CN206226661U - 一种音频设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种音频设备，包括左声道扬声器、右声道扬声器、3.5mm插座、USB插座、解码单元、控制单元和选通单元，3.5mm插座具有左声道弹片和右声道弹片，左声道弹片和右声道弹片分别连接至选通单元的第一个输入端和第二个输入端；解码单元被设置为对USB插座传输的差分数字信号进行数模转换处理、得到模拟左声道信号和模拟右声道信号，并将模拟左声道信号和模拟右声道信号分别传送至选通单元的第三个输入端和第四个输入端；控制单元被设置为根据3.5mm插座和USB插座的连接状态控制选通单元的选通状态。通过本实用新型的音频设备，实现了USB接口和3.5mm接口在音频设备上的兼容。

Description

一种音频设备

技术领域

本实用新型涉及音频设备技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种设置有3.5mm插座和USB插座的音频设备。

背景技术

随着带Type-C接口的手机逐渐增多，Type-C接口能够兼容音频信号，支持Type-C接口的音频设备也越来越多，但是Type-C接口音频设备与标准3.5mm接口音频设备的接口不同，各自只能独立使用，互不兼容。

由于新技术的应用，造成了通用性的缺陷，由于新老技术的快速更新换代造成Type-C接口耳机和3.5mm接口耳机同时存在的局面。

目前市面的很多音频设备已经无法适应新的Type-C接口的电子设备。但最新的只有Type-C接口的Type-C接口又无法兼容没有Type-C接口的电子设备，不能兼容，形成资源浪费。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的是提供一种设置有3.5mm插座、USB插座的音频设备。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种音频设备，包括左声道扬声器、右声道扬声器、3.5mm插座、USB插座、解码单元、控制单元和选通单元，所述3.5mm插座具有左声道弹片和右声道弹片，所述左声道弹片和所述右声道弹片分别连接至所述选通单元的第一个输入端和第二个输入端；所述解码单元被设置为对所述USB插座传输的差分数字信号进行数模转换处理、得到模拟左声道信号和模拟右声道信号，并将所述模拟左声道信号和所述模拟右声道信号分别传送至所述选通单元的第三个输入端和第四个输入端；所述控制单元被设置为根据所述3.5mm插座和所述USB插座的连接状态控制所述选通单元的选通状态，以选择所述选通单元的一输入端作为左声道输入端连接至所述左声道扬声器、并选择所述选通单元的另一输入端作为右声道输入端连接至所述右声道扬声器。

可选的是，所述音频设备还包括蓝牙芯片，所述蓝牙芯片被设置为对接收到的射频信号进行解调及模数转换处理、得到解调左声道信号和解调右声道信号，并将所述解调左声道信号和所述解调右声道信号分别传送至所述选通单元的第五个输入端和第六个输入端，所述控制单元还被设置为根据所述蓝牙芯片的连接状态控制所述选通单元的选通状态。

可选的是，所述音频设备还包括电池和充电芯片，所述充电芯片被设置为根据所述USB插座的电源针脚提供的电源为所述电池充电。

可选的是，所述音频设备还包括功放单元，所述功放单元被设置为将所述左声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至所述左声道扬声器、并将所述右声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至所述右声道扬声器。

可选的是，所述音频设备还包括第一滤波单元和第二滤波单元，所述第一滤波单元被设置为将所述左声道弹片输入的信号进行滤波处理后传送至所述第一个输入端；所述第二滤波单元被设置为将所述右声道弹片输入的信号进行滤波处理后传送至所述第二个输入端。

可选的是，所述第一滤波单元包括串联连接在所述左声道弹片和所述第一个输入端之间的第一电感和第一电容、及并联连接在所述第一电感和所述第一电容之间的电位点和接地端之间的第一电阻和第二电容。

可选的是，所述第二滤波单元包括串联连接在所述右声道弹片和所述第二个输入端之间的第二电感和第三电容、及并联连接在所述第二电感和所述第三电容之间的电位点和接地端之间的第二电阻和第四电容。

