专利名称：一种降噪驱动电路及方法
技术领域：
本发明涉及降噪技术，具体涉及一种降噪驱动电路及方法。
背景技术：
随着数字音频技术的快速发展，具有音频回放功能的电子设备也越来越多。这些 电子设备一般使用音频驱动电路来驱动声音产生装置(比如扩音器、耳机或者音箱等)。 音频驱动电路通常由数模转换器(DAC)和运算放大器组成，其工作原理可以简单描述为 DAC接收前一级电路或者设备输出的数字音频信号，将其转换成模拟音频信号，该模拟信号 再进一步由所述运算放大器进行放大并输出给所述声音产生装置，由声音产生装置进行播 放。 这种音频驱动电路驱动声音产生装置进行音频播放的过程中，可以经常观察到一 种被称为POP Noise的现象，其产生的原因在于当运算放大器的输入端电压发生较大范 围的突变时(比如振幅突然增加数倍)，根据运算放大器的工作原理，该运算放大器的输出 端电压会产生相应的突变，从而所述运算放大器输出给声音产生装置的模拟信号就会发生 激烈的突变，相应地，声音产生装置上就会出现强烈而剌耳的噪声，这种噪声一方面会给使 用者带来非常不愉快的使用体验，另一方面，声音产生装置(例如音箱或者耳机)中常常需 要使用一些高敏感度的元件，而这些高敏感度的元件本身非常脆弱，因此很容易被这种瞬 时的高频噪声所破坏。因此，音频驱动电路的设计制造企业都在努力寻找抑制和消除POP Noise的有效方法。 传统上使用的方法主要是将运算放大器的参考电压输入端引出到音频驱动电路 所在的芯片外部，并且在所述参考电压输入端上连接一个很大的电容，这个电容可以产 生较大的时间常数让放大器的输出端电压变化的速度变慢，从而在一定程度上降低POP Noise出现的强度。 这种方法虽然可以在一定程度上降低POP Noise出现的强度，但是也存在一些缺 点首先，这种方法仅仅能够降低POP Noise出现的强度，而无法从根本上消除POP Noise 现象的出现；此外，现在的音频驱动电路都是集成设置在芯片当中的，而这种电容值很大的 电容器无法在半导体芯片上加工制造出来，这就意味着这种电容必须作为电路中的分立元 件存在，而这在加工制造过程中会极大地增加电路成本；另一方面，电容值较大的电容器占 用的空间也较大，而当前的音频驱动电路早已是设置在芯片上的集成电路形式，因此电路 中根本无法提供足够大的空间来放置这种电容器，从而导致这种方法在实际应用中很难实 施；最后，电容值一旦选定，该方案就无法再进行更改，因此灵活性较差。
发明内容
本发明提供一种降噪驱动电路及方法，能够简便有效地消除POP Noise。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的 由上述的技术方案可见，本发明实施例提供的降噪驱动电路及方法，通过实时监测运放输出端的音频信号的变化速率并将其与预设的阈值进行比较，能够实时检测到音频 信号中是否包含引发POP Noise的高频噪声，并在检测到所述高频噪声时通过开关控制模 块将所述包含高频噪声的音频信号通过交流接地端进行放电，直到所述音频信号中的高频 噪声消失后才将其再次输入声音输出装置，从而能够快速有效地消除POP Noise。进一步 地，该方案还能够方便地通过对所述阈值的调整，便利地实现对输出音频的特性进行自主 设定和调制。
图1为本发明实施例中降噪驱动电路结构的示意图。
图2为本发明实施例中降噪方法的流程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对
本发明进一步详细说明。 通过对现有技术的描述可见，现有技术所采用的方法是通过被动的方式延缓运算 放大器输出端电压随着发生突变的输入端电压而变化的速度，因此这种方法只能够降低和 抑制POP Noise出现的强度却无法根本消除P0PNoise的影响。 与现有技术不同，本发明实施例提出一种降噪驱动电路，其组成结构如图1所示，
需要指出的是，图中仅示出了与本发明相关的元件和结构，省略了本领域技术人员根据现
有技术和公知常识能够获知的其他电路结构和元件，所述驱动电路至少包括 运算放大器130，电容模块140，声音产生装置110，开关控制模块120，以及由所述
开关控制模块120的输出端信号控制的开关Kl和K2 ; 运算放大器130的输出端与电容模块140的一端以及开关控制模块120的输入端 相连；电容模块140的另一端通过开关K1与声音产生装置110的音频信号输入端相连，还 通过开关K2与声音产生装置110的参考信号输入端相连，且所述声音产生装置110的参考 信号输入端接交流地； 所述开关控制模块120，用于计算运算放大器130的输出端电压的变化速率，当所 述输出端电压的变化速率未超过设定的阈值时，闭合开关K1并同时关断开关K2 ;当所述电 压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关断开关K1并同时闭合开关K2。需要说明 的是，图1中的反相器并非实体元件，而是用于表示Kl和K2的电路状态总是相反。
