CN205847499U - 带usb接口的数字音频解码无源耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带USB接口的数字音频解码无源耳机，包括USB接口、主控电路及喇叭，USB接口通过和移动设备上的USB接入接口相连，用于接收耳机内部用电模块所需的电压信号及获取数字音频信号；主控电路包括数字信号处理器、数模转换器及至少一个稳压器；其中，数字信号处理器由单片机构成，用于接收并解码从移动设备中获取的数字音频信号；数模转换器用于将数字信号处理器已解码的数字音频信号转换成模拟音频信号，模拟音频信号通过喇叭转换成声音；至少一个稳压器通过USB接口获得输入电压，从而向主控电路输出恒定电压。本实用新型从耳机micro usb端口提取音频和电压，能有效提高耳机音质。

Description

带USB接口的数字音频解码无源耳机

技术领域

本实用新型涉及电子产品技术领域，尤其涉及一种用来欣赏音乐带USB接口的数字音频解码无源耳机。

背景技术

手机等移动设备正朝向轻薄化发展，传统上通用的3.5mm接口无疑在很大程度上阻碍着手机等移动设备的轻薄化趋势。对于3.5mm接头的耳机，还会出现在播放音乐时因电压供电不足而造成的音色失真甚至杂音现象。为了解决这些问题，在现有技术中出现了带有USB接口的耳机，它可经过USB接口获得音频信号，同时增设了外置电池，用于给耳机提供电压。这种耳机在一定程度上改善了音质，使音色变得丰满宽广。但是，外置电池需要经常充电或更换，且会让耳机显得不够小巧美观，同时牺牲了耳机的便携性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种便携性且音质得到保证的带有USB接口的数字音频解码无源耳机。

为了实现上述目的，本实用新型为解决现有技术问题而采用的方案是提供一种带USB接口的数字音频解码无源耳机，包括USB接口、主控电路及喇叭，USB接口接收电压信号及获取数字音频信号；主控电路包括数字信号处理器、数模转换器及至少一个稳压器；其中，数字信号处理器包括单片机，用于接收并解码从移动设备中获取的数字音频信号；数模转换器用于将数字信号处理电路已解码的数字音频信号转换成模拟音频信号，模拟音频信号输出至喇叭；稳压器通过USB接口获得输入电压，向主控电路输出恒定电压。

由此可见，利用USB接口从移动设备直接获取电压，并设有稳压器以保证电压稳定供应，数字信号处理器与数模转换器是以单片机为主构成的集成块。本实施例中采用的此类集成块能够连续工作60-70小时无故障，不仅可靠性高，而且具有速度快、工作电压低、功耗低等特点。利用USB接口从移动设备提取电压，对获得的数字音频信号进行解码及DAC转换，控制功能和环境适应能力非常强，同时适合大规模生产。

优选地，USB接口上的第一端子用于接收电压信号。

由此可见，从USB接口提取电压，免去了安装外置电压的麻烦，使耳机更具有便携性，美观性。

优选地，USB接口上的第二端子用于引入音频负信号；USB接口上的第三端子用于引入音频正信号。

由此可见，从USB接口获得音频信号，降低了耳机成本且顺应了当前科技的趋势。

优选地，稳压器的数量为两个，包括第一稳压器和第二稳压器，第一稳压器从USB接口接收5V输入电压后输出3.3V模拟电压，经LC滤波后输出3.3V数字电压；第二稳压器从USB接口接收5V输入电压后输出1.8V模拟电压。

由此可见，稳压器为整个系统提供了稳定的电压，不仅推高了功率，而且提高了输出电流的稳定性，同时保证了音频信号的低失真，使用户获得了良好的音质。而经滤波后输出脉冲信号，它随时间不连续变化。在输入电压负载、环境温度、电路参数变化时仍能保持输出电压恒定。

优选地，还包括一个麦克风，麦克风接收外界声音后，将变动压力转成电信号，传至数模转换器。

由此可见，麦克风用于手机通话，增加了耳机的多功能用途，也降低了通话状态下手机产生的电磁辐射对使用者的危害。

优选地，还包括至少一个开关按键，开关按键向数字信号处理器输出信号。

由此可见，通过开关键可不用经过设备去控制音乐的切换、播放及暂停等操作，增强了耳机的控制功能。

由上述方案可见，利用USB接口从移动设备直接获得电压，并设有至少一个稳压器，由集成模块控制的带USB接口的数字音频解码无源耳机，在获得良好音质的情况下，免去了外加电源的麻烦，提高了耳机的便携性。同时，在可靠的输出电压保障下，系统获得了稳定的输入功率，从移动设备获取的数字音频信号经集成模块解码及DAC转换后，输出的模拟音频信号音场变宽、声音流动感增强、高中低音层次分明、声音的动态效果更好。本实施例中附设有麦克风及控制开关，这进一步提高了耳机的控制功能和可操作性。这样一款音质良好、功率稳定、功能齐全的数字音频解码无源耳机必会受到市场用户的广泛欢迎。

