CN215072884U - 一种用于降噪耳机的滤波电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于降噪耳机的滤波电路，包括：主控电路、采集电路、播放电路；主控电路的第一输入端与外部设备电连接，主控电路输出端与播放电路输入端电连接，采集电路的输出端与主控电路的第二输入端电连接；采集电路采集环境音频输出至主控电路，主控电路对外部设备输入信号及环境音频进行滤波及降噪处理，输出音频信号至播放电路，播放电路进行播放；通过主控电路对工频干扰信号进行过滤，输出无工频干扰的音频信号，实现了消除工频干扰噪声的效果。

Description

一种用于降噪耳机的滤波电路

技术领域

本实用新型涉及降噪领域，具体涉及一种用于降噪耳机的滤波电路。

背景技术

现有技术中的降噪耳机主要利用主动降噪功能进行降噪，主动降噪是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果，而以上的降噪方法仅能对采集到的外部环境中噪音频进行降噪，对于耳机内部线路上产生的工频干扰无法起到检测和过滤的效果，在头戴降噪耳机中就存在工频干扰，工频干扰是由适配器充电时对电流进行整流滤波时产生的一种干扰信号，频率一般为50Hz或60Hz，它会以电磁波的辐射形式，对产品造成干扰，特别是产品中有敏感的电路模块。

现有技术中解决工频干扰的问题通常采用专供的适配器解决工频干扰的直接来源，此适配器内部没有Y跨接电容，从而解决了工频干扰的问题；但是，采用现有技术的解决方案存在以下问题：产品必须同时开发或者购买特制的适配器给到展示样机供电无法使用通用型适配器，对此，导致成本的增加问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种用于降噪耳机的滤波电路，通过主控电路对工频干扰信号进行过滤，输出无工频干扰的音频信号，实现了消除工频干扰噪声的效果。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供的一种用于降噪耳机的滤波电路，包括：主控电路、采集电路、播放电路；主控电路的第一输入端与外部设备电连接，主控电路输出端与播放电路输入端电连接，采集电路的输出端与主控电路的第二输入端电连接；采集电路采集环境音频输出至主控电路，主控电路对外部设备输入信号及环境音频进行滤波及降噪处理，输出音频信号至播放电路，播放电路进行播放。

优选的，主控电路包括差分滤波电路和降噪电路，差分滤波电路输入端与所述采集电路输出端电连接，差分滤波电路的输出端与降噪电路的输入端电连接，降噪电路的输出端与播放电路的输入端电连接。

优选的，差分滤波电路包括音频接收电路、信号放大电路、差分放大电路；音频接收电路的输入端与电子设备电连接，音频接收电路的输出端与信号放大电路输入端电连接，信号放大电路的输出端与差分放大电路的输入端电连接，差分放大电路的输出端与降噪电路电连接。

优选的，差分滤波电路还包括跟随器电路，跟随器电路输入端与电源连接，跟随器电路的输出端与信号放大电路的电源输入端电连接。

优选的，其特征在于：音频接收电路包括音频接收端子、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2；音频接收端子输入端与电子设备电连接，音频接收端子第一输出端依次串联电阻R6 和电容C1后与信号放大电路第一输入端电连接，音频接收端子第二输出端串联电容C2后与信号放大电路第二输入端电连接，电阻R7电连接于音频接收端子的第二输出端与电阻R7和电容C1之间，音频接收端子第二输出端接地。

优选的，信号放大电路包括运放OP1A、运放OP1B、电阻R1、电阻R8；电阻R1与音频接收电路的第一输出端电连接后接入至运放OP1A的同相输入端，运放OP1A的反相输入端与运放OP1A的输出端电连接后与差分放大电路的第一输入端电连接，电阻R8与音频接收电路的第二输出端电连接后接入至运放OP1B的同相输入端，运放OP1B的反相输入端与运放OP1B的输出端电连接后与差分放大电路的第二输入端电连接。