可选的是，所述USB插座至少包括USB A型插座、micro USB插座、mini USB插座、Type-C插座中的任意一种。

可选的是，所述控制单元由一MCU提供。

可选的是，所述选通单元由两个四选一选择器提供。

本实用新型的发明人发现，在现有技术中，存在现有的音频设备USB接口和3.5mm接口无法兼容的问题。而在本实用新型的实施例中，通过检测3.5mm插座和USB插座的连接状态控制选通单元的选通状态，实现了USB接口和3.5mm接口在音频设备上的兼容。因此，本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本实用新型是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型一种音频设备的一种实施结构的方框原理图；

图2为根据本实用新型一种音频设备3.5mm连接状态的检测电路的一种实施结构的电路原理图；

图3为根据本实用新型一种音频设备的另一种实施结构的方框原理图。

附图标记说明：

U1：控制单元；U2：选通单元；

U3：解码单元；U4-蓝牙芯片；

U5：充电芯片；U6：功放单元；

U7：第一滤波单元；U8：第二滤波单元；

J1：3.5mm插座；J2：USB插座；

L：3.5mm插座的左声道弹片；R：3.5mm插座的右声道弹片；

F：3.5mm插座的固定弹片；U9：检测电路；

D+、D-：USB插座的差分针脚； VBUS：USB插座的电源针脚；

GND1：USB插座的接地针脚；GND：接地端；

LE：左耳听筒；RE：右耳听筒；

Battery：电池；VDD：电源端；

LEFT1：左声道信号；RIGHT1：右声道信号；

LEFT2：模拟左声道信号；RIGHT2：模拟右声道信号；

LEFT3：解调左声道信号；RIGHT3：解调右声道信号；

S1：连接信号；L1、L2、L3：电感；

C1、C2、C3、C4、C5：电容；R1、R2、R3、R4、R5、R6：电阻；

in1、in2、in3、in4、in5、in6：选通单元的输入端。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的USB接口和3.5mm接口在音频设备上无法实现兼容的问题，提供了一种音频设备，如图1所示，包括左声道扬声器LE、右声道扬声器RE、3.5mm插座J1、USB插座J2、解码单元U3、控制单元U1和选通单元U2；其中，3.5mm插座J1具有左声道弹片L和右声道弹片R，还包括接地弹片G、及用于与左声道弹片L和/或右声道弹片R接触连接的固定弹片，左声道弹片L用于传输左声道信号LEFT1，右声道弹片R用于传输右声道信号RIGHT1，且在该3.5mm插座J1内插入匹配的3.5mm插头时，具有接触连接的固定弹片的左声道弹片L和/或右声道弹片R将与对应的固定弹片分离，左声道弹片L和右声道弹片R分别连接至选通单元U2的第一个输入端in1和第二个输入端in2；USB插座J2至少包括一对差分针脚D+、D-，电源针脚VBUS和接地针脚GND1，其中一对差分信号针脚D+、D-用于传输差分数字信号，解码单元U3被设置为对USB插座J2的一对差分针脚D+、D-传输的差分数字信号进行数模转换处理、得到模拟左声道信号LEFT2和模拟右声道信号RIGHT2，并将模拟左声道信号LEFT2和模拟右声道信号RIGHT2分别传送至选通单元U2的第三个输入端in3和第四个输入端in4；控制单元U1被设置为根据3.5mm插座J1和USB插座J2的连接状态控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的一输入端作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的另一输入端作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE。

其中，USB插座J2至少包括USB A型插座、micro USB插座、mini USB插座、Type-C插座中的任意一种，解码单元U3可以由编解码芯片提供。

根据3.5mm插座J1和USB插座J2的连接状态确定扬声器播放内容的来源，例如可以是在3.5mm插座J1插入对应的插头的情况下，无论USB插座J2是否插入对应的USB数据线与电子设备建立连接，控制单元U1可以均控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的输入端in1作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的输入端in2作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE，使得左声道扬声器LE播放左声道弹片L传输的左声道信号LEFT1的内容，右声道扬声器RE播放右声道R传输的右声道信号RIGHT1的内容；在3.5mm插座J1没有插入对应的插头、而USB插座J2插入对应的USB数据线与电子设备建立连接的情况下，控制单元U1可以均控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的输入端in3作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的输入端in4作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE，使得左声道扬声器LE播放模拟左声道信号LEFT2的内容，右声道扬声器RE播放模拟右声道信号RIGHT2的内容。这样，就实现了USB接口和3.5mm接口在音频设备上的兼容。

