理模块包括P输入端和N输入端；所述音频接入模块用于接收来自所述外部的音频设备的音频信号和控制所述差分信号处理模块的N输入端的工作状态，还用于当所述音频信号为单端信号时，将所述单端信号转换成差分信号。采用本发明实施例，可以使差分音频系统支持单端信号输入的同时避免产生信号回环和受到射频干扰。

Description

支持单端信号的差分音频系统及控制方法
技术领域
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种支持单端信号的差分音频系统及控制方法。
背景技术
在两个音频系统之间，音频信号连接方式主要有如下几种：单端-单端、差分-差分、单端-差分、差分-单端。在实际应用中，某些基于差分音频系统的应用产品需要差分信号和单端信号对接，又要和差分信号对接，这时通常需要设计两个接口，那么对于使用者来说会相当繁琐。因为对于使用者来说，只能通过拔插换口实现单端信号和差分信号的切换，容易出错，并且非常麻烦。而且，如果直接不考虑单端和差分信号之间的差异让信号直接对接音频系统，那么由于两个音频系统之间地平面的不相同，容易造成信号回环和信号容易收到射频干扰。
发明内容
本发明实施例提供一种支持单端信号的差分音频系统及控制方法，采用单接口的音频接入模块替代传统的转换芯片，提高抗射频干扰能力，避免回环问题。
本申请实施例的第一方面提供一种支持单端信号的差分音频系统，包括音频接入模块和差分信号处理模块；
其中，所述音频接入模块包括P输入端、N输入端、P输出端和N输出端；所述差分信号处理模块包括P输入端和N输入端；所述音频接入模块的P输入端、所述音频接入模块的N输入端与外部的音频设备相连，所述音频接入模块的P输出端与所述差分信号处理模块的P输入端相连，所述音频接入模块的N输出端与所述差分信号处理模块的N输入端相连；
所述音频接入模块用于接收来自所述外部的音频设备的音频信号和控制所述差分信号处理模块的N输入端的工作状态，还用于当所述音频信号为单端信号时，将所述单端信号转换成差分信号。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述音频接入模块包括两个电阻、MOS晶体管、两个电容和开关控制电路；其中，第一电阻的第一端与外接电源相连，所述第一电阻的第二端与第一电容的第一端相连；所述第一电容的第二端与所述差分信号处理模块的P输入端相连；第二电阻的第一端与所述MOS晶体管的漏极、第二电容的第一端均相连，所述第二电阻的第二端与所述MOS晶体管的源极一同接地；所述MOS晶体管的栅极与所述开关控制电路相连；所述第二电容的第二端与所述差分信号处理模块的N输入端相连；
所述开关控制电路用于控制所述MOS晶体管的开关状态。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关控制电路包括开关控制芯片，所述开关控制芯片的IO端口与所述MOS晶体管的栅极相连；所述开关控制芯片通过发出上拉信号或者下拉信号控制所述MOS晶体管的开关状态。
本申请实施例的第二方面提供一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，应用于如上述申请实施例的第一方面所述的差分音频系统，包括：
检测模数转换信号的电平值；
若所述模数转换信号的电平值在预设的导通阈值范围内，使所述MOS晶体管导通且使所述差分信号处理模块的N输入端接地；
若所述模数转换信号的电平值在预设的闭合阈值范围内，使所述MOS晶体管闭合且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
本申请实施例的第二方面提供一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，应用于如上述申请实施例的第一方面所述的一种可能的实现方式中的差分音频系统，包括：
检测模数转换信号的电平值；
若所述模数转换信号的电平值在预设的上拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于上拉状态，控制所述MOS晶体管导通，且使所述差分信号处理模块的N输入端接地；
若所述模数转换信号的电平值在预设的下拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于下拉状态，控制所述MOS晶体管闭合，且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统及控制方法，引入一种单接口的音频接入模块来接收外部音频设备的单端信号或者是差分信号，若接收到的是单端信号，会将单端信号转换成差分信号再交由差分信号处理模块处理。同时，差分信号处理模块的N输入端也会接地，差分信号处理模块的N输入端接地会使得进入差分信号处理模块N输入端的信号所产生的电流回路阻抗变得很低，避免造成进入差分信号处理模块N输入端的信号回环。而且差分信号处理模块的N输入端接地后差分信号处理模块和外部的音频设备共地，能较好解决底噪问题。
综上所述，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统除了支持差分信号的输入，还能保证支持单端信号输入的同时避免产生信号回环和受到射频干扰。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统与一种差分音频系统连接的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
