CN214799867U - 一种回声处理电路及音频装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种回声处理电路及音频设备，所述回声处理电路包括：音频信号模块，用于输出原始音频信号；编解码器，其与所述音频信号模块相连；第一回采模块和第二回采模块，所述第一回采模块和第二回采模块配置为择一地采集可听音频信号，其中，所述可听音频信号通过所述编解码器对所述原始音频信号的转换得到；以及回声处理模块，用于对待处理音频信号进行回声处理，其中，所述待处理音频信号通过所述编解码器对所述第一回采模块或第二回采模块采集到的可听音频信号的转换得到。本实用新型的回声处理电路及音频装置通过设置音频回采双通道，能根据成本和性能要求，来灵活选择音频回采方式。

Description

一种回声处理电路及音频装置

技术领域

本实用新型涉及电子通信技术领域，特别涉及一种回声处理电路及音频装置。

背景技术

当前，具有语音留言、通话、视频通信、语音输入等功能的电子终端(例如手机、平板电脑、智能中控屏等智能终端)已经广泛应用于人们的工作和生活中。然而，由于这些电子终端内均安装了扬声器和麦克风，因此在使用语音功能时往往存在着回声干扰，从而影响用户的使用体验。

针对这种情况，传统的回声消除要么只采用纯软件的音频回采方式，要么只采用纯硬件的音频回采方式，导致音频回采方式单一，不能根据实际情况实现灵活切换，从而满足不同需求。

因此，需要提供能够根据成本和性能要求，灵活选择不同的音频回采方式，从而为回声消除提供更多的音频回采通道。

需要说明的是，以上背景技术部分所公开的信息仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此其可能包含不构成对本领域技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种回声处理电路及音频装置，其通过设置音频回采双通道，从而克服现有技术中存在的问题。

本实用新型提供一种回声处理电路，包括：音频信号模块，用于输出原始音频信号；编解码器，其与所述音频信号模块相连；第一回采模块和第二回采模块，所述第一回采模块和第二回采模块配置为择一地采集可听音频信号，其中，所述可听音频信号通过所述编解码器对所述原始音频信号的转换得到；以及回声处理模块，用于对待处理音频信号进行回声处理，其中，所述待处理音频信号通过所述编解码器对所述第一回采模块或第二回采模块采集到的可听音频信号的转换得到。

根据本实用新型一实施例，所述编解码器配置为Codec芯片，所述第一回采模块集成在所述Codec芯片上。

根据本实用新型一实施例，所述回声处理电路还包括：滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述Codec芯片的SPKP引脚和SPKN引脚相连，所述滤波模块的输出端与所述第二回采模块相连。

根据本实用新型一实施例，所述回声处理电路还包括：扬声器模块，其与所述滤波模块的输出端相连，所述第二回采模块的输入端连接在所述滤波模块的输出端与所述扬声器模块之间；以及MCU主控模块，所述音频信号模块集成于所述MCU主控模块内，所述音频信号模块的输出端与所述Codec芯片之间通过I2S接口进行通信。

根据本实用新型一实施例，所述第二回采模块包括分压单元和直流滤除单元，用以对采集到的可听音频信号进行电压调整以与所述编解码器适配并滤除直流分量。

根据本实用新型一实施例，所述分压单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第一电阻的第一端与所述滤波模块的输出端相连，所述第一电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，所述第一电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的所述第一电容和所述第二电阻；所述第三电阻的第一端与所述滤波模块的输出端相连，所述第三电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，所述第三电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的所述第二电容和所述第四电阻相连。

根据本实用新型一实施例，所述直流滤除单元包括第三电容和第四电容，其中，所述第三电容的第一端与所述分压单元的输出端相连，所述第三电容的第二端与Codec芯片的MICP引脚相连，所述第四电容的第一端与所述分压单元的输出端相连，所述第四电容的第二端与Codec芯片的SPKN引脚相连。

根据本实用新型一实施例，所述滤波模块包括第一磁珠、第二磁珠、第五电容和第六电容，其中，所述第一磁珠的第一端与所述Codec芯片的SPKP引脚相连，所述第一磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第一磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端之间还连接有接地的所述第五电容；所述第二磁珠的第一端与所述Codec芯片的SPKN引脚相连，所述第二磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第二磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端之间还连接有接地的所述第六电容。