在本实用新型的一个具体实施例中，该音频设备还包括蓝牙芯片U4，蓝牙芯片U4接收到的是连接的电子设备发送的经过调制的数字信号，因此，蓝牙芯片U4被设置为对接收到的射频信号进行解调及模数转换处理、得到解调左声道信号LEFT3和解调右声道信号RIGHT3，并将解调左声道信号LEFT3和解调右声道信号RIGHT3分别传送至选通单元U2的第五个输入端in5和第六个输入端in6，在此基础上，控制单元U1被设置为根据3.5mm插座J1、USB插座J2和蓝牙芯片的连接状态控制选通单元U2的选通状态。

例如，可以是在3.5mm插座J1插入对应的插头的情况下，无论USB插座J2是否插入对应的USB数据线与电子设备建立连接、蓝牙芯片U4是否与电子设备建立连接，控制单元U1可以均控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的输入端in1作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的输入端in2作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE，使得左声道扬声器LE播放左声道弹片L传输的左声道信号LEFT1的内容，右声道扬声器RE播放右声道R传输的右声道信号RIGHT1的内容；在3.5mm插座J1没有插入对应的插头、蓝牙芯片U4与电子设备建立连接的情况下，无论插座J2是否插入对应的USB数据线与电子设备建立连接，控制单元U1可以均控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的输入端in5作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的输入端in6作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE，使得左声道扬声器LE播放解调左声道信号LEFT3的内容，右声道扬声器RE播放解调右声道信号RIGHT3的内容；在3.5mm插座J1没有插入对应的插头、蓝牙芯片U4没有与电子设备建立连接、而USB插座J2插入对应的USB数据线与电子设备建立连接的情况下，控制单元U1可以均控制选通单元U2的选通状态，以选择选通单元U2的输入端in3作为左声道输入端连接至左声道扬声器LE、并选择选通单元U2的输入端in4作为右声道输入端连接至右声道扬声器RE，使得左声道扬声器LE播放模拟左声道信号LEFT2的内容，右声道扬声器RE播放模拟右声道信号RIGHT2的内容。

这样，该音频设备在实现了USB接口和3.5mm接口在音频设备上的兼容的同时，还具备蓝牙功能，进而提高了音频设备的可移动性。

其中，控制单元U1可以由一MCU提供，选通单元U2可以但不局限于由两个四选一选择器提供，可以是一个选择器选择出作为左声道输入端的输入端，另一个选择器选择出作为右声道输入端的输入端，具体的，可以是输入端in1、in3、in5作为一个选择器的输入端，输入端in2、in4、in6作为另一个选择器的输入端。

在此基础上，在本实用新型的一个具体实施例中，该音频设备还包括电池battery和充电芯片U5，充电芯片U5被设置为根据USB插座J2的电源针脚VBUS提供的电源为电池battery充电。这样，只要在USB插座J2插入对应的USB数据线与电子设备或者电源适配器建立连接时，充电芯片U5就可以根据USB插座的电源针脚VBUS提供的电源为电池battery充电。

由于选通单元U2的输入端输入的左声道信号LEFT1、右声道信号RIGHT1、模拟左声道信号LEFT2、模拟右声道信号RIGHT2、解调左声道信号LEFT3和解调右声道信号RIGHT3的功率均比较小，可能不足以驱动对应的扬声器，因此，在本实用新型的一个具体实施例中，该音频设备还包括功放单元U6，功放单元U6被设置为将左声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至左声道扬声器、并将右声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至右声道扬声器。

