CN203251413U - 一种向anc耳机供电的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种向ANC耳机供电的电子设备，所述电子设备包括音频模块、电源模块和耳机插座，所述耳机插座包括接地引脚B、麦克风引脚B、左声道引脚B及右声道引脚B，音频模块包括麦克风端、左声道端B和右声道端B，电子设备还包括检测及控制模块B、开关模块B，检测及控制模块B与耳机插座连接，音频模块、电源模块均通过开关模块B与耳机插座连接。本实用新型针对现有技术的ANC耳机需要配置专用电源而导致一系列问题的缺陷，提供一种向ANC耳机供电，且兼容性强的电子设备。

Description

一种向ANC耳机供电的电子设备

技术领域

本实用新型涉及一种向ANC耳机供电的电子设备，属于音频设备领域。

背景技术

随着各类智能电子设备的出现与普及，耳机已经成为人们日常生活中相当重要的电子设备配件。但是嘈杂的环境会大大降低人们利用耳机接收声音信息的准确性，特别是对于经常出差、乘坐飞机的商务人士，挤地铁、公交的上班族，以及中央空调室内的办公室一族。因此，降噪耳机的需求也迅速增长。

ANC（Active Noise Cancellation，主动抗噪）耳机作为降噪耳机的一种，不同于普通耳机，ANC耳机在现有的耳机插头和音频播放单元之外，还设置有用于消除噪声的噪声消除电路。这类噪声消除电路需要使用专门的电源进行供电，该电源通常包含电池和电压转换与稳压电路，使耳机的外形尺寸、重量和成本与普通耳机相比均有所增加。此外，常用的电池电压一般不适合直接驱动这类噪声消除电路，因此噪声消除电路还需要包含一个DC-DC电压转换电路来调节和稳定电池电压，使其达到适合噪声消除电路使用的范围，这就使得ANC耳机的结构复杂化，导致零部件数量较多、不易大规模生产，再次增加了耳机的外形尺寸、重量和成本，并且不便于用户使用携带等。

现有技术中，有一种直接利用电子设备的电源向降噪耳机供电的技术，即在电子设备的耳机插座内设置电源接脚，在降噪耳机的耳机插头上设置电源端，通过耳机插座内电源接脚与耳机插头上电源端的配合，来向耳机内的噪声消除电路供电。此种方法需要对耳机的插头及插座结构进行改变，即5极的耳机插头及插座结构，要想实现降噪功能，必须配套使用所述5极插头与5极插座，即使放弃降噪功能，所述耳机也不能与普通电子设备(4极耳机插座)连接使用，降低了耳机、电子设备的兼容性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术的ANC耳机需要配置专用电源而导致一系列问题的缺陷，提供一种向ANC耳机供电，且兼容性强的电子设备。

本实用新型的技术方案：一种向ANC耳机供电的电子设备，所述电子设备包括音频模块、电源模块和耳机插座，所述耳机插座包括接地引脚B、麦克风引脚B、左声道引脚B及右声道引脚B，音频模块包括麦克风端、左声道端B和右声道端B，电子设备还包括检测及控制模块B、开关模块B，检测及控制模块B与耳机插座连接，音频模块、电源模块均通过开关模块B与耳机插座连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，电源模块通过开关模块B与麦克风引脚B连接，左声道端B通过开关模块B与左声道引脚B连接，右声道端B通过开关模块B与右声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，电源模块通过开关模块B与左声道引脚B连接，麦克风端通过开关模块B与麦克风引脚B连接，右声道端B通过开关模块B与右声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，电源模块通过开关模块B与右声道引脚B连接，麦克风端通过开关模块B与麦克风引脚B连接，左声道端B通过开关模块B与左声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，电源模块通过开关模块B与麦克风引脚B连接，麦克风端通过开关模块B与左声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，电源模块通过开关模块B与麦克风引脚B连接，麦克风端通过开关模块B与右声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，麦克风端通过开关模块B与麦克风引脚B连接，左声道端B通过开关模块B与左声道引脚B连接，右声道端B通过开关模块B与右声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，检测及控制模块B与耳机插座的麦克风引脚B、左声道引脚B或右声道引脚B连接。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，检测及控制模块B和开关模块B集成在同一个芯片上。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，检测及控制模块B和开关模块B采用手动硬件开关或者人机界面开关，用于打开或者关闭电子设备的收听模式、对话模式和ANC模式。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，所述电子设备还包括控制装置，用于对电源模块的打开或关闭，及检测及控制模块B、开关模块B进行控制。

