专利名称：一种消除噪声的耳机及其驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及音频设备领域，更具体地说，涉及一种具有有源噪声消除功能的耳机 及其驱动电路。
背景技术：
自卡带机时代以来，便携式电子设备的市场不断增长。噪声消除技术始终是便携 式电子设备的发展领域之一，其用于降低到达用户耳膜的噪声声波幅度。有源噪声消除 (Active Noise Cancellation technique,ANC)技术使用电子手段产生与输入的环境噪声 振幅相同但相位相差180度的声波，因此环境噪声由于相消干涉被消除。由于诸如MP3、手机、iPod等便携式音频设备的数量不断增加，对于ANC技术的要 求不断提高。这种需求驱使着ANC技术向着低成本、小尺寸、低能耗以及便于大规模生产的 方向发展。现在市场上的ANC技术主要由价格昂贵的DSP (Digital SignaProcessing)数码 信号处理和分立模似(Discrete Analog)方式主导。图1示出了现有技术中的一种耳机示意图，该耳机包括左耳突室和右耳突室101、 控制组件102，其中，左耳突室和右耳突室101分别包括扬声器和用于接收噪声的麦克风， 控制组件102包括带有电池的分立式或DSP的ANC器件、音频放大器。第一连接线104分 别将左耳突室和右耳突室101与控制组件102相连，第二连接线105将控制组件102通过 端子103与便携式音频设备相连。然而在使用图1所示的耳机时，有以下问题1.从麦克风至ANC器件的线路过长，可能引入新的噪声信号；2.从控制组件中的音频放大器至扬声器的线路过长，信号会衰减及失真；3.控制组件与带有扬声器和麦克风的耳突之间的布线比较复杂；4.分立式和DSP的ANC器件尺寸太大，无法放入耳突室中；5.分立式和DSP的ANC器件需要大量的外部组件，从而导致引脚过多，且成本较 尚；6. DSP的ANC器件需要软件集成；7. DSP及分立式的ANC器件的能耗较高，且易产生高频干扰；8.分立式和DSP的ANC器件不利于大规模生产。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种消除噪声的 耳机驱动电路，能将控制组件的组件集成在一个芯片上。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种消除噪声的耳机驱动电 路，包括通过SOC技术集成到一个芯片的模拟ANC器、音频前置放大器、混合器和BTL音频 放大器，其中
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所述模拟ANC器，用于接收并处理来自麦克风的噪声信号，将处理后的噪声信号 输出至所述混合器的第一输入端；所述音频前置放大器，用于接收来自音频设备的音频信号，放大所述来自音频设 备的音频信号，并将放大后的音频信号输出至所述混合器的第二输入端；所述混合器，用于混合所述处理后的噪声信号和放大后的音频信号，并将混合后 的音频信号输出至所述BTL音频放大器的输入端；所述BTL音频放大器，用于放大所述混合后的音频信号，并驱动扬声器播放所述
音频信号。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，所述模拟ANC器包括差分输入可变 增益放大器和相位控制器，其中，所述差分输入可变增益放大器，用于放大来自麦克风的噪声信号；所述相位控制器，用于将放大后的噪声信号的相位翻转180度。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，所述差分输入可变增益放大器的增 益范围为3dB至39dB。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，所述音频前置放大器为差分输入音 频前置放大器，且其增益范围为OdB至6dB。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，还包括用于控制所述麦克风和所述 音频前置放大器静音的静音控制模块。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，还包括用于控制来自麦克风噪音信 号延迟时间的延迟控制模块。在本发明所述的消除噪声的耳机驱动电路中，所述驱动电路的电源由音频设备或 其它外置电源组件提供。