低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及降噪耳機(jī)，更具體地說，涉及一種低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于隨身移動(dòng)電子設(shè)備，由于體積和重量的原因，供電電源都很小。有源降噪音樂耳機(jī)的電池不超過20mA，因此功耗是個(gè)大問題?，F(xiàn)有該種耳機(jī)最低功耗平均為12mA，持續(xù)使用時(shí)間不超過2小時(shí)，因此非常有必要進(jìn)行改進(jìn)。此外，現(xiàn)有的有源降噪音樂耳機(jī)還存在降噪深度較低、寬度較窄，耳機(jī)開啟降噪有底噪的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，以解決現(xiàn)有入耳式有源降噪音樂耳機(jī)功耗大，可持續(xù)使用時(shí)間短的技術(shù)問題。
[0004]本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，包括音頻插頭、入耳式耳塞以及連接于二者之間的降噪控制板，其中，所述降噪控制板包括低功耗有源降噪電路，所述低功耗有源降噪電路包括用于對環(huán)境噪聲的采樣信號(hào)進(jìn)行處理的噪聲處理通道、音頻信號(hào)通道以及連接于所述兩個(gè)通道的輸出端的混音電路，所述混音電路是由兩個(gè)相互獨(dú)立的低壓降二極管組成的旁路開關(guān)，所述兩個(gè)二極管的正極對應(yīng)連接所述兩個(gè)通道的輸出端，負(fù)極對應(yīng)連接耳塞內(nèi)揚(yáng)聲器的兩個(gè)接線端。使用時(shí)，拾音器采集到的環(huán)境噪聲信號(hào)經(jīng)噪聲處理通道處理，生成與環(huán)境噪聲相應(yīng)的反向噪聲信號(hào)輸出至旁路開關(guān)的一個(gè)輸入端，與旁路開關(guān)另一個(gè)輸入端的音頻信號(hào)一起經(jīng)旁路開關(guān)混合后輸出至同一個(gè)揚(yáng)聲器，在耳腔內(nèi)產(chǎn)生含有反向噪聲的聲波，其中的反向噪聲與從環(huán)境傳入耳腔內(nèi)的環(huán)境噪聲相抵消，從而實(shí)現(xiàn)降噪。
[0006]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，為了進(jìn)一步減小對音頻信號(hào)的影響和實(shí)現(xiàn)更佳的降噪效果，優(yōu)選地，所述兩個(gè)二極管的管壓降均小于0.1V。
[0007]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，為了減少延遲和進(jìn)一步降低功耗，優(yōu)選地，所述噪聲處理通道包括從通道的輸入端到輸出端順次連接的模擬濾波器和自適應(yīng)數(shù)字濾波器。
[0008]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，優(yōu)選地，所述模擬濾波器是一種具有放大及反相模塊的低通濾波器。
[0009]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，優(yōu)選地，所述自適應(yīng)數(shù)字濾波器包括陷波模塊。
[0010]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，為了獲得更佳的降噪效果，優(yōu)選地，所述揚(yáng)聲器的聲學(xué)特征與所述噪聲處理通道的特征相匹配。
[0011]在上述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)中，優(yōu)選地，所述噪聲處理通道具有兩路輸入，一路為設(shè)置于降噪控制板或耳塞上的拾音器，另一路為通過所述音頻插頭連接的音源設(shè)備上的拾音器，兩路輸入連接有切換開關(guān)。
[0012]本實(shí)用新型降噪耳機(jī)具有以下有益效果:
[0013]由于采用上述旁路開關(guān)進(jìn)行混音，極大地減少了降噪功耗，功耗值僅是傳統(tǒng)降噪方式(采用功率放大器進(jìn)行混音)的十分之一。而模擬濾波器與自適應(yīng)數(shù)字濾波器相結(jié)合的噪聲處理通道的應(yīng)用，不但減少了延時(shí)，而且進(jìn)一步降低了功耗。
【附圖說明】
[0014]圖1為一些實(shí)施例低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)的電路框圖；
[0015]圖2為其混音電路的電路圖；
[0016]圖3為其揚(yáng)聲器的聲學(xué)特征圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。這些更詳細(xì)的描述旨在幫助理解本實(shí)用新型，而不應(yīng)被用于限制本實(shí)用新型。根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以不需要一些或者所有這些特定細(xì)節(jié)即可實(shí)施本實(shí)用新型。而在其它情況下，為了避免將實(shí)用新型創(chuàng)造淡化，未詳細(xì)描述眾所周知的電路、方法、操作過程等。
