CN213028495U - 一种消除开关机杂音的音频电路和音频设备 - Google Patents

Abstract

一种消除开关机杂音的音频电路和音频设备，音频电路包括第一开关，连接在所述第一分压电阻和所述左声道端子之间；第二开关，连接在所述第二分压电阻和所述右声道端子之间；第三开关，连接在所述主控芯片的左输出端和所述第一耦合电容之间；第四开关，连接在所述主控芯片的右输出端和所述第二耦合电容之间；开关控制模块，与所述主控芯片以及所述第一至第四开关的控制端连接，通过音频输出的通路中串接开关的方式，在系统开关机的时候控制开关截止，使得开关机时产生的尖峰电压无法输出到音频接口连接耳机或者外置的功放，从而在不使用高成本的双电源供电运放前提下，利用低成本的分立器件构成的电路消除耳机输出接口开关机产生爆音的问题。

Description

一种消除开关机杂音的音频电路和音频设备

技术领域

本实用新型属于音频电路技术领域，尤其涉及一种消除开关机杂音的音频电路和音频设备。

背景技术

传统的耳机接口输出系统中一般包括主控芯片、耦合电容以及分压电阻；主控芯片将数字文件解码后输出模拟的音频电信号，通过耦合电容，再连接到分压电阻后输出，驱动耳机或者外置的功放发出声音。而耳机爆音的产生往往是因为主控芯片在开机或者关机过程中的偏置电压在上电或者掉电导致通过耦合电容后就会是个电压尖峰，电压尖峰驱动耳机或者外置功放就会发出爆音。

目前，同类技术解决耳机输出的爆音问题，需要增加正负双电源供电运放，主控芯片解码后输出模拟的音频电信号，再输入到双电源运放，输出给到耳机或者功放；正负双电源的偏置电压刚好是零伏，就不会产生爆音，但是主控芯片都是正电压供电的，双电源需要增加电源供电，还需要额外加运放芯片，成本增加很多。

实用新型内容

本实用新型提供一种消除开关机杂音的音频电路，旨在解决传统的解决耳机输出的爆音问题的功耗高、成本高的问题。

本实用新型是这样实现的，一种消除开关机杂音的音频电路，包括：

主控芯片，用于输出音频信号；

音频接口，具有左声道端子和右声道端子；

第一耦合电容、第二耦合电容，所述第一耦合电容串联在所述主控芯片的左输出端和所述左声道端子之间，所述第二耦合电容串联在所述主控芯片的右输出端和所述右声道端子之间；

第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻串联在所述第一耦合电容和所述左声道端子之间，所述第二分压电阻串联在所述第二耦合电容和所述右声道端子之间；

所述音频电路还包括：

第一开关，连接在所述第一分压电阻和所述左声道端子之间；

第二开关，连接在所述第二分压电阻和所述右声道端子之间；

第三开关，连接在所述主控芯片的左输出端和所述第一耦合电容之间；

第四开关，连接在所述主控芯片的右输出端和所述第二耦合电容之间；

开关控制模块，与所述主控芯片以及所述第一至第四开关的控制端连接，所述主控芯片还用于在开机和关机时驱动所述开关控制模块控制所述第一至第四开关断开。

在其中一些实施例中，所述主控芯片还用于在开机后驱动所述开关控制模块控制第一至第四开关逐渐导通。

在其中一些实施例中，还包括第一放电回路，所述放电回路连接在所述第一分压电阻、所述第二分压电阻以及大地之间，用于在所述主控芯片关机后，释放所述第一耦合电容和所述第二耦合电容的尖峰电压。

在其中一些实施例中，所述开关控制模块包括：

开关单元，与所述主控芯片的控制端连接，用于接收所述主控芯片在开机和关机时输出的第一信号，并根据该第一信号控制所述第一至第四开关断开；

缓冲单元，与所述开关单元、所述第一至第四开关的控制端以及电源连接，所述缓冲单元于所述开关单元在接收所述主控芯片在开机后输出的第二信号后，基于所述电源的充电过程输出逐渐增大的、导通所述第一至第四开关的驱动电压。

在其中一些实施例中，所述开关单元包括第一上拉电阻、第一限流电阻以及第一开关管；

所述第一上拉电阻的一端连接所述电源，另一端连接所述第一限流电阻的一端，所述第一限流电阻的一端还连接所述主控芯片的控制端，所述第一限流电阻的另一端连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一导通端接第一至第四开关的控制端，所述第一开关管的第二导通端接大地。

在其中一些实施例中，所述第一开关管为NPN三极管，所述第一至第四开关为N型MOS管，所述主控芯片在开机和关机时输出的高电平信号到所述第一开关管的基极，控制所述第一开关管导通以关断所述第一至第四开关。