本发明还构造一种消除噪声的耳机，包括分别用于固定在左右耳朵上的左耳突室 和右耳突室，左耳突室和右耳突室内分别设置有扬声器和接收噪声的麦克风，在所述麦克 风和所述扬声器之间连接有以上所述的消除噪声的耳机驱动电路。实施本发明的耳机及其驱动电路，由于采用SOC技术将模拟ANC器、音频前置放大 器、混合器和BTL音频放大器集成到一个芯片，所以具有以下有益效果1.缩短了从麦克风至ANC器件的连接线，避免引入新的噪声信号；2.缩短了音频放大器至扬声器的线路，避免了信号的衰减及失真；3.简化了驱动电路的布线，且使左耳突室和右耳突室的连线减少；4.减少了外部组件，使得整个驱动电路的组件的引脚减少，相应地降低了成本；5.不需要外部软件的集成；6.减小能耗，且不易产生高频干扰；7.更利于大规模生产；8.可用于单声道音频设备和立体声音频设备；9.如果电源是由可移动的音视频设备提供，可将耳机直接插入音视频设备，可省 略电池功率控制单元。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有技术中的一种耳机示意图；图2是本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例一的逻辑结构图；图3是本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例二的逻辑结构图；图4是本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例三的电路图；图5A是本发明消除噪声的耳机实施例一的结构图；图5B是图5A中左耳突室的结构图；图5C是图5A中右耳突室的结构图。其中，203-模拟 ANC 器205-混合器207-扬声器U2-相位控制器U4-BTL音频放大器U6-麦克风偏置产生器U8-静音控制器Ml-混合器1-接地端3-ANC 使能端5-音频右声道信号端
具体实施例方式在图2示出的本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例一的逻辑结构图中，该耳机 的驱动电路包括通过SOC技术集成到一个芯片上的模拟ANC器203、音频前置放大器204、 混合器205和BTL音频放大器206，其中，模拟ANC器203与耳机的麦克风相连，用于接收并 处理来自麦克风的噪声信号，将处理后的噪声音频信号输出至混合器205的第一输入端； 音频前置放大器204与外部音频设备相连，用于接收来自音频设备的音频信号，对该音频 信号进行放大处理，并将放大后的音频信号输出至混合器205的第二输入端；混合器205混 合处理后的噪声信号和放大后的音频信号，并将混合后的音频信号输出至所述BTL音频放 大器206的输入端；BTL音频放大器206放大所述混合后的音频信号，并驱动扬声器207播 放所述音频信号。图3是本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例二的逻辑结构图，该驱动电路包括 通过SOC技术集成到一个芯片上的模拟ANC器310、差分输入音频前置放大器320、混合器 330,BTL音频放大器340、静音控制模块350和延迟控制模块360，其中，模拟ANC器310包 括差分输入可变增益放大器311和相位控制器312。差分输入可变增益放大器311与耳机 的麦克风相连，用于接收并放大来自麦克风的噪声信号，差分输入可变增益放大器311的 增益范围为3dB至39dB，然后将放大后的噪声信号输出至相位控制器312，相位控制器312 将放大后的噪声信号的相位翻转180度后输出至混合器330的第一输入端。差分输入音频
204-音频前置放大器
206-BTL音频放大器
Ul-差分输入可变增益放大器
U3-差分输入音频前置放大器
U5-增益控制器U5
U7-带隙
U9-控制器
2-电源端
4-音频左声道信号端
5前置放大器320与外部音频设备相连，用于接收来自音频设备的音频信号，并对该音频信 号进行放大处理，差分输入音频前置放大器320的增益范围为OdB至6dB，然后将放大后的 音频信号输出至混合器330的第二输入端。混合器330混合处理后的噪声信号和放大后 的音频信号，并将混合后的音频信号输出至BTL音频放大器340的输入端，BTL音频放大器 340放大混合后的音频信号，并驱动扬声器播放音频信号。静音控制模块350用于控制麦克 风的噪声信号和差分输入音频前置放大器320的静音。延迟控制模块360用于控制来自麦 克风噪音信号延迟时间。