根据本实用新型一实施例，所述滤波模块还包括第一静电阻抗器和第二静电阻抗器，所述第一静电阻抗器的第一端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第一静电阻抗器的第二端接地；所述第二静电阻抗器的第一端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第二静电阻抗器的第二端接地。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种音频装置，所述音频装置包括上文所述的回声处理电路。

本实用新型所提供的回声处理电路及音频装置，设置了音频回采双通道，其不仅能够有效消除回音干扰，同时还能根据成本和性能要求，来灵活选择音频回采方式。

附图说明

以下将详细参考附图示出的特定示例性实施例，对本实用新型的上述和其他特征进行说明，所述示例性实施例在下文中仅以说明的方式给出，因此并不限制本实用新型，其中：

图1示出根据本实用新型一实施例的回声处理电路的模块连接框图。

图2示出根据本实用新型另一实施例的回声处理电路的模块连接框图。

图3示出根据本实用新型另一实施例的回声处理电路的模块连接框图。电路连接

图4示出根据本实用新型另一实施例的回声处理电路的模块连接框图。

图5示出根据本实用新型一实施例的回声处理电路的电路连接示意图。

图6示出根据本实用新型一实施例的第二回采模块的电路连接示意图。

图7示出根据本实用新型一实施例的滤波模块的电路连接示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型进行详细描述，以使本领域普通技术人员能够容易地根据本说明书公开的内容实施本实用新型。以下所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部。基于本说明书所描述的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不发生冲突的情况下，本说明书中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1示意性地示出了根据本实用新型一实施例的回声处理电路1的模块连接框图。该回声处理电路1包括音频信号模块11、编解码器12、第一回采模块13、第二回采模块14以及回声处理模块15。

具体地，音频信号模块11用于输出原始音频信号。其中，原始音频信号可以是利于存储的数字信号，例如，电子设备或智能终端内存储的音频、用于人机交互所预设的音频、通过电子设备或智能终端进行通话所传递的音频信号等等。编解码器12与音频信号模块11相连，其可以将音频信号模块11输出的原始音频信号进行转换，得到可听音频信号，例如将数字信号转换为模拟信号，以便能够通过扬声器使得音频被用户听见。

进一步地，在上文所述的电子设备和智能终端上，通常还设置有拾取声音的麦克风(如数字PDM麦克风)，而通过扬声器输出的音频往往存在着回声影响，从而导致麦克风将回声错误识别为用户想要输入的语音信息，降低了用户的使用体验。因此，为了消除回声影响，可以设置有用于将输出的可听音频信号采集到并反馈给回声处理模块15的第一回采模块13和第二回采模块14。其中，第一回采模块13可以采用软件回采的方式，第二回采模块14可以采用硬件回采的方式，在实现回采功能时，第一回采模块13和第二回采模块14可以配置为择一地采集可听音频信号。进一步地，可以通过配置开关、按钮或通过其他电路布线或软件来实现两个回采模块之间的切换，对此下文将结合图5举例详细说明。将采集到的可听音频信号反馈至回声处理模块15之前，可以再次通过编解码器12对其进行模数转换，得到利于存储的数字形式的信号，并利用回声处理模块15对数字形式的待处理音频信号进行回声处理，例如，根据反馈的待处理音频信号通过自适应滤波器、开源平台的回声消除技术等本领域通用的回声消除方式来对回声进行处理。

需要说明的是，上文所列举的实施例中虽然只设置了两个回采模块，然而其并不能限制本实用新型的范围，例如，还可以根据不同环境条件和需求来增设其他回采模块，这些回采模块可以都采用软件回采的方式，也可以都采用硬件回采的方式，或者可以其中一些采用软件回采的方式，另一些采用硬件回采的方式。

图2示意性地示出了本实用新型另一实施例的回声处理电路2的模块连接框图。在该实施例中，回声处理电路2包括包括音频信号模块21、Codec芯片22、第一回采模块23、第二回采模块24以及回声处理模块25。该实施例是图1所示实施例的优选实施例，其中，图1中所示的编解码器被配置为Codec芯片22，而第一回采模块23被集成在Codec芯片22上。如本领域技术人员知晓，Codec芯片是数字通信中具有编码、译码功能的器件，其能有效减少数字存储占用的空间、提高运行效率。进一步地，Codec芯片22可以通过编程或硬件调整来实现回采功能，也即是说，第一回采模块23可以配置为Codec芯片中实现回采功能的模块，其在实现语音回采时在Codec芯片内部进行信号的传输，更详细的描述将在下文参考图5时展开。图2所示实施例的其他模块与图1所示实施例的相应模块类似，此处不再赘述。

