WO2013010487A1 - 一种音频信号转接装置、音频信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频信号转接装置、音频信号传输系统；上述系统包含音频信号转接装置，音频信号接收装置；音频信号转接装置包含麦克风，放大单元，USB转接接口；麦克风用于接收音频信号并通过音频引脚输出；放大器包含音频输入引脚和音频输出引脚，用于对音频信号进行放大并通过音频输出引脚输出；USB转接接口与音频信号接收装置相连，包含音频信号引脚；麦克风的音频引脚与放大器的音频输入引脚相连；放大器的音频输出引脚与USB转接接口的音频信号引脚相连；音频信号接收装置中包含USB接口，音频接收模块；USB接口包含音频信号引脚；音频接收模块与USB接口的音频信号引脚相连，通过USB接口的音频信号引脚接收音频信号。

Description

一种音频信号转接装置、 音频信号传输系统 技术领域

本发明涉及电子技术领域， 尤其涉及一种音频信号转接装置、 音频信号传 输系统。 背景技术

随着音频信号编码 /解码技术的发展，通过音频接口传输数据的电子设备越 来越多。 例如， 电子设备可以通过移动通信装置（例如， 手机）的喇八接口（例 如， 耳机接口） 与移动通信装置相连， 接收移动通信装置输出的音频信号， 也 可以通过麦克风（MIC )接收移动通讯装置或固定电话装置的扬声器输出的音 频信号。

此外， 随着 USB接口的普及， 大量的电子设备设置有 USB接口， 因此如 何通过电子设备的 USB接口接收移动通信装置或固定电话装置的扬声器输出 的音频信号是目前需要解决的技术问题。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是， 克服现有技术的不足， 提供一种可以通过 USB接口将扬声器输出的音频信号输出至电子设备的音频信号转接装置以及 相应的音频信号接收装置。

为了解决上述问题， 本发明提供一种音频信号传输系统， 用于接收音频信 号， 该系统包含： 音频信号转接装置， 音频信号接收装置； 所述音频信号转接 装置中包含： 麦克风， 放大单元， USB转接接口； 所述麦克风用于接收音频信 号， 并通过音频引脚输出； 所述放大单元包含音频输入引脚和音频输出引脚， 用于对通过所述音频输入引脚接收到的音频信号进行放大， 并通过所述音频输 出引脚输出放大后的音频信号；所述 USB转接接口与所述音频信号接收装置相 连， 且包含音频信号引脚； 所述麦克风的音频引脚与所述放大单元的音频输入 引脚相连；所述放大单元的音频输出引脚与所述 USB转接接口的音频信号引脚 相连； 所述音频信号接收装置包含： USB接口， 音频接收模块； 所述 USB接 口包含音频信号引脚； 所述 USB接口的音频信号引脚与所述 USB转接接口的 音频信号引脚相连； 所述音频接收模块与所述 USB接口的音频信号引脚相连， 通过所述 USB接口的音频信号引脚接收音频信号； 其中， 所述 USB转接接口 和所述 USB接口的音频信号引脚为 D+和 D-引脚中的一个。

此外， 所述麦克风还包含地线引脚； 所述放大单元还包含地线引脚； 所述 USB转接接口和 USB接口还包含参考信号引脚； 所述 USB转接接口的参考信 号引脚与所述麦克风的地线引脚、 和 /或所述放大单元的地线引脚相连； 所述参 考信号引脚为所述 USB转接接口和 USB接口的 D+和 D-引脚中的另一个。

此外， 所述音频接收模块还包含： 比较器； 所述比较器的正极和负极分别 与所述 USB接口的音频信号引脚和参考信号引脚相连，所述比较器的输出引脚 用于输出与输入的音频信号相对应的方波； 或者， 所述比较器的正极和负极分 别与所述 USB接口的参考信号引脚和音频信号引脚相连，所述比较器的输出引 脚用于输出与输入的音频信号相对应的方波。