前述的向ANC耳机供电的电子设备中，所述电子设备具有对话功能，所述电子设备包括但不限于手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑中的任意一种。

与现有技术相比，本实用新型利用电子设备上耳机插座的左声道引脚、右声道引脚或麦克风引脚来连接电子设备的电源模块，能够使插入该耳机插座的ANC耳机直接从电子设备的电源取电，可以去掉现有ANC耳机控制单元中的电池和DC-DC电压转换电路与稳压电路，简化其控制单元结构，使其具有更小的外形尺寸，减少重量和成本，便于携带，适于大规模生产。

本实用新型在对话模式下，利用电子设备耳机插座的左、右声道来供应电源给ANC耳机，而不是利用麦克风引脚的原因如下：

以手机为例，手机麦克风电路提供的偏置电压大约是3V，该偏置电压与插座的麦克风引脚之间还有一个大约2k欧姆的电阻。如果利用麦克风引脚，同时为耳机供应电源及接收耳机发出的麦克风信号，会产生以下问题。

假设耳机电路消耗的电流在0～0.2毫安，跨越2k欧姆电阻的电压降是0～0.4V，这个电压降0.4V是手机麦克风电路提供的偏置电压3V的13％。如果这个电压降是稳定的，它可能不会影响麦克风的信号。然而，这个电压降是会跟随耳机电路消耗的电流而改变的。耳机电路消耗的电流不是稳定的，它的改变会产生一个交流电压信号（噪声）在麦克风引脚上，这个噪声会干扰从耳机传送给手机的麦克风信号。如果耳机电路消耗的电流大于0.2毫安，就会产生另一个问题：在2k欧姆电阻后面，耳机得到的电源电压会很低，不适合用来驱动耳机电路。

因此，对话模式下，手机的麦克风引脚不适合用来供应电源给ANC耳机，即麦克风引脚不能同时用来传送麦克风信号和电源；同理可知，对话模式下，其他电子设备的麦克风引脚同样不适合用来供应电源给ANC耳机。

鉴于麦克风引脚不能同时用来传送麦克风信号和电源，本实用新型还介绍了另一种在对话模式下的供电结构，即：依然采用收听模式下的通过麦克风引脚供电的途径，而选择左声道或右声道来传送免提麦克风信号，音频模块发出的音频信号则通过剩下的声道输出到噪声消除电路的左、右声道端。

由于本实用新型没有改变4极耳机插座的传统结构，只是对电子设备电路进行改进，因此，本实用新型有以下兼容的好处：1.当本实用新型所述电子设备与其匹配的ANC耳机连接时，ANC耳机可从电子设备处获取电源并实现ANC功能；2.当本实用新型所述电子设备与普通耳机(非本实用新型所述ANC耳机)连接时，本实用新型所述电子设备可作为普通电子设备应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中所述ANC耳机与电子设备在检测模式下的连接关系示意图；

图3是本实用新型实施例1中所述ANC耳机与电子设备在收听模式下的连接关系示意图（省略开关模块A、开关模块B、控制装置）；

图4是本实用新型实施例1中所述ANC耳机与电子设备在对话模式下的连接关系示意图（省略开关模块A、开关模块B、控制装置）；

图5是本实用新型实施例1中所述ANC耳机与电子设备在普通模式（非ANC模式）下的连接关系示意图（只保留耳机插头、耳机插座、音频播放单元、免提麦克风电路和音频模块）；