在本实用新型其他实施例中，编解码器还可以是其他能够实现数模转换或编解码功能的器件，上文所列举的实施例不用做对本实用新型的限制。

图3示意性地示出了本实用新型另一实施例的回声处理电路3的模块连接框图。在该实施例中，回声处理电路3包括包括音频信号模块31、Codec芯片32、第一回采模块33、第二回采模块34、回声处理模块35以及滤波模块36。该实施例是图2所示实施例的优选实施例，相较于图2，该优选实施例中增加了滤波模块36，用于滤除可听音频信号的杂波。其中，滤波模块36的输入端可以与Codec芯片32的SPKP引脚和SPKN引脚相连，滤波模块36的输出端与第二回采模块34相连，更详细的描述将在下文参考图5时展开。图3所示实施例的其他模块与图2所示实施例的相应模块类似，此处不再赘述。

图4示意性地示出了本实用新型另一实施例的回声处理电路4的模块连接框图。在该实施例中，回声处理电路4包括包括音频信号模块41、Codec芯片42、第一回采模块43、第二回采模块44、回声处理模块45、滤波模块46、扬声器模块47以及MCU主控模块48。该实施例是图3所示实施例的优选实施例，相较于图3，该优选实施例中增加了用于将可听音频信号传送给用户的扬声器模块47和MCU主控模块。其中，扬声器模块47与滤波模块46的输出端相连，第二回采模块44的输入端连接在滤波模块46的输出端与扬声器模块47之间。如本领域技术人员所知晓，微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)能够把中央处理器(CentralProcess Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。进一步地，音频信号模块41集成于MCU主控模块48内，音频信号模块41的输出端与Codec芯片42之间通过I2S接口进行通信。如本领域技术人员所知晓，I2S(Inter-IC Sound Bus)是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。更详细的描述将在下文参考图5时展开。图4所示实施例的其他模块与图3所示实施例的相应模块类似，此处不再赘述。

下面将进一步参照图5对上述实施例进行详细描述。图5示意性地示出了本实用新型一实施例的回声处理电路的电路连接示意图。如图5所示，该回声处理电路设置有主控MCU U1、Codec芯片U2、硬件回采电路B1、滤波电路B2、扬声器SPK1和开关S1。具体地，主控MCU U1具有引脚I2S_SCLK(用于传递串行时钟信号)、I2S_LR_WS(用于传递帧时钟信号)、I2S_SDO(用于发送串行数据信号)和I2S_SDI(用于接收串行数据信号)；Codec芯片U2具有引脚I2S_SCLK(用于传递串行时钟信号)、I2S_LR_WS(用于传递帧时钟信号)、I2S_SDO(用于发送串行数据信号)、I2S_SDI(用于接收串行数据信号)、SPKP(音频正输出端)、SPKN(音频负输出端)、MICP(音频正输入端)和MICN(音频正输入端)。进一步参考图5，虚线框a和b分别标出了两个回采通道，其中框a可表示集成在Codec芯片U2内的软件回采通道，框b可表示硬件回采通道。

开关S1可控制回采通道a和b择一地进行音频回采。具体地，开关S1与电源V_CC相连，当开关S1打开时，控制电压V_CON通过主控MCU配置为下拉低电平，此时采用软件回采方式；当开关S1闭合时，控制电压V_CON拉高到V_CC高电平，此时主控MCU会将回采切换到硬件回采方式。

无论采用哪种回采方式，集成在主控MCU U1内的原始音频信号通过将引脚I2S_SCLK、I2S_LR_WS、I2S_SDO和I2S_SDI分别与Codec芯片U2的引脚I2S_SCLK、I2S_LR_WS、I2S_SDI和I2S_SDO连接来进行数据交互。主控MCU U1输出I2S信号给Codec芯片U2，然后Codec芯片U2通过内部设计输出可听音频信号V_{SPKP_C}和V_{SPKN_C}，其中原始音频信号可通过主控MCU U1的I2S_SDO引脚传递至Codec芯片U2的I2S_SDI引脚。