此外， 所述音频接收模块中还包含： 直流信号隔离单元， 第一直流偏置单 元， 第二直流偏置单元， 比较器； 所述直流信号隔离单元的输入端与所述 USB 接口的音频信号引脚相连， 输出端与所述第二直流偏置单元相连， 用于隔离通 过所述 USB接口的音频信号引脚接收到的音频信号中的直流电平，并通过其输 出端输出； 所述第二直流偏置单元的输入端与所述直流信号隔离单元相连， 输 出端与所述比较器的负极相连， 用于对通过其输入端输入的音频信号增加直流 偏置， 并通过其输出端输出增加直流偏置后的音频信号； 所述第一直流偏置单 元的输出端与比较器的正极相连， 用于输出参考电平； 所述比较器用于在其正 极和负极输入的参考电平和音频信号的作用下， 通过其输出端输出音频信号所 对应的方波。 此外， 所述比较器的输出端与正极通过电阻（R7 )相连， 且所述比较器的 输出端与上拉电阻（R8 )相连。

此外，所述第一直流偏置单元包含：电阻（R3 ),电阻（R4 );所述电阻（R3 ) 的一端与电源相连， 另一端与所述电阻（R4 )相连； 所述电阻（R4 )的一端与 所述电阻 (R3)及所述第一直流偏置单元的输出端相连， 另一端接地； 所述第二 直流偏置单元包含： 电阻 (R5), 电阻 (R6); 所述电阻（R5 )的一端与电源相连， 另一端与所述电阻（R6 )相连； 所述电阻（R6 )的一端与所述电阻（R5 )及所 述第二直流偏置单元的输出端相连， 另一端接地； 所述第一直流偏置单元所接 电源的输出电压、 所述电阻（R3 )的阻值、 所述电阻（R4 )的阻值分别与所述 第二直流偏置单元所接电源的输出电压、所述电阻（ R5 )的阻值、所述电阻（ R6 ) 的阻值相同。

本发明还提出了一种音频信号转接装置， 包含： 麦克风； 所述装置还包含 放大单元和 USB转接接口； 其中： 所述麦克风用于接收音频信号， 并通过音频 引脚输出； 所述放大单元包含音频输入引脚和音频输出引脚， 用于对通过所述 音频输入引脚接收到的音频信号进行放大， 并通过所述音频输出引脚输出放大 后的音频信号； 所述 USB转接接口与音频信号接收装置相连， 包含： 音频信号 引脚； 所述麦克风的音频引脚与所述放大单元的音频输入引脚相连； 所述放大 单元的音频输出引脚与所述 USB 转接接口的音频信号引脚相连； 其中， 所述 USB转接接口的音频信号引脚为 D+和 D-引脚中的一个。

此外， 所述麦克风还包含地线引脚； 所述放大单元还包含地线引脚； 所述 USB转接接口还包含参考信号引脚； 所述 USB转接接口的参考信号引脚与所 述麦克风的地线引脚、 和 /或所述放大单元的地线引脚相连； 所述参考信号引脚 为所述 USB转接接口的 D+和 D-引脚中的另一个。 综上所述,本发明以较低的硬件成本实现了电子设备 (音频信号接收装置） 通过 USB接口接收扬声器输出的音频信号的功能；与本发明的音频信号转接装 置（例如， 音频线）配合使用时， 电子设备可以通过 USB接口接收扬声器输出 的音频信号， 无需设置独立的喇八接口， 也无需设置 MIC功能模块， 降低了电 子设备的成本， 减小了电子设备的体积。 附¾说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例描述中所需 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发明的 一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图 1是本发明的音频信号转接装置第一实施例的结构示意图；

图 2是本发明的音频信号接收装置第一实施例的结构示意图；

图 3是本发明的音频信号转接装置第二实施例的结构示意图；

图 4是本发明的音频信号转接装置第三实施例的结构示意图；

图 5是本发明的音频信号接收装置第三实施例的结构示意图；

图 6是本发明的音频信号转接装置第四实施例的结构示意图；

图 7是本发明的音频信号接收装置第四实施例的结构示意图。 具'体实 it*方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部 的实施例。 基于本发明的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明中的音频信号转接装置可以是音频线、音频转接线、音频转接头等。 第一实施例