图6是本实用新型实施例2中所述ANC耳机与电子设备在对话模式下的连接关系示意图（省略开关模块A、开关模块B、控制装置）；

图7是本实用新型实施例3中所述ANC耳机与电子设备在对话模式下的连接关系示意图；

图8是本实用新型实施例5中所述ANC耳机与电子设备在对话模式下的连接关系示意图（省略开关模块A、开关模块B、控制装置）；

图9是本实用新型实施例6中所述ANC耳机与电子设备在对话模式下的连接关系示意图（省略开关模块A、开关模块B、控制装置）。

附图中的标记为：1-ANC耳机，2-电子设备，3-耳机插头，4-音频播放单元，5-噪声消除电路，6-免提麦克风电路，7-接地引脚A，8-麦克风引脚A，9-左声道引脚A，10-右声道引脚A，11-电源端，12-左声道端A，13-右声道端A，14-音频模块，15-电源模块，16-耳机插座，17-接地引脚B，18-麦克风引脚B，19-左声道引脚B，20-右声道引脚B，21-麦克风端，22-左声道端B，23-右声道端B，24-检测及控制模块A，25-开关模块A，26-检测及控制模块B，27-开关模块B，28-电能储存模块，29-插头本体，30-底座，31-控制单元，32-控制装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型的实施例1：一种向ANC耳机供电的电子设备，如图1所示，所述电子设备2包括音频模块14、电源模块15和耳机插座16，所述耳机插座16包括接地引脚B17、麦克风引脚B18、左声道引脚B19及右声道引脚B20，音频模块14包括麦克风端21、左声道端B22和右声道端B23，电子设备2还包括检测及控制模块B26和开关模块B27，检测及控制模块B26与耳机插座16连接，音频模块14、电源模块15均通过开关模块B27与耳机插座16连接。

下面就详细叙述电子设备2向插入其耳机插座16的ANC耳机提供电源的工作原理。

其中，与电子设备2匹配使用的ANC耳机1采用以下结构：ANC耳机1包括耳机插头3、音频播放单元4、噪声消除电路5、免提麦克风电路6和电能储存模块28，所述耳机插头3包括接地引脚A7、麦克风引脚A8、左声道引脚A9和右声道引脚A10，所述噪声消除电路5包括电源端11、左声道端A12和右声道端A13，音频播放单元4与噪声消除电路5连接；ANC耳机1还包括检测及控制模块A24和开关模块A25，检测及控制模块A24与耳机插头3连接，噪声消除电路5、免提麦克风电路6均通过开关模块A25与耳机插头3连接。

当ANC耳机1的耳机插头3插入电子设备2的耳机插座16时，电子设备2、ANC耳机1进入检测模式，即电子设备2检测该耳机是否处于ANC模式，其检测模式的连接关系示意图如图2所示。

电子设备2上，麦克风引脚B18通过开关模块B27与麦克风端21连接，左声道引脚B19通过开关模块B27与左声道端B22连接，右声道引脚B20通过开关模块B27与右声道端B23连接，检测及控制模块B26与麦克风引脚B18、左声道引脚B19或右声道引脚B20连接，电源模块15与开关模块B27连接。

ANC耳机1上，电源端11通过开关模块A25与麦克风引脚A8连接，左声道端A12通过开关模块A25与左声道引脚A9连接，右声道端A13通过开关模块A25与右声道引脚A10连接，检测及控制模块A24与麦克风引脚A8、左声道引脚A9或右声道引脚A10连接，电能储存模块28与电源端11、检测及控制模块A24和开关模块A25均连接，免提麦克风电路6与开关模块A25连接。

