CN220798520U - 一种基于双Marx电路的主动降噪耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，包括第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器；本实用新型采用双Marx电路，实现不同极性、不同幅值的脉冲输出，实现高分贝低频噪声和高频低分贝噪声的抵消，以满足高分贝周期性低频噪声突出环境下的耳机降噪需求。

Description

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机

技术领域

本实用新型涉及降噪领域，具体是一种基于双Marx电路的主动降噪耳机。

背景技术

主动降噪耳机是一种能够减少外界噪音干扰的耳机。它通过内置的电路，主动地对外界噪音进行监测和分析，并产生相应的反向声波来抵消噪音，从而使用户能够享受更清晰、更纯净的音频体验。

主动噪声控制是利用次级通路产生与噪声幅度相同相位相反的声波抵消噪声。以头戴式主动降噪自适应系统为例,它会通过耳机顶部的噪声收集器将所采集的噪音信号作为参考信号,之后自适应滤波器利用收集信号经过耳机系统模型的转移函数来预测耳机内部可能产生的噪音,最后系统将预测噪音反相后与所需要的音频信号进行相互结合叠加,最终传到至耳机的换能器。在耳罩内的噪音收集器可以获得实际的噪音并通过处理产生一个精准的误差信号,进而使得滤波器经过处理可以获得更加精准的抗造信号。

但是，这些传统的自适应有源降噪耳机无法同时减少高频低分贝噪声和高分贝低频噪声的干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，包括第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器；

所述第一麦克风接收来自外部环境的前馈噪声，产生第一开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述第二麦克风接收来自外部环境的残余噪声，产生第二开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述脉冲信号生成模块包括第一Marx电路模块和第二Marx电路模块；

所述第一Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元，以及电阻Rp；

所述第二Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元；

所述脉冲信号生成模块接收第一开关控制信号后，生成第一脉冲信号，并传输至第一噪声抵消模块；

所述第一噪声抵消模块接收第一脉冲信号后，生成和播放第一声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述第二噪声抵消模块接收第二脉冲信号后，生成和播放第二声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述耳机内置扬声器接收来自终端设备的声信号，并播放。

进一步，所述第一麦克风、第二麦克风均与脉冲信号生成模块电气连接。

进一步，所述第一开关控制信号、第二开关控制信号用于调节脉冲信号生成模块中各开关管的导通、关断，以及开通关断顺序和时长。

进一步，第一Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₁₁的阳极连接电压DC₁正极所在一端；电压DC₁负极所在一端接地；

二极管D₁₁的阴极串联电容C₁₁后接地；

二极管D₁₁的阴极串联开关管S₁₁的漏极；

开关管S₁₁的源极串联开关管S₂₁的漏极；开关管S₂₁的源极接地；

二极管D_1i的阳极连接二极管D_1(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_1i的阴极串联电容C_1i；

二极管D_1i的阴极串联开关管S_1i的漏极；开关管S_1i的源极串联开关管S_2i的漏极；开关管S_2i的源极连接开关管S_2(i-1)的漏极；

开关管S_2n的漏极串联电阻Rp。

进一步，第二Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₂₁的阳极连接电压DC₂正极所在一端；电压DC₂负极所在一端接地；

二极管D₂₁的阴极串联电容C₂₁后接地；

二极管D₂₁的阴极串联开关管S₂₁的漏极；

开关管S₃₁的源极串联开关管S₄₁的漏极；开关管S₄₁的源极接地；

二极管D_2i的阳极连接二极管D_2(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_2i的阴极串联电容C_2i；

二极管D_2i的阴极串联开关管S_3i的漏极；开关管S_3i的源极串联开关管S_4i的漏极；开关管S_4i的源极连接开关管S_4(i-1)的漏极。

进一步，还包括耳机外壳；

所述第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器集成在耳机外壳内。

进一步，所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声；

所述残余噪声为高频低分贝噪声。

进一步，所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；

进一步，所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4；

进一步，所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的，本实用新型采用双Marx电路，实现不同极性、不同幅值的脉冲输出，实现高分贝低频噪声和高频低分贝噪声的抵消，以满足高分贝周期性低频噪声突出环境下的耳机降噪需求。

附图说明

图1为结构示意图；

图2为脉冲信号生成模块电路拓扑图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

实施例1：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，包括第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器；

所述第一麦克风接收来自外部环境的前馈噪声，产生第一开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述第二麦克风接收来自外部环境的残余噪声，产生第二开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述脉冲信号生成模块包括第一Marx电路模块和第二Marx电路模块；

