CN207340171U - 一种音频隔离装置及音箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于音频设计领域，提供了一种音频隔离装置。音频隔离装置至少包括音频信号接口和隔离电路，隔离电路将音频信号接口的音频信号线和音频信号地线隔离，消除了在外部信号源和外部电源来源一致时由地线引入音频信号的干扰，降低了输出噪音，提高了音箱的性能。

Description

一种音频隔离装置及音箱

技术领域

本实用新型属于音频设计领域，尤其涉及一种音频隔离装置。

背景技术

现有技术中，有源音箱上设置有电源接口和音频信号接口，外部电源通过电源接口来给音箱供电或充电，外部信号源通过音频信号接口向音箱输入音频信号。

若外部电源和外部信号源是独立分开的，例如，若外部电源来自于独立的电源适配器，外部信号源来自于电脑，则对音箱音频信号的播放没有影响。若外部电源和外部信号源来源相同，没有独立分开，例如，若外部电源和外部信号源均来自电脑，电脑在向音箱供电的同时，还向音箱输入音频信号，则由于音频信号接口的地线与电源接口的地线之间存在的地电位差，以及可能存在的接地回路，使得音箱输出存在噪声，性能较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种音频隔离装置，旨在解决现有技术中，音箱在外部电源和外部信号源来源相同时存在输出噪声，性能差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种音频隔离装置，包括连接外部信号源的音频信号接口，所述音频隔离装置还包括：

隔离电路，所述隔离电路的第一输入端连接所述音频信号接口的音频信号线，所述隔离电路的第二输入端连接所述音频信号接口的音频信号地线，所述隔离电路的第三输入端连接电源，所述隔离电路对经由所述音频信号线与所述音频信号地线传输的信号进行隔离处理后，通过输出信号线和输出信号地线输出信号。

所述音频隔离装置还可包括：

地线连接电路，所述地线连接电路连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间，所述地线连接电路在外部信号源和外部电源独立分开时为音频信号提供地线连接。

其中，所述地线连接电路可包括：

第一电阻R1，所述第一电阻R1连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间。

或者，所述地线连接电路可包括：

第一电感L1，所述第一电感L1连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间。

或者，所述地线连接电路可包括开关电路。

所述开关电路可包括：

电子开关单元，所述电子开关单元连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间；

控制单元，所述控制单元连接所述电子开关单元，所述控制单元控制所述电子开关单元的通断。

上述音频隔离装置还可包括：

电源转换电路，所述电源转换电路连接在电源和所述隔离电路之间，所述电源转换电路将电源的电压转换成所述隔离电路的适配电压后向所述隔离电路供电。

上述音频隔离装置中，所述隔离电路可包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一运放A1；所述第一运放A1的同相输入端顺次通过所述第三电阻R3和所述第一电容C1连接所述音频信号线，所述第一运放A1的反相输入端顺次通过所述第四电阻R4和所述第二电容C2连接所述音频信号地线，所述第一运放A1的反相输入端还通过所述第五电阻R5连接所述第一运放A1的输出端，所述第一运放A1的电源端连接电源、并顺次通过所述第七电阻R7和所述第八电阻R8连接等电势，所述第一运放A1的接地端连接等电势，所述第六电阻R6的第一端连接所述第一运放A1的同相输入端，所述第六电阻R6的第二端连接在所述第七电阻R7与所述第八电阻R8连接的线路上，所述第四电容C4的第一端连接在所述第七电阻R7与所述第八电阻R8连接的线路上，所述第四电容C4的第二端连接等电势，所述第四电容C4的第二端还连接所述输出信号地线，所述第一运放A1的输出端通过所述第三电容C3连接所述输出信号线。