当耳机插头3插入电子设备2的耳机插座16后，检测及控制模块B26通过麦克风引脚B18、左声道引脚B19或右声道引脚B20检测相对应的麦克风引脚A8、左声道引脚A9或右声道引脚A10的电气特性（例如阻抗、电容、电感、信号），若检测数据是ANC耳机的电气特性，则该耳机处于ANC模式；若检测数据是普通耳机的电气特性，则该耳机处于普通模式，即非ANC模式。

如果工作在普通模式下，ANC耳机1作为一个普通耳机与电子设备2连接并工作，无需电子设备2向其输出电源进行供电，其连接关系示意图如图5所示。

如果工作在ANC模式下，利用电子设备2的电源向ANC耳机1的噪声消除电路5供电，电子设备2的初始模式默认为收听模式，其收听模式的连接关系示意图如图3所示。检测及控制模块B26向检测及控制模块A24发送提醒信号，检测及控制模块A24向检测及控制模块B26返回信号，ANC耳机1也进入收听模式。开关模块B27（图中未标出）断开麦克风端21与麦克风引脚B18的连接，将电源模块15连接到麦克风引脚B18，这样就实现了收听模式下对噪声消除电路5、检测及控制模块A24和开关模块A25的供电，并且电能储存模块28实时储存电能。该模式下，ANC耳机1的免提麦克风不工作，麦克风声道被占用来作为电子设备2的电源输出通道。

当电子设备2接收或发出对话请求时，电子设备2进入对话模式，其对话模式的连接关系示意图如图4所示。开关模块B27（图中未标出）断开电源模块15与麦克风引脚B18的连接，断开电子设备2上音频模块14的左声道端B22与耳机插座16的左声道引脚B19的连接，将电源模块15连接到左声道引脚B19，音频模块14的右声道端B23连接到耳机插座16的右声道引脚B20，音频模块14的麦克风端21连接到耳机插座16的麦克风引脚B18。检测及控制模块B26向检测及控制模块A24发送提醒信号，检测及控制模块A24向检测及控制模块B26返回信号，ANC耳机1也进入对话模式。开关模块A25（图中未标出）将耳机插头3的左声道引脚A9连接到噪声消除电路5的电源端11，耳机插头3的右声道引脚A10连接到噪声消除电路5的左声道端A12和右声道端A13，耳机插头3的麦克风引脚A8连接到免提麦克风电路6。这样就实现了对话模式下对噪声消除电路5、检测及控制模块A24和开关模块A25的供电，并且电能储存模块28实时储存电能。该模式下，免提麦克风电路6正常连接及工作，而需占用左声道来作为电子设备2的电源输出通道，电子设备2左声道的音频信号不会传送到耳机，而右声道的音频信号会从右声道传送到耳机的噪声消除电路5的左声道端A12和右声道端A13，用户从左右两个扬声器中听到的都是右声道的信号。

当对话结束时，电子设备2进入收听模式，并发送提醒信号到ANC耳机1，ANC耳机1向电子设备2返回信号，并切换到收听模式。

此外，检测及控制模块B26和开关模块B27也可集成在同一个芯片上，该芯片装设于电子设备2内。

所述电子设备2还包括控制装置32，用于对电源模块15的打开或关闭，及对检测及控制模块B26、开关模块B27进行控制。所述控制装置32是硬件、软件模块或固件，且所述控制装置32还用于设置及调节ANC耳机1的工作参数。

所述电子设备2具有对话功能，所述电子设备2可以是但不限于手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑中的任意一种。

本实用新型的实施例2：本实施例与实施例1相比，区别仅在于：对话模式下，利用电子设备2上耳机插座16的右声道引脚B20向ANC耳机1供应电源。如图6所示，当电子设备2接收或发出对话请求时，电子设备2进入对话模式，开关模块B27（图中未标出）断开电源模块15与麦克风引脚B18的连接，断开音频模块14的右声道端B23与耳机插座16的右声道引脚B20的连接，将电源模块15连接到右声道引脚B20，音频模块14的左声道端B22连接到耳机插座16的左声道引脚B19，音频模块14的麦克风端21连接到耳机插座16的麦克风引脚B18。检测及控制模块B26向检测及控制模块A24发送提醒信号，检测及控制模块A24向检测及控制模块B26返回信号，ANC耳机1也进入对话模式。开关模块A25（图中未标出）将耳机插头3的右声道引脚A10连接到噪声消除电路5的电源端11，耳机插头3的左声道引脚A9连接到噪声消除电路5的左声道端A12和右声道端A13，耳机插头3的麦克风引脚A8连接到免提麦克风电路6。