通过3.5mm插座传输的左声道信号LEFT1和右声道信号RIGHT1中可能会携带有高频噪声，该噪声会影响用户的听感，因此，在本实用新型的一个具体实施例中，该音频设备还包括第一滤波单元U7和第二滤波单元U8，第一滤波单元U7被设置为将左声道弹片L输入的左声道信号LEFT1进行滤波处理后传送至第一个输入端in1；第二滤波单元U8被设置为将右声道弹片R输入的信号进行滤波处理后传送至第二个输入端in2。

进一步地，第一滤波单元U7包括串联连接在左声道弹片L和第一个输入端in1之间的第一电感L1和第一电容C1、及并联连接在第一电感L1和第一电容C1之间的电位点和接地端GND之间的第一电阻R1和第二电容C2。

为了使得第一滤波单元U7和第二滤波单元U8的滤波效果相同，则可以使他们的电路结构相同，第二滤波单元U8包括串联连接在右声道弹片R和第二个输入端in2之间的第二电感L2和第三电容C3、及并联连接在第二电感L2和第三电容C3之间的电位点和接地端GND之间的第二电阻R2和第四电容C4。

其中，上述电容C1和电容C3主要用于隔直流，电容C2和电阻R1、电容R4和电阻R2均构成低通滤波电路，上述第一电感L1和第二电感L2均为磁珠，可用于滤除特定频率例如100-200MHz的噪声信号。

在此基础上，当右声道弹片R具有对应接触连接的固定弹片F时，控制单元U1可以通过检测右声道弹片R与固定弹片F之间是否连接来检测3.5mm插座J1的连接状态，具体为如果右声道弹片R与固定弹片F之间连接则表明3.5mm插座J1没有插入对应的插头，如果右声道弹片R与固定弹片F之间没有连接则表明3.5mm插座J1插入了对应的插头。其检测电路U9可以如图2所示，包括一单刀双掷开关的例如PNP型三极管或者P沟道MOS管，也可以是NPN型三极管或者N沟道MOS管，在本实施例中采用的是PNP型三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R4和电阻R6连接到一电源端VDD上，该电源端VDD例如可以是电池的放电电压输出端或者控制单元U1的供电电压输入端，该三极管Q1的基极还通过串联的电阻R4和电阻R3连接至固定弹片F上，电阻R3和电阻R4之间的电位点和接地端GND之间还连接有电容C5，其中，电阻R3的阻值远小于电阻R6的阻值，使得在右声道弹片R与固定弹片F接触连接时，电阻R3与电阻R6支架的电位点输出低电平；三极管Q1的发射极连接至电源端VDD，集电极经电阻R5接地，集电极输出3.5mm插座J1的连接信号S1，这样，在3.5mm插座J1在没有插入对应的插头时，右声道弹片R和固定弹片F接触连接，且右声道弹片R通过电阻R2接地，因此三极管Q1的基极为低电平、三极管Q1导通，连接信号S1为高电平；当3.5mm插座J1在插入对应的插头时，右声道弹片R和固定弹片F之间连接断开，因此三极管Q1的基极为高电平、三极管Q1截止，连接信号S1为低电平，这样，将连接信号S1通过GPIO接口输入到控制单元U1，控制单元U1根据连接信号S1的电平高低就能够得到3.5mm插座J1的连接状态，具体为，当检测到连接信号S1为高电平时，说明3.5mm插座J1没有插入对应的插头；当检测到连接信号S1为低电平时，说明3.5mm插座J1插入了对应的插头。

由于电子设备的USB接口的D+和/或D-针脚经上拉电阻连接至电源针脚，因此，解码单元U3在USB插座J2的D+和/或D-针脚上检测到高电平，则可以认为USB插座J2通过对应的USB数据线与电子设备建立连接，反之，则可以认为USB插座J2没有与电子设备建立连接，解码单元U3例如可以通过I2C接口将检测结果发送至控制单元U1，控制单元U1根据接收到的检测结果判断USB插座J2的连接状态。

