CN113613111A - 一种麦克风装置以及音频处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种麦克风装置及音频处理系统，麦克风装置包括DSP单元以及与所述DSP单元连接的拾音器、音频信号处理电路；音频信号处理电路连接换能电路，换能电路与信号输出接口、麦克风装置供电的电源电路连接；换能电路，用于将由信号输出接口引入的来自信号线上的幻象电源的电压转换为电源电路的输入电压为麦克风装置供电，以及将音频信号处理电路传来的模拟麦克风信号转换为差分信号传输至信号输出接口输出。本发明的麦克风装置，大大提高了语音采集的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及麦克风技术领域，特别是涉及一种麦克风装置以及音频处理系统。
背景技术
麦克风（Microphone），学名为传声器，也称话筒、拾音器，是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。麦克风产品大体分为两类：一类是数字麦克风装置，第二类是模拟麦克风装置。数字麦克风装置一般都可实现声音的降噪，但由于本身信号传输限制导致麦克风与音频处理设备之间的连接线只能很短才能保证信号传输的完整性。模拟麦克风装置使用外加幻想电源的方式使其麦克风信号可以传输更远的距离，但是现有模拟麦克风装置内部信号处理均为模拟电路，信噪比较低，无法对采集的信号进行降噪等处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种通用性强，低成本，带有数字处理电路且能实现远距离传输的麦克风装置以及音频处理系统。
本发明第一方面，提供一种麦克风装置，包括DSP单元以及与所述DSP单元连接的拾音器、音频信号处理电路；其特征在于，所述音频信号处理电路连接换能电路，所述换能电路与信号输出接口、麦克风装置供电的电源电路连接；所述换能电路，用于将由所述信号输出接口引入的来自信号线上的幻象电源的电压转换为所述电源电路的输入电压为麦克风装置供电，以及将所述音频信号处理电路传来的模拟麦克风信号转换为差分信号传输至所述信号输出接口输出。
优选的，所述换能电路包括一变压器，所述变压器的初级绕组与所述信号输出接口连接、次级绕组与所述音频信号处理电路的信号输出端连接；
所述变压器的初级绕组抽头经一个二极管与所述电源电路的输入端连接，以将来自信号线上的幻象电压由变压器的初级绕组抽头出取出，经过二极管变为稳定的直流电压VCC，作为所述电源电路的输入电压。
优选的，所述信号输出接口与模拟输出麦克风输出接口的引脚定义一致。
优选的，所述音频信号处理电路，用于将DSP单元处理后的单端模拟信号进行滤波、放大、平衡转换，转换为模拟麦克风信号输出到所述换能电路。
优选的，所述的DSP单元，用于对来自拾音器的信号进行处理，包括降噪、声源定位、波束形成。
优选的，所述的拾音器是一个或多个，与所述DSP单元的信号输入端进行电气连接。
本发明第二方面，提供一种音频处理系统，包括麦克风装置以及与所述麦克风装置通过线缆连接的音频主机，所述麦克风装置采用本发明第一方面所述麦克风装置，所述麦克风装置与所述音频主机经所述线缆连接后，所述音频主机的幻象电源通过所述换能电路为所述麦克风装置供电。
优选的，所述音频主机用于将来自所述麦克风装置的信号进行转换，以实现不同场景下的音频处理、输出，包括扬声器输出、线路输出、数字音频输出或音频上传输出。
本发明的麦克风装置，具有数字处理单元可以将语音信号进行降噪、波束成形，实现语音信号的高保真采集，提高了系统的信噪比，降低了音频主机的信号处理难度及音频主机的任务量。与模拟麦克风对比，本发的明麦克风装置，大大提高了语音采集的信噪比，通用性强，可直接替换传统模拟输出麦克风。
本发明的音频处理系统，使用本发明的麦克风装置，其音频主机可以不带任何麦克风信号处理算法，大大降低了整个系统的成本。
附图说明
图1是本发明实施例麦克风装置的原理示意图。
图2为本发明实施例换能电路将音频信号处理电路输入信号输出电路图。
图3为本发明实施例换能电路将幻象电压转换直流电压VCC电路图。
图4为本发明实施例音频处理系统的原理图；
图5为本发明实施例麦克风装置与模块麦克风波形对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发的明麦克风装置，带有数字处理电路，且能通过模拟信号实现远距离传输的麦克风装置；另外，通过换能电路将幻象电源转换为装置的供电，无需单独电源供电，并将单端音频信号转为差分信号输出。
本发明实施例的第一方面，提供一种麦克风装置，包括DSP单元以及与所述DSP单元连接的拾音器、音频信号处理电路；所述音频信号处理电路连接换能电路，所述换能电路与信号输出接口、麦克风装置供电的电源电路连接；所述换能电路，用于将由所述信号输出接口引入的来自信号线上的幻象电源的电压转换为所述电源电路的输入电压为麦克风装置供电，以及将所述音频信号处理电路传来的模拟麦克风信号转换为差分信号传输至所述信号输出接口输出。
上述的DSP单元以及拾音器、音频信号处理电路、换能电路、信号输出接口集成在一个电路主板上，并设有调试接口与DSP单元连接，所述的调试接口是用来为装置下载程序调试的，其功能与作用不再赘述，为现有技术。