在其中一些实施例中，所述缓冲单元包括第一电容、第三分压电阻以及第四分压电阻，所述第一电容的一端与所述第一至第四开关的控制端以及所述第三分压电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接大地，所述第三分压电阻的另一端接所述电源，所述第四分压电阻与所述第一电容并联。

在其中一些实施例中，所述第一开关管为NPN三极管，所述第一至第四开关为N型MOS管，所述主控芯片在开机后输出的低电平信号到所述第一开关管的基极，控制所述第一开关管关断，所述第一电容基于所述电源充电使得加载在所述第一至第四开关的栅极的电压平缓上升，所述第一至第四开关从微导通平缓过度到完全导通。

在其中一些实施例中，所述缓冲单元包括第二电容和第五分压电阻，所述第二电容、所述第五分压电阻与所述第一电容并联。

在其中一些实施例中，所述第一放电回路包括第一负载和第二负载，所述第一负载接在所述第一分压电阻以及大地之间，所述第二负载在所述第二分压电阻以及大地之间。

在其中一些实施例中，还包括第二放电回路，所述第二放电回路连接在所述左声道端子、所述右声道端子和大地之间，所述第二放电回路用于吸收所述第一开关、第二开关以及所述音频接口上的尖峰电压。

在其中一些实施例中，所述第二放电回路包括第三负载和第四负载，所述第三负载连接在所述左声道端子和大地之间，所述第四负载连接在所述右声道端子和大地之间，所述第三负载和第四负载用于吸收所述第一开关、第二开关以及音频接口上的尖峰电压。

此外，还提供了一种音频设备，包括上述的消除开关机杂音的音频电路。

上述的消除开关机杂音的音频电路通过音频输出的通路中串接开关的方式，在系统开关机的时候控制开关截止，使得开关机时产生的尖峰电压无法输出到音频接口连接耳机或者外置的功放，从而在不使用高成本的双电源供电运放前提下，利用低成本的分立器件构成的电路消除耳机输出接口开关机产生爆音的问题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的消除开关机杂音的音频电路的电路图。

图2为本实用新型另一实施例提供的消除开关机杂音的音频电路的电路图。

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。

图1示出了本实用新型一实施例提供的消除开关机杂音的音频电路模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

参考图1，一种消除开关机杂音的音频电路包括主控芯片10、音频接口20、第一耦合电容30、第二耦合电容40、第一分压电阻50、第二分压电阻60、第一至第四开关71～74以及开关控制模块80。

主控芯片10为常规的音频控制器，用于输出音频信号和控制信号等；音频接口20具有左声道端子21和右声道端子22，音频接口20可以是市面上常规的音频接口20，比如3.5mm的耳机接口，Tpye-C接口等。

第一耦合电容30串联在主控芯片10的左输出端11和左声道端子21之间，第二耦合电容40串联在主控芯片10的右输出端12和右声道端子22之间；第一分压电阻50串联在第一耦合电容30和左声道端子21之间，第二分压电阻60串联在第二耦合电容40和右声道端子22之间。

第一开关71连接在第一分压电阻50和左声道端子21之间；第二开关72连接在第二分压电阻60和右声道端子22之间；第三开关73连接在主控芯片10的左输出端11和第一耦合电容30之间；第四开关74连接在主控芯片10的右输出端12和第二耦合电容40之间，第一至第四开关71～74的控制端共接。开关控制模块80与主控芯片10以及第一至第四开关71～74的控制端连接，主控芯片10还用于在开机和关机时驱动开关控制模块80控制第一至第四开关71～74断开。

因为主控芯片10内部电路要正常工作，就会建立工作偏置电压，这个电压在上电或者掉电过程中经过耦合电容会输出一个正尖峰电压或者负尖峰电压，所以开关机时都会产生尖峰电压，尖峰电压驱动发声单元后表现就是爆音，本申请通过把开关串连入音频输出的通路上，在系统产生这个尖峰电压的时候把通路断开，从而解决音频接口20在开关机时的爆音问题；可以不用增加双电源供电和运放，这样可以更低成本的解决耳机输出爆音问题。

在一个可选的实施例中，主控芯片10在开机后，驱动开关控制模块80控制第一至第四开关71～74逐渐导通，使得音频输出的通路上电电压不会突变而产生尖峰电压，也避免了爆音的出现。

在其中一些实施例中，开关控制模块80包括开关单元82和缓冲单元84。开关单元82与主控芯片10的控制端连接，用于接收主控芯片10在开机和关机时输出的第一信号，并根据该第一信号控制第一至第四开关71～74断开。开关单元82主要用于控制第一至第四开关71～74的关断，使得开机和关机时音频输出的通路上不会产生尖峰电压，消除爆音。