图 1是本发明的音频信号转接装置第一实施例的结构示意图；如图 1所示， 该音频信号转接装置包含： 麦克风（MIC ),放大单元（如图 1所示的放大器）， USB转接接口 （如图 1所示的 USB插头）； 其中：

麦克风（MIC ), 用于接收音频信号发送装置（例如， 手机或固定电话）的 扬声器播放（输出） 的音频信号。

MIC包含以下引脚：音频引脚（如图 1所示的 AUDIO引脚），地线（GND ) 引脚。

MIC的音频引脚用于输出音频信号； MIC的地线引脚接地。

放大器， 用于对接收到的音频信号进行放大， 并输出放大后的音频信号。 放大器包含以下引脚：音频输入引脚，音频输出引脚，电源输入引脚（VCC ), 地线（GND ) 引脚。

放大器的音频输入引脚与 MIC的音频引脚相连， 接收 MIC引脚输出的音 频信号。

放大器的音频输出引脚用于输出放大后的音频信号。

放大器的电源输入引脚用于与电源相连； 放大器的地线引脚接地。

此外， MIC的地线引脚还可以与放大器的地线引脚相连。

USB插头， 用于与音频信号接收装置的 USB插槽相连， 向其输出音频信 号。

USB插头中包含： 电源引脚（ VBUS引脚）， D+引脚， D-引脚， 地线引脚。 本实施例中， 放大器的音频输出引脚与 USB插头的 D+引脚相连； MIC的 地线引脚、 和 /或放大器的地线引脚与 USB插头的 D-引脚相连。 也就是说， 本 实施例中， 音频信号转接装置将 USB插头的 D+引脚作为音频信号引脚， 将 D- 引脚作为参考信号引脚， 以差分方式向音频信号接收装置输出音频信号。

在本发明的一个实施例中， USB转接接口和 USB接口的音频信号引脚为 D+和 D-引脚中的一个， 参考信号引脚为所述 USB转接接口和 USB接口的 D+ 和 D-引脚中的另一个。

将本发明第一实施例的音频信号转接装置与电子设备(音频信号接收装置 ) 配合使用时， 可将音频信号转接装置的 MIC靠近音频信号发送装置（例如， 手 机、 固定电话） 的扬声器以便接收扬声器播放的音频信号， 音频信号转接装置 的 USB插头 /插槽与电子设备的 USB插槽 /插头连接，音频信号转接装置将插头 /插槽（统称为 USB转接接口） 的 D+引脚作为音频信号引脚， 将 D-引脚作为 参考信号引脚使用，以便将 MIC接收到的音频信号经过放大后发送给与其连接 的电子设备（音频信号接收装置）。 图 2是本发明的音频信号接收装置第一实施例的结构示意图；如图 2所示， 该装置包含： USB接口 （如图 2所示的 USB插槽）， 音频接收模块。

USB插槽， 用于与音频信号转接装置的 USB插头相连， 接收其输出的音 频信号。

USB插槽中包含： 电源引脚（ VBUS引脚）， D+引脚， D-引脚， 地线引脚。 音频接收模块， 与 USB插槽的 D+引脚和 D-引脚相连， 将 USB插槽的 D+ 引脚作为音频信号引脚， D-引脚作为参考信号引脚， 接收通过 D+引脚和 D-引 脚传输的音频信号。

本实施例中，音频接收模块中包含比较器， 比较器的正极和负极分别与 D+ 和 D-引脚相连， 其地线引脚接地， 其电源引脚与电源相连， 其输出引脚用于输 出与输入的音频信号相对应的方波。