附图说明

图1是本实用新型实施例中整体电路框图。

图2是本实用新型实施例中数字信号处理器电路图。

图3是本实用新型实施例中数模转换器电路图。

图4是本实用新型实施例中输出电压为第一稳压器电路图。

图5是本实用新型实施例中输出电压为第二稳压器电路图。

图6是本实用新型实施例中USB接口电路图。

图7是本实用新型实施例中加入MCLK的I2S格式传输示意图。

图8是本实用新型实施例中音量控制开关及暂停开关的电路图。

图9是本实用新型实施例中麦克风的电路图。

本实用新型的功能特点及目的实现将结合实施例并参照附图作进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例详细说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型所提供的一种带USB接口的数字音频解码无源耳机，包括数字信号处理器20、数模转换器30以及给予装置可靠供电的第一稳压器40、第二稳压器50、USB接口60、喇叭70、音量控制开关80及麦克风90。本实用新型相对于现有技术的改进之处在于，USB接口60用于获得数字音频信号和电压信号，且设第一稳压器40和第二稳压器50，可保证耳机的各用电模块所需的恒定电压，用电模块是喇叭70、音量控制开关80及麦克风90等器件。数字音频信号经数字信号处理器20解码后，按照I2S音频协议传输至数模转换器30，输出模拟电信号，通过喇叭播放出声音。

如图2所示，数字信号处理器20由8051单片机以及外围电路构成，其中引脚17、18、19及引脚24连接USB接口，用以提取数字音频信号及电压信号；引脚14接在第一稳压器40上，引脚15接在第二稳压器50上，输入音频从引脚10、11通过，并接在第一稳压器40上，提供恒定的电压。数字音频信号经解码后从引脚31输出，并加入了MCLK信号，按照I2S音频协议在数字信号处理器20和数模转换器30之间进行传输。

如图3所示，数模转换器30由第一稳压器40和第二稳压器50供电，引脚1和引脚2接在第一稳压器40上，引脚8和引脚18接在第二稳压器50上，数字音频信号经过解码后按照I2S音频协议被传输至数模转换器30，从其引脚35、引脚36输入。其中，I2S总线，又称集成电路内置音频总线，该总线专责于音频设备之间的数据传输，广泛应用于各种多媒体系统。由于该总线采用了沿独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。

在数字音频信号按I2S音频总线协议传输的过程中，为了使信号在数字音频解码器20和数模转换器30之间能够更好的同步，本实施例另加有一个信号MCLK，即主时钟，它的频率是24MHZ，为采样频率的256倍，经数模转换器30转换后的信号频率是96KHZ。图7是I2S的传输示意图，其中，主时钟信号从其引脚1进入，电容C18接引脚4，另一端与引脚3相连且接地。

如图4、图5所示，第一稳压器40和第二稳压器50输入电压都为5V。其中第一稳压器40输出模拟电压是3.3V，加有包括电感L4的滤波电路，经滤波作用输出3.3V数字电压。第二稳压器50从USB接口接收5V输入电压后，输出1.8V模拟电压。经滤波后输出脉冲信号，随时间不连续变化。在输入电压负载、环境温度、电路参数变化时仍能保持输出电压恒定。使用这两个稳压器，为耳机内部各个用电模块恒定的电压供应提供了保障，使得音频数据传输过程变得可靠，音色更佳、音域更广。

经数字信号处理器20解码后的数字音频信号经数模转换器30进行数模转换即DAC后变成模拟音频信号。DAC格式具有以下特点，支持AC-3、DTS同一级别的高质量音频压缩算法；支持频率从22K-1M；支持通道数从1-32通道，包括5.1和7.1；支持16位到32位；每通道独立编码，无干扰、串扰问题；每通道位率为75、100、120、150kbps等。

如图3所示，经DAC转换后的模拟音频信号从数模转换器30的引脚21和引脚23输出。引脚21连接有极电容C11和下拉电阻R7，对应输出耳机右声道；引脚23连接有极电容C9与下拉电阻R6，对应输出耳机左声道，模拟音频信号通过各设在左声道、右声道上的喇叭发出声音。