作为一个可选的实施例，所述换能电路包括一变压器，所述变压器的初级绕组与所述信号输出接口连接、次级绕组与所述音频信号处理电路的信号输出端连接；
所述变压器的初级绕组抽头经一个二极管与所述电源电路的输入端连接，以将来自信号线上的幻象电压由变压器的初级绕组抽头出取出，经过二极管变为稳定的直流电压VCC，作为所述电源电路的输入电压。
具体的，如图3所示，所述变压器的次级绕组的正极接输入信号、负极接AGND，初级绕组的正极、负极对应接信号输出接口的“+”、“-”脚，信号输出接口的3脚接地，且信号输出接口的“+”、“-”脚各自通过一个电容接AGND。
作为一个可选的实施例，所述信号输出接口与模拟输出麦克风输出接口的引脚定义一致，可直接替换传统的模拟输出麦克风。
作为一个可选的实施例，所述音频信号处理电路，用于将DSP单元处理后的单端模拟信号进行滤波、放大、平衡转换，以提高输出信号的质量及抗干扰能力，转换为模拟麦克风信号输出到所述换能电路，其为现有技术电路，如图3所示，可以是包括三极管Q,电阻R1、R2、R3,电容C1、电解电容C2、电解电容C3以及二极管D1，电容C1的一端接DSP信号，另一端接电阻R1的一端以及三极管Q基极，三极管Q的发射极接电阻R3后接AGND，并电解电容C3连接，电解电容C3另一端接换能电路的一端（即变压器次级绕组的接地端），三极管Q的集电极接电阻R1的一端以及电阻R1的一端，电阻R2另一端与并联的电解电容C2、二极管D1的一端连接并与换能电路的输入端（即变压器次级绕组的输入端）连接, 并联的电解电容C2、二极管D1并联的另一端接地。
作为一个可选的实施例，所述的DSP单元，用于对来自拾音器的信号进行处理，包括降噪、声源定位、波束形成，然后传送到音频信号处理电路处理，由所述的音频信号处理电路转换为模拟信号输出到换能电路。
作为一个可选的实施例，所述的拾音器是一个或多个，与所述DSP单元的信号输入端进行电气接。
本发明第二方面，提供一种音频处理系统，包括麦克风装置以及与所述麦克风装置通过线缆连接的音频主机，参见图4所示，所述音频主机通过其麦克风接口用电气连接线，如线缆，与麦克风的信号输出接口连接，所述麦克风装置采用本发明第一方面所述麦克风装置，所述麦克风装置与所述音频主机经所述线缆连接后，所述音频主机的幻象电源通过所述换能电路为所述麦克风装置供电。
具体实施时，使用线缆一端连接麦克风装置的信号输出接口，线缆的另一端与音频主机相连。所述的音频主机将来自麦克风装置的信号进行转换，以实现不同场景下的音频处理、输出，包括但不限于扬声器输出，线路输出,数字音频输出，音频上传输出。线缆连接后，音频主机的幻象电源可以为整个麦克风装置供电，系统开始工作，来自外界的声音信号通过麦克风装置经线缆输出至音频主机进行音频信号的转换处理。
本发明的麦克风装置，具有数字处理单元可以将语音信号进行降噪、波束成形，实现语音信号的高保真采集，提高了系统的信噪比，降低了音频主机的信号处理难度及音频主机的任务量。与模拟麦克风对比，本发的明麦克风装置，大大提高了语音采集的信噪比，通用性强，可直接替换传统模拟输出麦克风。
本发明的音频处理系统，使用本发明的麦克风装置，其音频主机可以不带任何麦克风信号处理算法，大大降低了整个系统的成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.麦克风装置，包括DSP单元以及与所述DSP单元连接的拾音器、音频信号处理电路；其特征在于，所述音频信号处理电路连接换能电路，所述换能电路与信号输出接口、麦克风装置供电的电源电路连接；所述换能电路，用于将由所述信号输出接口引入的来自信号线上的幻象电源的电压转换为所述电源电路的输入电压为麦克风装置供电，以及将所述音频信号处理电路传来的模拟麦克风信号转换为差分信号传输至所述信号输出接口输出。
2.根据权利要求1所述麦克风装置，其特征在于，所述换能电路包括一变压器，所述变压器的初级绕组与所述信号输出接口连接、次级绕组与所述音频信号处理电路的信号输出端连接；
所述变压器的初级绕组抽头经一个二极管与所述电源电路的输入端连接，以将来自信号线上的幻象电压由变压器的初级绕组抽头出取出，经过二极管变为稳定的直流电压VCC，作为所述电源电路的输入电压。
3.根据权利要求1所述麦克风装置，其特征在于，所述信号输出接口与模拟输出麦克风输出接口的引脚定义一致。
4.根据权利要求1所述麦克风装置，其特征在于，所述音频信号处理电路，用于将DSP单元处理后的单端模拟信号进行滤波、放大、平衡转换，转换为模拟麦克风信号输出到所述换能电路。
5.根据权利要求1所述麦克风装置，其特征在于，所述的DSP单元，用于对来自拾音器的信号进行处理，包括降噪、声源定位、波束形成。
6.根据权利要求1所述麦克风装置，其特征在于，所述的拾音器是一个或多个，与所述DSP单元的信号输入端进行电气连接。
7.一种音频处理系统，包括麦克风装置以及与所述麦克风装置通过线缆连接的音频主机，其特征在于，所述麦克风装置采用权利要求1-6任一项所述麦克风装置，所述麦克风装置与所述音频主机经所述线缆连接后，所述音频主机的幻象电源通过所述换能电路为所述麦克风装置供电。
8.根据权利要求7所述音频处理系统，其特征在于，所述音频主机用于将来自所述麦克风装置的信号进行转换，以实现不同场景下的音频处理、输出，包括扬声器输出、线路输出、数字音频输出或音频上传输出。
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