本实用新型的实施例3：本实施例与实施例1相比，区别仅在于：电子设备2只在收听模式对ANC耳机1的噪声消除电路5、检测及控制模块A24、开关模块A25和电能储存模块28供电，其收听模式下的供电方法及设备与实施例1相同；而对话模式下，电子设备2是不提供电源给ANC耳机1的，ANC耳机1作为普通耳机的对话应用，没有ANC功能。

当电子设备2接收或发出对话请求时，电子设备2进入对话模式，并发送提醒信号到ANC耳机1，ANC耳机1向电子设备2返回信号，并切换到对话模式下。

如图7所示，对话模式下，电子设备2上的开关模块B27断开电子设备2的电源模块15与耳机插座16的麦克风引脚B18的连接，将电子设备2上音频模块14的麦克风端21连接到耳机插座16的麦克风引脚B18，左声道端B22链接到左声道引脚B19，右声道端B23连接到右声道引脚B20；ANC耳机1上的开关模块A25断开噪声消除电路5的电源端11与耳机插头3的麦克风引脚A8的连接，将耳机插头3的左声道引脚A9连接到音频播放单元4的左声道端，右声道引脚A10连接到音频播放单元4的右声道端，耳机插头3的麦克风引脚A8连接到免提麦克风电路6。

当对话结束时，电子设备2进入收听模式，并发送提醒信号到ANC耳机1，ANC耳机1向电子设备2返回信号，并切换到收听模式。

本实用新型的实施例4：本实施例与实施例2相比，区别仅在于：以手动选择方法代替自动检测方法，检测及控制模块B26和开关模块B27可以采用手动硬件开关或者人机界面开关，用于打开或者关闭电子设备2的收听模式、对话模式和ANC模式。

本实用新型的实施例5：本实施例与实施例1相比，区别仅在于：对话模式下，依然利用电子设备2上耳机插座16的麦克风引脚B18向ANC耳机1供应电源；在检测模式、收听模式下，电子设备2的内部结构及与ANC耳机1的连接关系与实施例1相同。

当电子设备2接收或发出对话请求时，电子设备2进入对话模式。如图8所示，电源模块15通过开关模块B27与麦克风引脚B18连接，麦克风端21通过开关模块B27（图中未标出）与左声道引脚B19连接，右声道端B23通过开关模块B27与右声道引脚B20连接（也可将左声道端B22连接到右声道引脚B20）；检测及控制模块B26向检测及控制模块A24发送提醒信号，检测及控制模块A24向检测及控制模块B26返回信号，ANC耳机1也进入对话模式。麦克风引脚A8通过开关模块A25（图中未标出）与电源端11连接，左声道引脚A9通过开关模块A25与免提麦克风电路6连接，右声道引脚A10通过开关模块A25分别与左声道端A12和右声道端A13连接。

对话模式下，依然采用收听模式下的通过麦克风引脚供电的途径，即继续占用麦克风声道来作为电子设备的电源输出通道，而选择左声道传送免提麦克风信号，使免提麦克风电路正常连接及工作。如果音频模块14的左声道端B22连接到耳机插座16的右声道引脚B20，则左声道的音频信号会从右声道传送到噪声消除电路5的左声道端A12和右声道端A13，因此用户从音频播放单元4的左、右两个扬声器中听到的都是左声道的信号；如果音频模块14的右声道端B23连接到耳机插座16的右声道引脚B20，则右声道的音频信号会从右声道传送到噪声消除电路5的左声道端A12和右声道端A13，因此用户从音频播放单元4的左、右两个扬声器中听到的都是右声道的信号。

