一种功放电路、控制方法及耳机系统与流程

本发明涉及耳机领域，尤其涉及一种功放电路、控制方法及耳机系统。

背景技术：

耳机是一种电-力-声换能器，多用于手机、随身听等设备。耳机一般与媒体播放器分离，利用一个插头联接。耳机具有便携性的优点，可以在不影响旁人的情况下独自聆听音乐。按照使用方式，耳机大体可以分为开放式、半开放式和封闭式。其中封闭式耳机(如入耳式耳机)采用全封闭结构，具有声音定位准确清晰等优点。也有部分封闭式耳机拥有开放式耳机的声场，在隔绝噪音的同时依然保持了高品质的声音，除一般欣赏音乐的使用者以外，对在录音室或噪音环境下工作的人也很有帮助。

半封闭式、封闭式耳机的缺点是对佩戴状态的要求较高。如佩戴不当，声音外泄严重，听感变差，即所述的耳机产生泄漏。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种提高对耳机调节准确度的功放电路。

本发明的另一个目的在于提出一种提高对耳机调节准确度的功放电路的控制方法。

本发明的再一个目的在于提出一种针对佩戴不当调整输出的自适应耳机系统。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种功放电路，用于驱动耳机，包括：

耳机工作参数检测模块，用于检测耳机的工作参数；

信号输出模块，用于向耳机输出信号；

信号处理器，根据所述耳机工作参数检测模块检测的耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变所述信号输出模块向耳机输出的信号。

优选地，所述工作参数包括耳机两端的电压、输入耳机的电流和/或所述耳机的频响。

优选地，所述耳机工作参数检测模块包括用于检测耳机两端电压的电压检测单元以及用于检测输入耳机电流的电流检测单元，所述电压检测单元和所述电流检测单元均与所述信号处理器连接，所述信号处理器用于根据所述电压检测单元和所述电流检测单元分别检测的耳机的电压和电流调整所述信号输出模块向耳机输出的信号；和/或，

所述耳机工作参数检测模块包括麦克风以及与麦克风连接的频响检测单元，所述频响检测单元用于通过所述麦克风检测所述耳机的频响，所述信号处理器用于根据所述频响检测单元检测的耳机的频响调整所述信号输出模块向耳机输出的信号。

优选地，所述电压检测单元包括单独设置的用于与耳机直接连接的检测端。

优选地，改变所述信号输出模块向耳机输出的信号包括调整所述信号输出模块向耳机输出的信号或者向耳机发出额外的警示信号。

优选地，所述调整所述信号输出模块向耳机输出的信号包括提升低频电压。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种功放电路的控制方法，所述方法包括根据耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变向耳机输出的信号。

优选地，根据耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变向耳机输出的信号进一步包括：

根据耳机的电压和电流调整向耳机输出的信号；和/或，

根据耳机的频响调整向耳机输出的信号。

优选地，改变向耳机输出的信号包括调整向耳机输出的信号或者向耳机发出额外的警示信号。

优选地，调整向耳机输出的信号包括提升低频电压。

再一方面，本发明采用以下技术方案：

一种耳机系统，包括耳机，还包括如上所述的功放电路，所述功放电路与所述耳机连接。

优选地，所述耳机包括第一正极和第一负极；

电压检测单元的检测端包括电压检测正极和电压检测负极；

所述第一正极与所述电压检测正极连接，所述第一负极与所述电压检测负极连接。

优选地，所述耳机包括第二正极和第二负极；

所述信号输出模块的信号输出端包括信号正极和信号负极；

所述第二正极与所述信号正极连接，所述第二负极与所述信号负极连接。

优选地，所述第一正极、第一负极、第二正极和/或第二负极包括焊盘、PCB板、柔性电路板、导线或弹片。

优选地，所述耳机还包括音圈；

所述第一正极和所述第二正极连接，所述第一负极与所述第二负极连接，所述音圈的一端连接所述第一正极或所述第二正极，所述音圈的另一端连接所述第一负极或第二负极；或者，

所述音圈的一端引出第一引线和第二引线，所述第一引线连接所述第一正极，所述第二引线连接第二正极，所述音圈的另一端引出第三引线和第四引线，所述第三引线连接所述第一负极，所述第四引线连接所述第二负极。