当采用软件回采方式时，回采通道a通过，此时Codec芯片U2可将可听音频信号V_{SPKP_C}和V_{SPKN_C}直接通过Codec芯片U2的I2S_SDO引脚反馈给主控MCU U1的I2S_SDI引脚，集成在主控MCU U1内的回声处理模块可直接根据此信号处理回声。

当采用软件回采方式时，扬声器滤波电路B2和硬件回采电路B1首先通过滤波电路B2处理Codec芯片U2输出的V_{SPKP_C}和V_{SPKN_C}信号，滤除杂波信号后得到扬声器信号V_SPKP和V_SPKN并输出到扬声器SPK1。硬件回采电路B1采样V_SPKP和V_SPKN信号，然后输出V_MICP和V_MICN信号，并将其反馈给Codec芯片U2的音频输入端(例如麦克风)MICP和MICN，从而实现硬件回采功能。接着，通过Codec芯片U2的I2S_SDO引脚将信号反馈给主控MCU U1的I2S_SDI引脚，集成在主控MCU U1内的回声处理模块可直接根据此信号处理回声。

图6示意性地示出了图5中硬件回采电路B1的电路连接示意图。其中，硬件回采电路B1包括分压单元和直流滤除单元(图中未单独标出)，用以对采集到的可听音频信号进行电压调整以与所述编解码器适配并滤除直流分量。

具体地，所述分压单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2，其中，第一电阻R1的第一端与图5中所示滤波电路B2的输出端相连，第一电阻R1的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，第一电阻R1的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的所述第一电容C1和第二电阻R2；第三电阻R3的第一端与滤波电路B2的输出端相连，第三电阻R3的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，第三电阻R3的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的第二电容C2和第四电阻R4相连。所述直流滤除单元包括第三电容C3和第四电容C4，其中，第三电容C3的第一端与所述分压单元的输出端相连，第三电容C3的第二端与Codec芯片U2的MICP引脚相连，第四电容C4的第一端与所述分压单元的输出端相连，第四电容C4的第二端与Codec芯片U2的SPKN引脚相连。其中，V_SPKP和V_SPKN信号通过分压电路采样后，经过C3和C4的滤除直流分量，得到V_MICP和V_MICN信号，具体得到V_MICP和V_MICN电压可以下式(1)-(2)表示为：

需要注意的是，必须合理选择电阻R1-R4的电阻值，以使得V_MICP和V_MICN信号电压在Codec芯片U2允许的输入范围内。

图7示意性地示出了图5中滤波电路B2的电路连接示意图。该滤波电路B2包括第一磁珠FB1、第二磁珠FB2、第五电容C5和第六电容C6，其中，第一磁珠FB1的第一端与Codec芯片U2的SPKP引脚相连，第一磁珠FB1的第二端与硬件回采电路B1的输入端相连，第一磁珠FB1的第二端与硬件回采电路B1的输入端之间还连接有接地的所述第五电容C5；第二磁珠FB2的第一端与Codec芯片U2的SPKN引脚相连，第二磁珠FB2的第二端与硬件回采电路B1的输入端相连，第二磁珠FB2的第二端与硬件回采电路B1的输入端之间还连接有接地的所述第六电容C6。其中，第一磁珠FB1、第二磁珠FB2配合第五电容C5和第六电容C6滤除V_{SPKP_C}和V_{SPKN_C}上的噪声。

更优选地，图7中的滤波电路B2还包括第一静电阻抗器ESD1和第二静电阻抗器ESD2，第一静电阻抗器ESD1的第一端与硬件回采电路B1的输入端相连，第一静电阻抗器ESD1的第二端接地；第二静电阻抗器ESD2的第一端与硬件回采电路B1的输入端相连，第二静电阻抗器ESD2的第二端接地。其中，第一静电阻抗器ESD1和第二静电阻抗器ESD2可以是本领域通用的ESD静电二极管，例如双向触发二极管，以保护扬声器免于静电干扰。

通过上述实施例中同时设置的软件回采通道和硬件回采通道，可以根据实际需求来灵活选择回采方式，当要求音频质量较高时，可优先选择硬件回采方式，这样可以更好地体现扬声器的实时性信号，对处理回声更加方便可靠，且增加系统鲁棒性；而在其他情况下，则可选择软件回采方式。