[0018]本實(shí)用新型低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)包括:音頻插頭、入耳式耳塞、以及降噪控制板，入耳式耳塞一方面通過第一耳機(jī)線與音頻插頭連接，另一方面通過第二耳機(jī)線與入耳式耳塞內(nèi)的揚(yáng)聲器連接。降噪控制板包括低功耗有源降噪電路。
[0019]圖1中示出了一些實(shí)施例中低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)的電路結(jié)構(gòu)。參照圖1，低功耗有源降噪電路包括:用于對環(huán)境噪聲的采樣信號(hào)進(jìn)行處理的噪聲處理通道20，音頻信號(hào)通道40，混音電路50，噪聲處理通道20的輸入端連接拾音器10，音頻信號(hào)通道40的輸入端連接音頻插頭30，噪聲處理通道20和音頻信號(hào)通道40的輸出端連接混音電路50。拾音器最好采用硅麥克風(fēng)，以提采集信噪比和靈敏度。
[0020]圖2中示出了混音電路50的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，混音電路50是由兩個(gè)相互獨(dú)立的低壓降二極管51、52組成的旁路開關(guān)。結(jié)合圖1和圖2，兩個(gè)二極管51、52的正極對應(yīng)連接噪聲處理通道20和音頻信號(hào)通道40的輸出端，負(fù)極對應(yīng)連接耳塞內(nèi)揚(yáng)聲器60的兩個(gè)接線端。
[0021]上述降噪電路開啟后，拾音器10采集到的環(huán)境噪聲信號(hào)經(jīng)噪聲處理通道20處理，生成與環(huán)境噪聲相應(yīng)的反向噪聲信號(hào)輸出至旁路開關(guān)(即混音電路50)的一個(gè)輸入端，與旁路開關(guān)(即混音電路50)另一個(gè)輸入端的音頻信號(hào)一起經(jīng)旁路開關(guān)混合后輸出至同一個(gè)揚(yáng)聲器60，在耳腔內(nèi)產(chǎn)生含有反向噪聲的聲波，其中的反向噪聲與從環(huán)境傳入耳腔內(nèi)的環(huán)境噪聲相抵消，從而實(shí)現(xiàn)降噪。
[0022]現(xiàn)有的降噪耳機(jī)通常采用功率放大器進(jìn)行混音，功耗較大。而采用上述結(jié)構(gòu)的旁路開關(guān)進(jìn)行混音極大地降低了功耗，功耗值是傳統(tǒng)降噪方式功耗的十分之一。值得指出的是，構(gòu)成上述旁路開關(guān)的二極管必須是低壓降二極管，否則會(huì)影響音頻信號(hào)的質(zhì)量和降噪的效果。二極管的管壓降最好小于0.1V。并且，如果不設(shè)置上述旁路開關(guān)，將反向噪聲信號(hào)和音頻信號(hào)直接在揚(yáng)聲器60處混合，則揚(yáng)聲器60自身的阻抗會(huì)使混合不起作用，即無法實(shí)現(xiàn)降噪。
[0023]為了減少延時(shí)和進(jìn)一步降低功耗，噪聲處理通道20包括從通道的輸入端到輸出端順次連接的模擬濾波器21和自適應(yīng)數(shù)字濾波器22。即噪聲信號(hào)的處理采用模擬濾波器與數(shù)字濾波器相結(jié)合的方式。模擬濾波器的特點(diǎn)是速度快，但效果粗，數(shù)字濾波器的特點(diǎn)是可以精確控制，但是速度慢，有延時(shí)。這里首先采用模擬濾波器21進(jìn)行快速粗放處理，處理后的有效波形進(jìn)行數(shù)字離散化，進(jìn)入自適應(yīng)數(shù)字濾波器22進(jìn)行精確整形，并加入陷波技術(shù)，精確地模擬噪聲的反向波形，以求最大限度地抵消噪聲。
[0024]模擬濾波器21最好采用具有放大及反相模塊的低通濾波器。以快速將拾音器采集到的微小信號(hào)進(jìn)行放大、低通濾波和反相。模擬濾波器21的放大倍數(shù)、相位以及截止頻率的選取決定了對噪聲的還原度，進(jìn)一步影響降噪的效果和底噪的效果。模擬濾波器21的放大倍數(shù)最好設(shè)置為3-5倍，相位變化最好為翻轉(zhuǎn)180度，截止頻率最好設(shè)置為4KHz。
[0025]自適應(yīng)數(shù)字濾波器22最好包括陷波模塊。進(jìn)一步還可通過對陷波算法的中心頻率、寬度和深度進(jìn)行設(shè)置，以更加快速精確地模擬輸入信號(hào)的反向波形。陷波算法的中心頻率最好設(shè)置為3.3KHz，寬度最好設(shè)置為300Hz，深度最好設(shè)置為15dB以上。數(shù)字濾波器22接收模擬濾波器21輸出的信號(hào)，進(jìn)行進(jìn)一步的處理，包括對信號(hào)進(jìn)行離散化，精確地修正噪聲波形，自動(dòng)調(diào)整自適應(yīng)率，包括輸入信號(hào)的頻率、相位、頻率變化率和幅值等。在模擬濾波器基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字濾波器對噪聲信號(hào)進(jìn)行處理，解決了直接應(yīng)用數(shù)字濾波器速度慢、運(yùn)算量大的問題，能夠快速收斂降低芯片的功耗。