参见图1，本发明实施例提供一种支持单端信号的差分音频系统，包括音频接入模块20和差分信号处理模块10。
其中，所述音频接入模块20包括P输入端、N输入端、P输出端和N输出端；所述差分信号处理模块10包括P输入端LINE-P和N输入端LINE-N；所述音频接入模块20的P输入端、所述音频接入模块20的N输入端与外部的音频设备相连，所述音频接入模块20的P输出端与所述差分信号处理模块10的P输入端LINE-P相连，所述音频接入模块20的N输出端与所述差分信号处理模块10的N输入端LINE-N相连。
所述音频接入模块20用于接收来自所述外部的音频设备的音频信号和控制所述差分信号处理模块10的N输入端的工作状态，还用于当所述音频信号为单端信号时，将所述单端信号转换成差分信号。
需要说明的是，图1中的系统2就是差分信号处理模块10，它有一个差分音频输入接口P输入端LINE-P和和N输入端LINE-N，支持单端音频系统的接入和麦克风一类差分系统接入。系统1是一个射频类音频系统，音频信号容易受到射频干扰，它有一个单端信号音频输出接口LINE-OUT。
在本实施例中，所述支持单端信号的差分音频系统接入外部的单端音频设备(系统1)，差分信号处理模块10内部MCU的ADC引脚检测的模数转换信号INSERT_DET的电平值为3.25V，在预设的导通阈值范围内(导通阈值范围预设为3.3±0.05V)，使所述MOS晶体管导通且使所述差分信号处理模块10的N输入端LINE-N接地。
MOS晶体管主要是当一个开关使用，当插入系统1，MOS晶体管导通，相当于一个阻值很小的电阻连接地。而LINE-N接地原因是为了信号回环和防止信号底噪过大。信号回环是因为LINE-P接收到信号后，通过LINE-N的信号回来形成电流回路阻抗很低，为了避免影响差分信号处理模块10中的信号，造成差分信号处理模块10中信号回环。同时因为两个系统(系统1和所述支持单端信号的差分音频系统)有共同地，因此能较好解决底噪问题。
参见图2，是一种支持单端信号的差分音频系统与一种差分音频系统连接示意图。
在本发明实施例中，所述支持单端信号的差分音频系统接入外部的差分音频设备(麦克风)，差分信号处理模块10内部MCU的ADC引脚检测的模数转换信号INSERT_DET的电平值为1.1V，在预设的闭合阈值范围内(闭合阈值范围预设为1.1±0.05V)，使所述MOS晶体管导通关闭且使所述差分信号处理模块10的N输入端LINE-N悬空。
所述差分信号处理模块10的N输入端LINE-N悬空的原因是为了所述支持单端信号的差分音频系统的差分信号有一个偏置，与地平面不是等电位点。
需要说明的是，图2中麦克风是普通驻极体麦，它仅有两个输出，内在电阻大约2.2KΩ。换言之，输入所述支持单端信号的差分音频系统的差分信号需要有一定的阻抗，比如驻极体麦信号的阻抗大约为2.2K。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统，引入一种单接口的音频接入模块20来接收外部音频设备的单端信号或者是差分信号，若接收到的是单端信号，会将单端信号转换成差分信号再交由差分信号处理模块10处理。同时，差分信号处理模块10的N输入端LINE-N也会接地，差分信号处理模块10的N输入端LINE-N接地会使得进入差分信号处理模块10的N输入端的信号所产生的电流回路阻抗变得很低，避免造成进入差分信号处理模块10的N输入端LINE-N的信号回环。而且差分信号处理模块10的N输入端LINE-N接地后，差分信号处理模块10和外部的音频设备共地，能较好解决底噪问题。
示例性地，所述音频接入模块20包括两个电阻、MOS晶体管、两个电容和开关控制电路；其中，第一电阻R1的第一端与外接电源相连，所述第一电阻R1的第二端与第一电容C2的第一端相连；所述第一电容C2的第二端与所述差分信号处理模块10的P输入端LINE-P相连；第二电阻R2的第一端与所述MOS晶体管的漏极3、第二电容C3的第一端均相连，所述第二电阻R2的第二端与所述MOS晶体管的源极2一同接地；所述MOS晶体管的栅极1与所述开关控制电路相连；所述第二电容C3的第二端与所述差分信号处理模块10的N输入端LINE-N相连。
所述开关控制电路用于控制所述MOS晶体管的开关状态。
示例性地，所述开关控制电路包括开关控制芯片，所述开关控制芯片的IO端口与所述MOS晶体管的栅极1相连；所述开关控制芯片通过发出上拉信号或者下拉信号控制所述MOS晶体管的开关状态。
这本发明实施例中，开关控制芯片的IO端口，主要作用控制MOS管开关，下拉拉就是使MOS晶体管关断，上拉就是使MOS晶体管导通。
本发明实施例提供一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，应用于如上述发明实施例所述的差分音频系统，包括：
S1、检测模数转换信号的电平值。
S2、若所述模数转换信号的电平值在预设的导通阈值范围内，使所述MOS晶体管导通且使所述差分信号处理模块的N输入端接地。