或者，所述隔离电路可包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、NPN型的第一三极管Q1、NPN型的第二三极管Q2、NPN型的第三三极管Q3、二极管D1、第二运放A2；所述音频信号线通过所述第五电容C5连接所述第九电阻R9的第一端，所述音频信号地线通过所述第六电容C6连接所述第九电阻R9的第二端，所述第一三极管Q1的基极连接所述第九电阻R9的第一端，所述第二三极管Q2的基极连接所述第九电阻R9的第二端，所述第一三极管Q1的集电极和所述第二三极管Q2的集电极连接电源，所述第一三极管Q1的发射极通过所述第十二电阻R12连接等电势，所述第二三极管Q2的发射极通过所述第十一电阻R11连接等电势，所述第二运放A2的同相端通过所述第十三电阻R13连接所述第一三极管Q1的发射极，所述第二运放A2的反相端通过所述第十四电阻R14连接所述第二三极管Q2的发射极，所述第二运放A2的电源端连接电源，所述第二运放A2的接地端连接等电势，所述第二运放A2的同相端还通过所述第十五电阻R15连接所述第三三极管Q3的发射极，所述第三三极管Q3的集电极连接电源，所述第三三极管Q3的发射极还通过所述第十七电阻R17连接等电势，所述第三三极管Q3的基极通过所述第七电容C7连接等电势，所述第二运放A2的反相端通过所述第十六电阻R16连接所述第二运放A2的输出端，所述第二运放A2的输出端通过所述第八电容C8连接所述输出信号线，电源还顺次通过所述第十九电阻R19和所述第二十电阻R20连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接等电势和所述输出信号地线，所述第十八电阻R18的第一端连接所述第三三极管Q3的基极，所述第十八电阻R18的第二端连接在所述第十九电阻R19和所述第二十电阻R20的连接线路上，所述第十八电阻R18的第二端还通过所述第十电阻R10连接所述第二三极管Q2的基极。

本实用新型的另一目的在于，还提供了一种音箱，包括喇叭、连接所述喇叭的音频放大电路，所述音箱还包括如上所述的音频隔离装置，所述音频隔离装置通过所述输出信号线和所述输出信号地线连接所述音频放大电路。

本实用新型中，音频隔离装置至少包括音频信号接口和隔离电路，隔离电路将音频信号接口的音频信号线和音频信号地线隔离，消除了在外部信号源和外部电源来源一致时由地线引入音频信号的干扰，降低了输出噪音，提高了音箱的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的音频隔离装置的电路原理图；

图2A是本实用新型实施例一的隔离电路的一种电路图；

图2B是本实用新型实施例一的隔离电路的另一种电路图；

图3是本实用新型实施例一中，音频信号接口为模拟音频信号接口时的结构图；

图4A是本实用新型实施例一中，音频信号接口为数字音频信号接口时的一种结构图；

图4B是本实用新型实施例一中，音频信号接口为数字音频信号接口时的另一种结构图；

图5是本实用新型实施例二提供的音频隔离装置的电路原理图；

图6A是本实用新型实施例二的地线连接电路的一种结构图；

图6B是本实用新型实施例二的地线连接电路的另一种结构图；

图6C是本实用新型实施例二的地线连接电路的再一种结构图；

图6D是本实用新型实施例二的地线连接电路的再一种结构图；

图6E是本实用新型实施例二的开关电路的结构图；

图7是本实用新型实施例三提供的音频隔离装置的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了解决音箱在外部电源和外部信号源来源相同时存在的输出噪声，本实用新型提供了一种音频隔离装置，该音频隔离装置包括音频信号接口和隔离电路，隔离电路将音频信号接口的音频信号线和音频信号地线隔离，以起到降低噪音的作用。以下将结合实施例进行详细说明：

实施例一

本实用新型实施例一提供了一种音频隔离装置，如图1所示，包括：音频信号接口11，音频信号接口11用于连接外部信号源；隔离电路12，隔离电路12的第一输入端连接音频信号接口11的音频信号线A，隔离电路12的第二输入端连接音频信号接口11的音频信号地线B，隔离电路12的第三输入端连接电源，隔离电路12对经由音频信号线A与音频信号地线B传输的信号进行隔离处理后，通过输出信号线C和输出信号地线D连接其它外部电路以输出信号，例如，输出信号线C和输出信号地线D可连接音频放大电路，音频放大电路对经由输出信号线C和输出信号地线D输出的信号进行放大处理后，由喇叭播放。