优选地，所述耳机工作参数检测模块包括麦克风以及与麦克风连接的频响检测单元，所述频响检测单元用于通过所述麦克风检测所述耳机的频响，所述信号处理器用于根据所述频响检测单元检测的耳机的频响调整所述信号输出模块向耳机输出的信号；

所述耳机内设置有出声孔，所述麦克风设置于所述出声孔内。

优选地，所述耳机系统还包括通讯模块，与播放终端通讯连接，用于向所述播放终端发送耳机工作状态信号。

本发明的有益效果为：

本发明提供的功放电路的信号处理器能够根据耳机工作参数检测模块检测的耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变信号输出模块向耳机输出的信号，通过调整功放输出和滤波，能够在使用者佩戴不当的情况下也可得到较好的音效，实现自适应的效果，另外，还可通过警示音、播放终端显示泄露检测结果等方式提示使用者佩戴不当并调整佩戴角度、位置，从而使得耳机达到更好的使用效果。

本发明提供的功放电路的控制方法根据耳机工作参数检测模块检测的耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变信号输出模块向耳机输出的信号，通过调整功放输出和滤波，能够在使用者佩戴不当的情况下也可得到较好的音效，实现自适应的效果，另外，还可通过警示音、播放终端显示泄露检测结果等方式提示使用者佩戴不当并调整佩戴角度、位置，从而使得耳机达到更好的使用效果。

本发明提供的耳机系统采用上述的功放电路，通过调整功放输出和滤波，能够在使用者佩戴不当的情况下也可得到较好的音效，或通过警示音、播放终端显示泄露检测结果等方式提示使用者佩戴不当并调整佩戴角度、位置，从而使得耳机达到更好的使用效果。

附图说明

图1是现有功放电路与扬声器的连接示意图；

图2是本发明实施例一提供的功放电路与耳机的连接示意图；

图3是本发明实施例二提供的功放电路与耳机的连接示意图；

图4是本发明实施例二提供的耳机佩戴时不同泄露状态下的频响测试结果；

图5是本发明实施例三提供的耳机的背面结构示意图；

图6是图5中耳机电极的结构示意图；

图7是本发明实施例四提供的耳机音圈的结构示意图；

图8是本发明实施例五提供的耳机结构示意图。

图中，1’、信号处理器；2’、信号输出模块；3’、电流检测单元；4’、电压检测单元；5’、可变增益放大器；6’、功率放大器；7’、电流采样电阻；8’、扬声器；

1、信号处理器；2、信号输出模块；21、信号正极；22、信号负极；3、电流检测单元；31、电流检测正极；32、电流检测负极；4、电压检测单元；41、电压检测正极；42、电压检测负极；5、可变增益放大器；6、功率放大器；7、电流采样电阻；8、耳机；81、第一正极；82、第一负极；83、第二正极；84、第二负极；85、第一焊盘；86、第二焊盘；87、音圈；871、第一引线；872、第二引线；873、第三引线；874、第四引线；88、耳机前壳；89、耳机胶套；9、麦克风；10、频响检测单元。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供了功放电路，用于驱动耳机，其包括：

耳机工作参数检测模块，用于检测耳机的工作参数；

信号输出模块，用于向耳机输出信号；

信号处理器，根据耳机工作参数检测模块检测的耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变信号输出模块向耳机输出的信号。