优选的，差分放大电路包括运放OP2A、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；电阻R2 与电阻R3串联后，电阻R2另一端与信号放大电路第一输出端电连接，运放OP2A的同相输入端连接至电阻R2与电阻R3之间，电阻R4与电阻R5串联后，电阻R4另一端与信号放大电路第二输出端电连接，运放OP2A的反相输入端连接至电阻R2与电阻R3之间，电阻R5另一端与运放OP2A的输出端电连接。

优选的，还包括音频输入电路，音频输入电路的输入端与外部设备电连接，音频输入电路的输出端与主控电路的输入端电连接。

优选的，还包括适配器，适配器包括整流电路、变压电路；整流电路输入端与电源连接，整流电路输出端与变压电路输入端电连接，变压电路输出端与主控电路输入端电连接。

优选的，适配器还包括电容C5、电容C6、电容Y1，电容C5与整流电路输出端电连接后接地，电容C6与变压电路并联，电容Y1电连接变压电路输出端后接地。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种用于降噪耳机的滤波电路，主控电路对工频干扰信号进行过滤，主控电路包括差分滤波电路和降噪电路，降噪电路是现有降噪耳机都会配置的，但是降噪电路只能消除环境噪音无法消除电路产生的工频干扰，本申请通过差分滤波电路中的音频接收电路、信号放大电路、差分放大电路，实现对外部设备音频信号采集、阻抗隔离，最后抑制共模信号，放大有用信号，输出无工频干扰的音频信号，实现了消除工频干扰噪声的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式中差分滤波电路的电路图；

图2为本实用新型具体实施方式中降噪耳机通过电子设备连接适配器的示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中降噪耳机连接适配器的示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中降噪耳机连接电脑的示意图。

附图标识：1主控电路；11差分滤波电路；111音频接收电路；112跟随器电路；113信号放大电路；114差分放大电路；2适配器；21整流电路；22变压电路；3采集电路；4播放电路；5音频输入电路；6电子设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-4所示，本实施例中提供的一种用于降噪耳机的滤波电路，包括：主控电路1、采集电路3、播放电路4；主控电路1的第一输入端与外部设备电连接，主控电路1输出端与播放电路4输入端电连接，采集电路3的输出端与主控电路1的第二输入端电连接；采集电路3采集环境音频输出至主控电路1，主控电路1对外部设备输入信号及环境音频进行滤波及降噪处理，输出音频信号至播放电路4，播放电路4进行播放。具体的，降噪耳机即包括主控电路1、采集电路3、播放电路4，主控电路1用于连接外部设备，例如适配器2、电脑等为降噪耳机进行充电或者输入音频信号的设备；

当降噪耳机连接适配器2进行充电的同时进行工作，由于适配的AC交流电压经过整流模块时，其中50Hz/60Hz频率太低，不可能通过整流模块输100％的DC电压，实际还是存在小的50Hz/60Hz的交流电压，这小部分的50Hz/60Hz交流电压经过Y1电容传导到适配器2的次级地网络，最终适配器2的输出端会输出含有50Hz/60Hz的工频干扰至主控电路1，现有技术中只设置降噪电路，而降噪电路只能识别过滤麦克风采集到的环境音频，对环境音频进行过滤降噪，当50Hz/60Hz的工频干扰传输至降噪电路时，降噪电路无法识别出50Hz/60Hz的工频干扰，防止会将50Hz/60Hz的工频干扰视为正常信号进行放大输出，导致耳机扬声器会输出工频干扰的噪声；而本申请通过主控电路1对外部设备输入信号进行滤波，即是对适配器2输入的50Hz/60Hz的工频干扰信号进行滤波消除50Hz/60Hz的工频干扰信号；

如图2所示，当降噪耳机连接智能电子设备6，智能电子设备6再连接适配器2进行充电的同时耳机也正在工作，由于适配器2的输出电压同样会存在上述的50Hz/60Hz的工频干扰，该工频干扰信号会通过电子设备6传输至降噪耳机内，此时降噪耳机同样存在上述的工频干扰影响正常使用的情况；