当对话结束时，电子设备2进入收听模式，并发送提醒信号到ANC耳机1，ANC耳机1向电子设备2返回信号，并切换到收听模式。

本实用新型的实施例6：本实施例与实施例5相比，区别仅在于：对话模式下，采用右声道代替麦克风引脚来传送麦克风信号，其一种连接关系示意图如图9所示。

以上实施例1-3、5-6中，所述电子设备2、ANC耳机1内的检测及控制模块和开关模块都是可以通过电子电路技术来实现的。

以上实施例1-6中，电子设备2检测ANC耳机1是否处于ANC模式还可以采用以下方式：检测及控制模块B26向检测及控制模块A 24发送询问信号，检测及控制模块A24将 ANC耳机1所处模式（ANC模式或者非ANC模式）以信号形式返回到检测及控制模块B26，通过信号交换来完成对该耳机的检测。在检测模式下，由于音频模块14的麦克风端21提供的偏置电压通过耳机插座16的麦克风引脚B18传送到耳机插头3的麦克风引脚A8，与麦克风引脚A8连接的检测及控制模块A24也会获得电源，来完成与检测及控制模块B26的信号交换。

Claims (12)

1.一种向ANC耳机供电的电子设备，所述电子设备（2）包括音频模块（14）、电源模块（15）和耳机插座（16），所述耳机插座（16）包括接地引脚B（17）、麦克风引脚B（18）、左声道引脚B（19）及右声道引脚B（20），音频模块（14）包括麦克风端（21）、左声道端B（22）和右声道端B（23），其特征在于：电子设备（2）还包括检测及控制模块B（26）和开关模块B（27），检测及控制模块B（26）与耳机插座（16）连接，音频模块（14）、电源模块（15）均通过开关模块B（27）与耳机插座（16）连接。

2.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：电源模块（15）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，左声道端B（22）通过开关模块B（27）与左声道引脚B（19）连接，右声道端B（23）通过开关模块B（27）与右声道引脚B（20）连接。

3.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：电源模块（15）通过开关模块B（27）与左声道引脚B（19）连接，麦克风端（21）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，右声道端B（23）通过开关模块B（27）与右声道引脚B（20）连接。

4.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：电源模块（15）通过开关模块B（27）与右声道引脚B（20）连接，麦克风端（21）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，左声道端B（22）通过开关模块B（27）与左声道引脚B（19）连接。

5.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：电源模块（15）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，麦克风端（21）通过开关模块B（27）与左声道引脚B（19）连接。

6.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：电源模块（15）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，麦克风端（21）通过开关模块B（27）与右声道引脚B（20）连接。

7.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：麦克风端（21）通过开关模块B（27）与麦克风引脚B（18）连接，左声道端B（22）通过开关模块B（27）与左声道引脚B（19）连接，右声道端B（23）通过开关模块B（27）与右声道引脚B（20）连接。

8.根据权利要求2或3或4或5或6或7所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：检测及控制模块B（26）与耳机插座（16）的麦克风引脚B（18）、左声道引脚B（19）或右声道引脚B（20）连接。

9.根据权利要求8所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：检测及控制模块B（26）和开关模块B（27）集成在同一个芯片上。

10.根据权利要求8所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：检测及控制模块B（26）和开关模块B（27）采用手动硬件开关或者人机界面开关，用于打开或者关闭电子设备（2）的收听模式、对话模式和ANC模式。

11.根据权利要求2或3或4或5或6或7所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：所述电子设备（2）还包括控制装置（32），用于对电源模块（15）的打开或关闭，以及对检测及控制模块B（26）、开关模块B（27）进行控制。

12.根据权利要求1所述的向ANC耳机供电的电子设备，其特征在于：所述电子设备（2）具有对话功能，所述电子设备（2）为手机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑中的任意一种。

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