本发明提供的功放电路的信号处理器能够根据耳机工作参数检测模块检测的耳机的工作参数判断耳机是否存在泄漏，并当耳机存在泄漏时改变信号输出模块向耳机输出的信号，通过调整功放输出和滤波，能够在使用者佩戴不当的情况下也可得到较好的音效，或通过警示音、播放终端显示泄露检测结果等方式提示使用者佩戴不当并调整佩戴角度、位置，从而使得耳机达到更好的使用效果。

其中，工作参数具体不限，能够体现耳机工作状态的参数均可，例如可以是耳机两端的电压、输入耳机的电流和/或耳机的频响。

下面结合实施例说明功放电路的具体结构及控制方法。

实施例一：

智能功放系统是在音频信号处理中实施非线性数字控制和保护的系统，多用于对扬声器等电声换能器系统进行保护，有效延长其使用寿命。传统的智能功放简化电路图如图1所示，信号输出模块2’通过可变增益放大器5’及功率放大器6’将声音信号输出至扬声器8’使其发声并工作，电压检测单元4’、电流检测单元3’目的是检测电路中电压、电流，并根据此结果推测扬声器的工作状态，随后将信息反馈至信号处理器。信号处理器1’通过滤波或调整电压等方式将输出信号更改并传输至信号输出模块2’。最终输出至扬声器的音频信号可实时调整，以此达到扬声器声学性能及可靠性动态平衡的目的。电流检测单元3’的两个电极通过电流采样电阻7’并联至功率放大器6’的一个输出电极。电压检测单元4’的两个电极分别接入功率放大器6’的两个输出电极。

传统智能功放在应用中受限于扬声器结构上仅有一组电极，实际在应用中无法准确的获得扬声器靠近线圈端部的电压反馈。如图1所示的传统智能功放电路示意图中，电压检测单元4’两电极与功率放大器6’两电极交汇点(a，b)至扬声器8’的电极之间的电阻R一般为0.3欧左右，此电阻R将被作为扬声器内阻，当扬声器8’的自身电阻较小时，电阻R对电压检测单元4’的检测结果产生很大影响，最终导致智能功放对扬声器检测及调节性能变差。

本实施例对上述的功放电路进行改进并应用于对耳机的驱动。如图2所示，与现有的功放电路类似的，本实施例提供的功放电路包括信号处理器1以及分别与信号处理器1连接的信号输出模块2、电流检测单元3和电压检测单元4。信号输出模块2通过可变增益放大器5及功率放大器6将声音信号输出至耳机8使其发声并工作，电流检测单元3用于检测耳机8的电流，电压检测单元4用于检测耳机8的电压，信号处理器1可根据电压检测单元4和电流检测单元3分别检测的耳机8电压和电流通过滤波或调整电压等方式将输出信号更改并传输至信号输出模块2，最终输出至耳机8的信号可实时调整，以此达到耳机8声学性能及可靠性动态平衡的目的。具体地，当耳机在使用过程中存在泄漏时耳机两端电压、流入耳机的电流将产生变化，信号处理器根据电压检测单元4和电流检测单元3分别检测的耳机8电压和电流判断耳机是否存在泄漏，并根据泄漏程度来改变信号输出模块向耳机输出的信号。当耳机无泄漏时，无需调整，当耳机存在轻微泄漏时，可通过提升低频电压的方式使耳机达到和未泄漏状态下相同的频响及音质，当耳机处于严重泄漏状态，无法通过输入信号有效调整音效时，向耳机发出额外的警示信号，提醒用户调整佩戴位置及角度。其中，信号输出模块2的信号输出端和电压检测单元4的检测端均单独设置，电压检测单元的检测端可直接与耳机连接，减小环路电阻对电压检测模块的影响，使得电压检测模块可精确的检测耳机两端的电压值，大大提高功放电路的检测精度，进而提高功放电路对耳机调节的准确度，并且具有结构简单、实施方便、稳定性好的优点。