此外， 比较器的正极和负极也可以分别与 D-和 D+弓 I脚相连。 本发明音频信号传输系统的第一实施例由上述音频信号转接装置和音频信 号接收装置组成。 第二实施例

图 3是本发明的音频信号转接装置第二实施例的结构示意图；如图 3所示， 本发明的音频信号转接装置第二实施例与第一实施例的不同之处是：

第二实施例中， 音频信号转接装置将 USB插头的 D-引脚作为音频信号引 脚与放大器的音频输出引脚相连， 将 D+引脚作为参考信号引脚与 MIC的地线 引脚、 和 /或放大器的地线引脚相连， 向音频信号接收装置输出音频信号。 音频信号接收装置第二实施例与第一实施例相同。

本发明音频信号传输系统的第二实施例由上述音频信号转接装置和音频信 号接收装置组成。 第三实施例

图 4是本发明的音频信号转接装置第三实施例的结构示意图；如图 4所示， 本发明的音频信号转接装置第三实施例与第一实施例的不同之处是：

第三实施例中， 仅将放大器的音频输出引脚与 USB插头的 D+引脚相连， MIC的地线引脚和放大器的地线引脚无需与 USB插头的 D-引脚相连。 也就是 说，本实施例中，音频信号转接装置将 USB插头的 D+引脚作为音频信号引脚， 以非差分方式向音频信号接收装置输出音频信号。 图 5是本发明的音频信号接收装置第三实施例的结构示意图；如图 5所示， 该装置包含： USB接口 （如图 5所示的 USB插槽）， 音频接收模块。

USB插槽， 用于与音频信号转接装置的 USB插头相连， 接收其输出的音 频信号。

USB插槽中包含： 电源引脚（ VBUS引脚）， D+引脚， D-引脚， 地线引脚。 音频接收模块的输入端与音频信号引脚（D+引脚）相连， 用于通过音频信 号引脚（D+引脚）接收音频信号， 并通过其输出端输出。

音频接收模块中包含： 直流信号隔离单元， 第一直流偏置单元， 第二直流 偏置单元， 比较器。

音频接收模块中包含： 直流信号隔离单元， 第一直流偏置单元， 第二直流 偏置单元， 比较器。

本实施例中， 直流信号隔离单元包含电容器 C1 , 用于隔离直流电平， 电容 器 CI的一端（直流信号隔离单元的输入端）与音频信号引脚相连， 另一端（直 流信号隔离单元的输出端）与第二直流偏置单元相连。

电容器 C1的电容值可以是 0.1 F。

第一直流偏置单元的输出端与比较器的正极相连， 用于向比较器输出参考 电平。

本实施例中， 第一直流偏置单元包含： 电阻 R3 , 电阻 R4; 电阻 R3的一端 与电源相连， 另一端与电阻 R4相连； 电阻 R4的一端与电阻 R3及第一直流偏 置单元的输出端相连， 另一端接地。

第二直流偏置单元的输入端与直流信号隔离单元的输出端相连， 输出端与 比较器的负极相连， 用于对其输入端输入的音频信号增加直流偏置， 将音频信 号的最小电压提升至 0伏以上， 并通过其输出端输出增加直流偏置后的音频信 号。

本实施例中， 第二直流偏置单元包含： 电阻 R5 , 电阻 R6; 电阻 R5的一端 与电源相连， 另一端与电阻 R6相连； 电阻 R6的一端与第二直流偏置单元的输 入端、 电阻 R5及第二直流偏置单元的输出端相连， 另一端接地。

第一直流偏置单元的电源的输出电压、 电阻 R3的阻值、 电阻 R4的阻值分 别与第二直流偏置单元的电源的输出电压、 电阻 R5的阻值、 电阻 R6的阻值相 同。

本实施例中， 电阻 R3和电阻 R5的阻值可以是 150K欧姆， 电阻 R4和电 阻 R6的阻值可以是 15K欧姆。

如上所述， 比较器的正极与第一直流偏置单元的输出端相连， 比较器的负 极与第二直流偏置单元的输出端相连， 比较器的输出端与音频接收模块的输出 端相连（即作为音频接收模块的输出端）， 输出音频信号所对应的方波。