在一种情况下，如图2A所示，隔离电路12可包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一运放A1。其中，第一运放A1的同相输入端+顺次通过第三电阻R3和第一电容C1连接音频信号线A，第一运放A1的反相输入端-顺次通过第四电阻R4和第二电容C2连接音频信号地线B，第一运放A1的反相输入端-还通过第五电阻R5连接第一运放A1的输出端，第一运放A1的电源端连接电源、并顺次通过第七电阻R7和第八电阻R8连接等电势，第一运放A1的接地端连接等电势，第六电阻R6的第一端连接第一运放A1的同相输入端+，第六电阻R6的第二端连接在第七电阻R7与第八电阻R8连接的线路上，第四电容C4的第一端连接在第七电阻R7与第八电阻R8连接的线路上，第四电容C4的第二端连接等电势，第四电容C4的第二端还连接输出信号地线D，第一运放A1的输出端通过第三电容C3连接输出信号线C。

图2A所示的电路的工作原理是：音频信号经第一电容C1和第三电阻R3输入到第一运放A1的同相输入端+，经第二电容C2和第四电阻R4到音频信号地，形成回路。第一运放A1的同相输入端+通过第六电阻R6接到第七电阻R7、第八电阻R8和第四电容C4组成的参考电压电路，给第一运放A1提供偏置电压，确保第一运放A1工作正常。第一运放A1经第三电容C3输出信号，第五电阻R5给输出信号提供反馈回路。音频输入和输出不共地，即音频信号地线B和输出信号地线D没有连接，从而达到隔离的目的。

在另一种情况下，如图2B所示，隔离电路12可包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、NPN型的第一三极管Q1、NPN型的第二三极管Q2、NPN型的第三三极管Q3、二极管D1、第二运放A2。其中，音频信号线A通过第五电容C5连接第九电阻R9的第一端，音频信号地线B通过第六电容C6连接第九电阻R9的第二端，第一三极管Q1的基极连接第九电阻R9的第一端，第二三极管Q2的基极连接第九电阻R9的第二端，第一三极管Q1的集电极和第二三极管Q2的集电极连接电源，第一三极管Q1的发射极通过第十二电阻R12连接等电势，第二三极管Q2的发射极通过第十一电阻R11连接等电势，第二运放A2的同相端+通过第十三电阻R13连接第一三极管Q1的发射极，第二运放A2的反相端-通过第十四电阻R14连接第二三极管Q2的发射极，第二运放A2的电源端连接电源，第二运放A2的接地端连接等电势，第二运放A2的同相端+还通过第十五电阻R15连接第三三极管Q3的发射极，第三三极管Q3的集电极连接电源，第三三极管Q3的发射极还通过第十七电阻R17连接等电势，第三三极管Q3的基极通过第七电容C7连接等电势，第二运放A2的反相端-通过第十六电阻R16连接第二运放A2的输出端，第二运放A2的输出端通过第八电容C8连接输出信号线C，电源还顺次通过第十九电阻R19和第二十电阻R20连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接等电势和输出信号地线D，第十八电阻R18的第一端连接第三三极管Q3的基极，第十八电阻R18的第二端连接在第十九电阻R19和第二十电阻R20的连接线路上，第十八电阻R18的第二端还通过第十电阻R10连接第二三极管Q2的基极。

图2B所示的电路的工作原理与图2A所示的电路的工作原理基本相同。第二运放A2在同相端+增加了第一三极管Q1、第九电阻R9、第十二电阻R12构成的射极跟随器电路，在反相端-增加了第二三极管Q2、第十电阻R10、第十一电阻R11构成的射极跟随器电路，在参考电压电路中增加了第三三极管Q3、第十七电阻R17、第十八电阻R18构成的射极跟随器电路，并且参考电压电路给第一三极管Q1和第二三极管Q2也提供了偏置电压，参考电压电路还增加了二极管D1。

实施例一中，音频信号接口11可以是模拟音频信号接口或数字音频信号接口。当音频信号接口11是模拟音频信号接口时，如图3所示。音频信号接口11包括模拟音频连接器111，模拟音频连接器111的第一端连接音频信号线A，模拟音频连接器111的第二端连接音频信号地线B。

当音频信号接口11是数字音频信号接口时，在一种情况下，如图4A所示，音频信号接口11包括：USB连接器112，USB连接器112连接外部信号源；USB物理层芯片113，USB物理层芯片113连接USB连接器112，USB物理层芯片113作为USB协议的物理层负责信号接收和传送；US协议控制单元114，US协议控制单元114连接USB物理层芯片113，US协议控制单元114将接收的信号转换为数字音频信号；第一音频数/模转换单元115，第一音频数/模转换单元115向前连接US协议控制单元114、向后连接音频信号线A与音频信号地线B，第一音频数/模转换单元115将数字音频信号转换为模拟音频信号。

