CN217388666U - 一种usb音频滤波电路、分线盒及usb音频系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于音频信号处理领域，涉及一种USB音频滤波电路，包括USB音频滤波电路，包括瞬态电压抑制器、LC滤波电路和RC滤波电路，瞬态电压抑制器和电源输入端连接，用于对音频设备接收USB音频信号过程中来自电源的静电泄放和干扰信号进行初步滤除；LC滤波电路连接于瞬态电压抑制器与RC滤波电路之间，用于滤除干扰信号中的高频信号；RC滤波电路连接于LC滤波电路和线束接口之间，用于滤除干扰信号中的低频信号。本申请还涉及一种分线盒及USB音频系统。本申请提供的技术方案能够提升电源线的EFT干扰信号的抗干扰能力，还可以简化设备接口。

Description

一种USB音频滤波电路、分线盒及USB音频系统

技术领域

本申请涉及音频信号处理技术领域，更具体地，涉及一种USB音频滤波电路、分线盒及USB音频系统。

背景技术

随着现代电子技术以及集成电路的快速发展，电子设备日趋小型化、多功能及智能化。各种电子产品具有音频播放功能，如手机、便携式多媒体播放器笔记本电脑、台式机、收音机等。目前主流USB音频产品都是电子设备本身带有多个输入输出接口，把电源供电、数据传输分开使用不同的接口，从而把电源线和数据线分离开来，这样做虽然可以使USB信号不会受到EFT(Electrical Fast Transient，电快速瞬变脉冲群)干扰而导致信号异常或中断，但是设备的接口多，布线多且复杂凌乱，不够简洁。因此，在保证USB音频产品抗干扰能力的基础上，简化设备接口是当前亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例所要解决的技术问题是相关技术中设备接口多、布线多且复杂凌乱、不够简洁。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种USB音频滤波电路，采用了如下所述的技术方案：

瞬态电压抑制器、LC滤波电路和RC滤波电路；

所述瞬态电压抑制器和电源输入端连接，用于对音频设备接收USB音频信号过程中来自电源的静电泄放和干扰信号进行初步滤除；

所述LC滤波电路连接于所述瞬态电压抑制器与所述RC滤波电路之间，用于滤除所述干扰信号中的高频信号；

所述RC滤波电路连接于所述LC滤波电路和线束接口之间，用于滤除所述干扰信号中的低频信号。

进一步的，所述瞬态电压抑制器包括TVS二极管，所述TVS二极管的阴极分别与所述电源输入端的第一电源引脚和所述LC滤波电路连接；

所述TVS二极管的阳极分别与所述电源输入端的第二电源引脚和所述LC滤波电路连接。

进一步的，所述LC滤波电路包括滤波电感和第一滤波电容，所述滤波电感设置有第一电感引脚、第二电感引脚、第三电感引脚以及第四电感引脚；

所述第四电感引脚与所述TVS二极管的阴极连接，所述第三电感引脚与所述TVS二极管的阳极连接，所述第一电感引脚与所述第一滤波电容的一端连接，所述第二电感引脚与所述第一滤波电容的另一端连接；

所述第一滤波电容并联连接于所述RC滤波电路两端。

进一步的，所述第一滤波电容包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容之间并联连接。

进一步的，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容之间的容值不同。

进一步的，所述RC滤波电路包括滤波电阻和第二滤波电容，所述滤波电阻和所述第二滤波电容串联连接；

所述滤波电阻的第一端分别与所述线束接口和所述第一滤波电容的一端连接，所述滤波电阻的第二端与所述第二滤波电容的第一端连接；

所述第二滤波电容的第二端接地，并与所述第一滤波电容的另一端连接。

进一步的，所述滤波电感为共模电感。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种分线盒，采用了如下所述的技术方案：

该分线盒包括如上所述的USB音频滤波电路、电源输入端、通信电路和线束接口，所述滤波电路连接于所述电源输入端和所述线束接口之间；

所述通信电路与所述线束接口连接，用于将接收到的USB音频信号通过所述线束接口传输至音频设备；

所述线束接口一端分别与所述滤波电路和所述通信电路连接，所述线束接口另一端与音频设备连接。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种USB音频系统，采用了如下所述的技术方案：

该音频系统包括如上所述的分线盒、音频设备、通讯设备和电源适配器；

所述分线盒的电源输入端与所述电源适配器连接，所述分线盒的通信电路与所述通讯设备连接；

所述音频设备通过线束与所述分线盒进行连接，用于接收从所述通信电路传输的USB音频信号。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

本申请提供的USB音频滤波电路，包括瞬态电压抑制器、LC滤波电路和RC滤波电路，瞬态电压抑制器和电源输入端连接，用于对音频设备接收USB音频信号过程中来自电源的静电泄放和干扰信号进行初步滤除；LC滤波电路连接于瞬态电压抑制器与RC滤波电路之间，用于滤除干扰信号中的高频信号；RC滤波电路连接于LC滤波电路和线束接口之间，用于滤除干扰信号中的低频信号；本申请通过滤波电路的瞬态电压抑制器、LC滤波电路和RC滤波电路，可以进一步提升电源线的EFT干扰信号的抗干扰能力。