所述第一Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元，以及电阻Rp；

所述第二Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元；

所述脉冲信号生成模块接收第一开关控制信号后，生成第一脉冲信号，并传输至第一噪声抵消模块；

所述第一噪声抵消模块接收第一脉冲信号后，生成和播放第一声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述第二噪声抵消模块接收第二脉冲信号后，生成和播放第二声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述耳机内置扬声器接收来自终端设备的声信号，并播放。

所述第一麦克风、第二麦克风均与脉冲信号生成模块电气连接。

所述第一开关控制信号、第二开关控制信号用于调节脉冲信号生成模块中各开关管的导通、关断，以及开通关断顺序和时长。

第一Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₁₁的阳极连接电压DC₁正极所在一端；电压DC₁负极所在一端接地；

二极管D₁₁的阴极串联电容C₁₁后接地；

二极管D₁₁的阴极串联开关管S₁₁的漏极；

开关管S₁₁的源极串联开关管S₂₁的漏极；开关管S₂₁的源极接地；

二极管D_1i的阳极连接二极管D_1(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_1i的阴极串联电容C_1i；

二极管D_1i的阴极串联开关管S_1i的漏极；开关管S_1i的源极串联开关管S_2i的漏极；开关管S_2i的源极连接开关管S_2(i-1)的漏极；

开关管S_2n的漏极串联电阻Rp。

第二Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₂₁的阳极连接电压DC₂正极所在一端；电压DC₂负极所在一端接地；

二极管D₂₁的阴极串联电容C₂₁后接地；

二极管D₂₁的阴极串联开关管S₂₁的漏极；

开关管S₃₁的源极串联开关管S₄₁的漏极；开关管S₄₁的源极接地；

二极管D_2i的阳极连接二极管D_2(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_2i的阴极串联电容C_2i；

二极管D_2i的阴极串联开关管S_3i的漏极；开关管S_3i的源极串联开关管S_4i的漏极；开关管S_4i的源极连接开关管S_4(i-1)的漏极。

还包括耳机外壳；

所述第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器集成在耳机外壳内。

所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声；

所述残余噪声为高频低分贝噪声。

所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；

所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4；

所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。

实施例2：

参见图1至图2，一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，包括第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器；

所述第一麦克风接收来自外部环境的前馈噪声，产生第一开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述第二麦克风接收来自外部环境的残余噪声，产生第二开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述脉冲信号生成模块包括第一Marx电路模块和第二Marx电路模块；

所述第一Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元，以及电阻Rp；

所述第二Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元；

所述脉冲信号生成模块接收第一开关控制信号后，生成第一脉冲信号，并传输至第一噪声抵消模块；

所述第一噪声抵消模块接收第一脉冲信号后，生成和播放第一声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述第二噪声抵消模块接收第二脉冲信号后，生成和播放第二声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述耳机内置扬声器接收来自终端设备的声信号，并播放。

实施例3：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2，进一步的，所述第一麦克风、第二麦克风均与脉冲信号生成模块电气连接。

实施例4：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-3任一项，进一步的，所述第一开关控制信号、第二开关控制信号用于调节脉冲信号生成模块中各开关管的导通、关断，以及开通关断顺序和时长。

实施例5：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-4任一项，进一步的，第一Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₁₁的阳极连接电压DC₁正极所在一端；电压DC₁负极所在一端接地；

二极管D₁₁的阴极串联电容C₁₁后接地；

二极管D₁₁的阴极串联开关管S₁₁的漏极；

开关管S₁₁的源极串联开关管S₂₁的漏极；开关管S₂₁的源极接地；

二极管D_1i的阳极连接二极管D_1(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_1i的阴极串联电容C_1i；

二极管D_1i的阴极串联开关管S_1i的漏极；开关管S_1i的源极串联开关管S_2i的漏极；开关管S_2i的源极连接开关管S_2(i-1)的漏极；

开关管S_2n的漏极串联电阻Rp。

实施例6：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-5任一项，进一步的，第二Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₂₁的阳极连接电压DC₂正极所在一端；电压DC₂负极所在一端接地；

二极管D₂₁的阴极串联电容C₂₁后接地；

二极管D₂₁的阴极串联开关管S₂₁的漏极；

开关管S₃₁的源极串联开关管S₄₁的漏极；开关管S₄₁的源极接地；

二极管D_2i的阳极连接二极管D_2(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_2i的阴极串联电容C_2i；

二极管D_2i的阴极串联开关管S_3i的漏极；开关管S_3i的源极串联开关管S_4i的漏极；开关管S_4i的源极连接开关管S_4(i-1)的漏极。

实施例7：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-6任一项，进一步的，还包括耳机外壳；

所述第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器集成在耳机外壳内。

实施例8：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-7任一项，进一步的，所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声；

所述残余噪声为高频低分贝噪声。

实施例9：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-8任一项，进一步的，所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号；