当音频信号接口11是数字音频信号接口时，在另一种情况下，如图4B所示，音频信号接口11包括：数字信号连接器116，数字信号连接器116连接外部信号源；数字音频接收器117，数字音频接收器117连接数字信号连接器116，数字音频接收器117将接收的信号转换为数字音频信号；第二音频数/模转换单元118，第二音频数/模转换单元118向前连接数字音频接收器117、向后连接音频信号线A与音频信号地线B，第二音频数/模转换单元118将数字音频信号转换为模拟音频信号。

实施例二

实施例一所述的音频隔离装置适用于外部电源和外部信号源没有分开的情况，由外部电源提供了音频信号的地线连接。但当外部电源和外部信号源独立分开时，外部电源和信号源的地线也是分开的，外部电源不能向音频信号提供地线连接，会导致音频信号不能经音频隔离装置正常输出。

为解决此问题，本实用新型实施例二提供了一种音频隔离装置，如图5所示。与实施例一不同的是，实施例二提供的音频隔离装置还包括：地线连接电路13，地线连接电路13连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间，地线连接电路13在外部信号源和外部电源独立分开时为音频信号提供地线连接。

在一种情况下，如图6A所示，地线连接电路13包括：第一电阻R1，第一电阻R1连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间。

在另一种情况下，如图6B所示，地线连接电路13包括：第一电感L1，第一电感L1连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间。

在再一种情况下，如图6C所示，地线连接电路13包括：第二电阻R2和第二电感L2，第二电阻R2和第二电感L2串联后，连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间。

在再一种情况下，如图6D所示，地线连接电路13包括：开关电路131，开关电路131连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间。

更具体地，如图6E所示，开关电路131可包括：电子开关单元1311，电子开关单元1311连接在音频信号地线B和输出信号地线D之间；控制单元1312，控制单元1312连接电子开关单元1311，控制单元1312控制电子开关单元1311的通断。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种音频隔离装置，如图7示。与实施例一和实施例二不同的是，实施例三提供的音频隔离装置还包括：电源转换电路14，电源转换电路14连接在电源和隔离电路12之间，电源转换电路14将电源的电压转换成隔离电路12的适配电压后向隔离电路12供电。

实施例四

本实用新型实施例四提供了一种音箱，包括喇叭、连接喇叭的音频放大电路、以及如实施例一、实施例二或实施例三所述的音频隔离装置，音频隔离装置通过输出信号线C和输出信号地线D连接音频放大电路。

综上所述，本实用新型中，音频隔离装置至少包括音频信号接口11和隔离电路12，隔离电路12将音频信号接口11的音频信号线A和音频信号地线B隔离，消除了在外部信号源和外部电源来源一致时由地线引入音频信号的干扰，降低了输出噪音，提高了音箱的性能。其次，在音频信号地线B和输出信号地线D之间设置地线连接电路13，以在外部信号源和外部电源来源不一致时为音频信号提供地线连接，保证装置可以正常使用。最后，还可设置电源转换电路14，以使得音频隔离装置能适应具有不同电压值的电源，提高通用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种音频隔离装置，包括连接外部信号源的音频信号接口，其特征在于，所述音频隔离装置还包括：

隔离电路，所述隔离电路的第一输入端连接所述音频信号接口的音频信号线，所述隔离电路的第二输入端连接所述音频信号接口的音频信号地线，所述隔离电路的第三输入端连接电源，所述隔离电路对经由所述音频信号线与所述音频信号地线传输的信号进行隔离处理后，通过输出信号线和输出信号地线输出信号。

2.如权利要求1所述的音频隔离装置，其特征在于，所述音频隔离装置还包括：

地线连接电路，所述地线连接电路连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间，所述地线连接电路在外部信号源和外部电源独立分开时为音频信号提供地线连接。

