CN210579194U - 一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备，包括：用于连接功放或有源音箱的模拟音频输出端，连接模拟音频输出端的噪声抑制电路；噪声抑制电路包括：连接模拟音频输出端、用于对模拟音频输出端提供衰减匹配电阻的衰减匹配电路；连接衰减匹配电路、用于输出驱动电平信号以驱动衰减匹配电路的驱动电路；连接驱动电路、用于输出触发电平以触发驱动电路工作的控制电路。实施本实用新型能够极大降低电路成本且同时也能提高电路的可靠性。

Description

一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备

技术领域

本实用新型涉及音频设备技术领域，更具体地说，涉及一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备。

背景技术

数字音频设备的模拟输出电路一般由DAC转换电路、有源低通滤波器和输出缓冲器组成。在设备上电开机或断电瞬间，输出端口经常会输出一些随机冲击噪声信号，虽然持续时间短暂，但因为该噪声信号的幅度有时远大于正常信号的幅度，如果音频设备对该冲击噪声信号没有抑制能力直接从端口输出至后续设备，后续设备如音频功率放大器、扬声器、有源音箱等极可能会被这个冲击信号所损坏。

通常防止音频设备开机和关机时的冲击噪声信号的方法，是在音频信号输出通道上增加输出继电器及其控制电路来完成。控制电路通过电源电压检测及延时电路，来控制音频信号输出通道上输出继电器在上电与断电期间处于释放状态，将输出端口与输出电路断开连接，有时还增加MCU(微控制器)信号以增加足够的开机时延来共同控制输出继电器。现有方式采用继电器作为输出控制开关，存在功耗大体积大成本高的不足，且存在延时时间是由电阻值与电容值决定，延时时间无法精确控制，以及长时间使用后由于阻容器件参数变化导致延时变化较大等问题，无法满足开机时延要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术缺陷，提供一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带噪声抑制的音频输出电路，包括：用于连接功放或有源音箱的模拟音频输出端，连接所述模拟音频输出端的噪声抑制电路；

所述噪声抑制电路包括：

连接所述模拟音频输出端、用于对所述模拟音频输出端提供衰减匹配电阻的衰减匹配电路；

连接所述衰减匹配电路、用于输出驱动电平信号以驱动所述衰减匹配电路的驱动电路；

连接所述驱动电路、用于输出触发电平以触发所述驱动电路工作的控制电路。

优选地，所述衰减匹配电路包括至少一个场效应管，所述至少一个场效应管的漏极连接所述模拟音频输出端，所述至少一个场效应管的栅极连接所述控制电路，所述至少一个场效应管的源极接地。

优选地，所述至少一个场效应管包括一个场效应管，所述一个场效应管为导通电阻小于或等于30欧姆的场效应管。

优选地，所述至少一个场效应管包括多个相互并联的场效应管，所述多个相互并联的场效应管的导通电阻小于或等于15欧姆。

优选地，所述驱动电路包括：

用于提供第一驱动电平信号的第一电源；

用于提供第二驱动电平信号的第二电源，

连接所述衰减匹配电路、所述第一电源和所述第二电源、用于接收所述触发电平以切换所述驱动电路输出第一驱动电平信号或第二驱动电平信号的开关电路。

优选地，所述开关电路包括场效应管Q4、三极管Q1和场效应管Q6；

所述场效应管Q4的栅极经的电阻R11和R10接地，所述电阻R11和所述电阻R10的串连节点连接所述控制电路，所述场效应管Q4的源极接地，所述场效应管Q4的漏极经电阻R7连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极还经电阻R6分别连接所述三极管Q1的发射极和一第三电源，所述三极管Q1的集电极连接所述场效应管Q5的栅极，所述场效应管Q5的栅极经电阻R9连接所述场效应管Q5的源极，所述场效应管Q5的源极连接所述第二电源，所述场效应管Q5的漏极分别连接所述第一电源和所述衰减匹配电路。

