TWI475814B

TWI475814B - To prevent the sound generated by the audio output device

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Publication number: TWI475814B
Application number: TW097125242A
Authority: TW
Original assignee: Twinhead Int Corp
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2015-03-01
Also published as: US20100004936A1; JP2010016795A; TW201004167A

Description

防止爆音產生的音訊輸出裝置

本發明是有關於一種音訊輸出裝置，特別是指一種防止爆音(pop noise)產生的音訊輸出裝置。

在某些情況下，音訊輸出裝置的音訊輸出端上會出現突波(spike)，突波傳遞到例如擴音器(speaker)或耳機(headphone)等的播音裝置後會產生所謂的爆音。

參閱圖1，中華民國發明專利第275312號揭露了四種防爆音電路11、13、15、17。圖1(a)所示的第一種防爆音電路11利用一雙極性接面電晶體(BJT)111來將出現在一音訊輸出端12上的突波導出，避免突波傳遞到播音裝置。圖1(b)及圖1(c)所示的第二種及第三種防爆音電路13、15分別利用相對應的二極體131、151來將出現在相對應的音訊輸出端14、16上的突波導出。圖1(d)所示的第四種防爆音電路17分別利用二極體171、172來將出現在一音訊輸出端18上的突波導出。

然而，由於雙極性接面電晶體111及二極體131、151、171、172只能單向導通，因此第一種至第四種防爆音電路11、13、15、17無法將負電壓的突波導出。再者，當正電壓的突波出現時，由於雙極性接面電晶體111及二極體131、151、171、172在導通時的跨壓較高，此電壓在經由具有放大功能的播音裝置放大後會產生爆音。另外，第一種、第二種及第四種防爆音電路11、13、17能在哪些情況下作動與相對應的控制信號相關，但文中並沒有揭露如何產生這些控制信號，而第三種防爆音電路15只能在電源V_CC 開啟或關閉時作動，無法在其它情況下作動。

參閱圖2，美國專利公開案第2008/0049952號揭露了一種防止爆音產生的音訊輸出裝置，包含一音訊編解碼器(audio codec)21、一電容22、一控制單元23、一電容充電器24及一開關25，其中，電容充電器24包括一脈衝產生器241及一積分電路242。音訊編解碼器21解碼並轉換一數位音訊資料成一相對應的類比音訊信號。此類比音訊信號經由電容22傳遞到一擴音器26。

若音訊編解碼器21在其電源開啟時會對電容22快速充電的話，將產生可傳遞到擴音器26的突波。因此，控制單元23在音訊編解碼器21的電源開啟之前，先驅動電容充電器24及導通開關25，使得脈衝產生器241產生多個脈衝信號，積分電路242積分這些脈衝信號，以產生經由開關25對電容22緩慢充電的一電容充電電壓，如此一來，避免音訊編解碼器21在其電源開啟時對電容22充電。

然而，即使在音訊編解碼器21的電源開啟之後電容22已適當充電的情況下，音訊編解碼器21仍可能在其內部功能開啟或關閉時產生可傳遞到擴音器26的突波，此時，這種設計將無法防止爆音產生。

參閱圖3，另一種防止爆音產生的音訊輸出裝置包含一系統控制器31、一音訊編解碼器32、一電容33、一放大器34及一防爆音電路35，其中，防爆音電路35包括一電容 351、一電阻352及二電晶體353、354。系統控制器31輸出一數位音訊資料。音訊編解碼器32解碼並轉換數位音訊資料成一相對應的類比音訊信號。此類比音訊信號經由電容33傳遞到放大器34進行放大，以驅動一播音裝置(圖未示)。

在電源開啟時，防爆音電路35使放大器34的電源V_CC2 比音訊編解碼器32的電源V_CC1 晚開啟，而在其它情況下，防爆音電路35受一控制信號控制以將放大器34的電源V_CC2 暫時關閉，如此一來，避免出現在音訊編解碼器32的音訊輸出端上的突波傳遞到播音裝置。

然而，由於電晶體354必須能承受大電流，因此成本較高。再者，當電晶體354有大電流流過時，會成為一高溫元件，使其周圍的溫度升高，且其上會有電壓降產生，使放大器34的電源V_CC2 的電壓降低。另外，即使放大器34的電源V_CC2 關閉，出現在音訊編解碼器32的音訊輸出端上的突波仍可能經由放大器34內部的電阻傳遞到播音裝置，例如：當放大器34是一耳機放大器，而播音裝置是一擴音器時。

因此，本發明之目的即在提供一種防止爆音產生的音訊輸出裝置，可以在各種可能導致爆音的情況下作動，並防止電容充電與放電以及音訊編解碼器的內部功能開啟與關閉所導致之爆音產生。