图4是本发明消除噪声的耳机驱动电路实施例三的电路图，在该驱动电路中，差 分输入可变增益放大器Ui的麦克风正输入端和麦克风负输入端分别麦克风连接，差分输 入可变增益放大器Ul的麦克风增益调整输入A端和麦克风增益调整输入B端通过电阻Rl 连接，差分输入可变增益放大器Ul的增益调整端连接增益控制器TO的输出端，增益控制器 U5的输入端可接收7个增益选择，分别为GA0-GA3及GB0-GB2，差分输入可变增益放大器Ul 的输出端连接相位控制器U2的输入端，相位控制器U2的输出端连接混合器Ml的第一输入 端，差分输入音频前置放大器U3的耳机正输入端和耳机负输入端连接音频设备，其输出端 接混合器Ml的第二输入端，混合器Ml的输出端接BTL音频放大器U4的输入端，BTL音频放 大器U4的正音响输出端和负音响输出端分别接音频设备的两输入端。控制器U9接收使能 信号，并输出至带隙U7，带隙U7的参考端接外置电容Cl，其输出端接麦克风偏置产生器U6 的输入端，麦克风偏置产生器TO的输出端接麦克风，通过调节电容Cl可调起动延迟时间。下面的表格中列出了图4所示的驱动电路通过SOC技术集成到一个芯片上后各个 管脚的编号、名称、功能和类型
权利要求
1.一种消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，包括通过SOC技术集成到一个芯片的 模拟ANC器、音频前置放大器、混合器和BTL音频放大器，其中所述模拟ANC器，用于接收并处理来自麦克风的噪声信号，将处理后的噪声信号输出 至所述混合器的第一输入端；所述音频前置放大器，用于接收来自音频设备的音频信号，放大所述来自音频设备的 音频信号，并将放大后的音频信号输出至所述混合器的第二输入端；所述混合器，用于混合所述处理后的噪声信号和放大后的音频信号，并将混合后的音 频信号输出至所述BTL音频放大器的输入端；所述BTL音频放大器，用于放大所述混合后的音频信号，并驱动扬声器播放所述音频 信号。
2.根据权利要求1所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，所述模拟ANC器包括 差分输入可变增益放大器和相位控制器，其中，所述差分输入可变增益放大器，用于放大来自麦克风的噪声信号；所述相位控制器，用于将放大后的噪声信号的相位翻转180度。
3.根据权利要求2所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，所述差分输入可变 增益放大器的增益范围为3dB至39dB。
4.根据权利要求1所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，所述音频前置放大 器为差分输入音频前置放大器，且其增益范围为OdB至6dB。
5.根据权利要求1所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，还包括用于控制所 述控制模拟ANC器和所述音频前置放大器静音的静音控制模块。
6.根据权利要求1所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，还包括用于控制来 自麦克风噪音信号延迟时间的延迟控制模块。
7.根据权利要求1所述的消除噪声的耳机驱动电路，其特征在于，所述驱动电路的电 源由音频设备提供。
8.一种消除噪声的耳机，包括分别用于固定在左右耳朵上的左耳突室和右耳突室，左 耳突室和右耳突室内分别设置有扬声器和接收噪声的麦克风，其特征在于，在所述麦克风 和所述扬声器之间连接有权利要求1-7任一项所述的消除噪声的耳机驱动电路。
全文摘要
本发明涉及一种消除噪声的耳机及驱动电路，该驱动电路通过SOC(System on Chip)技术将模拟ANC(Active Noise Cancellation有源噪声消除)器、音频前置放大器、混合器和BTL(Bridge Tied load)音频放大器集成到一个芯片上。实施本发明的技术方案，由于采用SOC技术，所以具有以下有益效果1.避免引入新的噪声信号；2.避免了信号的衰减及失真；3.简化了模拟ANC模块的布线，且使左耳突室和右耳突室的连线减少；4.减少了外部组件，相应地降低了成本；5.整个具有有源噪声消除(ANC)功能的SOC电路可装于耳机的耳突室中。
文档编号H04R1/10GK102137319SQ201010265288
公开日2011年7月27日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年1月22日
发明者甘国华 申请人:安百特半导体有限公司