本申请提供的分线盒，把电源线和数据线通过分线盒合成线束，再连接到音频设备，可以简化设备接口，让设备看起来更加简洁美观。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的USB音频滤波电路的结构示意图；

图2是本申请实施例的USB音频系统的结构示意图。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例提供一种USB音频滤波电路，参见图1和图2所示，该滤波电路11包括瞬态电压抑制器111、LC滤波电路112和RC滤波电路113，瞬态电压抑制器111和电源输入端DC_IN连接，用于对音频设备20接收USB音频信号过程中来自电源的静电泄放和干扰信号进行初步滤除；LC滤波电路112连接于瞬态电压抑制器111与RC滤波电路113之间，用于滤除干扰信号中的高频信号；RC滤波电路113连接于LC滤波电路112和线束接口13之间；用于滤除干扰信号中的低频信号。

在本实施例中，EFT干扰信号从电源输入端DC_IN输入，经过瞬态电压抑制器111、LC滤波电路112以及RC滤波电路113对EFT干扰信号进行滤除，可以改善由电源线造成的EFT干扰。

其中，EFT(Electrical Fast Transient，电快速瞬变脉冲群)是指数量有限且清晰可辨的脉冲序列或持续时间有限的振荡，脉冲群中的单个脉冲有特定的重复周期、电压幅值、上升时间、脉宽。EFT干扰一般发生在电网中众多机械开关在切换过程(切断感性负载、继电器触点弹跳等)所产生的干扰。这类干扰的特点是：成群出现的窄脉冲、脉冲的重复频率较高(kHz-MHz)、上升沿陡峭(ns级)、单个脉冲的持续时间短暂(10-100ns级)、幅度达到kV级。成群出现的窄脉冲可对半导体器件的结电容充电，当能量累计到一定程度后会引起线路或设备的出错。故而，需要对EFT干扰信号进行滤除。

在本实施例中，瞬态电压抑制器111包括TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态抑制二极管)二极管D200，TVS二极管D200的阴极分别与电源输入端DC_IN的第一电源引脚和所述LC滤波电路112连接；TVS二极管D200的阳极分别与电源输入端DC_IN的第二电源引脚和LC滤波电路112连接。

TVS二极管的瞬态响应速度和浪涌吸收能力远高于普通稳压管，可以快速吸收浪涌脉冲，有效地保护电路免受浪涌脉冲的损坏。

应当理解，电源输入端DC_IN与电源适配器连接，使得电源通过电源适配器传输至电源输入端DC_IN，为电路供电。

在本实施例中，LC滤波电路112包括滤波电感L200和第一滤波电容，滤波电感设置有第一电感引脚1、第二电感引脚2、第三电感引脚3以及第四电感引脚4，第四电感引脚4与TVS二极管D200的阴极连接，第三电感引脚3与TVS二极管D200的阳极连接，第一电感引脚1与第一滤波电容的一端连接，第二电感引脚2与第一滤波电容的另一端连接。

共模电流是传导干扰的因素之一，滤波电感L200具体可以采用共模电感，当有共模电流流经共模电感的线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。

需要说明的是，第一滤波电容包括至少两个并联连接的电容，每个电容的容值不同，可以更好地起到滤波效果。其中，每个电容的容值可以根据实际需要进行选择。

具体的，参见图1，第一滤波电容包括第一电容C203、第二电容C204、第三电容C205和第四电容C206，第一电容C203、第二电容C204、第三电容C205和第四电容C206之间并联连接。

在本实施例中，RC滤波电路113包括滤波电阻R206和第二滤波电容C207，滤波电阻R206和第二滤波电容C207串联连接，滤波电阻R206的第一端分别与线束接口13和第一滤波电容的一端连接，滤波电阻R206的第二端与第二滤波电容C207的第一端连接，第二滤波电容C207的第二端接地，并与第一滤波电容的另一端连接。

LC滤波电路112一般用于过滤高频干扰信号，RC滤波电路113则用于过滤低频干扰信号，进一步提升滤波能力。

本申请还提供一种分线盒，包括如上所述的USB音频滤波电路11、电源输入端DC_IN、通信电路12和线束接口13，滤波电路11连接于电源输入端DC_IN和线束接口13之间；通信电路12与线束接口13连接，用于将接收到的USB音频信号通过线束接口13传输至音频设备20；线束接口13一端分别与滤波电路11和通信电路12连接，线束接口13另一端与音频设备20连接。

其中，通信电路12具体可以采用Micro USB。

EFT干扰信号从电网上加载，通过电源适配器后传导到分线盒，分线盒内的滤波电路11对EFT干扰信号进行衰减和滤除，使得EFT干扰信号不能或只能少量进入线束，减少对USB通讯的影响。

在本实施例中，将电源线和数据线通过分线盒，合成一条线束，再连接到音频设备，这种方式，可以简化接口，让设备看起来更简洁美观。

本申请还提供一种USB音频系统，包括如上所述的分线盒10、音频设备20、电源适配器30和通讯设备40，分线盒10的电源输入端DC_IN与电源适配器30连接，分线盒10的通信电路12与通讯设备40连接，音频设备20通过线束与分线盒10进行连接，用于接收从通信电路12传输的USB音频信号。

