利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法及系统与流程

本发明涉及音频信号领域。更具体地说，本发明涉及一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法及系统。

背景技术：

智能电子终端电子设备为了提高产品的音频效果，在电子设备上设计两个扬声器已成为主流，可使其播放音频时形成立体声效果。但目前市场上多数音频处理芯片仅支持单个扬声器音频信号输出，少数可支持双扬声器音频信号输出的音频处理芯片价格昂贵，阻碍了电子设备的长远发展，因此应该快速解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法及系统，开发者只需使用价格低廉的只支持单扬声器音频信号输出的音频处理芯片，即可实现使其支持双扬声器播放，达到双扬声器播放立体声效果，适应电子设备的发展。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法，包括以下步骤：

步骤一、将音频处理芯片输出的耳机左、右声道信号分别输出至第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器；

步骤二、将经滤波后的耳机左、右声道信号分别输出至左、右音频放大芯片进行放大处理；

步骤三、将放大处理后的耳机左、右声道信号分别输出至第一扬声器和第二扬声器。

优选的是，所述音频处理芯片在输出耳机左、右声道信号前，还包括以下步骤：

中央处理器检测电子设备是否有音频信号输出，当检测到音频信号输出时，其继续检测耳机连接器输出的耳机插拔检测信号，

当检测到耳机插入时，中央处理器产生低电平使能信号并输送至左、右音频放大芯片，使左、右音频放大芯片的使能信号保持为低电平，左、右音频放大芯片不工作，耳机作为负载输出音频信号；

当检测到无耳机插入时，中央处理器产生高电平使能信号并输送至左、右音频放大芯片，使左、右音频放大芯片的使能信号保持为高电平，左、右音频放大芯片工作，第一扬声器和第二扬声器作为负载输出音频信号。

优选的是，所述音频处理芯片只支持一组扬声器信号输出，不支持多组扬声器信号输出。

优选的是，第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器均设置为滤除217Hz以下的音频信号。

本发明还提供一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的系统，其中，音频处理芯片单扬声器信号输出管脚与单扬声器管脚的连接断开，其包括音频处理芯片和中央处理器，其特征在于，还包括：

第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器，所述音频处理芯片的耳机左、右声道信号输出管脚分别与第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器连接；

左、右音频放大芯片，其分别与第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器连接；以及，

第一扬声器和第二扬声器，其分别与左、右音频放大芯片连接。

优选的是，所述第一RC高通滤波器和第二RC高通滤波器均设置为滤除217Hz以下音频信号；

第一RC高通滤波器包括：第一电容和第一电阻，以及第二电容和第二电阻；

其中耳机左声道信号依次经过第一电容和第一电阻后送入左音频放大芯片信号输入管脚正极，第一电容、第一电阻和左音频放大芯片信号输入管脚正极以串联方式连接；

信号地线依次与第二电容、第二电阻和左音频放大芯片信号输入管脚负极以串联方式连接；

第二RC高通滤波器包括：第三电容和第三电阻，以及第四电容和第四电阻；

其中耳机右声道信号依次经过第三电容和第三电阻后送入右音频放大芯片信号输入管脚正极，第三电容、第三电阻和右音频放大芯片信号输入管脚正极以串联方式连接；

信号地线依次与第四电容、第四电阻和右音频放大芯片信号输入管脚负极以串联方式连接；

所述第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻的参数一致，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容的参数一致。

优选的是，左音频放大芯片与第一扬声器之间设置有第一磁珠、第二磁珠、第五电容和第六电容，以及右音频放大芯片与第二扬声器之间设置有第三磁珠、第四磁珠、第七电容和第八电容；

其中，左音频放大芯片信号输出管脚正极通过第一磁珠连接至第一扬声器，左音频放大芯片信号输出管脚负极通过第二磁珠连接至第一扬声器，第一磁珠与第一扬声器的连接线与第五电容的一端连接，第五电容的另外一端与信号地线连接，第二磁珠与第一扬声器的连接线与第六电容的一端连接，第六电容的另外一端与信号地线连接；

右音频放大芯片信号输出管脚正极通过第三磁珠连接至第二扬声器，右音频放大芯片信号输出管脚负极通过第四磁珠连接至第二扬声器，第三磁珠与第二扬声器的连接线与第七电容的一端连接，第七电容的另外一端与信号地线连接，第四磁珠与第二扬声器的连接线与第八电容的一端连接，第八电容的另外一端与信号地线连接；