优选地，所述第一电源提供正电压，所述第二电源提供与所述正电压绝对值相等的负电压。

优选地，所述控制电路包括控制器、比较器，连接所述比较器的同向输入端和第四电源、用于提供第一电压的第一分压电路、连接所述比较器的反向输入端和第五电源、用于提供第二电压的第二分压电路，其中，所述第四电源为所述第五电源的上级电源，且在所述第四电源和所述第五电源正常工作时，所述第一电压大于所述第二电压。

优选地，所述第四电源为设备的总电源输入，所述第五电源为所述设备的内部电源模块的电源输出；和/或

所述第一分压电路包括串联连接的电阻R1和电阻R4，所述比较器的同向输入端连接所述电阻R4和所述电阻R4的串联节点；和/或

所述第一分压电路包括串联连接的电阻R2和电阻R5，所述比较器的反向输入端连接所述电阻R2和所述电阻R5的串联节点。

另，本实用新型还构造一种音频设备，包括：有源音箱，用于连接模拟音频输入的功放，连接所述功放和所述有源音箱的音频输出电路，其中，所述音频输出电路为上面任一项所述的音频输出电路。

实施本实用新型的一种带噪声抑制的音频输出电路及音频设备，具有以下有益效果：能够极大降低电路成本且同时也能提高电路的可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种带噪声抑制的音频输出电路的逻辑框图；

图2是本实用新型一种带噪声抑制的音频输出电路的等效原理图；

图3是本实用新型一种带噪声抑制的音频输出电路的电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种带噪声抑制的音频输出电路第一实施例中，包括：用于连接功放或有源音箱的模拟音频输出端110，连接模拟音频输出端110的噪声抑制电路120；噪声抑制电路120包括：连接模拟音频输出端110、用于对模拟音频输出端提供衰减匹配电阻的衰减匹配电路121；连接衰减匹配电路121、用于输出驱动电平信号以驱动衰减匹配电路121的驱动电路122；连接驱动电路122、用于输出触发电平以触发驱动电路122工作的控制电路123。具体的，通过衰减匹配电路121控制音频信号通道与地之前的阻值，达到控制音频信号输出电平大小，其原理可以参照图2的等效电路图，

数学式(1)代入数学式(2)得到数学式(3)：

数学式(3)变形得到数学式(4)，其中的负号表示衰减：

其中衰减匹配电路121用来提供电平衰减匹配电阻Rz，在一实施例中，电阻Ro可以理解为模拟音频输出端对应的等效电阻。而通过调整电平衰减匹配电阻Rz的值就可以调整整个模拟音频输出端的衰减值。其中，衰减匹配电路121通过驱动电路122驱动，衰减匹配电路121可以根据驱动电路122的工作情况输出对应的驱动电平信号，在不同的驱动电平信号输入时，衰减匹配电路121得到不同的电平衰减匹配电阻Rz的值，最终可得到不同的电平衰减值。控制电路123用来提供触发电平以触发驱动电路122工作。

如图3所示，在一实施例中，衰减匹配电路121包括至少一个场效应管，至少一个场效应管的漏极连接模拟音频输出端110，至少一个场效应管的栅极连接控制电路123，至少一个场效应管的源极接地。具体的，在音频信号输出通道上设计场效应管与地连接，例如N沟道结型场效应管，通过控制N沟道结型场效应管的栅极电压来控制漏-源极之间的导通电阻，从而控制音频信号通道与地之间电阻值即电平衰减匹配电阻Rz，达到控制音频信号输出电平大小，由场效应管所构成的电子开关对输出音频信号的衰减量，其中N沟道结型场效应管可以采用型号MMBF4391T1G。

在一实施例中，至少一个场效应管包括一个场效应管，一个场效应管为导通电阻小于或等于30欧姆的场效应管。具体的，可以采用一个场效应管，在采用一个场效应管的时候可以选择漏-源极之间的导通电阻不超过30欧姆的场效应管，以获取满足要求的衰减匹配电阻值，以使模型音频输出端的电平衰减值满足要求。

