專利名稱：用于再現(xiàn)音頻信號的裝置和方法
用于再現(xiàn)音頻信號的裝置和方法
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)代電子設(shè)備被設(shè)計為再現(xiàn)音樂和/或其它音頻信號。諸如像個人計算機(jī)、 膝上型電腦、便攜式音頻播放器、蜂窩電話等的這些電子設(shè)備典型地提供了各種音頻相關(guān)外圍部件的連接。這些外圍部件的示例包括頭戴受話器和麥克風(fēng)。該電子設(shè)備可以包括預(yù)期接納音頻相關(guān)外圍部件的插頭并且與其電氣互連的若干連接器或插孔，以由此在便攜式電子設(shè)備和音頻相關(guān)外圍設(shè)備之間傳輸音頻信號。所述插孔和插頭典型地電氣連接至地參考(ground reference)以使來自靜電放電(electrostatic discharge, ESD)對電子設(shè)備的損害最小化。雖然這樣的地配置可以產(chǎn)生魯棒的ESD性能，但是它也會導(dǎo)致當(dāng)播放音頻信號時引入不期望信號的地環(huán)路狀況。不期望信號的示例包括存在于電源信號上的電氣噪聲、由數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲或者由其它電氣干擾源在該系統(tǒng)內(nèi)所引起的噪聲。


在下列詳細(xì)描述中且參考附圖來描述一定的示例性實(shí)施例，其中
圖1是依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有音頻系統(tǒng)的電子設(shè)備的一個實(shí)施例的框圖，所述音頻系統(tǒng)具有改進(jìn)的音頻接地配置；
圖2A是圖1的音頻輸出信號線的橫截面端視圖； 圖2B是圖2A的音頻輸出信號線的橫截面?zhèn)纫晥D； 圖2C是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的另一音頻輸出信號線的橫截面?zhèn)纫晥D； 圖3是圖1的音頻輸出連接器的截面視圖；和
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于改進(jìn)所再現(xiàn)音頻信號的保真度的方法的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖且尤其參考圖1，示出了依據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有改進(jìn)的地配置的音頻系統(tǒng)100的框圖。音頻系統(tǒng)100是電子設(shè)備102的一個系統(tǒng)，所述電子設(shè)備102 可以是至少部分地被用來再現(xiàn)音頻信號以便呈現(xiàn)或由用戶收聽的任何電子設(shè)備，諸如，像計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、蜂窩電話、便攜式數(shù)字音頻播放器等等。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將會意識到，圖中所示出的功能塊和設(shè)備僅是可以在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中實(shí)施的功能塊和設(shè)備的一個示例。此外，可以基于系統(tǒng)設(shè)計考慮選擇包含不同功能塊的其它特定實(shí)現(xiàn)方式。音頻系統(tǒng)100包括印刷電路板(PCB)llO，諸如，像多層印刷電路板，如隨后更加具體地描述的，其通常具有在音頻系統(tǒng)100的各個功能部件或塊之間傳輸包括功率、數(shù)字和音頻信號在內(nèi)的信號的各種信號線或跡線。音頻系統(tǒng)100進(jìn)一步包括音頻控制電路120，諸如，像應(yīng)用特定集成電路，其具有模擬部分或電路122和數(shù)字部分或電路124。音頻控制電路120的模擬部分或電路122在物理上與音頻控制電路120的數(shù)字部分或電路IM是分開的。音頻系統(tǒng)100進(jìn)一步包括模擬放大器電路130、第一音頻輸出連接器或插孔140和第二音頻輸出連接器或插孔150。PCB 110包括數(shù)字地平面(digital ground plane, DGP) 152和模擬地平面 (analog ground plane, AGP) 154，它們例如均由設(shè)置在PCB上、上方或內(nèi)的銅或其它導(dǎo)電材料層形成。DGP 152整個地設(shè)置在PCB 110的第一或數(shù)字區(qū)域156內(nèi)。