S3、若所述模数转换信号的电平值在预设的闭合阈值范围内，使所述MOS晶体管闭合且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，引入一种单接口的音频接入模块来接收外部音频设备的单端信号或者是差分信号，若接收到的是单端信号，会将单端信号转换成差分信号再交由差分信号处理模块处理。同时，差分信号处理模块的N输入端也会接地，差分信号处理模块的N输入端接地会使得进入差分信号处理模块N输入端的信号所产生的电流回路阻抗变得很低，避免造成进入差分信号处理模块N输入端的信号回环。而且差分信号处理模块的N输入端接地后差分信号处理模块和外部的音频设备共地，能较好解决底噪问题。
综上所述，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统控制方法除了支持差分信号的输入，还能保证支持单端信号输入的同时避免产生信号回环和受到射频干扰。
本发明实施例还提供的另一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，应用于如上述发明实施例所述含有开关控制芯片的差分音频系统，包括：
S1、检测模数转换信号的电平值。
S2、若所述模数转换信号的电平值在预设的上拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于上拉状态，控制所述MOS晶体管导通，且使所述差分信号处理模块的N输入端接地。
S3、若所述模数转换信号的电平值在预设的下拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于下拉状态，控制所述MOS晶体管闭合，且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，引入一种单接口的音频接入模块来接收外部音频设备的单端信号或者是差分信号，若接收到的是单端信号，会将单端信号转换成差分信号再交由差分信号处理模块处理。同时，差分信号处理模块的N输入端也会接地，差分信号处理模块的N输入端接地会使得进入差分信号处理模块N输入端的信号所产生的电流回路阻抗变得很低，避免造成进入差分信号处理模块N输入端的信号回环。而且差分信号处理模块的N输入端接地后差分信号处理模块和外部的音频设备共地，能较好解决底噪问题。
综上所述，本发明实施例提供的一种支持单端信号的差分音频系统控制方法除了支持差分信号的输入，还能保证支持单端信号输入的同时避免产生信号回环和受到射频干扰。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种支持单端信号的差分音频系统，其特征在于，包括音频接入模块和差分信号处理模块；
其中，所述音频接入模块包括P输入端、N输入端、P输出端和N输出端；所述差分信号处理模块包括P输入端和N输入端；所述音频接入模块的P输入端、所述音频接入模块的N输入端与外部的音频设备相连，所述音频接入模块的P输出端与所述差分信号处理模块的P输入端相连，所述音频接入模块的N输出端与所述差分信号处理模块的N输入端相连；具体地，所述音频接入模块包括两个电阻、MOS晶体管、两个电容和开关控制电路；其中，第一电阻的第一端与外接电源相连，所述第一电阻的第二端与第一电容的第一端相连；所述第一电容的第二端与所述差分信号处理模块的P输入端相连；第二电阻的第一端与所述MOS晶体管的漏极、第二电容的第一端均相连，所述第二电阻的第二端与所述MOS晶体管的源极一同接地；所述MOS晶体管的栅极与所述开关控制电路相连；所述第二电容的第二端与所述差分信号处理模块的N输入端相连；所述开关控制电路用于控制所述MOS晶体管的开关状态；
所述音频接入模块用于接收来自所述外部的音频设备的音频信号和控制所述差分信号处理模块的N输入端的工作状态，还用于当所述音频信号为单端信号时，将所述单端信号转换成差分信号。
2.如权利要求1所述的支持单端信号的差分音频系统，其特征在于，所述开关控制电路包括开关控制芯片，所述开关控制芯片的IO端口与所述MOS晶体管的栅极相连；所述开关控制芯片通过发出上拉信号或者下拉信号控制所述MOS晶体管的开关状态。
3.一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-2任一项所述的差分音频系统，包括：
检测模数转换信号的电平值；
若所述模数转换信号的电平值在预设的导通阈值范围内，使所述MOS晶体管导通且使所述差分信号处理模块的N输入端接地；
若所述模数转换信号的电平值在预设的闭合阈值范围内，使所述MOS晶体管闭合且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
4.一种支持单端信号的差分音频系统控制方法，其特征在于，应用于如权利要求2所述的差分音频系统，包括：
检测模数转换信号的电平值；
若所述模数转换信号的电平值在预设的上拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于上拉状态，控制所述MOS晶体管导通，且使所述差分信号处理模块的N输入端接地；
若所述模数转换信号的电平值在预设的下拉阈值范围内，使所述开关控制电路处于下拉状态，控制所述MOS晶体管闭合，且使所述差分信号处理模块的N输入端悬空。
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