CN200976587Y - 手持设备上实现音频分频输出和调节的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，包括手持设备中的音频功能电路模块和扬声器模块，其中音频功能电路模块的音频输出信号分别通过低通滤波器模块和高通滤波器模块输出至扬声器模块。采用该种结构的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，将音频信号中的高频成分和低频成分通过高通滤波器和低通滤波器进行分开，并且对低频成分信号送入功率放大器后接至扬声器，从而可以显著提高音效；同时，使用本方法还可以根据用户需要灵活调节分频点以及频率增益，不仅操作方便快捷，而且工作性能稳定可靠，使用范围较为广泛，给人们的生活带来了很大的便利，同时也为手持设备上多媒体支持技术的进一步发展奠定了坚实的基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及手持设备领域，特别涉及手持设备音频输出控制技术领域，具体是指一种手持设备上实现音频分频输出和调节的装置。
背景技术
现代生活中，越来越多的人使用各种手持设备，而手持设备本身的功能也越来越强大，其中对于多媒体的支持已经成为一个活跃的发展方向。而在现有技术中，目前的手持设备虽然很多都已经支持各种音乐媒体格式，但是其音频输出一般还只是单声道或者双声道，而高音和低音并没有分开，从而导致音效不好，并且无法对各频段调节。而电脑上的音频输出已经向5.1、7.1、3D音效等更高的等级发展，这样就使得人们在使用手持设备的过程中，无法真正像使用电脑那样获得高保真的立体声音效，使得手持设备的使用价值有所贬损，同时无法让人们随时随地欣赏高质量的音乐，给人们的生活带来了一定的不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够显著提高音频输出的音质和音效、能够根据需要自由调节分频点以及频率增益、操作方便快捷、性能稳定可靠、使用范围较为广泛的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置。
为了实现上述的目的，本实用新型的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置具有如下构成：
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，包括手持设备中的音频功能电路模块和扬声器模块，其主要特点是，所述的音频功能电路模块的音频输出信号分别通过低通滤波器模块和高通滤波器模块输出至扬声器模块。
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置的低通滤波器模块为二阶巴特沃斯低通滤波器模块，包括第一集成运算放大器，所述的音频输出信号通过第一电阻和第二电阻送至该第一集成运算放大器的正向输入端，且该第一集成运算放大器的正向输入端还通过第一电容接地，该第一集成运算放大器的输出端连接于反向输入端，且通过第二电容连接于第一电阻和第二电阻之间。
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置的第一电阻和第二电阻的阻值相等。
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置的高通滤波器模块为二阶巴特沃斯高通滤波器模块，包括第二集成运算放大器，所述的音频输出信号通过第三电容和第四电容送至该第二集成运算放大器的正向输入端，且该第二集成运算放大器的正向输入端还通过第三电阻接地，该第二集成运算放大器的输出端连接于反向输入端，且通过第四电阻连接于第三电容和第四电容之间。
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置的第三电阻和第四电阻的阻值相等。
该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置的低通滤波器模块的输出端通过功率放大器连接于所述的扬声器模块。
采用了该实用新型的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，由于将音频功能电路模块中输出的音频信号中的高频成分和低频成分通过高通滤波器和低通滤波器进行分开，并且对低频成分信号送入功率放大器后接至扬声器，从而可以显著提高音效；同时，使用本方法还可以根据用户需要灵活调节分频点以及频率增益，不仅操作方便快捷，而且工作性能稳定可靠，使用范围较为广泛，给人们的生活带来了很大的便利，同时也为手持设备上多媒体支持技术的进一步发展奠定了坚实的基础。
附图说明
图1为本实用新型的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置中的低通滤波器电路原理图。
图2为本实用新型的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置中的高通滤波器电路原理图。
图3为使用本实用新型装置的手持设备音频信号分频调节输出线路的电路原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图1和图2所示，该手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，包括手持设备中的音频功能电路模块和扬声器模块，其中，所述的音频功能电路模块的音频输出信号分别通过低通滤波器模块和高通滤波器模块输出，该高通滤波器模块直接与所述扬声器模块相连接，而该低通滤波器模块的输出端通过功率放大器连接于所述的扬声器模块。
其中，所述的低通滤波器模块为二阶巴特沃斯低通滤波器模块，包括第一集成运算放大器AR1，所述的音频输出信号通过第一电阻R1和第二电阻R2送至该第一集成运算放大器AR1的正向输入端，且该第一集成运算放大器AR1的正向输入端还通过第一电容C1接地，该第一集成运算放大器AR1的输出端连接于反向输入端，且通过第二电容C2连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。同时，所述的第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。