類似地，AGP 154 整個地設(shè)置在PCB 110的第二或模擬區(qū)域158內(nèi)。PCB 110的第一區(qū)域156和第二區(qū)域158 分別是PCB 110的單獨(dú)的不重疊的互斥的相應(yīng)區(qū)域。類似地，DGP 152和AGP巧4相對于彼此是單獨(dú)的非重疊且互斥的。如圖1中所示，PCB 110被配置為單個PCB。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的， 可替換地，PCB 110可以被配置為諸如像用于模擬區(qū)域158的第一 PCB和用于數(shù)字區(qū)域156 的第二 PCB。通常，音頻系統(tǒng)100的數(shù)字信號和數(shù)字部件被設(shè)置在DGP 152上或上方(即，相對) 并且使DGP 152作為公共地參考。更具體地，數(shù)字功率經(jīng)由數(shù)字功率線162被提供給音頻控制電路120的數(shù)字電路124，數(shù)字輸入信號164經(jīng)由數(shù)字輸入166被提供給音頻控制電路120的數(shù)字電路124，并且數(shù)字音頻輸出信號168經(jīng)由數(shù)字音頻總線170從音頻控制電路 120的數(shù)字電路IM輸出。數(shù)字功率線162、數(shù)字輸入信號164、數(shù)字輸入166、數(shù)字音頻輸出信號168、數(shù)字音頻總線170以及音頻電路控制器120的數(shù)字電路IM中的每一個都被設(shè)置在DGP 152上方并且使DGP 152作為公共電氣地參考。因此，在DGP 152上或上方僅設(shè)置或路由數(shù)字信號和部件而非模擬信號或部件。類似地，音頻系統(tǒng)100的模擬信號和模擬部件被設(shè)置在AGP巧4上或上方(S卩，相對)并且使AGP IM作為公共地參考。模擬功率經(jīng)由模擬功率線182被提供給音頻控制電路120的模擬電路122以及提供給音頻放大器電路130。一個或多個模擬信號輸入186經(jīng)由模擬信號輸入186向音頻控制電路120的模擬電路122提供模擬輸入信號，而模擬輸出信號經(jīng)由模擬輸出190從音頻控制電路120的模擬電路122提供給音頻放大器電路130。音頻放大器電路130進(jìn)而經(jīng)由第一音頻輸出通道220把第一音頻輸出信號210提供給第一音頻輸出插孔140，所述第一音頻輸出插孔140進(jìn)而意圖連接至諸如像揚(yáng)聲器之類的音頻換能器。音頻放大器130進(jìn)一步經(jīng)由第二音頻輸出通道230把第二音頻輸出信號 2M提供給第二音頻輸出插孔150，所述第二音頻輸出插孔150進(jìn)而意圖連接至諸如像頭戴受話器之類的音頻換能器。模擬功率線182、模擬信號輸入186、模擬輸出190、音頻放大器電路130、第一音頻輸出信號210、第一音頻輸出通道220、第一音頻連接器或插孔140、第二音頻輸出信號224、 音頻輸出通道230、第二音頻輸出連接器或插孔150以及音頻電路控制器120的模擬電路 122中的每一個都使AGP巧4作為公共電氣地參考。因此，在AGP巧4上或上方僅設(shè)置和路由模擬信號和部件而非數(shù)字信號或部件。DGP 152和AGP 154沿著它們相鄰部的第一部分在物理上和電氣上被間隙174分開，所述間隙174還將PCB 110的數(shù)字區(qū)域156和模擬區(qū)域158分開。連接構(gòu)件260把DGP 152和AGP IM電氣連接在一起以在DGP 152和AGP IM之間形成低阻抗電氣連接或有效電氣短路。在所示的示例性實(shí)施例中，連接構(gòu)件260設(shè)置在間隙174之內(nèi)并且與之橋接。連接構(gòu)件沈0因此在DGP 152和AGP IM之間形成了單點(diǎn)電氣連接。連接構(gòu)件
5260是具有非常低阻抗的導(dǎo)電構(gòu)件，諸如像銅或其它導(dǎo)電材料的條帶或跡線。在一個示例性實(shí)施例中，連接構(gòu)件沈0由具有從近似50到近似120密耳(mil)的寬度的銅或其它導(dǎo)電金屬材料形成，不過本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到能夠以可替換方式形成連接構(gòu)件260。DGP 152和AGP IM之間的單點(diǎn)連接用來將這兩個地平面的地電位保持在基本相同的電平，并且降低了在DGP 152或其相關(guān)聯(lián)電路上可能存在的數(shù)字噪聲向AGP巧4的傳輸。