还可以设置蓝牙芯片U4将是否与电子设备通过蓝牙建立连接的结果发送至控制单元U1，例如可以通过UART接口、I2C接口、SPI接口或者GPIO接口等发送连接结果，控制单元U1根据接收到的结果判断蓝牙芯片U4的连接状态。

上述音频设备例如可以是耳机、音箱等。通过本实用新型的音频设备，就实现了多种音频输入之间的兼容，大幅增加音频设备的使用场合，提高音频设备的适用性。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种音频设备，其特征在于，包括左声道扬声器(LE)、右声道扬声器(RE)、3.5mm插座(J1)、USB插座(J2)、解码单元(U3)、控制单元(U1)和选通单元(U2)，所述3.5mm插座(J1)具有左声道弹片(L)和右声道弹片(R)，所述左声道弹片(L)和所述右声道弹片(R)分别连接至所述选通单元(U2)的第一个输入端(in1)和第二个输入端(in2)；所述解码单元(U3)被设置为对所述USB插座(J2)传输的差分数字信号进行数模转换处理、得到模拟左声道信号(LEFT2)和模拟右声道信号(RIGHT2)，并将所述模拟左声道信号(LEFT2)和所述模拟右声道信号(RIGHT2)分别传送至所述选通单元(U2)的第三个输入端(in3)和第四个输入端(in4)；所述控制单元(U1)被设置为根据所述3.5mm插座(J1)和所述USB插座(J2)的连接状态控制所述选通单元(U2)的选通状态，以选择所述选通单元(U2)的一输入端作为左声道输入端连接至所述左声道扬声器(LE)、并选择所述选通单元(U2)的另一输入端作为右声道输入端连接至所述右声道扬声器(RE)。

2.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备还包括蓝牙芯片(U4)，所述蓝牙芯片(U4)被设置为对接收到的射频信号进行解调及模数转换处理、得到解调左声道信号(LEFT3)和解调右声道信号(RIGHT3)，并将所述解调左声道信号(LEFT3)和所述解调右声道信号(RIGHT3)分别传送至所述选通单元(U2)的第五个输入端(in5)和第六个输入端(in6)，所述控制单元(U1)还被设置为根据所述蓝牙芯片(U4)的连接状态控制所述选通单元(U2)的选通状态。

3.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备还包括电池(battery)和充电芯片(U5)，所述充电芯片(U5)被设置为根据所述USB插座(J2)的电源针脚(VBUS)提供的电源为所述电池(battery)充电。

4.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备还包括功放单元(U6)，所述功放单元(U6)被设置为将所述左声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至所述左声道扬声器(LE)、并将所述右声道输入端输入的信号进行放大处理后传送至所述右声道扬声器(RE)。

5.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述音频设备还包括第一滤波单元(U7)和第二滤波单元(U8)，所述第一滤波单元(U7)被设置为将所述左声道弹片(L)输入的信号进行滤波处理后传送至所述第一个输入端(in1)；所述第二滤波单元(U8)被设置为将所述右声道弹片(R)输入的信号进行滤波处理后传送至所述第二个输入端(in2)。

6.根据权利要求5所述的音频设备，其特征在于，所述第一滤波单元(U7)包括串联连接在所述左声道弹片(L)和所述第一个输入端(in1)之间的第一电感(L1)和第一电容(C1)、及并联连接在所述第一电感(L1)和所述第一电容(C1)之间的电位点和接地端(GND)之间的第一电阻(R1)和第二电容(R2)。

7.根据权利要求5所述的音频设备，其特征在于，所述第二滤波单元(U8)包括串联连接在所述右声道弹片(R)和所述第二个输入端(in2)之间的第二电感(L2)和第三电容(C3)、及并联连接在所述第二电感(L2)和所述第三电容(C3)之间的电位点和接地端(GND)之间的第二电阻(R2)和第四电容(C4)。

8.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述USB插座(J2)至少包括USB A型插座、micro USB插座、mini USB插座、Type-C插座中的任意一种。

9.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述控制单元(U1)由一MCU提供。

10.根据权利要求1所述的音频设备，其特征在于，所述选通单元(U2)由两个四选一选择器提供。