如图4所示，当降噪耳机通过音频线连接电脑，电脑通过HDMI或者VGA等方式连接到电视机等显示屏时，电脑通过HDMI或者VGA等方式传输信号至电视机，通过电视机进行显示，电脑会产生如上述的工频干扰信号，该工频干扰信号通过HDMI或者VGA等方式一并传输至电视机，电视机的地线地网络由HDMI或者VGA输出端将工频干扰信号经由电脑传输至主控电路 1，导致对降噪耳机产生干扰噪音。

如图1所示，优选的，主控电路1包括差分滤波电路11和降噪电路，差分滤波电路11输入端与所述采集电路3输出端电连接，差分滤波电路11的输出端与降噪电路的输入端电连接，降噪电路的输出端与播放电路4的输入端电连接。具体的，差分滤波电路11用于接收外部设备的电源供电以及音频信号，并进行差分滤波过滤工频干扰信号以及放大输出，降噪电路用于接收差分滤波电路11进行差分滤波过滤后的音频信号，对音频信号进行降噪处理，最终输出音频信号进行播放，正是由于此处在对音频信号进行降噪处理前设置了差分滤波电路 11，对信号提前进行过滤工频干扰信号，防止工频干扰信号传输至降噪电路后被降噪电路进行放大输出，形成噪音干扰的不良情形。

优选的，差分滤波电路11包括音频接收电路111、信号放大电路113、差分放大电路114；音频接收电路111的输入端与电子设备6电连接，音频接收电路111的输出端与信号放大电路113输入端电连接，信号放大电路113的输出端与差分放大电路114的输入端电连接，差分放大电路114的输出端与降噪电路电连接。具体的，音频接收电路111用于与外部电子设备6进行对接如适配器2、电脑等；信号放大电路113用于对音频接收电路111接收到的信号进行阻抗隔离；差分放大电路114起到抑制共模信号放大差分信号的作用。

优选的，差分滤波电路11还包括跟随器电路112，跟随器电路112输入端与电源连接，跟随器电路112的输出端与信号放大电路113的电源输入端电连接。进一步的，跟随器电路 112包括运放OP2B、电子R10、电阻R11、电容C3、电容C4、电压输入接口，电源输入接口正极串联电容C3后接地，电阻R10和电阻R11串联后，电阻R11的另一端接地，电阻R10的了另一段接至电源输入接口与电容C3之间的连接处，运放OP2B正相输入端接至电阻R10和电阻R11之间的连接处之后串联电容C4接地；跟随器电路112的输出端为VREF，用于提供 VREF电压给信号放大电路113和差分放大电路114提供直流偏置输入，电容C3是具有模拟查分输入芯片的电源滤波电容，用于稳定电压，电阻R10和电阻R11提供直流中点电压，经过C4稳压，进一步提供稳定的中点电压给到运放OP2B的同相输入端，运放OP2B的输出端，输出电压VREF＝运放OP2B的同相输入端电压VMID，实现阻抗隔离，增强VREF电压的驱动能力。

优选的，音频接收电路111包括音频接收端子、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2；音频接收端子输入端与电子设备6电连接，音频接收端子第一输出端依次串联电阻R6和电容C1后与信号放大电路113第一输入端电连接，音频接收端子第二输出端串联电容C2后与信号放大电路113第二输入端电连接，电阻R7并联于音频接收端子的第二输出端与电阻R7和电容C1之间，音频接收端子第二输出端接地。具体的，音频接收端子是一个模拟音频输入端子，音频信号经过电阻R6和电阻R7分压后，一端经过电容C1后进入到信号放大电路113中的运放OP1A的同相输入端，另一端经过电容C2进入到信号放大电路113中的运放OP1B的同相输入端，其中电阻R6和电阻R7分压的目的是防止系统后端过载，导致失真，电容C1和电容C2实现隔直流电平，防止后端系统工作不正常。