具体的，如图2所示，信号输出模块2的信号输出端包括信号正极21和信号负极22，其中，信号输出模块2依次连接可变增益放大器5和功率放大器6，由功率放大器6引出信号正极21和信号负极22，信号正极21和信号负极22分别与扬声器8直接连接。电压检测单元4的检测端包括电压检测正极41和电压检测负极42，电压检测正极41和电压检测负极42分别与耳机8直接连接。电流检测单元3的检测端包括电流检测正极31和电流检测负极32，电流检测正极31和电流检测负极32通过电流采样电阻7并联至信号正极21或信号负极22。

实施例二：

主动降噪耳机系统包括耳机、麦克风和降噪电路。麦克风采集外部环境的噪声信号，降噪电路根据噪声信号产生与该噪声信号幅度相同且相位相反的降噪信号并输出至耳机，耳机接收降噪信号并发声，与外部噪音相互抵消，实现降噪的效果。

将原本用于降噪的mems麦克风装配至耳式耳机出声孔处，同时对耳机输入幅值为179mVrms扫频信号，扫频范围20～20kHz，便可得到耳机发出信号的频响检测结果。图4为一款入耳式耳机在不同的泄露状态下的频响曲线测试结果。图4中曲线C1为无泄露状态下频响曲线，C2为轻微泄露状态下频响曲线，C3为严重泄露状态下频响曲线。通过对不同泄露状态频响曲线C2、C3与未泄露状态的频响曲线C1比较可知，耳机在使用过程中如出现泄露，则频响曲线20～100Hz的频段下数值将降低，下降幅度与泄露量成正相关；C3频响曲线约3.5kHz的峰会向约3kHz移动。

本实施例中将现有的主动降噪技术应用于耳机实时泄露检测，通过麦克风实时测量耳机频响变化，并根据频响变化来对耳机进行调整。如图3所示，耳机工作参数检测模块包括麦克风9以及与麦克风9连接的频响检测单元10，频响检测单元10用于通过麦克风9检测耳机8的频响，信号处理器1用于根据频响检测单元10检测的耳机8的频响调整信号输出模块2向耳机8输出的信号。

具体的，如图3所示，信号输出模块2的信号输出端包括信号正极21和信号负极22，其中，信号输出模块2依次连接可变增益放大器5和功率放大器6，由功率放大器6引出信号正极21和信号负极22，信号正极21和信号负极22分别与扬声器8直接连接。频响检测单元10分别与信号处理器1以及麦克风9连接。麦克风9优选设置在耳机8的出声孔处内。

具体的，当耳机8处于图4中C1所示状态时，无需调整；C2所示轻微泄露状态时，可通过提升低频电压，使耳机8达到和未泄露状态下相同的频响及音质；当耳机8处于C3所示严重泄露状态，无法通过输入信号有效调整音效时，向耳机发出额外的警示信号，提醒用户调整佩戴位置及角度。

当然，可以理解的是，实施例一和实施例二所述的功放电路可整合于一个电路中，即两个功放电路共用一个信号输出模块和信号处理模块，根据耳机两端的电压、输入耳机的电流以及耳机的频响来共同实现对耳机的调整，进一步提高调整的精确性。

实施例三：

本实施例提供了一种耳机系统，其包括耳机8以及如实施例一所述的功放电路。

其中，耳机8包括第一正极81、第一负极82、第二正极83和第二负极84。电压检测正极41与第一正极81连接，电压检测负极42与第一负极82连接，电压检测单元4通过第一正极81和第一负极82检测扬声器8的电压。信号正极21与第二正极83连接，信号负极22与第二负极84连接。信号输出模块2通过第二正极83和第二负极84向耳机8输入信号以驱动其发声。

第一正极81、第一负极82、第二正极83以及第二负极84在耳机8上的设置形式不限，可以但不局限于包括焊盘、PCB板、柔性电路板、导线或弹片，为便于安装，导线带有接线端子。第一正极81、第一负极82可以与第二正极83和第二负极84直接并联，也可以通过耳机8的音圈实现并联。

