一种耳机电路及其控制方法与流程

本发明涉及耳机制造领域，尤其涉及一种耳机电路及其控制方法。

背景技术：

电子设备(包括移动和固定)有着广泛的应用，比如个人电脑、平板电脑、手机、MP3及MP4。外接耳机和麦克风(俗称耳麦，或带麦克风的耳机)作为电子设备中的一个不可缺少的外部设备，其传统的作用是将移动或固定电子设备内部的音频编解码器的音频信号输出并驱动进入耳麦的耳机中，产生声音或音乐传入两个耳朵，同时它可以将耳麦上的麦克风所转换的音频电信号传输进入电子设备内部的音频编解码器进行进一步处理，从而实现双向或单向音频功能。尽管电子设备的复杂度越来越高，更新换代越来越快，但是使用者对耳麦的需求多年未有太大的改变，而且此种趋势还会继续下去。

但是由于音频接口的开放性，越来越多的功能可以在音频接口上实现，但是问题是音频接口只能提供有限的供电能力，且不能耳机功能很好的结合。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耳机电路及其控制方法，能够调节输入输出阻抗，从而提供稳定可靠高质量的电源。

为了实现上述目的，本发明提出了一种耳机电路，包括：音频接口、动态配置阻抗网络、控制模块及多个功能块，其中，所述动态配置阻抗网络的输入与音频接口相连，所述动态配置阻抗网络的输出分别与所述控制模块及多个功能块相连，所述动态配置阻抗网络通过改变自身阻抗分别为所述控制模块及多 个功能块提供不同的电源。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述动态配置阻抗网络为多个阻抗控制单元通过串联和/或并联组成的二维阻抗网络。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述动态配置阻抗网络包括三个并联的阻抗控制单元，分别为第一阻抗控制单元、第二阻抗控制单元和第三阻抗控制单元。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述第一阻抗控制单元为常开阻抗优化网络，包括二极管、两个耦合电容和电阻，所述二极管和电阻串联，一个所述耦合电容上极板接所述二极管和电阻之间，下极板接地，另一个所述耦合电容上极板接所述动态配置阻抗网络的输出，下极板接地。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述第二阻抗控制单元为低阻短路开关或等效低阻可开关网络，为至少一个连接在所述动态配置阻抗网络输入和输出之间的低阻开关。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述第三阻抗控制单元为开关电源电路。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述功能块为2个，分别连接所述第二阻抗控制单元和第三阻抗控制单元的输出，所述控制模块连接所述第一阻抗控制单元。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述动态配置阻抗网络包括多个并联的阻抗控制单元，多个所述阻抗控制单元共输出，或多个所述阻抗控制单元分别单独输出。

进一步的，在所述的耳机电路中，还包括与所述音频接口相连的左声道耳机和右声道耳机。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述左声道耳机和右声道耳机通过所述动态配置阻抗网络与所述音频接口相连，所述动态配置阻抗网络通过改变自身阻抗分别为所述左声道耳机和右声道耳机提供不同的电源。

进一步的，在所述的耳机电路中，还包括麦克风，所述麦克风一端与所述 音频接口相连，另一端与所述控制模块相连。

在本发明中，还提出了一种耳机电路的控制方法，用于控制如上文所述的耳机电路，包括步骤：

S100：当音频接口插入主机时，所述音频接口通过动态配置阻抗网络为控制模块提供电源，所述控制模块进入休眠状态；

S200：当需要使用任意一个功能块时，唤醒所述控制模块，由所述控制模块发送信号配置所述动态配置阻抗网络，使所述动态配置阻抗网络配置出符合该功能块的阻抗，并为该功能块提供相应的电源。

进一步的，在所述的耳机电路的控制方法中，所述耳机电路包括与所述音频接口相连的左声道耳机、右声道耳机和麦克风，所述麦克风还与所述控制模块相连；当所述音频接口插入主机时，所述左声道耳机和右声道耳机正常使用，在不使用所述麦克风时，由所述控制模块将麦克风关闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：添加一个动态配置阻抗网络，其阻抗可由控制模块发出的信号进行改变，控制模块根据不同的功能块的使用需要，调节动态配置阻抗网络的输出和输入阻抗，并将电源分别输出给各个功能块，为其提供稳定可靠高质量的电源，同时降低噪声，避免对音频信号造成影响。

附图说明

图1为本发明实施例一中耳机电路的结构框图；

图2为本发明实施例一中动态配置阻抗网络的结构框图；

图3为本发明实施例一中动态配置阻抗网络的电路示意图；

图4a至图4c分别为本发明实施例一中三种阻抗控制单元的电路示意图；

图5为本发明实施例二中动态配置阻抗网络的结构框图；

图6为本发明实施例三中动态配置阻抗网络的结构框图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的耳机电路及其控制方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