而且，所述的高通滤波器模块为二阶巴特沃斯高通滤波器模块，包括第二集成运算放大器AR2，所述的音频输出信号通过第三电容C3和第四电容C4送至该第二集成运算放大器AR2的正向输入端，且该第二集成运算放大器AR2的正向输入端还通过第三电阻R3接地，该第二集成运算放大器AR2的输出端连接于反向输入端，且通过第四电阻R4连接于第三电容C3和第四电容C4之间。同时，所述的第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相等。
在实际应用当中，本实用新型的装置中的分频线路采用瞬态特性和衰减特性都能兼顾的二阶巴特沃斯(Butterworth)滤波器电路，相比较而言虽然贝塞尔(Bessel)滤波器瞬态性能更加优异，但是其阻带内的衰减小，二阶转折点相移不是90；同时，切比雪夫(Chebyshev)滤波器虽然阻带内有更快衰减，但是通带内有突波，不利于频响调节。因此采用二阶巴特沃斯(Butterworth)滤波器电路能够达到最佳的分频效果。
在该分频线路中，没有采用同相比例放大电路，而是直接加了跟随器，因为目前手持设备中，如手机的音频设计的后端，都会加上功率放大器，类似Class-D芯片，可以很方便的调解所需要的声音大小，音频的分频线路可以放在功率放大器之前，从而能够共享该芯片。
参数关系如下：
R1＝R2 R3＝R4
ωRC＝1，其中ω为截止频率，可以利用此对分频点进行调节。
再请参阅图3所示，其中用到一个四合一的集成运放，四个低压高速四通道模拟开关(Analog Switch)。其中U100～U103选用MAXIM公司的MAX4782芯片，是一种高速、低压、小内阻(0.6ohm)的双输入四通道的模拟开关，其封装大小为3mm×3mm。而U104选用了Fairchild公司的LM2902芯片，是一种低压、高增益值(100dB)的四合一的集成运放(Quad Operational Amplifier)，其封装大小为6mm×8.7mm，这些芯片均是专为小巧的手持终端设备所选用的。
对仿真开关不同通道的切换就可以改变运放前的电阻值，实现不同分频点的切换。其中，每个模拟开关通过数字信号GPIOA和GPIOB来实现模拟开关的控制过程，具体如下：
| GPIOA | GPIOB | 开关连接 |
| 0 | 0 | X与X0连接，Y与Y0连接 |
| 0 | 1 | X与X1连接，Y与Y1连接 |
| 1 | 0 | X与X2连接，Y与Y2连接 |
| 1 | 1 | X与X3连接，Y与Y3连接 |
其中，“0”为低电平，“1”为高电平
另外由于通过计算得出的电阻值一般不是标称值，因此电路中的电阻都用两个电阻组成，以便于进行微调。
本电路图中低频通路设置了100Hz、300Hz、1kHz和3kHz四个频率切换点(分频点)，而高频设置了2.5kHz、5kHz、10kHz和20kHz四个频率切换点，其中低频和高频间还可以重迭，能够极大的方便在声音效果后期进行调解校准，并且通过修改硬件电阻值，可以对有问题的频段做重点调节。甚至在必要的时候可以外接音响，将高低音分别输出，从而能够营造出类似低音炮的超强音响效果。
采用了上述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，由于将音频功能电路模块中输出的音频信号中的高频成分和低频成分通过高通滤波器和低通滤波器进行分开，并且对低频成分信号送入功率放大器后接至扬声器，从而可以显著提高音效；同时，使用本方法还可以根据用户需要灵活调节分频点以及频率增益，不仅操作方便快捷，而且工作性能稳定可靠，使用范围较为广泛，给人们的生活带来了很大的便利，同时也为手持设备上多媒体支持技术的进一步发展奠定了坚实的基础。
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (6)
1、一种手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，包括手持设备中的音频功能电路模块和扬声器模块，其特征在于，所述的音频功能电路模块的音频输出信号分别通过低通滤波器模块和高通滤波器模块输出至扬声器模块。
2、根据权利要求1所述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，其特征在于，所述的低通滤波器模块为二阶巴特沃斯低通滤波器模块，包括第一集成运算放大器，所述的音频输出信号通过第一电阻和第二电阻送至该第一集成运算放大器的正向输入端，且该第一集成运算放大器的正向输入端还通过第一电容接地，该第一集成运算放大器的输出端连接于反向输入端，且通过第二电容连接于第一电阻和第二电阻之间。
3、根据权利要求2所述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，其特征在于，所述的第一电阻和第二电阻的阻值相等。
4、根据权利要求1所述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，其特征在于，所述的高通滤波器模块为二阶巴特沃斯高通滤波器模块，包括第二集成运算放大器，所述的音频输出信号通过第三电容和第四电容送至该第二集成运算放大器的正向输入端，且该第二集成运算放大器的正向输入端还通过第三电阻接地，该第二集成运算放大器的输出端连接于反向输入端，且通过第四电阻连接于第三电容和第四电容之间。
5、根据权利要求4所述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，其特征在于，所述的第三电阻和第四电阻的阻值相等。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的手持设备上实现音频分频输出和调节的装置，其特征在于，所述的低通滤波器模块的输出端通过功率放大器连接于所述的扬声器模块。
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