於是，本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置包含一系統控制器、一音訊編解碼器、一電容、一放大器、一開關控制器及一電源電路。該系統控制器輸出一數位音訊資料。該音訊編解碼器根據該數位音訊資料產生一相對應的類比音訊信號。該放大器經由該電容接收該類比音訊信號，並在被一控制信號致能時輸出一相對應的輸出音訊信號，而在被該控制信號禁能時停止輸出該輸出音訊信號。該開關控制器產生該控制信號。該電源電路用於供應電力。其中，在部分可能導致爆音的情況發生前，該系統控制器、該音訊編解碼器及該電源電路中的至少一者觸發該開關控制器，以使該開關控制器藉由該控制信號禁能該放大器一段時間。

較佳地，本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置更包含一輔助控制器。在其餘可能導致爆音的情況發生前，該輔助控制器觸發該開關控制器，以使該開關控制器藉由該控制信號禁能該放大器一段時間。

本發明之功效在於：藉由利用該系統控制器、該音訊編解碼器、該電源電路及該輔助控制器中的至少一者來觸發該開關控制器，可以在各種可能導致爆音的情況下發揮防止爆音產生的作用；且藉由禁能該放大器，可以防止在該電容充電與放電以及該音訊編解碼器的內部功能開啟與關閉時出現的突波傳遞出去。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖4、圖5與圖6，本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置之第一較佳實施例包括一系統控制器41、一音訊編解碼器42、一電容47、一開關43、一開關控制器44、一輔助控制器45及一用於供應電力的電源電路46。

系統控制器41輸出一數位音訊資料。音訊編解碼器42解碼並轉換數位音訊資料成一相對應的類比音訊信號。電容47的一端電連接到音訊編解碼器42的音訊輸出端。類比音訊信號可經由電容47傳遞到一播音裝置(圖未示)。開關43包括一電連接到電容47之另一端的第一端，及一電連接到地的第二端，並受一控制信號控制以決定該第一端與該第二端是否雙向導通。開關控制器44產生控制信號。

在本實施例中，防止爆音產生的音訊輸出裝置是一安裝有微軟視窗作業系統的筆記型電腦，且已觀察到可能導致爆音的情況包括開機、重新開機、進入S3(待命)、離開S3、進入S4(休眠)、離開S4、進入S5(正常關機(shutdown))及不正常關機。例如：在開機、重新開機、離開S3及離開S4的情況下，音訊編解碼器42的電源開啟，使得電容47被充電，然後音訊編解碼器42的內部功能開啟，二者都會導致音訊編解碼器42的音訊輸出端上出現突波；在進入S3、進入S4、進入S5及不正常關機的情況下，音訊編解碼器42的內部功能關閉，然後音訊編解碼器42的電源關閉，使得電容47被放電，二者都會導致音訊編解碼器42的音訊輸出端上出現突波。在其它實施例中，防止爆音產生的音訊輸出裝置可以是一個人數位助理(PDA)、一行動電話(mobile phone)、一個人電腦(PC)、一平板電腦(tablet PC)或一超級行動電腦(UMPC)，且不以此為限。在其它實施例中，安裝的作業系統可以是Linux或DOS，且不以此為限。

在本實施例中，是利用在這些情況發生前會產生變化的信號來觸發開關控制器44，使得開關控制器44藉由控制信號導通開關43一段時間，來將出現在音訊編解碼器42的音訊輸出端上的突波導出。所需的信號可以從系統控制器41、音訊編解碼器42及電源電路46中尋找，而在找不到時，可以利用輔助控制器45來產生。例如：如圖5所示，系統控制器41輸出一在部分可能導致爆音的情況(例如：開機、重新開機、離開S3及離開S4)發生前會產生變化的第一觸發信號，音訊編解碼器42輸出一在部分可能導致爆音的情況(例如：進入S3、進入S4、進入S5及不正常關機)發生前會產生變化的第二觸發信號，輔助控制器45輸出一在其餘可能導致爆音的情況發生前會產生變化的第三觸發信號，這三個觸發信號用於觸發開關控制器44。在其它實施例中，當在系統控制器41、音訊編解碼器42及電源電路46中可以找到信號來在各種情況下都觸發開關控制器44時，輔助控制器45可被移除。因此，輔助控制器45是一個選擇性的(optional)元件。

開關控制器44包括七電阻4401~4407、五電晶體 4411~4415、二電容4421~4422及三個二極體4431~4433。電阻4401與電晶體4411配合，電阻4402、4403與電晶體4412配合，電阻4404與電晶體4413配合，電阻4405與電晶體4414配合，電阻4407與電晶體4415配合，用於使信號反相。二極體4431~4433用於防止第一至第三觸發信號互相影響。電阻4402、4403與電容4421配合，電阻4407與電容4422配合，用於決定第一觸發信號產生變化後開關43的導通時間。電阻4407與電容4422配合，用於決定第二或第三觸發信號產生變化後開關43的導通時間。較佳地，開關43是在突波被充分導出後才轉為不導通。