优选的，信号放大电路113包括运放OP1A、运放OP1B、电阻R1、电阻R8；电阻R1与音频接收电路111的第一输出端电连接后接入至运放OP1A的同相输入端，运放OP1A的反相输入端与运放OP1A的输出端电连接后与差分放大电路114的第一输入端电连接，电阻R8与音频接收电路111的第二输出端电连接后接入至运放OP1B的同相输入端，运放OP1B的反相输入端与运放OP1B的输出端电连接后与差分放大电路114的第二输入端电连接。具体的，跟随器电路112的输出端电连接电阻R1后接入运放OP1A的同相输入端，跟随器电路112的输出端串联电阻R8后接入运放OP1B的同相输入端，跟随器电路112配合电阻R1和电阻R8分别为运放OP1A和运放OP1B提供输入直流中点偏置电压VREF；同时运放OP1A和运放OP1B也是跟随器，目的是实现阻抗的隔离，以及对于噪声信号来源处理提供两个信号幅度、相位相同的信号，输入到差分放大电路114；还包括电阻R9，音频接收端子的地与主控电路1的地是不同的，音频接收端子可视为外部电子设备6的地，所以音频接收端子所在的系统与主控电路1所在的系统是不同的，电阻R9连接于音频接收端子的地与和主控电路1的地之间，用于起到隔离电阻的作用：1、为模拟音频输入提供一个电流环路，即模拟音频通过音频接收端子输入信号进入到运放后，再经过运放的地，然后再经过R9回到模拟音频输入的地，形成一个电流环路。2、减小两个系统之间音频的地网络的电平差。

主控电路1所在系统的地虽然地网络有电位差，但是与外部电子设备6系统之间是直接通过外线连接，机外线地网络电阻较小(例如50mΩ)，然而电子R9(例如1KΩ)的电阻是远远大于机外线地网络电阻，所以系统之间的电流流过R9的电阻就非常小，等同于两个系统音频地的网络减小了1kΩ/50mΩ＝20000倍。例如，如果两个系统之间的直流地电平压差＝250mV，一般纹波电流是直流电流的10％，那么交流信号就是250mV×10％＝25mV。由于R9的存在，那么模拟音频地网络在两个系统之间的交流信号电平差等于25mV×50mΩ/1kΩ＝1.25uV。由此虽然两个系统之间的电源供电的功率地网络依然有电平差，但是对于模拟音频来说，几乎实现了模拟音频地网络无电平差的目的，从而解决了地电平差的噪音问题。

优选的，差分放大电路114包括运放OP2A、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；电阻R2与电阻R3串联后，电阻R2另一端与信号放大电路113第一输出端电连接，运放OP2A的同相输入端连接至电阻R2与电阻R3之间，电阻R4与电阻R5串联后，电阻R4另一端与信号放大电路113第二输出端电连接，运放OP2A的反相输入端连接至电阻R2与电阻R3之间，电阻R5另一端与运放OP2A的输出端电连接。具体的，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、运放OP2A组成典型的差分放大电路114，其中R2＝R4，R3＝R5，放大倍数＝2×R3/R2。目的是接收前端的差分滤波电路11的音频输入信号，达到抑制共模信号，放大有用的差分信号，提升系统信噪比的目的。

优选的，还包括音频输入电路5，音频输入电路5的输入端与外部设备电连接，音频输入电路5的输出端与主控电路1的输入端电连接。具体的，音频输入电路5作为连接端口作用，起到连接主控电路1与外部设备连接的作用。

优选的，还包括适配器2，适配器2包括整流电路21、变压电路22；整流电路21输入端与电源连接，整流电路21输出端与变压电路22输入端电连接，变压电路22输出端与主控电路1输入端电连接。具体的，适配器2用于为电子设备6或者降噪耳机进行充电，如上所述，正是由于适配器2在进行充电时会产生工频噪声，所以需要引入主控电路1的差分滤波电路11进行过滤工频干扰信号。