此外，通過在AGP 152上或上方分別路由和設(shè)置僅僅模擬信號和部件而非數(shù)字信號或部件，音頻系統(tǒng)100還相當(dāng)大地降低了音頻部件和信號對由于不期望非音頻信號的存在而引起的劣化和/或失真的敏感度。因此，通過音頻系統(tǒng)100在所再現(xiàn)音頻信號的保真度方面實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的改進(jìn)。如上面所指出的，當(dāng)承載音頻信號的模擬輸出通道以呈遞音頻輸出信道并且因此通過其所承載的音頻輸出信號對來自非音頻信號的干擾敏感的方式進(jìn)行構(gòu)造或配置時，也可能使所再現(xiàn)音頻信號的保真度劣化，所述非音頻信號在該音頻輸出通道中被引起或者是該音頻輸出通道的音頻信號地和非音頻地之間的地環(huán)路的結(jié)果，所述地環(huán)路在該音頻信號地連接到非音頻地時可能存在，所述非音頻地如以上所討論的，是為了增強(qiáng)該音頻輸出信道的ESD特性而進(jìn)行的。通過以相當(dāng)大地降低其對來自這樣的非音頻信號的干擾的敏感度的方式來構(gòu)造和配置該音頻輸出通道，以及通過消除音頻信號地和非音頻地之間的任何地環(huán)路，音頻系統(tǒng)100在所再現(xiàn)音頻信號的保真度方面實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)?，F(xiàn)在參考圖2A，整個模擬輸出通道230被設(shè)置在PCB 110的模擬部分158內(nèi)。通常，模擬輸出通道230相對于AGP巧4和與AGP巧4相對以基本平行的方式延伸，并且不延伸到AGP巧4之外或外部。更具體地，模擬輸出通道230包括分別為左通道310和右通道 320、音頻地回路通道330和綁結(jié)(stitching)元件340。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，分別為左通道310和右通道320中的每一個以及音頻地回路通道330是相對于AGP巧4和與 AGP巧4相對以基本平行的方式延伸的細(xì)長構(gòu)件?？梢栽诜謩e為左通道310和右通道320 之間設(shè)置音頻地回路通道330。把音頻地回路通道330設(shè)置在分別為左通道310和右通道320之間保護(hù)該音頻地回路通道免于暴露給可能以其它方式被引起到該地回路通道330中的非音頻信號。此外， 通過把AGP IM設(shè)置在模擬輸出通道230和電氣干擾源之間，AGP IM保護(hù)該模擬輸出通道230免受從該電氣干擾源發(fā)射的所引起非音頻信號的影響。綁結(jié)元件340將音頻地回路通道330和AGP 154電氣連接。如圖2B中最佳示出的，在一個示例性實(shí)施例中，綁結(jié)單元340可以包括連續(xù)細(xì)長元件，所述連續(xù)細(xì)長元件沿著該音頻地回路通道330的整個長度延伸并且將其與AGP巧4的對應(yīng)部分電氣連接。如圖2C 中最佳示出的，可替換地，綁結(jié)元件340可以被配置為多個間隔開的綁結(jié)元件340a、340b等 (如圖2C中所示)，其中的每一個將音頻地回路通道330的相應(yīng)部分與AGP 154的對應(yīng)部分電氣連接。在由此的一個示例性實(shí)施例中，分別為左通道310和右通道320以及AGP巧4均由諸如像銅之類的導(dǎo)電材料形成。因此，AGP IM保護(hù)該輸出通道230免受不想要的和/或引起的非音頻信號的存在和電氣干擾的影響。在由此的一個示例性實(shí)施例中，分別為左通道310和右通道320中的每一個以及地回路通道330也由諸如像銅之類的導(dǎo)電材料形成， 其基于音頻系統(tǒng)100的相關(guān)操作參數(shù)而具有適當(dāng)大小，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到的，所述操作參數(shù)諸如像音頻輸出電流和/或功率。如圖3中所示，不同于傳統(tǒng)的音頻插孔，音頻輸出插孔140和150包括分別為不導(dǎo)電外殼350和352，以及分別為內(nèi)殼360、362。在本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例中，外殼350、 352至少部分地由諸如像塑料之類的不導(dǎo)電材料形成。外殼350、352的不導(dǎo)電特性使可能與外殼350、352相接觸的任何靜電電荷不能形成從外殼350、352到地的高導(dǎo)電路徑，由此提供了增強(qiáng)的ESD特性并且去除了提供從外殼350、352到電氣地的短路和直接低阻抗路徑的需要。因此，該音頻地回路通道330與底架、系統(tǒng)和數(shù)字地電氣隔離。