3.如权利要求2所述的音频隔离装置，其特征在于，所述地线连接电路包括：

第一电阻R1，所述第一电阻R1连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间。

4.如权利要求2所述的音频隔离装置，其特征在于，所述地线连接电路包括：

第一电感L1，所述第一电感L1连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间。

5.如权利要求2所述的音频隔离装置，其特征在于，所述地线连接电路包括开关电路。

6.如权利要求5所述的音频隔离装置，其特征在于，所述地线连接电路包括开关电路，所述开关电路包括：

电子开关单元，所述电子开关单元连接在所述音频信号地线和所述输出信号地线之间；

控制单元，所述控制单元连接所述电子开关单元，所述控制单元控制所述电子开关单元的通断。

7.如权利要求1至6任一项所述的音频隔离装置，其特征在于，所述音频隔离装置还包括：

电源转换电路，所述电源转换电路连接在电源和所述隔离电路之间，所述电源转换电路将电源的电压转换成所述隔离电路的适配电压后向所述隔离电路供电。

8.如权利要求1至6任一项所述的音频隔离装置，其特征在于，所述隔离电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一运放A1；

所述第一运放A1的同相输入端顺次通过所述第三电阻R3和所述第一电容C1连接所述音频信号线，所述第一运放A1的反相输入端顺次通过所述第四电阻R4和所述第二电容C2连接所述音频信号地线，所述第一运放A1的反相输入端还通过所述第五电阻R5连接所述第一运放A1的输出端，所述第一运放A1的电源端连接电源、并顺次通过所述第七电阻R7和所述第八电阻R8连接等电势，所述第一运放A1的接地端连接等电势，所述第六电阻R6的第一端连接所述第一运放A1的同相输入端，所述第六电阻R6的第二端连接在所述第七电阻R7与所述第八电阻R8连接的线路上，所述第四电容C4的第一端连接在所述第七电阻R7与所述第八电阻R8连接的线路上，所述第四电容C4的第二端连接等电势，所述第四电容C4的第二端还连接所述输出信号地线，所述第一运放A1的输出端通过所述第三电容C3连接所述输出信号线。

9.如权利要求1至6任一项所述的音频隔离装置，其特征在于，所述隔离电路包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、NPN型的第一三极管Q1、NPN型的第二三极管Q2、NPN型的第三三极管Q3、二极管D1、第二运放A2；

所述音频信号线通过所述第五电容C5连接所述第九电阻R9的第一端，所述音频信号地线通过所述第六电容C6连接所述第九电阻R9的第二端，所述第一三极管Q1的基极连接所述第九电阻R9的第一端，所述第二三极管Q2的基极连接所述第九电阻R9的第二端，所述第一三极管Q1的集电极和所述第二三极管Q2的集电极连接电源，所述第一三极管Q1的发射极通过所述第十二电阻R12连接等电势，所述第二三极管Q2的发射极通过所述第十一电阻R11连接等电势，所述第二运放A2的同相端通过所述第十三电阻R13连接所述第一三极管Q1的发射极，所述第二运放A2的反相端通过所述第十四电阻R14连接所述第二三极管Q2的发射极，所述第二运放A2的电源端连接电源，所述第二运放A2的接地端连接等电势，所述第二运放A2的同相端还通过所述第十五电阻R15连接所述第三三极管Q3的发射极，所述第三三极管Q3的集电极连接电源，所述第三三极管Q3的发射极还通过所述第十七电阻R17连接等电势，所述第三三极管Q3的基极通过所述第七电容C7连接等电势，所述第二运放A2的反相端通过所述第十六电阻R16连接所述第二运放A2的输出端，所述第二运放A2的输出端通过所述第八电容C8连接所述输出信号线，电源还顺次通过所述第十九电阻R19和所述第二十电阻R20连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极连接等电势和所述输出信号地线，所述第十八电阻R18的第一端连接所述第三三极管Q3的基极，所述第十八电阻R18的第二端连接在所述第十九电阻R19和所述第二十电阻R20的连接线路上，所述第十八电阻R18的第二端还通过所述第十电阻R10连接所述第二三极管Q2的基极。

10.一种音箱，包括喇叭、连接所述喇叭的音频放大电路，其特征在于，所述音箱还包括如权利要求1至6任一项所述的音频隔离装置，所述音频隔离装置通过所述输出信号线和所述输出信号地线连接所述音频放大电路。