在本实施例中，请参考图1，提出了一种耳机电路，包括：音频接口、动态配置阻抗网络、控制模块(MCU0或等效电路)及多个功能块，其中，所述动态配置阻抗网络的输入与音频接口相连，两者通过MIC线连接，所述动态配置阻抗网络的输出分别与所述控制模块及多个功能块相连，所述动态配置阻抗网络通过改变自身阻抗分别为所述控制模块及多个功能块提供不同的电源。

具体的，耳机电路还包括传统线控耳机所必须的元器件，例如音频线、麦克风和左右耳塞(左声道耳机和右声道耳机)等。音频接口可以是传统的圆形插头或USB插头，或者是蓝牙耳机跟主机连接，此处不加限定，音频线一般包括麦克风MIC线、地GND线、左耳塞HPL线和右耳塞HPR线，分别接至麦克 风和左右耳塞，因此当音频接口插入主机比如手机后，即可实现接听电话通话和听音乐等功能，如耳机有线控功能，可以加入线控器与MIC线相连。具体使用跟传统耳机一样，此处不详细介绍。

当传统耳机中如果需要从音频线上提取电源时，传统的方法是在MIC线上加一个二极管Dp和去耦合电容Cp为其它电路提供电源，同时二极管Dp起到了隔离作用。但是这种方式难以满足对于高性能和多功能的要求。在本实施例中，耳机电路中的控制模块MCU0(或任何等效功能的电路)除了可用来与其它的功能块交换数据外，可以控制其它功能块和器件的开启与关闭，特别是可以根据需要(如各个模块的耗电等不同)动态的配置适当的阻抗网络组合，使得可以提供相应的电源的同时并匹配阻抗。

在本实施例中，功能块列举为2个(实际上功能块的个数可以为1个或者大于2个，这可根据具体要求来决定)，分别是功能块1和功能块2。因此，动态配置阻抗网路可以为三个并联的阻抗控制单元(阻抗控制单元的个数可以根据功能块的个数相应的增加或者减少)，分别是为第一阻抗控制单元Z0、第二阻抗控制单元Z1和第三阻抗控制单元Z2，如图2所示，其中第一阻抗控制单元Z0用于对控制模块MCU0提供电源，第二阻抗控制单元Z1为功能块1提供电源，第三阻抗控制单元Z2为功能块2提供电源，可以通过调节各个阻抗单元以改变整个动态配置阻抗网路的输入和输出阻抗，来提供低噪声高质量的电源。此处的可调节可以是连续可调或者只是关闭和开启两种状态，采用何种可根据实际的需求。此外，动态配置阻抗网路为单路多模式，即多个所述阻抗控制单元共输出。

请参考图3，其中，所述第一阻抗控制单元Z0为常开阻抗优化网络，包括二极管Dp、耦合电容Cp和Cn和电阻R11，所述二极管和电阻串联，耦合电容Cp上极板接所述二极管Dp和电阻R11之间，下极板接地，耦合电容Cn上极板接动态配置阻抗网络的输出VDDn，下极板接地，如图4a所示。

所述第二阻抗控制单元Z1为低阻短路开关或等效低阻可开关网络，为至少 一个连接在所述动态配置阻抗网络输入和输出之间的低阻开关SW1，或者沿图4b所示的虚线短接耦合电容Cp上极板。

所述第三阻抗控制单元Z2为开关电源电路。如图4c所示，在本实施例中，采用的是DC/DC升压模式的开关电源电路，并且图4c仅示意出了开关、二极管和电感组成得升压开关电源，未画出控制部分。等效的也可以利用MCU来探测和反馈控制实现完整开关电源功能，此处不去列举，本领域技术人员理应知晓。

在本实施例中，动态配置阻抗网络的输入VDDp接至MIC线，输出VDDn是单路输出接至各个功能模块和器件。MCU0根据各个模块的耗电等不同动态的配置适当的阻抗网络组合，使得可以提供相应的电源的同时并匹配阻抗。由于耳机电路的MIC线一般阻抗较高(如2.2k欧姆)，且由于是从主机驱动的，在利用其给耳机的其它模块供电的同时，需要智能的控制，以免影响耳机的正常使用。

在本实施例中，耳机电路还包括与所述音频接口相连的左声道耳机和右声道耳机，左声道耳机和右声道耳机通过所述动态配置阻抗网络与所述音频接口相连，所述动态配置阻抗网络通过改变自身阻抗分别为所述左声道耳机和右声道耳机提供不同的电源，即将类似的动态配置阻抗网络适用于左声道耳机(HPL)和右声道耳机(HPR)提供电源的情况。此外，耳机电路还包括麦克风，所述麦克风一端与所述音频接口相连，另一端与所述控制模块MCU0相连，根据需要还可以根据多个功能块相连或者不相连。

