一种便携式耳机放大器的制作方法

本实用新型涉及音频播放领域，具体涉及一种便携式耳机放大器。

背景技术：

目前广泛应用的播放器主要有两类：一种是播放MP3格式文件的播放器，为音质要求不高的大多数用户所使用；一种是能够播放高保真音乐的播放器，为音质要求高的发烧友级别的小众群体用户中所使用。

音乐传播的模式有磁带、CD、互联网等几个阶段的发展，由于受互联网带宽的影响，MP3格式盛行，导致播放MP3格式文件的播放器应用比较广泛，但是该播放器不能播放高保真音乐，而能够播放高保真音乐的播放器受于技术限制，高品质音乐容量较传统的音频文件大几十倍，以及价格昂贵、操控不方便，用户体验较差，目前难以推广形成大范围应用。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种便携式耳机放大器，在播放高保真音乐的同时降低了成本、解决了用户体验和便携问题。

技术方案：本实用新型所述的便携式耳机放大器，包括用于获取音频数据的输入模块，用于连接耳机的输出模块，连接在输入模块、输出模块之间的音频处理器、模拟通道，以及与音频处理器相连的电源模块和时钟系统；所述输入模块至少设有一个USB Type C接口，所述音频处理器用于处理USB Type C接口输入的无损音频数据并通过I2S接口输出至所述模拟通道，所述模拟通道包括DAC模块和三级运放处理模块，DAC模块用于音频处理器输出音频数据的数模转换，三级运放处理模块用于调整转换后的音频数据并通过输出模块输出至耳机。

进一步完善上述技术方案，所述输入模块还包括Audio In接口、SPDIF接口，Audio In接口通过ADC模块与所述音频处理器相连。通过设置丰富的接口，兼容各种类型音频数据的输入，满足更多用户的需要。

进一步地，所述DAC模块采用电流型DAC芯片。选用电流型的DAC，保持模拟信号的线性度。

进一步地，所述三级运放处理模块包括依次连接的互阻抗放大器、有源滤波器、驱动放大电路。由于DAC模块转换时采用电流模式，第一级互阻抗放大器用于实现I/V转换功能，能够通过调整运放电路阻抗来调节输出的电压幅度来满足最终需要的电压值输出；第二级低通滤波功能通过运放搭建的有源低通滤波器，滤除DA转换和电源带来的高频干扰信号，确保声音的纯净；第三级运放用于输出驱动电流能力的提高，并且有极高的交流电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)，可消除来自电源的噪声，推动市场上主流阻抗的大多数耳机并且保持高品质。

进一步地，所述模拟通道分为相互独立的左声道模拟通道、右声道模拟通道，左声道模拟通道、右声道模拟通道均包括DAC模块和三级运放处理模块。这样设置之后抵消了常规共地线设计的外部干扰，进一步提升使用平衡耳机的音质效果。

进一步地，所述时钟系统包括三路时钟信号和时钟选择电路，时钟选择电路与音频处理器、DAC模块分别相连，音频处理器控制时钟选择电路根据输入的音频数据选择时钟信号控制DAC模块采样，其中两种时钟信号专用于低采样率的44.1kHz和48kHz采样率序列，实现理想的数模转换，提升了时钟精准度，实现贴近原音的高品质；针对于高采样率专门一路时钟信号，使音质进一步贴近原音的高品质。

进一步地，所述输出模块设有平衡耳机输出接口、非平衡耳机输出接口、Line Out输出接口、光纤输出接口。

进一步地，所述音频处理器采用DSP、MCU、CPU中任一种进行音频处理。通过采用现有市场中成熟的有逻辑和计算能力的硬件，进行音频解码和或音效处理，保证卓越的音频性能。

进一步地，所述电源模块包括电池、充电管理芯片，电池与充电管理芯片相连，充电管理芯片与USB Type C接口、音频处理器相连；音频处理器通过充电管理芯片控制USB Type C接口为电池充电以及控制电池的供电。所述USB Type C接口为支持QC3.0充电协议的充电接口。电源模块为给整个系统提升续航能力，选用大容量快速充电电池，支持快速充电功能，快充部分符合QC3.0标准，并做到向前兼容，支持几种高电压充电，并且能够实现200mV一个跳变量的动态连续调节，实现低电压、高电流的充电模式，效率高达91％，减小由于压差大带来的热损耗问题，同时具有各种情况保护，例如温度过高，电流过高等异常情况，充电管理芯片由音频处理器通过I2C接口和IO口统一控制和管理，并给整个系统提供电源和为电池供电。