在本实施例中，音频设备20内也设置有线束接口21，分线盒10的线束接口13和音频设备20的线束接口21通过线束进行连接，使得音频设备20能够将从通讯设备40接收到的USB音频信号进行播放，通讯设备40通过USB信号控制音频设备20录音。

其中，通讯设备40包括但不限于电脑、平板和手机等，音频设备20可以采用带有喇叭和麦克风的USB Audio设备。

本申请还提供一种滤波方法，应用如上所述的音频系统，滤波方法包括如下步骤：

步骤S10，分线盒10的电源输入端DC_IN接收通过电源适配器30传导的电源信号，并将电源信号传输至分线盒10的滤波电路11；

步骤S20，滤波电路11将电源信号中的干扰信号进行过滤；

步骤S30，分线盒10的通信电路12接收通过通讯设备40传输的USB音频信号，并发送至分线盒10的线束接口13；

步骤S40，分线盒10的线束接口13通过线束，将USB音频信号传输至音频设备20。

分线盒10同时接收到通过电源适配器30传导的电源信号和通过通讯设备40传输的USB音频信号，当电源信号中存在干扰信号时，通过滤波电路11将干扰信号进行过滤，大大衰减干扰信号的强度，使得干扰信号不会直接进入线束，从而导致USB音频信号中断，通讯异常；同时，可以避免干扰信号传输到音频设备20，引起音频设备20工作异常，例如死机、USB控制器异常导致播放或录音功能问题等。

在本实施例中，还可以通过软件对通信电路12的状态进行监控，当通信电路12状态异常或无响应时，软件对通信电路12进行Reset(复位)，可以进一步改善EFT干扰。

通信电路12状态出现异常或无响应，是由于存在部分干扰信号可能会进入通信电路12，存在干扰时，通信电路12由于无法识别到USB音频信号，则会导致电路出现异常或者无响应。通过软件对通信电路12状态进行监控，在通信电路12状态异常或无响应时，软件对通信电路12进行自动复位，重新识别USB音频信号，避免由于干扰导致USB音频信号传输异常。

需要说明的是，软件对通信电路12的监控以及复位操作，不会影响滤波电路工作。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种USB音频滤波电路，其特征在于，包括：

瞬态电压抑制器、LC滤波电路和RC滤波电路；

所述瞬态电压抑制器和电源输入端连接，用于对音频设备接收USB音频信号过程中来自电源的静电泄放和干扰信号进行初步滤除；

所述LC滤波电路连接于所述瞬态电压抑制器与所述RC滤波电路之间，用于滤除所述干扰信号中的高频信号；

所述RC滤波电路连接于所述LC滤波电路和线束接口之间，用于滤除所述干扰信号中的低频信号。

2.根据权利要求1所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述瞬态电压抑制器包括TVS二极管，所述TVS二极管的阴极分别与所述电源输入端的第一电源引脚和所述LC滤波电路连接；

所述TVS二极管的阳极分别与所述电源输入端的第二电源引脚和所述LC滤波电路连接。

3.根据权利要求2所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述LC滤波电路包括滤波电感和第一滤波电容，所述滤波电感设置有第一电感引脚、第二电感引脚、第三电感引脚以及第四电感引脚；

所述第四电感引脚与所述TVS二极管的阴极连接，所述第三电感引脚与所述TVS二极管的阳极连接，所述第一电感引脚与所述第一滤波电容的一端连接，所述第二电感引脚与所述第一滤波电容的另一端连接；

所述第一滤波电容并联连接于所述RC滤波电路两端。

4.根据权利要求3所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述第一滤波电容包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容之间并联连接。

5.根据权利要求4所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容之间的容值不同。

6.根据权利要求3所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述RC滤波电路包括滤波电阻和第二滤波电容，所述滤波电阻和所述第二滤波电容串联连接；

所述滤波电阻的第一端分别与所述线束接口和所述第一滤波电容的一端连接，所述滤波电阻的第二端与所述第二滤波电容的第一端连接；

所述第二滤波电容的第二端接地，并与所述第一滤波电容的另一端连接。

7.根据权利要求3-6任一项所述的USB音频滤波电路，其特征在于，所述滤波电感为共模电感。

8.一种分线盒，包括权利要求1至7任一项所述的USB音频滤波电路、电源输入端、通信电路和线束接口，其特征在于：

所述滤波电路连接于所述电源输入端和所述线束接口之间；

所述通信电路与所述线束接口连接，用于将接收到的USB音频信号通过所述线束接口传输至音频设备；

所述线束接口一端分别与所述滤波电路和所述通信电路连接，所述线束接口另一端与音频设备连接。

9.一种USB音频系统，包括权利要求8所述的分线盒、音频设备、通讯设备和电源适配器，其特征在于：

所述分线盒的电源输入端与所述电源适配器连接，所述分线盒的通信电路与所述通讯设备连接；

所述音频设备通过线束与所述分线盒进行连接，用于接收从所述通信电路传输的USB音频信号。

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