在一实施例中，至少一个场效应管包括多个相互并联的场效应管，多个相互并联的场效应管的导通电阻小于或等于15欧姆。具体的，为了进一步降低导通电阻，可采用多只场效应管并接的办法以保证导通电阻≦15欧姆。

在一实施例中，驱动电路122包括：用于提供第一驱动电平信号的第一电源1221；用于提供第二驱动电平信号的第二电源1222，连接衰减匹配电路121、第一电源1221和第二电源1222、用于接收触发电平以切换驱动电路122输出第一驱动电平信号或第二驱动电平信号的开关电路。具体的，通过开关电路控制驱动电路122输出第一驱动电平信号或者第二驱动电平信号，通过不同的驱动电平信号驱动衰减匹配电路121工作，提供不同的衰减匹配阻抗。例如，在开关电路关断时，驱动电路122输出第一驱动电平信号，该第一驱动电平信号使驱动场效应管导通时对于输出音频信号具有特定值的衰减。例如在上面的基础上，可以设置，在数字音频设备在开/关机时，控制电路123控制开关电路关断，可以保证场效应管关断时，音频通道的输出阻抗一般设计为150～600欧姆，就可将输出信号衰减20dB以上，以实现抑制冲击噪声信号的作用。同时，可以设置在设备进入正常使用状态时，开关电路导通，驱动电路122输出第二驱动电平信号时衰减匹配电路的输出通道上的场效应管的漏-源之间处于夹断状态，场效应管的夹断电阻一般都超过1M欧姆，因此，此时输出通道上输出信号衰减值约为0.005dB，可以忽略，不会影响正常信号的输出。其中第一驱动电平信号和第二驱动电平信号分别由第一电源1221和第二电源1222提供。

一实施例中，开关电路包括场效应管Q4、三极管Q1和场效应管Q6；场效应管Q4的栅极经串联连接电阻R11和R10接地，电阻R11和电阻R10的串连节点连接控制电路123，场效应管Q4的源极接地，场效应管Q4的漏极经电阻R7连接三极管Q1的基极，三极管Q1的基极还经电阻R6分别连接三极管Q1的发射极和一第三电源，三极管Q1的集电极连接场效应管Q5的栅极，场效应管Q5的栅极经电阻R9连接场效应管Q5的源极，场效应管Q5的源极连接第二电源1222，场效应管Q5的漏极分别连接第一电源1221和衰减匹配电路121。具体的，开关电路可以通过场效应管Q4、三极管Q1和场效应管Q6组成，其中场效应管Q4的栅极经串联连接电阻R11和R10接地，电阻R11和电阻R10的串连节点连接控制电路123，在控制电路123输出的触发电平为高电平，使场效应管Q4的栅极为高电平，场效应管Q4漏级源级导通，三极管Q1的基极为低电平，三极管Q1饱和，相当于集电极与发射极导通，场效应管Q6的栅极为高电平，场效应管Q6漏级源级导通。通过第二电源1222提供第二驱动电平信号。衰减匹配电路的衰减匹配电阻值达到最大值，使模拟音频输出通道的衰减值最小。当控制电路123输出的触发电平为低电平，使场效应管Q4的栅极为低电平，场效应管Q4漏级源级夹断，三极管Q1的基极为高电平，三极管Q1截止，相当于集电极与发射极断开，场效应管Q6的栅极为低电平，场效应管Q6漏级源级夹断。衰减匹配电路的衰减匹配电阻值达到最小值，使模拟音频输出通道的衰减值最大。此时通过第一电源1221提供第一驱动电平信号。

进一步的，第一电源1221提供正电压，第二电源1222提供与正电压相等的负电压。具体的，对第一电源1221和第二电源1222的设置，为了保证衰减匹配电路121的电平衰减的调节范围，其第一电源1221提供正电压，即提供的第一驱动电平信号为正电压，第二电源1222提供负电压，即提供的第二驱动电平信号为负电压，在一些实施例中，两个电压的绝对值相等。