舉一個例子說明。在開機時，系統控制器41的電源先開啟(如圖6 I所示)，然後音訊編解碼器42的電源才開啟(如圖6 II所示)。接著，在重新開機、離開S3或離開S4時，音訊編解碼器42會因其內部功能開啟而在其音訊輸出端上產生突波(如圖6 III所示)。在突波出現前，第一觸發信號會產生變化(如圖6 V所示)，並觸發開關控制器44藉由控制信號導通開關43一段時間(如圖6 IV所示)。在開關控制器44中，節點A的信號如波形VI所示，與第一觸發信號反相；節點B的信號如波形VII所示，與節點A的信號反相，且上升速度較慢；節點C及D的信號如波形VIII所示，與節點B的信號反相；控制信號如波形IX所示，與節點D的信號反相，且上升速度較慢。

在本實施例中，由於第一觸發信號產生變化與突波出現之間的時間差較大，因此開關43的導通時間被設定為較長，而由於第二、第三觸發信號產生變化與突波出現之間的時間差較小，因此開關43的導通時間被設定為較短。在其它實施例中，觸發信號產生變化與突波出現之間的時間差可能會改變，因此電阻4402、4403、4407的值及電容4421、4422的值需要對應調整。在其它實施例中，觸發信號的數目可能會改變，因此開關控制器44的架構需要對應調整。

輔助控制器45可以是一嵌入式控制器，且是從其一通用輸入輸出接腳(GPIO pin)輸出第三觸發信號。較佳地，開關43的導通電壓實質上小於或等於50mV，以避免此電壓在經由具有放大功能的播音裝置放大後會產生爆音。

由於觸發信號是先從系統控制器41、音訊編解碼器42及電源電路46中尋找，找不到時則由輔助控制器45另外產生，因此可以在各種可能導致爆音的情況下發揮防止爆音產生的作用，且開關43是雙向導通，因此可以將正電壓及負電壓的突波導出，故確實能達成本發明之目的。

參閱圖7，本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置之第二較佳實施例包括一系統控制器51、一音訊編解碼器52、一電容53、一放大器54、一開關控制器55、一輔助控制器56及一用於供應電力的電源電路57。

系統控制器51輸出一數位音訊資料。音訊編解碼器52解碼並轉換數位音訊資料成一相對應的類比音訊信號。放大器54經由電容53接收類比音訊信號，並在被一控制信號致能時輸出一相對應的輸出音訊信號，而在被控制信號禁能時停止輸出相對應的輸出音訊信號。輸出音訊信號可傳遞到一播音裝置(圖未示)。開關控制器55產生控制信號。

本實施例與第一較佳實施例相似，不同之處在於是藉由控制信號禁能放大器54一段時間，來避免將出現在音訊編解碼器52的音訊輸出端上的突波經由電容53及放大器54傳遞出去。放大器54的禁能可以是放大器54在其電源開啟的狀態下進入靜音(mute)或關機(shutdown)模式。

由於觸發信號是先從系統控制器51、音訊編解碼器52及電源電路57中尋找，找不到時則由輔助控制器56另外產生，因此可以在各種可能導致爆音的情況下發揮防止爆音產生的作用，且放大器54是被禁能，因此可以防止在電容充電與放電以及音訊編解碼器的內部功能開啟與關閉時出現的突波傳遞出去，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

41‧‧‧系統控制器

42‧‧‧音訊編解碼器

43‧‧‧開關

44‧‧‧開關控制器

4401~4407‧‧‧電阻

4411~4415‧‧‧電晶體

4421~4422‧‧‧電容

4431~4433‧‧‧二極體

45‧‧‧輔助控制器

46‧‧‧電源電路

47‧‧‧電容

51‧‧‧系統控制器

52‧‧‧音訊編解碼器

53‧‧‧電容

54‧‧‧放大器

55‧‧‧開關控制器

56‧‧‧輔助控制器

57‧‧‧電源電路

圖1是一電路示意圖，說明習知的四種防爆音電路；圖2是一電路示意圖，說明習知的一種防止爆音產生的音訊輸出裝置；圖3是一電路示意圖，說明習知的另一種防止爆音產生的音訊輸出裝置；圖4是一電路示意圖，說明本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置之第一較佳實施例；圖5是一電路示意圖，說明第一較佳實施例的一開關控制器；圖6是一時序示意圖，說明第一較佳實施例的動作；及圖7是一電路示意圖，說明本發明防止爆音產生的音訊輸出裝置之第二較佳實施例。