例如，如图5所示，第一正极81、第一负极82、第二正极83以及第二负极84以焊盘的形式设置在扬声器上。具体的，包括两个焊盘，分别为与耳机8的音圈一端连接的第一焊盘85以及与音圈另一端连接的第二焊盘86，第一焊盘85的结构如图6所示，其第一端为第一正极81，与其第一端相对的第二端为第二正极83。第二焊盘的结构与第一焊盘类似，其第一端为第一负极82，与其第一端相对的第二端为第二负极84。第一焊盘85和第二焊盘86分别注塑至耳机8背部塑胶件上，第一焊盘85在耳机8背部露出两个区域，其中一个区域为第一正极81的区域，另一个区域为第二正极83的区域；第二焊盘86在耳机8背部露出两个区域，其中一个区域为第一负极82的区域，另一个区域为第二负极84的区域。

进一步地，耳机系统还可包括与播放终端通讯连接的通讯模块，用于向播放终端发送耳机工作状态信号，例如可以将电压检测单元、电流检测单元检测的结果发送至播放器、手机等播放终端，用户可通过下载相关的APP来实现耳机工作状态的可视化，用户可通过播放终端查看耳机在使用过程中是否存在泄漏，通过实时检测结果调整佩戴位置及角度，最终得到理想的音效。

实施例四：

本实施例提供了一种耳机系统，其结构与实施例三基本相同，包括耳机8以及如实施例一所述的功放电路。其中，耳机包括第一正极81、第一负极82、第二正极83和第二负极84。电压检测正极41与第一正极81连接，电压检测负极42与第一负极82连接，电压检测单元4通过第一正极81和第一负极82检测扬声器8的电压。信号正极21与第二正极83连接，信号负极22与第二负极84连接。信号输出模块2通过第二正极83和第二负极84向耳机8输入信号以驱动其发声。

不同之处在于，本实施例中第一正极81与第二正极83单独设置，第一负极82和第二负极84也为单独设置。如图7所示，耳机音圈87的一端引出第一引线871和第二引线872，音圈87的另一端引出第三引线873和第四引线874。第一引线871连接第一正极81，第二引线872连接第二正极83，第三引线873连接第一负极82，第四引线874连接第二负极84。其中，第一至第四引线可以但不局限于是锦丝线或漆包线。

实施例五：

本实施例提供了一种耳机系统，其包括耳机8以及如实施例二所述的功放电路。

其中，麦克风9设置在耳机的出声孔内。麦克风9优选采用MEMS麦克风。具体地，如图8所示，耳机包括耳机前壳88以及套于耳机前壳88外周的耳机胶套89，麦克风9设置于耳机前壳88的出声孔内，用于检测耳机出声孔附近的频响。当耳机佩戴至人耳并且正常佩戴时，耳机胶套89与人耳耳道之间为密封状态。当耳机胶套89与人耳之间因佩戴角度位置等原因产生局部泄露时，麦克风9检测所得频响结果相应改变。无泄露、轻微泄露及严重泄露导致麦克风9检测所得的频响变化如图4所示。图4中C1为无泄露检测结果，C2为轻微泄露检测结果，C3为严重泄露检测结果。麦克风9将检测结果实时传输至实施例四种的频响检测模块，实施例二所述功放电路根据频响检测结果对输入耳机两端电压相应调整，调整方式为：无泄漏状态无需调整；轻微泄露仅提升低频电压值；严重泄露通过警示音提示使用者正确佩戴。通过以上方式得到理想音质。

类似的，耳机系统还可包括与播放终端通讯连接的通讯模块，用于向播放终端发送耳机工作状态信号，例如可以将频响检测单元检测的结果发送至播放器、手机等播放终端，用户可通过下载相关的APP来实现耳机工作状态的可视化，用户可通过播放终端查看耳机在使用过程中是否存在泄漏，通过实时检测结果调整佩戴位置及角度，最终得到理想的音效。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。