本实用新型还提供了一种音频装置，所述音频装置可以包括上文所述的回声处理电路。

可以理解，附图中所示的结构仅为示意，还可包括比图中所示更多或者更少的模块或组件，或者具有与图中所示不同的配置。值得说明的是，当采用本说明书未能穷尽列举的实施例来实施本实用新型时，本领域技术人员可以对相关的部件的结构、位置或功能的设置进行适应性的调整。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本实用新型范围内的另外实施例。此外，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、尺寸、材料做出相应修改而不脱离本实用新型的保护范围。

在本申请中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本实用新型的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。

在本说明书中提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被完整引用至本说明书作为参考。

此外应理解，在阅读了本实用新型的上述说明内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做出各种改动或修改，这些等同形式同样落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种回声处理电路，其特征在于，包括：

音频信号模块，用于输出原始音频信号；

编解码器，其与所述音频信号模块相连；

第一回采模块和第二回采模块，所述第一回采模块和第二回采模块配置为择一地采集可听音频信号，其中，所述可听音频信号通过所述编解码器对所述原始音频信号的转换得到；以及

回声处理模块，用于对待处理音频信号进行回声处理，其中，所述待处理音频信号通过所述编解码器对所述第一回采模块或第二回采模块采集到的可听音频信号的转换得到。

2.根据权利要求1所述的回声处理电路，其特征在于，所述编解码器配置为Codec芯片，所述第一回采模块集成在所述Codec芯片上。

3.根据权利要求2所述的回声处理电路，其特征在于，还包括：滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述Codec芯片的SPKP引脚和SPKN引脚相连，所述滤波模块的输出端与所述第二回采模块相连。

4.根据权利要求3所述的回声处理电路，其特征在于，还包括：

扬声器模块，其与所述滤波模块的输出端相连，所述第二回采模块的输入端连接在所述滤波模块的输出端与所述扬声器模块之间；以及

MCU主控模块，所述音频信号模块集成于所述MCU主控模块内，所述音频信号模块的输出端与所述Codec芯片之间通过I2S接口进行通信。

5.根据权利要求3所述的回声处理电路，其特征在于，所述第二回采模块包括分压单元和直流滤除单元，用以对采集到的可听音频信号进行电压调整以与所述编解码器适配并滤除直流分量。

6.根据权利要求5所述的回声处理电路，其特征在于，所述分压单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容和第二电容，其中，所述第一电阻的第一端与所述滤波模块的输出端相连，所述第一电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，所述第一电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的所述第一电容和所述第二电阻；所述第三电阻的第一端与所述滤波模块的输出端相连，所述第三电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端相连，所述第三电阻的第二端与所述直流滤除单元的输入端之间还连接有接地且并联布置的所述第二电容和所述第四电阻相连。

7.根据权利要求5所述的回声处理电路，其特征在于，所述直流滤除单元包括第三电容和第四电容，其中，所述第三电容的第一端与所述分压单元的输出端相连，所述第三电容的第二端与Codec芯片的MICP引脚相连，所述第四电容的第一端与所述分压单元的输出端相连，所述第四电容的第二端与Codec芯片的SPKN引脚相连。

8.根据权利要求3所述的回声处理电路，其特征在于，所述滤波模块包括第一磁珠、第二磁珠、第五电容和第六电容，其中，所述第一磁珠的第一端与所述Codec芯片的SPKP引脚相连，所述第一磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第一磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端之间还连接有接地的所述第五电容；所述第二磁珠的第一端与所述Codec芯片的SPKN引脚相连，所述第二磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第二磁珠的第二端与所述第二回采模块的输入端之间还连接有接地的所述第六电容。

9.根据权利要求8所述的回声处理电路，其特征在于，所述滤波模块还包括第一静电阻抗器和第二静电阻抗器，所述第一静电阻抗器的第一端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第一静电阻抗器的第二端接地；所述第二静电阻抗器的第一端与所述第二回采模块的输入端相连，所述第二静电阻抗器的第二端接地。

10.一种音频装置，其特征在于，所述音频装置包括如权利要求1-9中任意一项所述的回声处理电路。

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