本实施例中， 为了使比较器输出稳定的信号， 比较器的输出端与其正极通 过电阻 R7相连， 形成回路， 且比较器的输出端与一上拉电阻 R8相连。

电阻 R7的阻值可以是 1.5M欧姆， 电阻 R8的阻值可以是 20K欧姆。 本发明音频信号传输系统的第三实施例由上述音频信号转接装置和音频信 号接收装置组成。 第四实施例

图 6是本发明的音频信号转接装置第四实施例的结构示意图；如图 6所示， 本发明的音频信号转接装置第四实施例与第三实施例的不同之处是：

第四实施例中， 音频信号转接装置将 USB插头的 D-引脚作为音频信号引 脚与放大器的音频输出引脚相连， 向音频信号接收装置输出音频信号。 图 7是本发明的音频信号接收装置第四实施例的结构示意图；如图 7所示， 本发明的音频信号接收装置第四实施例与第三实施例的不同之处是：

第四实施例中， 音频接收模块的输入端与 D-引脚相连， 用于通过 D-引脚 接收音频信号， 并通过其输出端输出。 本发明音频信号传输系统的第四实施例由上述音频信号转接装置和音频信 号接收装置组成。 综上所述,本发明以较低的硬件成本实现了电子设备 (音频信号接收装置） 通过 USB接口接收扬声器输出的音频信号的功能；与本发明的音频信号转接装 置（例如， 音频线）配合使用时， 电子设备可以通过 USB接口接收扬声器输出 的音频信号， 无需设置独立的喇八接口， 也无需设置 MIC模块， 降低了电子设 备的成本， 减小了电子设备的体积。 以上参考附图描述的实施例是示例性的， 仅用于解释本发明， 而不能理解 为对本发明的限制。 相反， 本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神 和内涵范围内的所有变化、 修改和等同物。 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语 "第一"、 "第二 "等仅用于描述目 的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 "相连，，、 "连接 "应做广义理解， 例如， 可以 是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可以是机械连接， 也可以 是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连。 对于本领域的普 通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 此外， 在本发明的描述中， 除非另有说明， "多个"的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为， 表 示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码 的模块、 片段或部分， 并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现， 其 中可以不按所示出或讨论的顺序， 包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或 按相反的顺序， 来执行功能， 这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员 所理解。 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局 限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内， 可轻易 想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护 范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

权利要求书

1、 一种音频信号传输系统， 用于接收音频信号， 该系统包含： 音频信号转 接装置， 音频信号接收装置； 其特征在于：

所述音频信号转接装置中包含： 麦克风， 放大单元， USB转接接口； 所述麦克风用于接收音频信号， 并通过音频引脚输出；

所述放大单元包含音频输入引脚和音频输出引脚， 用于对通过所述音频输 入引脚接收到的音频信号进行放大， 并通过所述音频输出引脚输出放大后的音 频信号；

所述 USB转接接口与所述音频信号接收装置相连， 且包含音频信号引脚； 所述麦克风的音频引脚与所述放大单元的音频输入引脚相连； 所述放大单 元的音频输出引脚与所述 USB转接接口的音频信号引脚相连；