不同于傳統(tǒng)的電子設(shè)備，不存在經(jīng)由有效的電氣短路將非導(dǎo)電外殼350、352結(jié)合到底架、系統(tǒng)或數(shù)字地以便改進(jìn)電子設(shè)備100的ESD或其它特性的需要。利用外殼350、352 以及因此與底架、系統(tǒng)和數(shù)字地隔離的音頻地回路通道330，相當(dāng)大地降低了音頻地回路通道330內(nèi)非音頻信號的存在，并且因此通過音頻系統(tǒng)100在所再現(xiàn)音頻信號的保真度方面實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步改進(jìn)。另外，本發(fā)明的示例性實(shí)施例具有降低所再現(xiàn)音頻信號的“噪聲基準(zhǔn)(noise floor)”的優(yōu)點(diǎn)。更具體地，通過相對AGP IM來設(shè)置音頻輸出通道230，將音頻地回路通道330結(jié)合到單獨(dú)的AGP 154的組合期望效果以及通過將音頻地回路通道330設(shè)置在左通道310和右通道330之間，所再現(xiàn)音頻輸出信號的噪聲基準(zhǔn)得以降低?，F(xiàn)在參考圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于改進(jìn)所再現(xiàn)音頻信號的保真度的方法。所述方法通常由附圖標(biāo)記400指代。在框402處，方法400開始。如在框404處所示，方法400包括建立單獨(dú)且非重疊的模擬和數(shù)字地通道。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，建立單獨(dú)且非重疊的模擬和數(shù)字地參考的過程可以通過形成單獨(dú)且互斥、非重疊的模擬和數(shù)字地平面來實(shí)現(xiàn)。如在框406處所示，模擬音頻信號和電路只與模擬地平面相關(guān)聯(lián)。將模擬和音頻信號以及模擬電路只與模擬地平面相關(guān)聯(lián)可以通過只在模擬地平面之上和/或上方設(shè)置模擬部件和電路以及通過只在模擬地平面上或上方路由模擬信號來實(shí)現(xiàn)。因此，在模擬地平面上或上方僅設(shè)置或路由模擬信號和部件而非數(shù)字信號或部件。在框408處，數(shù)字音頻信號和電路只與數(shù)字地平面相關(guān)聯(lián)。將數(shù)字信號和數(shù)字電路只與數(shù)字地平面相關(guān)聯(lián)可以通過只在數(shù)字地平面之上和/或上方設(shè)置將數(shù)字部件和電路，以及通過只在數(shù)字地平面上或上方路由數(shù)字信號來實(shí)現(xiàn)。因此，在數(shù)字地平面上或上方僅設(shè)置或路由數(shù)字信號和部件而非模擬信號或部件。在框410處，相對模擬地平面來設(shè)置音頻輸出通道。相對模擬地平面來設(shè)置音頻輸出通道可以通過相對模擬地平面來設(shè)置整個模擬輸出通道來實(shí)現(xiàn)。音頻輸出通道可以相對于模擬地平面以基本平行的方式進(jìn)行設(shè)置。最后，如框412處所示，將音頻輸出通道的地回路通道與非音頻和非模擬地電氣隔離。將音頻輸出通道的音頻地回路通道與非模擬地電氣隔離可以通過將該地回路通道設(shè)置在音頻輸出通道的左通道和右通道之間，并且進(jìn)一步通過把該音頻地回路通道連接到模擬地來實(shí)現(xiàn)。在框414，該過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種具有用于再現(xiàn)音頻信號的音頻系統(tǒng)的電子設(shè)備，所述電子設(shè)備具有模擬區(qū)域以及單獨(dú)且非重疊的數(shù)字區(qū)域，所述電子設(shè)備包括設(shè)置在所述模擬區(qū)域內(nèi)的模擬地平面；設(shè)置在所述數(shù)字區(qū)域內(nèi)的數(shù)字地平面；相對所述數(shù)字地平面設(shè)置的數(shù)字電路，其中在所述數(shù)字地平面上或上方路由數(shù)字信號；相對所述模擬地平面設(shè)置的模擬電路，其中在所述模擬地平面上或上方路由模擬信號；以及相對所述模擬地平面設(shè)置的至少一個音頻輸出通道。