其中，开关控制模块120中进一步包括模数转换单元121和数字信号处理单元 122 ; 模数转换单元121，用于将运算放大器130的输出端电压由模拟信号转换为数字 信号，并输出给数字信号处理单元122 ; 数字信号处理单元122，用于对模数转换单元121输出的数字电压信号进行处理， 计算得到所述电压信号的变化速率，当所述电压信号的变化速率未超过设定的阈值时，闭 合开关K1并同时关断开关K2 ;当所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关 断开关K1并同时闭合开关K2。 需要指出的是，在实际应用中，上述电路中的各模块既可以是单个的电路元件，也可以是多个电路元件组成的功能电路，例如 所述运算放大器130可以为Class-AB或Class-A类运放； 所述电容模块140可以为一个或多个隔直电容组成的电路结构； 所述声音产生装置110可以为音箱、耳机、耳塞或扩音器等各种音频播放设备； 而所述开关K1、K2，则可以为电压或电流控制的三极管、场效应管等具有可控开关
特性的元件或功能电路。此外，闭合开关K1并同时关断开关K2的方法，既可以通过输出用
于同时闭合K1和关断K2的控制信号，也可以通过同时输出用于闭合K1的控制信号和用于
关断K2的控制信号来实现；关断Kl并同时闭合K2，同样可以采用类似的方法。 上述各模块的具体实现，本领域技术人员均可以根据公知技术采用各种可能的方
式，本发明实施例不做限定。 为了进一步详细说明本发明实施例提供的驱动电路的工作原理，下面结合所述电 路的一次实际工作过程进行说明 首先，假设在正常状态下——即音频信号中不包含POP Noise，运算放大器的输出 端电压(即正常状态下的模拟音频信号)为 * sin(2Jift+①)，则该音频信号的变化速 率的最大值为2 Ji fVp，又根据人耳能够识别的音频信号的频率范围(即f的范围)大约是 20 20KHz，可以得出所述音频信号在正常情况下的变化速率的最大值为40000 JiVp，从而 可以进一步根据该变化速率的最大值选择阈值。 根据前文的描述可知，POP Noise产生的根本原因在于运放输入端的电压发生突 变而导致运放输出端的电压跟随发生相应的突变，因此，当所述运放输出端的音频信号中 出现高频噪声时，表示所述音频信号中可能包含POPNoise，相应地，此时的音频信号由于
包含高频噪声，其电压变化速率势必就会增大。 一种可行的方法是将所述阈值设置为音频 信号在正常情况下的变化速率的最大值(即所述40000 Ji Vp)，当开关控制模块检测到运放 输出端输出的实际电压信号的变化速率高于该阈值时，就认为此时的输出信号中包含POP Noise。需要说明的是，由于电路中不可避免的存在着背景噪声等干扰信号，且所述声音产 生装置中的敏感元件的工作特性不同，因此，在实际应用中通常还可以根据具体情况选取 更大或更小的阈值，以满足不同情况下对于音频信号的实际要求。比如如果声音产生装置 中的敏感元件为低频发声单元(比如音箱中的低频单元)，则此时可以选取较小的阈值(比 如为15000 Ji Vp)，以避免频率高于15000 Ji Vp的高频信号对该敏感元件造成伤害。
假定本例中选定的阈值为40000 JiVp，则当开关控制模块监测所述运放输出端信 号的变化速率不高于该阈值时，所述开关控制模块的输出信号控制K1闭合、K2关断，则此 时所述音频信号通过电容模块并输入声音产生装置，由所述声音产生装置进行播放；而当 开关控制模块监测所述运放输出端信号的变化速率达到或高于该阈值时，所述开关控制模 块的输出信号控制K1关断而K2闭合，则此时所述包含高频噪声的音频信号可以通过K2接 交流地，从而将所述高频噪声形成的瞬间尖峰电流通过K2进行放电，而不会将该瞬间尖峰 电流输入到声音生成装置当中形成POP Noise ;当所述高频噪声结束后，所述音频信号的 变化速率又会降低从而回到小于阈值的情况，此时的开关控制模块检测到变化速率的降低 后，就会再次将Kl闭合而将K2关断，从而所述驱动电路将恢复到将正常的音频信号输入声 音生成装置的状态。 在所述驱动电路的基础上，本发明实施例还进一步提供一种降噪方法，其处理流程如图2所示，其中包括 步骤201 :开关控制模块计算运算放大器的输出端电压的变化速率； 步骤202 :当所述电压的变化速率未超过设定的阈值时，闭合开关K1并同时关断
开关K2 ;当所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关断开关K1并同时闭合