所述第一磁珠、第二磁珠、第三磁珠和第四磁珠的参数一致，所述第五电容、第六电容、第七电容和第八电容的参数一致；

或者同时用第一0欧姆电阻替代第一磁珠，第二0欧姆电阻替代第二磁珠，第三0欧姆电阻替代第三磁珠及第四0欧姆电阻替代第四磁珠。

优选的是，左音频放大芯片与第一扬声器之间设置有第一抗静电器件和第二抗静电器件，以及右音频放大芯片与第二扬声器之间设置有第三抗静电器件和第四抗静电器件；

其中，第一抗静电器件和第二抗静电器件的负极端分别连接至第一扬声器的两端，第一抗静电器件与第二抗静电器件的正极端均与信号地线连接；第三抗静电器件和第四抗静电器件的负极端分别连接至第二扬声器的两端，第三抗静电器件与第四抗静电器件的正极端均与信号地线连接。

优选的是，还包括：电源管理芯片，其设置为给左、右音频放大芯片、中央处理器和音频处理芯片供电；左、右音频放大芯片的供电采用第一VDD，中央处理器的供电采用第二VDD，音频处理芯片的供电采用第三VDD。

优选的是，第一VDD与左音频放大芯片之间设置有第九电容，及第一VDD与右音频放大芯片之间设置有第十电容；

其中第一VDD与左音频放大芯片的连接线与第九电容的一端连接，信号地线与第九电容的另外一端连接，及第一VDD与右音频放大芯片的连接线与第十电容的一端连接，信号地线与第十电容的另外一端连接。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、通过增加RC高通滤波器和音频放大芯片可以使耳机左右声道信号输出至双扬声器。

第二、RC高通滤波器和音频放大芯片可以去除低频噪音干扰并将音频放大至扬声器可播放幅度。

第三、通过增设磁珠和电容器件使双扬声器音频播放效果稳定。

第四、通过增加抗静电器件可保证扬声器的抗静电效果。

第五、通过中央处理器、耳机连接器及高电平和低电平的切换设计可以控制音频放大芯片是否工作，以及保证耳机功能的正常使用。

第六、通过在第一VDD与音频放大芯片之间设置电容，可以达到稳压滤波的效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的信号传输图；

图2为本发明的电路连接图；

图3为本发明的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-3所示，本发明提供一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法，包括以下步骤：

步骤一、将音频处理芯片的扬声器信号输出管脚输出信号悬空；

步骤二、将音频处理芯片1输出的耳机左、右声道信号分别输出至第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3；

步骤三、将经滤波后的耳机左、右声道信号分别输出至左音频放大芯片4和右音频放大芯片5进行放大处理；

步骤四、将放大处理后的耳机左、右声道信号分别输出至第一扬声器6和第二扬声器7。

在另一种实施方案中，所述音频处理芯片1在输出耳机左、右声道信号前，还包括以下步骤：

中央处理器检测电子设备是否有音频信号输出，当检测到音频信号输出时，其继续检测耳机连接器输出的耳机插拔检测信号，

当检测到耳机插入时，中央处理器产生低电平使能信号并输送至左音频放大芯片4和右音频放大芯片5，使左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号保持为低电平，左音频放大芯片4和右音频放大芯片5不工作，耳机作为负载输出音频信号；使用者可正常使用耳机接受音频信号，不会影响耳机的正常使用。

当检测到无耳机插入时，中央处理器产生高电平使能信号并输送至左音频放大芯片4和右音频放大芯片5，使左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号保持为高电平，左音频放大芯片4和右音频放大芯片5工作，第一扬声器6和第二扬声器7作为负载输出音频信号。使用者未插入耳机，可以体验第一扬声器6和第二扬声器7播放音频的效果。

当中央处理器检测到电子设备无音频信号输出时，中央处理器产生低电平使能信号并输送至左音频放大芯片4和右音频放大芯片5，使左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号保持为低电平，左音频放大芯片4和右音频放大芯片5不工作，经过一段时间间隔后再次循环重复判断，例如经过一段时间间隔T(例如T设定成1s、2s或5s等值)后，中央处理器检测到电子设备仍无音频信号输出，则中央处理器继续产生低电平使能信号并输送至左音频放大芯片4和右音频放大芯片5，使左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号保持为低电平，左音频放大芯片4和右音频放大芯片5不工作；例如经过一段时间间隔T(例如T设定成1s、2s或5s等值)后，中央处理器检测到电子设备有音频信号输出，其继续检测耳机连接器输出的耳机插拔检测信号；如此循环判断。