优选的，适配器2还包括电容C5、电容C6、电容Y1，电容C5与整流电路21输出端电连接后接地，电容C6与变压电路22并联，电容Y1电连接变压电路22输出端后接地。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种用于降噪耳机的滤波电路，主控电路1对工频干扰信号进行过滤，主控电路1包括差分滤波电路11和降噪电路，降噪电路是现有降噪耳机都会配置的，但是降噪电路只能消除环境噪音无法消除电路产生的工频干扰，本申请通过差分滤波电路11中的音频输入电路5、信号放大电路113、差分放大电路114，实现对工频干扰信号采集、阻抗隔离，最后抑制共模信号，放大有用信号，输出无工频干扰的音频信号，实现了消除工频干扰噪声的效果。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于，包括：主控电路、采集电路、播放电路；

所述主控电路的第一输入端与外部设备电连接，所述主控电路输出端与所述播放电路输入端电连接，所述采集电路的输出端与所述主控电路的第二输入端电连接；

所述采集电路采集环境音频输出至所述主控电路，所述主控电路对外部设备输入信号及环境音频进行滤波及降噪处理，输出音频信号至所述播放电路，所述播放电路进行播放；

所述主控电路包括差分滤波电路和降噪电路，所述差分滤波电路输入端与所述采集电路输出端电连接，所述差分滤波电路的输出端与所述降噪电路的输入端电连接，所述降噪电路的输出端与所述播放电路的输入端电连接。

2.如权利要求1所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述差分滤波电路包括音频接收电路、信号放大电路、差分放大电路；

所述音频接收电路的输入端与电子设备电连接，所述音频接收电路的输出端与所述信号放大电路输入端电连接，所述信号放大电路的输出端与所述差分放大电路的输入端电连接，所述差分放大电路的输出端与所述降噪电路电连接。

3.如权利要求2所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述差分滤波电路还包括跟随器电路，所述跟随器电路输入端与电源连接，所述跟随器电路的输出端与所述信号放大电路的电源输入端电连接。

4.如权利要求3所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述音频接收电路包括音频接收端子、电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2；

所述音频接收端子输入端与所述电子设备电连接，所述音频接收端子第一输出端依次串联所述电阻R6和所述电容C1后与所述信号放大电路第一输入端电连接，所述音频接收端子第二输出端串联所述电容C2后与所述信号放大电路第二输入端电连接，所述电阻R7并联于所述音频接收端子的第二输出端与所述电阻R7和所述电容C1之间，所述音频接收端子第二输出端接地。

5.如权利要求3所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述信号放大电路包括运放OP1A、运放OP1B、电阻R1、电阻R8；

所述电阻R1与所述音频接收电路的第一输出端电连接后接入至所述运放OP1A的同相输入端，所述运放OP1A的反相输入端与所述运放OP1A的输出端电连接后与所述差分放大电路的第一输入端电连接，所述电阻R8与所述音频接收电路的第二输出端电连接后接入至所述运放OP1B的同相输入端，所述运放OP1B的反相输入端与所述运放OP1B的输出端电连接后与所述差分放大电路的第二输入端电连接。

6.如权利要求3所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述差分放大电路包括运放OP2A、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5；

所述电阻R2与所述电阻R3串联后，所述电阻R2另一端与所述信号放大电路第一输出端电连接，所述运放OP2A的同相输入端连接至所述电阻R2与所述电阻R3之间，所述电阻R4与所述电阻R5串联后，所述电阻R4另一端与所述信号放大电路第二输出端电连接，所述运放OP2A的反相输入端连接至所述电阻R2与所述电阻R3之间，所述电阻R5另一端与所述运放OP2A的输出端电连接。

7.如权利要求1所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：还包括音频输入电路，所述音频输入电路的输入端与外部设备电连接，所述音频输入电路的输出端与所述主控电路的输入端电连接。

8.如权利要求1所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：还包括适配器，所述适配器包括整流电路、变压电路；所述整流电路输入端与电源连接，所述整流电路输出端与所述变压电路输入端电连接，所述变压电路输出端与所述主控电路输入端电连接。

9.如权利要求8所述的一种用于降噪耳机的滤波电路，其特征在于：所述适配器还包括电容C5、电容C6、电容Y1，所述电容C5与所述整流电路输出端电连接后接地，所述电容C6与所述变压电路并联，所述电容Y1电连接所述变压电路输出端后接地。

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