[0026]為了獲得更佳的降噪效果，揚(yáng)聲器60采用聲學(xué)特征與噪聲處理通道20的特征相匹配的揚(yáng)聲器，圖3中示出了一些實(shí)施例中采用的揚(yáng)聲器60的聲學(xué)特征。
[0027]在有些實(shí)施例中，噪聲處理通道20具有兩路輸入，一路為設(shè)置于降噪控制板或耳塞上的拾音器，另一路為通過音頻插頭30連接的音源設(shè)備上的拾音器，兩路輸入連接有切換開關(guān)。采用該設(shè)計(jì)，降噪控制板或耳塞上的拾音器可以采用普通的拾音器，以降低耳機(jī)的成本，而當(dāng)音源設(shè)備采用手機(jī)等時(shí)，可以利用手機(jī)上的硅麥克風(fēng)采集環(huán)境噪聲，以達(dá)到更佳的降噪效果。
[0028]在一些實(shí)施例中，可以選擇噪聲處理通道20開啟或關(guān)閉。當(dāng)噪聲處理通道20關(guān)閉后，作為普通耳機(jī)使用。
[0029]本實(shí)用新型的入耳式有源降噪音樂耳機(jī)具有超低功耗的特點(diǎn)。此外，至少一些實(shí)施例通過采用前饋控制技術(shù)、模擬濾波器與自適應(yīng)數(shù)字濾波器相結(jié)合的精確深度濾波技術(shù)和上述混音技術(shù)，有效地提高了降噪的深度和寬度，消除了底噪，同時(shí)不改變音頻信號(hào)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)有源降噪。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，一些實(shí)施例的入耳式有源降噪音樂耳機(jī)能夠提供35db的降噪深度、2kHz的降噪寬度，在耳機(jī)電池容量僅為20mA時(shí)的條件下持續(xù)使用時(shí)間可達(dá)20小時(shí)，功耗是現(xiàn)有同類耳機(jī)的十分之一。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，包括音頻插頭、入耳式耳塞以及連接于二者之間的降噪控制板，其特征在于:所述降噪控制板包括低功耗有源降噪電路，所述低功耗有源降噪電路包括用于對環(huán)境噪聲的采樣信號(hào)進(jìn)行處理的噪聲處理通道(20)、音頻信號(hào)通道(40)以及連接于所述兩個(gè)通道的輸出端的混音電路(50)，所述混音電路是由兩個(gè)相互獨(dú)立的低壓降二極管(51、52)組成的旁路開關(guān)，所述兩個(gè)二極管(51、52)的正極對應(yīng)連接所述兩個(gè)通道的輸出端，負(fù)極對應(yīng)連接耳塞內(nèi)揚(yáng)聲器￠0)的兩個(gè)接線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述兩個(gè)二極管的管壓降均小于0.1V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述噪聲處理通道(20)包括從通道的輸入端到輸出端順次連接的模擬濾波器(21)和自適應(yīng)數(shù)字濾波器(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述模擬濾波器是一種具有放大及反相模塊的低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述自適應(yīng)數(shù)字濾波器包括陷波模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任意一項(xiàng)所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述揚(yáng)聲器的聲學(xué)特征與所述噪聲處理通道的特征相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，其特征在于:所述噪聲處理通道具有兩路輸入，一路為設(shè)置于降噪控制板或耳塞上的拾音器，另一路為通過所述音頻插頭連接的音源設(shè)備上的拾音器，兩路輸入連接有切換開關(guān)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及低功耗入耳式有源降噪音樂耳機(jī)，該耳機(jī)包括音頻插頭、入耳式耳塞以及連接于二者之間的降噪控制板，所述降噪控制板包括低功耗有源降噪電路，所述低功耗有源降噪電路包括用于對環(huán)境噪聲的采樣信號(hào)進(jìn)行處理的噪聲處理通道、音頻信號(hào)通道以及連接于所述兩個(gè)通道的輸出端的混音電路，所述混音電路是由兩個(gè)相互獨(dú)立的低壓降二極管組成的旁路開關(guān)，所述兩個(gè)二極管的正極對應(yīng)連接所述兩個(gè)通道的輸出端，負(fù)極對應(yīng)連接耳塞內(nèi)揚(yáng)聲器的兩個(gè)接線端。本耳機(jī)具有功耗低，可持續(xù)使用時(shí)間長等特點(diǎn)。
【IPC分類】H04R3-00
【公開號(hào)】CN204425625
【申請?zhí)枴緾N201520094308
【發(fā)明人】鮑青山, 史尚風(fēng)
【申請人】深圳航天金悅通科技有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月9日