在另一种实施方案中，所述音频处理芯片1只支持一组扬声器信号输出，不支持多组扬声器信号输出。

在另一种实施方案中，第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3均设置为滤除217Hz以下的音频信号。

其中电阻值Rin的大小决定了左音频放大芯片4和右音频放大芯片5对输入音频信号的放大倍数，也和电容一起组成了一个RC高通滤波器，对于一些比较容易引入噪声的低频信号进行滤波。另外由于扬声器所需要的音频信号的幅度一般是耳机信号的幅度的6倍左右，故可以根据放大倍数Gain＝2*150k/Rin≈6(本案中左音频放大芯片4和右音频放大芯片5以艾为的音频放大芯片AW8010举例，不同的音频放大芯片此处的放大倍数计算公式略有不同)，结合常见的电阻值Rin可以选取51kΩ；电子设备的扬声器一般对低频信号的响应比较差，为了滤除217Hz以下音频信号的干扰，故可以根据高通滤波器的截止评论计算公式fc＝1/(2πRinCin)≥217Hz，结合常见的电容值Cin可以选取10nF，另外电阻值Rin和电容值Cin的大小的选择可以根据实际需要的放大倍数以及滤除截止频率的不同来调整。

一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的系统，其中，音频处理芯片单扬声器信号输出管脚与单扬声器管脚的连接断开，其包括音频处理芯片1和中央处理器，

还包括：

第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3，所述音频处理芯片1的耳机左声道信号输出管脚HPH-L和耳机右声道信号输出管脚HPH-R分别与第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3连接；

左音频放大芯片4和右音频放大芯片5，其分别与第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3连接；以及，

第一扬声器6和第二扬声器7，其分别与左音频放大芯片4和右音频放大芯片5连接。在另一种实施方案中，所述第一RC高通滤波器2和第二RC高通滤波器3均设置为滤除217Hz以下音频信号；

第一RC高通滤波器2包括：第一电容C101和第一电阻R101，以及第二电容C102和第二电阻R102；

其中耳机左声道信号依次经过第一电容C101和第一电阻R101后送入左音频放大芯片信号输入管脚正极INP1，第一电容C101、第一电阻R101和左音频放大芯片信号输入管脚正极INP1以串联方式连接；

信号地线GND依次与第二电容C102、第二电阻R102和左音频放大芯片信号输入管脚负极INN1以串联方式连接；

第二RC高通滤波器3包括：第三电容C103和第三电阻R103，以及第四电容C104和第四电阻R104；

其中耳机右声道信号依次经过第三电容C103和第三电阻R103后送入右音频放大芯片信号输入管脚正极INP2，第三电容C103、第三电阻R103和右音频放大芯片信号输入管脚正极INP2以串联方式连接；

信号地线GND依次与第四电容C104、第四电阻R104和右音频放大芯片信号输入管脚负极INN2以串联方式连接；

所述第一电阻R101、第二电阻R102、第三电阻R103和第四电阻R104的参数一致，所述第一电容C101、第二电容C102、第三电容C103和第四电容C104的参数一致；

耳机连接器，其左、右声道信号输入管脚分别连接至音频处理芯片1的耳机左声道信号输出管脚HPH-L和耳机右声道信号输出管脚HPH-R，以及，其耳机检测管脚连接至中央处理器；

另外本系统中的音频处理芯片1，中央处理器，左音频放大芯片4、右音频放大芯片5和耳机连接器均有地管脚，其所有地管脚最终均连接至信号地线GND。

在另一种实施方案中，左音频放大芯片4与第一扬声器6之间设置有第一磁珠B101、第二磁珠B102、第五电容C105和第六电容C106，以及右音频放大芯片5与第二扬声器7之间设置有第三磁珠B103、第四磁珠B104、第七电容C107和第八电容C108；