实施例10：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-9任一项，进一步的，所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4；

实施例11：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-10任一项，进一步的，所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。

实施例12：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-10任一项，进一步的，高频低分贝噪声的分贝小于等于40dB，频率大于等于1500Hz。

高分贝低频噪声的分贝大于40dB，频率小于1500Hz。

实施例13：

一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，技术内容同实施例2-10任一项，进一步的，抵消噪音的第一声源信息和第二声源信息分为周期性高分贝低频噪声源和高频低分贝噪声源，分别由两路独立电路完成；

周期性高分贝低频噪声源由适应于大功率但线性要求不高的放大电路和扬声器产生，高频低分贝噪声源由适应于低功率但线性要求较高的宽频放大电路和扬声器产生。

噪声抵消分为两级处理，第一级由周期性高分贝低频噪声源对噪声进行抵消，第二级由高频低分贝噪声源对噪声进行抵消；第一级采用前馈和后反馈混合方式进行自适应处理，由前馈噪音收集麦克风产生触发脉冲，触发脉冲驱动谐波脉冲信号发生器，信号发生器输出的信号经由周期性高分贝低频噪声源电路，输出周期性高分贝低频抵消噪声；第二级采用后反馈方式进行自适应处理，由残余噪音收集麦克风所得信号经过自适应滤波器，滤波器输出信号经由高频低分贝噪声源电路，输出高频低分贝抵消噪声。

Claims (10)

1.一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于：包括第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器；

所述第一麦克风接收来自外部环境的前馈噪声，产生第一开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述第二麦克风接收来自外部环境的残余噪声，产生第一开关控制信号，并传输至脉冲信号生成模块；

所述脉冲信号生成模块包括第一Marx电路模块和第二Marx电路模块；

所述第一Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元，以及电阻Rp；

所述第二Marx电路模块包括多个并联的Marx电路单元；

所述脉冲信号生成模块接收第一开关控制信号后，生成第一脉冲信号，并传输至第一噪声抵消模块；

所述第一噪声抵消模块接收第一脉冲信号后，生成和播放第一声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述第二噪声抵消模块接收第二脉冲信号后，生成和播放第二声源信息，从而抵消前馈噪声；

所述耳机内置扬声器接收来自终端设备的声信号，并播放。

2.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于：所述第一麦克风、第二麦克风均与脉冲信号生成模块电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于：所述第一开关控制信号、第二开关控制信号用于调节脉冲信号生成模块中各开关管的导通、关断，以及开通关断顺序和时长。

4.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，第一Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₁₁的阳极连接电压DC₁正极所在一端；电压DC₁负极所在一端接地；

二极管D₁₁的阴极串联电容C₁₁后接地；

二极管D₁₁的阴极串联开关管S₁₁的漏极；

开关管S₁₁的源极串联开关管S₂₁的漏极；开关管S₂₁的源极接地；

二极管D_1i的阳极连接二极管D_1(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_1i的阴极串联电容C_1i；

二极管D_1i的阴极串联开关管S_1i的漏极；开关管S_1i的源极串联开关管S_2i的漏极；开关管S_2i的源极连接开关管S_2(i-1)的漏极；

开关管S_2n的漏极串联电阻Rp。

5.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，第二Marx电路模块的电路拓扑如下所示：

二极管D₂₁的阳极连接电压DC₂正极所在一端；电压DC₂负极所在一端接地；

二极管D₂₁的阴极串联电容C₂₁后接地；

二极管D₂₁的阴极串联开关管S₂₁的漏极；

开关管S₃₁的源极串联开关管S₄₁的漏极；开关管S₄₁的源极接地；

二极管D_2i的阳极连接二极管D_2(i-1)的阴极；i＝2,3，…，n；n为Marx电路单元数量；

二极管D_2i的阴极串联电容C_2i；

二极管D_2i的阴极串联开关管S_3i的漏极；开关管S_3i的源极串联开关管S_4i的漏极；开关管S_4i的源极连接开关管S_4(i-1)的漏极。

6.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，还包括耳机外壳；

所述第一麦克风、第二麦克风、脉冲信号生成模块、第一噪声抵消模块、第二噪声抵消模块和耳机内置扬声器集成在耳机外壳内。

7.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，所述前馈噪声为周期性高分贝低频噪声；

所述残余噪声为高频低分贝噪声。

8.根据权利要求1所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，所述主动降噪耳机通过有线或无线的方式接收终端设备的声信号。

9.根据权利要求8所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，所述终端设备包括但不限于电脑、手机、MP3、MP4。

10.根据权利要求8所述的一种基于双Marx电路的主动降噪耳机，其特征在于，所述无线方式包括局域网、互联网、蓝牙。