缓冲单元84与开关单元82、第一至第四开关71～74的控制端以及电源VCC连接，缓冲单元84于开关单元82在接收主控芯片10在开机后输出的第二信号后，基于电源VCC的充电过程输出逐渐增大的、导通第一至第四开关71～74的驱动电压V1。缓冲单元84主要用于控制第一至第四开关71～74的导通，在开关单元82关断后，缓冲单元84有个平缓的充电过程，其输出的驱动电压V1是基于充电的多少决定，因此驱动电压V1不会突变，使得第一至第四开关71～74的从关闭，到微导通，再平缓地到完全开通，这样的过程也避免了音频输出的通路产生尖峰电压，从而消除爆音。

在其中一些实施例中，开关单元82包括第一上拉电阻821、第一限流电阻822以及第一开关管823。

第一上拉电阻821的一端连接上拉电源VDD，另一端连接第一限流电阻822的一端，第一限流电阻822的一端还连接主控芯片10的控制端，第一限流电阻822的另一端连接第一开关管823的控制端，第一开关管823的第一导通端接第一至第四开关71～74的控制端，第一开关管823的第二导通端接大地。示例性地，第一开关管823为NPN三极管，第一至第四开关71～74为N型MOS管，主控芯片10在开机和关机时输出的高电平信号到第一开关管823的基极，控制第一开关管823导通以关断第一至第四开关71～74。

开机或关机时(即上电或断电瞬间)，主控芯片10输出的高电平信号经过第一限流电阻822连接到第一开关管823的基极驱动第一开关管823导通，第一开关管823导通后拉低第一开关管823的第一导通端；第一开关管823的第一导通端和第一至第四卡开关的栅极相连，这样第一至第四卡开关都是截止状态，主控芯片10开机上电过程中产生的正向偏置电压无法输出到音频接口20，这样在开机上电过程中就不会产生爆音。

在其中一些实施例中，缓冲单元84包括第一电容841、第三分压电阻842以及第四分压电阻843，第一电容841的一端与第一至第四开关71～74的控制端以及第三分压电阻842的一端连接，第一电容841的另一端接大地，第三分压电阻842的另一端接电源VCC，第四分压电阻843与第一电容841并联。示例性地，第一开关管823为NPN三极管，第一至第四开关71～74为N型MOS管，主控芯片10在开机后输出的低电平信号到第一开关管823的基极，控制第一开关管823关断，第一电容841基于电源VCC充电使得加载在第一至第四开关71～74的栅极的电压平缓上升，第一至第四开关71～74从微导通平缓过度到完全导通。在一个可选的实施例中，缓冲单元84包括第二电容844和第五分压电阻845，第二电容844、第五分压电阻845与第一电容841并联。

开机后，电源都稳定后，通过主控芯片10在开机后输出的低电平信号经过第一限流电阻822连接到第一开关管823的基极控制第一开关管823截止，第一开关管823截止后电源VCC通过第三分压电阻842给第一电容841、第二电容844充电；当第一电容841、第二电容844充电到第一至第四开关71～74的门限电压时第一至第四开关71～74微导通，微导通时的等效阻抗很大，随着第一电容841、第二电容844继续充电到完全导通电压后，第一至第四开关71～74完全导通；由于第三开关73、第四开关74是缓慢导通，第一耦合电容30、第二耦合电容40缓慢充电不会产生尖峰电压输出给耳机或者外置功放，这样在已开机的状态下也不会产生爆音。

图2示出了本实用新型另一实施例提供的消除开关机杂音的音频电路模块示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

在一个可选的实施例中，音频电路还包括第一放电回路91，第一放电回路91连接在第一分压电阻50、第二分压电阻60以及大地之间，用于在主控芯片10关机时释放第一耦合电容30和第二耦合电容40的尖峰电压。主控芯片10关机时第一耦合电容30和第二耦合电容40产生，无法从第一、二开关71、72输出到音频接口20的负向尖峰电压能被第一放电回路91消耗掉，避免使得音频输出的通路上引起损害或误触发。

在其中一些实施例中，第一放电回路91包括第一负载911和第二负载912，第一负载911接在第一分压电阻50以及大地之间，第二负载912在第二分压电阻60以及大地之间。

在关机后，因为关机前是开机状态，第一耦合电容30、第二耦合电容40两端有电压差，第三开关73、第四开关74突然截止后，因为第一耦合电容30、第二耦合电容40的两端电压不能突变，通过第一耦合电容30、第二耦合电容40会产生负向的尖峰电压，分别通过第一分压电阻50和第一负载911组成的回路放电，第二分压电阻60、第二负载912组成的回路放电，这时第一开关71、第二开关72两个管子是截止的，这个负向的尖峰电压无法通过第一开关71、第二开关72，从而无法输出到耳机接口，这样在关机掉电的过程中也不会产生爆音。

在一个可选的实施例中，音频电路还包括第二放电回路92，第二放电回路92连接在左声道端子21、右声道端子22和大地之间，第二放电回路92用于吸收开关机时，第一开关71、第二开关72以及音频接口20上的尖峰电压。