其中，左音频放大芯片信号输出管脚正极VOP1通过第一磁珠B101连接至第一扬声器6，左音频放大芯片信号输出管脚负极VON1通过第二磁珠B102连接至第一扬声器6，第一磁珠B101与第一扬声器6的连接线与第五电容C105的一端连接，第五电容C105的另外一端与信号地线GND连接，第二磁珠B102与第一扬声器6的连接线与第六电容C106的一端连接，第六电容C106的另外一端与信号地线GND连接；

右音频放大芯片信号输出管脚正极VOP2通过第三磁珠B103连接至第二扬声器7，右音频放大芯片信号输出管脚负极VON2通过第四磁珠B104接至第二扬声器7，第三磁珠B103与第二扬声器7的连接线与第七电容C107的一端连接，第七电容C107的另外一端与信号地线GND连接，第四磁珠B104与第二扬声器7的连接线与第八电容C108的一端连接，第八电容C108的另外一端与信号地线GND连接；

所述第一磁珠B101、第二磁珠B102、第三磁珠B103和第四磁珠B104的参数一致，所述第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107和第八电容C108的参数一致；

或者同时用第一0欧姆电阻替代第一磁珠B101，第二0欧姆电阻替代第二磁珠B102，第三0欧姆电阻替代第三磁珠B103及第四0欧姆电阻替代第四磁珠B104。

在另一种实施方案中，左音频放大芯片4与第一扬声器6之间设置有第一抗静电器件CR101和第二抗静电器件CR102，以及右音频放大芯片5与第二扬声器7之间设置有第三抗静电器件CR103和第四抗静电器件CR104；

其中，第一抗静电器件CR101和第二抗静电器件CR102的负极端分别连接至第一扬声器6的两端，第一抗静电器件CR101与第二抗静电器件CR102的正极端均与信号地线GND连接；第三抗静电器件CR103和第四抗静电器件CR104的负极端分别连接至第二扬声器7的两端，第三抗静电器件CR103与第四抗静电器件CR104的正极端均与信号地线GND连接。

上述4个抗静电器件位置可以根据实际抗静电效果的需求，来选择贴电容或者TVS管或者压敏电阻，甚至是不贴。

在另一种实施方案中，还包括：电源管理芯片，其设置为给左音频放大芯片4和右音频放大芯片5、中央处理器和音频处理芯片1供电；左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的供电采用第一VDD10，中央处理器的供电采用第二VDD，音频处理芯片1的供电采用第三VDD。

在另一种实施方案中，第一VDD10与左音频放大芯片4之间设置有第九电容C109，及第一VDD10与右音频放大芯片5之间设置有第十电容C110；

其中第一VDD10与左音频放大芯片4的连接线与第九电容C109的一端连接，信号地线GND与第九电容C109的另外一端连接，及第一VDD10与右音频放大芯片5的连接线与第十电容C110的一端连接，信号地线GND与第十电容C110的另外一端连接。