开关K2。 由上述可见，本发明实施例提供的降噪驱动电路及方法，通过实时监测运放输出 端的音频信号的变化速率并将其与预设的阈值进行比较，能够实时检测到音频信号中是否 包含引发P0P Noise的高频噪声，并在检测到所述高频噪声时通过开关控制模块将所述包 含高频噪声的音频信号通过交流接地端进行放电，直到所述音频信号中的高频噪声消失后 才将其再次输入声音输出装置，从而能够快速且准确有效地消除POP Noise。进一步地，该 方案还能够方便地通过对所述阈值的调整，便利地实现对输出音频的特性进行自主设定和 调制。
权利要求
一种降噪驱动电路，其特征在于，该电路包括运算放大器，电容模块，声音产生装置，开关控制模块，以及由所述开关控制模块的输出端信号控制的第一开关和第二开关；运算放大器的输出端分别与电容模块的一端以及开关控制模块的输入端相连；电容模块的另一端通过第一开关与声音产生装置的音频信号输入端相连，还通过第二开关与声音产生装置的参考信号输入端相连，且所述声音产生装置的参考信号输入端接交流地；所述开关控制模块，用于计算运算放大器的输出端电压的变化速率，当所述输出端电压的变化速率未超过设定的阈值时，闭合第一开关并同时关断第二开关；当所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关断第一开关并同时闭合第二开关。
2. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关控制模块包括 模数转换单元，用于将运算放大器的输出端电压由模拟信号转换为数字信号，并输出给数字信号处理单元；数字信号处理单元，用于对模数转换单元输出的数字电压信号进行处理，计算得到所 述电压信号的变化速率，当所述电压信号的变化速率未超过设定的阈值时，闭合第一开关 并同时关断第二开关；当所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关断第一 开关并同时闭合第二开关。
3. 根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述运算放大器包括Class-A类或 Class-AB类运放。
4. 根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电容模块为由一个或多个隔直电容 任意组合而成的电路结构。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关均 为具有可控开关特性的元件或功能电路。
6. —种降噪方法，用于对驱动电路进行降噪处理，所述驱动电路包括运算放大器、电容 模块、声音产生装置、开关控制模块，以及由所述开关控制模块的输出端信号控制的第一开关和第二开关；运算放大器的输出端分别与电容模块的一端以及开关控制模块的输入端相 连；电容模块的另一端通过第一开关与声音产生装置的音频信号输入端相连，还通过第二 开关与声音产生装置的参考信号输入端相连，且所述声音产生装置的参考信号输入端接交 流地；其特征在于，该方法包括开关控制模块测量所述运算放大器的输出端电压的变化速率；当所述电压的变化速率未超过设定的阈值时，闭合第一开关并同时关断第二开关；当 所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，关断第一开关并同时闭合第二开关。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述运算放大器包括Class-A类或 Class-AB类运放。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电容模块为由一个或多个隔直电容 任意组合而成的电路结构。
9. 根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一开关和第二开关均 为具有可控开关特性的元件或功能电路。
全文摘要
本发明公开了一种降噪驱动电路，包括运算放大器，电容模块，声音产生装置，开关控制模块，以及由开关控制模块控制的第一开关和第二开关；当所述运算放大器输出端电压的变化速率未超过设定的阈值时，闭合第一开关并同时关断第二开关；当所述电压信号的变化速率达到或超过设定的阈值时，则关断第一开关并同时闭合第二开关。本发明还同时公开了一种降噪方法。所述的降噪驱动电路和方法，能够实时检测到音频信号中是否包含引发POP Noise的高频噪声，并在检测到所述高频噪声时通过开关控制模块将所述包含高频噪声的音频信号通过交流接地端进行放电，直到所述音频信号中的高频噪声消失后才将其再次输入声音输出装置，从而能够快速且准确有效地消除POP Noise。
文档编号H04R3/00GK101742381SQ20091023822
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者吴杰 申请人:北京中星微电子有限公司