在一实施例中，控制电路123包括控制器、比较器，连接比较器的同向输入端和第四电源1232、用于提供第一电压的第一分压电路、连接比较器的反向输入端和第五电源1231、用于提供第二电压的第二分压电路，其中，第四电源1232为第五电源1231的上级电源，且在第四电源1232和第五电源1231正常工作时，第一电压大于第二电压。具体的，控制电路123中，第四电源1232通过第一分压电路提供第一电压，该第一电压输入比较器的同相输入端，第五电源1231通过第二分压电路提供第二电压，该第二电压输入比较器的反向输入端，比较其根据第一电压和第二电压输出对应的高低电平，控制器根据该高低电平输出对应的触发电平，以触发驱动电路122工作。此处，为了保证比较器在设备正常工作时输出高电平，其可以设置第四电源1232为第五电源1231的上级电源，同时在第四电源1232和第五电源1231均正常工作时，第一电压大于第二电压，即设备开机时或者正常工作时，由于第一电压大于第二电压，此时比较器输出高电平，而在设备关机时，第四电源1232是第五电源1231的上级电源，第四电源1232先断电，其对应的第一电压小于第二电压，此时比较器输出低电平，控制器根据该低电平输出触发电平为低电平，触发驱动电路122输出第一驱动电平信号。控制器在非正确逻辑建立时，输出引脚保持为高阻状态，而控制器与Q4连接方式是连接在电阻R11与R10串联节点，R10另一个脚是接地，所以上电到正确数据逻辑关系前为Q4的栅极为低电平，而在控制器建立正确数字逻辑关系时，第一时间输出的触发电平为低电平，而比较器输出的高电平时，控制器需要连续检测足够长时间该高电平，才输出高电平触发型号，所以在上电到正确数字逻辑关系的时间与足够长时间后，才会输出高电平，而只要控制器检测到比较器输出电平为低，控制器会立即输出一个低电平的触发电平。还有一实施例中，当输入电源出现跳变的时候也会进行抑制。控制器包括芯片U2，该芯片U2可以采用CPLD或FPGA芯片，比较器包括芯片U1A。

另一实施例中，第四电源1232为设备的总电源输入，第五电源1231为设备的内部电源模块的电源输出；另一实施例中，第一分压电路包括串联连接的电阻R1和电阻R4，比较器的同向输入端连接电阻R4和电阻R4的串联节点；还有一实施例中，第一分压电路包括串联连接的电阻R2和电阻R5，比较器的反向输入端连接电阻R2和电阻R5的串联节点。具体的，输入电源可以采用为单组输出的电源适配器，第四电源1232可以采用该电源适配器的电源输入，第五电源1231可以采用第四电源1232通过DC/DC转换电路后得到，而上电或断电时设备输入电源适配器的输出电压在上电或断电时最先建立或消除，其他多组电源都晚于电源适配器输出电压的建立，也迟于电源适配器输出电压的消除。第四电源1232经电阻R1与电阻R4组成的第一分压电路分压后得到电压V1，可以通过调节电阻R1与电阻R4参数值设置V1电压值。第五电源1231经经电阻R2与电阻R5组成的第二分压电路分压后得到电压V2，通过调节电阻R2与电阻R5参数值设置V2。在电压达到平稳值后通过分压电阻参数取值设置V1大于V2。在控制器正确数据逻辑建立之前输出引脚为高阻状态。在上电时，设备输入电源电压先于设备其他电源建立，V1就会大于V2，使电源电压比较器输出电平为高电平，该高电平在控制器正确逻辑建立前，无法被控制器检测到，且控制器输出引脚为高阻状态。控制器正确逻辑电路建立后，控制器输出触发电平为低。此时即可以达到最大的电平衰减20dB以上值，抑制在上电瞬间随机产生的开机冲击噪声。设备电源稳定与控制器正确逻辑建立后，V1大于V2，电源电压比较器输出电平为高电平，控制器经过连续检测该高电平足够长时间后，控制器输出触发电平为高电平，此时即可以达到极小的电平衰减而不影响正常使用。设备在断电时，设备输入电压断电时间也先于设备其他电源消除，V1小于V2，此时，比较器输出低电平，控制器检测到该低电平后，控制器输出触发电平为低电平。此时衰减匹配电路达到极大的电平衰减，从而抑制在断电瞬间产生的关机冲击噪声。