本发明提供的一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法及系统，其把音频处理芯片1送出的耳机左、右声道信号分别经过左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的放大后送到第一扬声器6和第二扬声器7，其中左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号由中央处理器送出，其使能信号高电平有效(即左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号为高电平时左音频放大芯片4和右音频放大芯片5工作)，为了平时的时候，左音频放大芯片4和右音频放大芯片5不工作，故左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号网络上下拉一个100kΩ(也可以选择220kΩ或者470kΩ之类的值，选取100kΩ只是一个常用的值)电阻到地，确保其低电平。其中左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的型号以艾为的音频放大芯片AW8010举例，但也可以是其他型号的音频放大芯片。为了把耳机左声道信号和耳机右声道信号单独作为一个完整的信号分别输入左音频放大芯片4和右音频放大芯片5来放大和滤波，为了每个信号构成一个回路，左音频放大芯片4的输入端设置有第一电阻R101、第二电阻R102、第一电容C101和第二电容C102，及右音频放大芯片5的输入端设置有第三电阻R103、第四电阻R104、第三电容C103和第四电容C104，其中耳机左声道信号依次经过第一电容C101和第一电阻R101后送入左音频放大芯片信号输入管脚正极INP1，左音频放大芯片信号输入管脚负极INN1依次经过第二电阻R102和第二电容C102后连接到地，构成一个回路；耳机右声道信号依次经过第三电容C103和第三电阻R103后送入右音频放大芯片信号输入管脚正极INP2，右音频放大芯片信号输入管脚负极INN2依次经过第四电阻R104和第四电容C104后连接到地，构成一个回路，根据艾为的型号为AW8010的左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的特性，其中电阻值Rin的大小即决定了对输入音频信号的放大倍数，也和电容一起组成了一个RC高通滤波器，对于一些比较容易引入噪声的低频信号进行滤波。另外由于扬声器所需要的音频信号的幅度一般是耳机信号的幅度的6倍左右，故可以根据放大倍数Gain＝2*150k/Rin≈6，结合常见的电阻值Rin可以选取51kΩ；电子设备的扬声器一般对低频信号的响应比较差，为了滤除217Hz以下音频信号的干扰，故可以根据RC高通滤波器的截止评论计算公式fc＝1/(2πRinCin)≥217Hz，结合常见的电容值Cin可以选取10nF，另外电阻值Rin和电容值Cin的值的大小的选择可以根据实际需要的放大倍数以及滤除截止频率的不同来调整。最后为了左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的输入电压第一VDD10的稳定，可以在其上分别并联第九电容C109和第十电容C110到地，来对其进行稳压滤波，为了保证其输出音频信号的稳定性，使其满足FCC和CE认证标准要求，可以在其每个输出通路上串联一个磁珠(其器件位置号标识为第一磁珠B101，第二磁珠B102，第三磁珠B103和第四磁珠B104)和并联一个电容(其器件位置号标识为第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107和第八电容C108)到地，如果走线较短其信号质量较好的前提下，为了进一步降低成本，其磁珠可以更换成0欧姆电阻，即同时用第一0欧姆电阻替代第一磁珠B101，第二0欧姆电阻替代第二磁珠B102，第三0欧姆电阻替代第三磁珠B103及第四0欧姆电阻替代第四磁珠B104，第五电容C105、第六电容C106、第七电容C107和第八电容C108可以选择不贴片；为了保证扬声器的抗静电效果，可以在每个信号通路上并联一个抗静电器件到地，即第一抗静电器件CR101、第二抗静电器件CR102、第三抗静电器件CR103和第四抗静电器件CR104，上述4个抗静电器件位置可以根据实际抗静电效果的需求，来选择贴电容或者TVS管或者压敏电阻，甚至是不贴。

左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的供电可以采用第一VDD10，电子设备的中央处理器的供电可以采用第二VDD，音频处理芯片1的供电可以采用第三VDD，其中第一VDD10，第二VDD，第三VDD的大小可以根据实际需要由智能终端电子设备的电池通过电源管理芯片转换后产生，中央处理器和音频处理芯1片之间通过I2S信号和I2C信号来控制和传输数据信号，本发明的目的是为了在只支持一个扬声器输出的音频处理芯片1的基础上，利用其耳机左右声道信号也是一组立体声的前提下支持产生一个双扬声器立体声输出效果，故音频处理芯片1的那组单扬声器输出信号悬空，其耳机输出的耳机左声道信号和耳机右声道信号分别送到耳机连接器，保证耳机的立体声功能，又分别经过左音频放大芯片4和右音频放大芯片5及其外围电路后送到第一扬声器6和第二扬声器7，耳机连接器输出的一个耳机插拔检测信号可以送到中央处理器来识别耳机是否插入，中央处理器产生左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号来控制左音频放大芯片4和右音频放大芯片5是否工作。

电子设备一旦开始工作时，先判断其是否有音频信号送出，如果没有，则保持现状，经过一段时间间隔后再次循环重复判断，如果音频信号送出，则继续通过耳机插拔检测信号的变化(没有耳机插入时为高电平，有耳机插入后变为低电平)来告知中央处理器是否有耳机插入，如果中央处理器识别到有耳机插入，则表明用户此时需要使用耳机作为负载来输出音频信号，故保持左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号继续为低电平，耳机正常工作，如果中央处理器没有识别到耳机插入，则表明用户此时需要使用第一扬声器6和第二扬声器7作为负载来输出音频信号，此时拉高左音频放大芯片4和右音频放大芯片5的使能信号，使其工作，从而使第一扬声器6和第二扬声器7工作，产生一种双扬声器立体声的效果。

采用本发明提供的一种利用耳机左右声道信号转换成双扬声器信号的方法及系统，经过上述步骤后，即可以利用耳机对耳机左、右声道信号的放大输出到第一扬声器6和第二扬声器7上，使其完成一种双扬声器立体声输出的效果，并且还保证了耳机输出功能的正常使用，不受其影响。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。