第二放电回路92包括第三负载921和第四负载922，第三负载921连接在左声道端子21和大地之间，第四负载922连接在右声道端子22和大地之间，第三负载921和第第四负载922用于吸收第一开关71、第二开关72以及音频接口20上的尖峰电压。第一至第四负载922可以是一个或串并联连接的多个电阻。

上述的消除开关机杂音的音频电路，通过音频输出的通路中串接开关的方式，在系统开关机的时候控制开关截止，使得开关机时产生的尖峰电压无法输出到音频接口20连接耳机或者外置的功放，且开机后音频输出的通路是逐渐开通的，关机时能释放音频输出的通路上的尖峰，从而在不使用高成本的双电源VCC供电运放前提下，利用低成本的分立器件构成的电路消除耳机输出接口开关机产生爆音的问题。

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)

1.一种消除开关机杂音的音频电路，所述音频电路包括：

主控芯片，用于输出音频信号；

音频接口，具有左声道端子和右声道端子；

第一耦合电容、第二耦合电容，所述第一耦合电容串联在所述主控芯片的左输出端和所述左声道端子之间，所述第二耦合电容串联在所述主控芯片的右输出端和所述右声道端子之间；

第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻串联在所述第一耦合电容和所述左声道端子之间，所述第二分压电阻串联在所述第二耦合电容和所述右声道端子之间；

其特征在于，所述音频电路还包括：

第一开关，连接在所述第一分压电阻和所述左声道端子之间；

第二开关，连接在所述第二分压电阻和所述右声道端子之间；

第三开关，连接在所述主控芯片的左输出端和所述第一耦合电容之间；

第四开关，连接在所述主控芯片的右输出端和所述第二耦合电容之间；

开关控制模块，与所述主控芯片以及所述第一至第四开关的控制端连接，所述主控芯片还用于在开机和关机时驱动所述开关控制模块控制所述第一至第四开关断开。

2.如权利要求1所述的音频电路，其特征在于，所述主控芯片还用于在开机后驱动所述开关控制模块控制第一至第四开关逐渐导通。

3.如权利要求1或2所述的音频电路，其特征在于，还包括第一放电回路，所述放电回路连接在所述第一分压电阻、所述第二分压电阻以及大地之间，用于在所述主控芯片关机后，释放所述第一耦合电容和所述第二耦合电容的尖峰电压。

4.如权利要求2所述的音频电路，其特征在于，所述开关控制模块包括：

开关单元，与所述主控芯片的控制端连接，用于接收所述主控芯片在开机和关机时输出的第一信号，并根据该第一信号控制所述第一至第四开关断开；

缓冲单元，与所述开关单元、所述第一至第四开关的控制端以及电源连接，所述缓冲单元于所述开关单元在接收所述主控芯片在开机后输出的第二信号后，基于所述电源的充电过程输出逐渐增大的、导通所述第一至第四开关的驱动电压。

5.如权利要求4所述的音频电路，其特征在于，所述开关单元包括第一上拉电阻、第一限流电阻以及第一开关管；

所述第一上拉电阻的一端连接所述电源，另一端连接所述第一限流电阻的一端，所述第一限流电阻的一端还连接所述主控芯片的控制端，所述第一限流电阻的另一端连接所述第一开关管的控制端，所述第一开关管的第一导通端接第一至第四开关的控制端，所述第一开关管的第二导通端接大地。

6.如权利要求5所述的音频电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN三极管，所述第一至第四开关为N型MOS管，所述主控芯片在开机和关机时输出的高电平信号到所述第一开关管的基极，控制所述第一开关管导通以关断所述第一至第四开关。

7.如权利要求4或5所述的音频电路，其特征在于，所述缓冲单元包括第一电容、第三分压电阻以及第四分压电阻，所述第一电容的一端与所述第一至第四开关的控制端以及所述第三分压电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接大地，所述第三分压电阻的另一端接所述电源，所述第四分压电阻与所述第一电容并联。

8.如权利要求7所述的音频电路，其特征在于，所述第一开关管为NPN三极管，所述第一至第四开关为N型MOS管，所述主控芯片在开机后输出的低电平信号到所述第一开关管的基极，控制所述第一开关管关断，所述第一电容基于所述电源充电使得加载在所述第一至第四开关的栅极的电压平缓上升，所述第一至第四开关从微导通平缓过度到完全导通。

9.如权利要求1或2所述的音频电路，其特征在于，还包括第二放电回路，所述第二放电回路连接在所述左声道端子、所述右声道端子和大地之间，所述第二放电回路用于吸收所述第一开关、第二开关以及所述音频接口上的尖峰电压。

10.一种音频设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的消除开关机杂音的音频电路。

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