所述音频信号接收装置包含： USB接口， 音频接收模块；

所述 USB接口包含音频信号引脚； 所述 USB接口的音频信号引脚与所述

USB转接接口的音频信号引脚相连；

所述音频接收模块与所述 USB接口的音频信号引脚相连， 通过所述 USB 接口的音频信号引脚接收音频信号；

其中， 所述 USB转接接口和所述 USB接口的音频信号引脚为 D+和 D-引 脚中的一个。

2、 如权利要求 1所述的系统， 其特征在于，

所述麦克风还包含地线引脚；

所述放大单元还包含地线引脚；

所述 USB转接接口和 USB接口还包含参考信号引脚；

所述 USB转接接口的参考信号引脚与所述麦克风的地线引脚、 和 /或所述 放大单元的地线引脚相连；

所述参考信号引脚为所述 USB转接接口和 USB接口的 D+和 D-引脚中的 另一个。

3、 如权利要求 2所述的系统， 其特征在于，

所述音频接收模块还包含： 比较器；

所述比较器的正极和负极分别与所述 USB接口的音频信号引脚和参考信 号引脚相连，所述比较器的输出引脚用于输出与输入的音频信号相对应的方波； 或者，所述比较器的正极和负极分别与所述 USB接口的参考信号引脚和音 频信号引脚相连， 所述比较器的输出引脚用于输出与输入的音频信号相对应的 方波。

4、 如权利要求 1所述的系统， 其特征在于，

所述音频接收模块中还包含： 直流信号隔离单元， 第一直流偏置单元， 第 二直流偏置单元， 比较器；

所述直流信号隔离单元的输入端与所述 USB接口的音频信号弓 I脚相连，输 出端与所述第二直流偏置单元相连，用于隔离通过所述 USB接口的音频信号引 脚接收到的音频信号中的直流电平， 并通过其输出端输出；

所述第二直流偏置单元的输入端与所述直流信号隔离单元相连， 输出端与 所述比较器的负极相连， 用于对通过其输入端输入的音频信号增加直流偏置， 并通过其输出端输出增加直流偏置后的音频信号；

所述第一直流偏置单元的输出端与比较器的正极相连，用于输出参考电平； 所述比较器用于在其正极和负极输入的参考电平和音频信号的作用下， 通 过其输出端输出音频信号所对应的方波。

5、 如权利要求 4所述的系统， 其特征在于，

所述比较器的输出端与正极通过电阻 R7相连， 且所述比较器的输出端与 上拉电阻 R8相连。

6、 如权利要求 4所述的系统， 其特征在于，

所述第一直流偏置单元包含： 电阻 R3 , 电阻 R4;

所述电阻 R3的一端与电源相连， 另一端与所述电阻 R4相连； 所述电阻 R4的一端与所述电阻 R3及所述第一直流偏置单元的输出端相连, 另一端接地；

所述第二直流偏置单元包含： 电阻 R5, 电阻 R6;

所述电阻 R5的一端与电源相连， 另一端与所述电阻 R6相连；

所述电阻 R6的一端与所述电阻 R5及所述第二直流偏置单元的输出端相连, 另一端接地；

所述第一直流偏置单元所接电源的输出电压、 所述电阻 R3 的阻值、 所述 电阻 R4 的阻值分别与所述第二直流偏置单元所接电源的输出电压、 所述电阻 R5的阻值、 所述电阻 R6的阻值相同。

7、 一种音频信号转接装置， 包含： 麦克风； 其特征在于： 所述装置还包含 放大单元和 USB转接接口； 其中：

所述麦克风用于接收音频信号， 并通过音频引脚输出；

所述放大单元包含音频输入引脚和音频输出引脚， 用于对通过所述音频输 入引脚接收到的音频信号进行放大， 并通过所述音频输出引脚输出放大后的音 频信号；

所述 USB转接接口与音频信号接收装置相连， 包含： 音频信号引脚； 所述麦克风的音频引脚与所述放大单元的音频输入引脚相连； 所述放大单 元的音频输出引脚与所述 USB转接接口的音频信号引脚相连；

其中， 所述 USB转接接口的音频信号引脚为 D+和 D-引脚中的一个。

8、 如权利要求 7所述的装置， 其特征在于，

所述麦克风还包含地线引脚；

所述放大单元还包含地线引脚；

所述 USB转接接口还包含参考信号引脚；

所述 USB转接接口的参考信号引脚与所述麦克风的地线引脚、 和 /或所述 放大单元的地线引脚相连；

所述参考信号引脚为所述 USB转接接口的 D+和 D-引脚中的另一个。