有益效果：本实用新型的音频输入接口包括USB、SPDIF、AVB、ADAT、analog、DSD/DoP等等，提供44/48/96/192/384KHZ采样率，并支持1比特DSD音频信号输入，兼容多种输入设备，包括但不限于安卓手机、IPAD、Iphone、电脑，提供了丰富的节目源，同时支持小三芯的模拟输入；多样化的输出接口支持平衡耳机、非平衡耳机、line out输出以及光纤输出多种输出形式，能够驱动不同形式的外围设备；

DAC的设置提供高动态范围，极低的总谐波失真，时域去抖动，处理能力32位，采样率高达384kHz；音质方面达到了非常高的指标，对于输入的无损音乐能带来极致的听感；对于普通的MP3、AAC等非高解析度音乐，高频泛音缺失，通过在音频处理器中增加音频解码和音效处理模块，进行算法补偿，听感会有很大提升；对于MP3、AAC等非高解析度音乐，可以在硬件中加入拨动开关，选择不同的音效处理算法；

大容量电池和QC3.0的快充模式解决了充电的发热问题，且大幅度缩短充电时间，提升了用户体验；

本实用新型整体结构简单、成本低，在具备便携性的基础上为用户提供高保真音频输出的体验。

附图说明

图1为本实用新型的功能示意图；

图2为本实用新型的模拟通道实现示意图；

图3为时钟系统的实现示意图；

图4为电源管理的实现示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1所示的便携式耳机放大器，包括输入模块、音频处理器、电源模块、时钟系统、输出模块；音频处理器选用DSP/MCU/CPU等有逻辑和计算能力的硬件来实现信号处理功能，进行音频解码和/或音效处理，提供卓越的音频性能；输入模块包括USB Type C输入接口和Audio in、SPDIF输入接口，通过USB Type C接口输入数字的无损音频数据经过音频处理器处理后通过I2S标准接口输出进入模拟通道，通过Audio in输入的音频数据经ADC转换成I2S进入音频处理器，通过SPDIF输入的音频数据直接进入音频处理器再经I2S输出到模拟通道。

模拟通道分为左声道、右声道分别两个独立的部分，均包括DAC模块和三级运放处理模块，左声道、右声道采用两个独立的DA，独立的运算放大电路，独立的电源供电，抵消了常规共地线设计的外部干扰，使用平衡耳机会在音质方面进一步提升。音频处理器处理后的音频信号经由I2S口输出，接入DAC芯片实现音频由数字到模拟的转换功能，选用电流型的DAC，DA电流模式输出提高了系统的线性度。保持模拟信号的线性度信号向后是三级运放处理：第一级运放通过互阻抗运放电路来实现I/V转换功能，由于DA转换时电流模式，里面一部分内阻，通过调整运放电路阻抗来调节输出的电压幅度来满足最终需要的电压值输出；第二级运放搭建有源低通滤波器实现低通滤波功能，滤除DA转换和电源带来的带外高频干扰信号，确保声音的纯净；第三级运放实现推动高阻抗耳机功能，提高输出驱动电流的能力并且有极高的交流电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)，可消除来自电源的噪声，可推动市场上主流阻抗的大多数耳机并且保持高品质。

时钟系统具有三种时钟信号22.5792MHz、24.576MHz、100MHz，其中两种时钟专用于低采样率的44.1kHz和48kHz采样率序列，实现理想的数模转换，提升了时钟精准度，实现贴近原音的高品质；另一种时钟信号针对于高采样率，使音质进一步贴近原音的高品质。三种时钟信号通过音频处理器控制充电管理芯片，并可根据输入源的采样率，进行选择响应的时钟。

电源模块为给整个系统提升续航能力，包括电源和电源管理电路。电源选用大容量快速充电电池，支持快速充电功能，快充部分符合QC3.0标准，并做到向前兼容，支持几种高电压充电，并且能够实现200mV一个跳变量的动态连续调节，实现低电压，高电流的充电模式，效率高达91％，减小由于压差大带来的热损耗问题，同时具有各种情况保护，例如温度过高，电流过高等异常情况，充电管理芯片由音频处理器通过I2C接口和IO口统一控制和管理，并给整个系统提供电源和为电池供电。

本便携式耳机播放器音质方面测试指标如下：

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。