在本实施的另一方面，还提出了一种耳机电路的控制方法，用于控制如上文所述的耳机电路，包括步骤：

S100：当音频接口插入主机时，所述音频接口通过动态配置阻抗网络为控制模块提供电源，所述控制模块进入休眠状态；

S200：当需要使用任意一个功能块时，唤醒所述控制模块，由所述控制模块发送信号配置所述动态配置阻抗网络，使所述动态配置阻抗网络配置出符合 该功能块的阻抗，并为该功能块提供相应的电源。

在本实施例中，具体配置组合例如下：

1、耳机模式：耳机的音频接口插入主机时，MIC线通过第一阻抗控制单元Z0给控制模块MCU0供电，控制模块MCU0配置关闭第三阻抗控制单元Z2和第二阻抗控制单元Z1，动态配置阻抗网络只有第一阻抗控制单元Z0工作，控制模块MCU0进入休眠，传统耳机功能可正常使用，即左声道耳机和右声道耳机均可正常使用(接听通话保持)。如果需要，控制模块MCU0可随时被唤醒，工作后再进入休眠。控制模块MCU0被短暂唤醒时，可关闭麦克风，以省电。

2、功能块1模式：控制模块MCU0被唤醒，配置关闭第三阻抗控制单元Z2，打开第二阻抗控制单元Z1(即闭合并联开关或并联接入其它低阻网络)，提高MIC线的电流提供能力(开关SW1也可以按虚线短路)，同时控制模块MCU0开启功能块1，控制模块MCU0可以进入休眠，功能块1独立工作后，控制模块MCU0被唤醒，关闭功能块1及第二阻抗控制单元Z1，控制模块MCU0恢复休眠，传统耳机功能可正常使用(接听通话保持)。功能块1工作时可关闭麦克风，以省电。

3、功能块2模式：控制模块MCU0被唤醒，控制模块MCU0配置开启第三阻抗控制单元Z2，关闭第二阻抗控制单元Z1，如果需要控制模块MCU0可持续监测输出VDDn以实现完整的升压开关电源，同时控制模块MCU0开启功能块2。如第三阻抗控制单元Z2为完整的开关电源，控制模块MCU0可以进入休眠，功能块2独立工作后，控制模块MCU0被唤醒，关闭功能块2及第三阻抗控制单元Z2，控制模块MCU0恢复休眠，传统耳机功能可正常使用(接听通话保持)，功能块2工作时可关闭麦克风，以省电。

在本实施例中提出的动态配置阻抗网络是单路多模式，根据不同功能块的需求提供相应稳定可靠高质量的电源，进一步扩展耳机的功能。

实施例二

在本实施例中，提出了另一种耳机电路，其主要原理与实施例一相同，不同的是，动态配置阻抗网络为多个阻抗控制单元通过串联和/或并联组成的二维阻抗网络，例如阻抗控制单元的个数为2个，仅采用第一阻抗控制单元Z0和第二阻抗控制单元Z1并联的组合，或者采用第一阻抗控制单元Z0和第三阻抗控制单元Z2并联的组合，或者是第二阻抗控制单元Z1和第三阻抗控制单元Z2并联的组合等等，例如阻抗控制单元的个数为4个，均采用并联的方式连接等。

具体的，请参考图5，在本实施例中，阻抗控制单元的个数为3个，分别是为第一阻抗控制单元Z0、第二阻抗控制单元Z1和第三阻抗控制单元Z2，其中，第一阻抗控制单元Z0和第二阻抗控制单元Z1并联，再与第三阻抗控制单元Z2串联。需要指出的是，根据阻抗控制单元的个数以及不同功能的需求，本领域技术人员可以知晓还包括其他类型的串联和/或并联组成的二维阻抗网络，在此不作一一列举。

实施例三

请参考图6，在本实施例中，提出了另一种耳机电路，其主要原理与实施例一相同，不同的是，动态配置阻抗网络为多路多模式，即，多个阻抗控制单元分别单独输出。例如，在本实施例中，阻抗控制单元的个数为3个，分别是为第一阻抗控制单元Z0、第二阻抗控制单元Z1和第三阻抗控制单元Z2，三者并联，但是三者的输出分别单独连接功能块或控制模块MCU0，这样可以由控制模块MCU0控制多个功能块同时工作，互不影响。相比于实施例一具有更加多样化的功能。

综上，在本发明实施例提供的耳机电路及其控制方法中，添加一个动态配置阻抗网络，其阻抗可由控制模块发出的信号进行改变，控制模块根据不同的功能块的使用需要，调节动态配置阻抗网络的输出和输入阻抗，并将电源分别输出给各个功能块，为其提供稳定可靠高质量的电源，同时降低噪声，避免对音频信号造成影响。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。