如图6所示，图6是USB接口示意图，本实施例的USB接口是一个micro usb接口，是使用安卓系统的移动设备通用接口，它比部分手机的mini usb接口更小，支持OTG，针脚是5pin。USB接口包括第一端子TP1、第二端子TP2、第三端子TP3和第四端子TP4。第一端子TP1接上电感L2与L3，电感L2接在G6530N的引脚24上，电感L3接在G6530模块的引脚17上，用于从移动设备提取电压信号；第二端子TP2串接电阻R10后与G6530上的引脚18相连，用于引入音频负信号；第三端子TP3串接电阻R11后与G6530上的引脚19相连，用于引入音频正信号；第四端子TP4接地。按此连接后，micro usb接口可从音频设备中获得音频信号，同时获得5V电压。5V电压通过稳压器可向系统提供恒定的1.7V、3.3V电压，为良好的音质提供了保障。

此外，如图8所示，本实施例中的耳机还设有控制耳机音量增减的开关及播放或暂停音乐的开关，上述开关由CM6530N集成模块控制。其中开关SW1接在引脚3上用于控制增大音量；开关SW2接在引脚2上用于控制减小音量；开关SW3接在引脚1上，用于控制音乐的暂停和播放；在录音状态下用于进行接听和挂断。通过上述开关，可不通过移动设备即可控制音乐播放，操作简单、使用便捷。

本实施例中的数字音频耳机还设有通话及录音状态下使用的麦克风。如图9所示，麦克风由数模转换器30控制，接在数模转换器引脚2和引脚7上，当接收外界声音后，将变动压力转成电信号，传输至数模转换器30。而要接通电话也无需打开手机，既可通过所述开关SW3进行接听，也可通过开关SW3进行挂断通话的操作。在录音状态下，麦克风也可替代移动设备内的麦克风进行使用。

需要说明的是，本实用新型的micro usb接口，可通配所有安卓设备及其它带micro usb接口的设备。对于苹果公司的产品，可将耳机搭配转换器后再与之进行连接，可从音频设备中获得音频信号，同时能获得电压，电压通过稳压器输出后可向系统提供稳定可靠的电压。

综上所述，本实用新型通过对USB接口的多功能使用，既可提取音频，还可提取电压以满足系统利用。在系统中加入的稳压模块使得电压供应更为可靠，系统运行变得更加稳定。获取的数字音频信号经由8051单片机构成的集成模块进行解码及数模转换，在加有MCLK主时钟信号的I2S音频协议下进行传输，数字音频的传输速度变快、效率提高，音频损耗变小，音场加宽，高中低音层次分明，声音流动感强，播放时声音的动态效果变好。且本实用新型所使用的8051单片机成本低廉，集成块功能强大，不仅具有数字解码和数模转换功能，而且兼具通话及录音功能。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均等同包含在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种带USB接口的数字音频解码无源耳机，包括USB接口、主控电路及喇叭，其特征在于：所述USB接口接收电压信号及获取数字音频信号；所述主控电路包括数字信号处理器、数模转换器及至少一个稳压器；其中，所述数字信号处理器包括单片机，用于接收并解码从移动设备中获取的数字音频信号；所述数模转换器用于将所述数字信号处理器已解码的数字音频信号转换成模拟音频信号，所述模拟音频信号输出至所述喇叭；所述稳压器通过所述USB接口获得输入电压，并向所述主控电路输出恒定电压。

2.根据权利要求１所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：所述USB接口上的第一端子用于接收电压信号。

3.根据权利要求1或2所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：所述USB接口上的第二端子用于引入音频负信号。

4.根据权利要求1或2所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：所述USB接口上的第三端子用于引入音频正信号。

5.根据权利要求1所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：所述稳压器的数量为两个，包括第一稳压器和第二稳压器，所述第一稳压器从所述USB接口接收5V输入电压后统输出3.3V模拟电压，经LC滤波后输出3.3V数字电压；所述第二稳压器从所述USB接口接收5V输入电压后输出1.8V模拟电压。

6.根据权利要求1所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：还包括一个麦克风，所述麦克风将接收到的外界声音转成电信号并传至数模转换器。

7.根据权利要求1所述的带USB接口的数字音频解码无源耳机，其特征在于：还包括至少一个开关按键，所述开关按键向所述数字信号处理器输出信号。