2.如權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述數(shù)字地平面和所述模擬地平面通過單點(diǎn)接觸電氣連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子設(shè)備，其中相對所述模擬地平面整個地設(shè)置所述音頻輸出通道。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其中所述音頻輸出通道相對于所述模擬地平面以基本平行的方式延伸。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電子設(shè)備，其中所述音頻輸出通道包括左通道、右通道以及地回路通道，所述地回路元件電氣連接到所述模擬地平面。
6.如權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，還包括將所述地回路通道與所述模擬地平面電氣連接的綁結(jié)元件，所述綁結(jié)元件包括沿著整個音頻地回路通道延伸并且將其與所述模擬地平面的對應(yīng)部分電氣連接的細(xì)長導(dǎo)電構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，還包括將所述地回路通道與所述模擬地平面電氣連接的綁結(jié)元件，所述綁結(jié)元件包括多個單獨(dú)且間隔開來的綁結(jié)元件，每個綁結(jié)元件將所述音頻地回路通道的相應(yīng)部分與所述模擬地平面的對應(yīng)部分電氣連接。
8.如權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，還包括電氣連接到所述音頻輸出通道的至少一個音頻輸出插孔，所述至少一個音頻輸出插孔的地元件經(jīng)由所述音頻輸出通道電氣連接到所述模擬地平面，所述至少一個音頻輸出插孔與除了所述模擬地平面之外的地參考電氣隔離。
9.如權(quán)利要求5所述的電子設(shè)備，還包括電氣連接到所述音頻輸出通道的至少一個音頻輸出插孔，所述音頻輸出插孔具有外殼，所述外殼不導(dǎo)電。
10.一種用于改進(jìn)所再現(xiàn)音頻信號的保真度的方法，包括提供單獨(dú)且非重疊的模擬和數(shù)字地平面結(jié)構(gòu)；只將模擬和音頻信號及電路與所述模擬地平面相關(guān)聯(lián)；只將數(shù)字信號和電路與所述數(shù)字地平面相關(guān)聯(lián)；相對所述模擬地平面設(shè)置音頻輸出通道；和將所述音頻輸出通道的音頻地回路通道與非模擬地電氣隔離。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括將所述音頻地回路通道只電氣連接到所述模擬地平面。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，包括設(shè)置所述音頻輸出通道以使得它相對于所述模擬地平面以基本平行的方式延伸。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，包括經(jīng)由單點(diǎn)接觸將所述數(shù)字地平面與所述模擬地平面相連接。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述音頻輸出通道包括左通道、右通道以及地回路通道，所述地回路元件電氣連接到所述模擬地平面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括經(jīng)由綁結(jié)元件將所述地回路通道與所述模擬地平面相連接，所述綁結(jié)元件包括沿著整個音頻地回路通道延伸并且將其與所述模擬地平面的對應(yīng)部分電氣連接的細(xì)長導(dǎo)電構(gòu)件。
全文摘要
提供了一種具有用于再現(xiàn)音頻信號的音頻系統(tǒng)的電子設(shè)備。示例性電子設(shè)備具有模擬區(qū)域以及單獨(dú)且非重疊的數(shù)字區(qū)域。所述電子設(shè)備包括設(shè)置在模擬區(qū)域內(nèi)的模擬地平面以及設(shè)置在數(shù)字區(qū)域內(nèi)的數(shù)字地平面。相對所述數(shù)字地平面來設(shè)置數(shù)字電路，其中在數(shù)字地平面上或上方路由數(shù)字信號。相對所述模擬地平面來設(shè)置模擬電路，其中在模擬地平面上或上方路由模擬信號。相對所述模擬地平面來設(shè)置至少一個音頻輸出通道。
文檔編號G11B20/10GK102483941SQ200980161490
公開日2012年5月30日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者L. 丹尼爾 A., 高夫 D., L. 馬薩羅 K. 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)