如图3所示，本实用新型的一种音频设备，包括：有源音箱，用于连接模拟音频输入的功放，连接功放和有源音箱的音频输出电路，其中，音频输出电路为上面任一项的音频输出电路。具体的，在音频设备中，数字音频进过DAC转换电路111后转换为模拟音频信号，该模拟音频信号经过有源低通滤波112滤波后输入功放113，在连接模拟音频输入的功放113的输出端采用该音频输出电路，可以保证该音频设备的音频效果，减小音频设备的开机或关机随机冲击噪声。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，包括：用于连接功放或有源音箱的模拟音频输出端，连接所述模拟音频输出端的噪声抑制电路；

所述噪声抑制电路包括：

连接所述模拟音频输出端、用于对所述模拟音频输出端提供衰减匹配电阻的衰减匹配电路；

连接所述衰减匹配电路、用于输出驱动电平信号以驱动所述衰减匹配电路的驱动电路；

连接所述驱动电路、用于输出触发电平以触发所述驱动电路工作的控制电路。

2.根据权利要求1所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述衰减匹配电路包括至少一个场效应管，所述至少一个场效应管的漏极连接所述模拟音频输出端，所述至少一个场效应管的栅极连接所述控制电路，所述至少一个场效应管的源极接地。

3.根据权利要求2所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述至少一个场效应管包括一个场效应管，所述一个场效应管为导通电阻小于或等于30欧姆的场效应管。

4.根据权利要求2所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述至少一个场效应管包括多个相互并联的场效应管，所述多个相互并联的场效应管的导通电阻小于或等于15欧姆。

5.根据权利要求1所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述驱动电路包括：

用于提供第一驱动电平信号的第一电源；

用于提供第二驱动电平信号的第二电源，

连接所述衰减匹配电路、所述第一电源和所述第二电源、用于接收所述触发电平以切换所述驱动电路输出第一驱动电平信号或第二驱动电平信号的开关电路。

6.根据权利要求5所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述开关电路包括场效应管Q4、三极管Q1和场效应管Q6；

所述场效应管Q4的栅极经串联连接的电阻R11和R10接地，所述电阻R11和所述电阻R10的串连节点连接所述控制电路，所述场效应管Q4的源极接地，所述场效应管Q4的漏极经电阻R7连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的基极还经电阻R6分别连接所述三极管Q1的发射极和一第三电源，所述三极管Q1的集电极连接所述场效应管Q5的栅极，所述场效应管Q5的栅极经电阻R9连接所述场效应管Q5的源极，所述场效应管Q5的源极连接所述第二电源，所述场效应管Q5的漏极分别连接所述第一电源和所述衰减匹配电路。

7.根据权利要求5所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述第一电源提供正电压，所述第二电源提供与所述正电压绝对值相等的负电压。

8.根据权利要求1所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述控制电路包括控制器、比较器，连接所述比较器的同向输入端和第四电源、用于提供第一电压的第一分压电路、连接所述比较器的反向输入端和第五电源、用于提供第二电压的第二分压电路，其中，所述第四电源为所述第五电源的上级电源，且在所述第四电源和所述第五电源正常工作时，所述第一电压大于所述第二电压。

9.根据权利要求8所述的带噪声抑制的音频输出电路，其特征在于，所述第四电源为设备的总电源输入，所述第五电源为所述设备的内部电源模块的电源输出；和/或

所述第一分压电路包括串联连接的电阻R1和电阻R4，所述比较器的同向输入端连接所述电阻R4和所述电阻R4的串联节点；和/或

所述第一分压电路包括串联连接的电阻R2和电阻R5，所述比较器的反向输入端连接所述电阻R2和所述电阻R5的串联节点。

10.一种音频设备，其特征在于，包括：有源音箱，用于连接模拟音频输入的功放，连接所述功放和所述有源音箱的音频输出电路，其中，所述音频输出电路为权利要求1-9任一项所述的音频输出电路。

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