一种麦克风采集电路及麦克风的制作方法

1.本实用新型涉及音频采集技术领域，特别是涉及一种麦克风采集电路及麦克风。


背景技术：

2.对于mic语音采集电路而言，为发挥麦克风的最佳性能，通常需要mic采集电路的信噪比比mic本身好。但是采集电路运放本身也有噪声，同时也包括电压噪声、电流噪声、电阻热噪声、adc本身的噪声等。通常处理这些噪声的方法只有处理电源噪声，更换噪声性能更好的运算放大器和snr更高的adc芯片，而且得到的效果并不一定十分明显。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够减少mic采集信号链路上的固有噪声，提升整个mic采集电路snr的麦克风采集电路及麦克风。
4.一种麦克风采集电路，包括由麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组组成的麦克风采集链路；所述麦克风采集链路与cpu主电路板电连接；其中，所述麦克风采集电路还包括一个运算模块，所述运算模块至少与所述麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组其中一个电连接。
5.另外，根据本实用新型提供的麦克风采集电路，还可以具有如下附加的技术特征：
6.进一步地，所述麦克风模组包括至少一麦克风，当所述麦克风的数量为多个时，多个所述麦克风通过运算模块与所述前置放大模组电连接。
7.进一步地，所述麦克风模组还包括设于所述麦克风的第二输出端的第三电容，所述第三电容与所述麦克风的第二输出端电连接，所述麦克风的第一输出端接地。
8.进一步地，所述前置放大模组包括至少一前置放大电路，当所述前置放大电路的数量为多个时，多个所述前置放大电路并联后通过运算模块与所述信号转换模组电连接。
9.进一步地，所述前置放大电路包括第一电容、第二电容、第四电容、第五电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及运算放大器；所述第一电容与第一电阻并联且两端分别与所述运算放大器的第一端、第二端电连接，所述第四电阻与第四电容并联后与所述运算放大器的第三端电连接。
10.进一步地，所述信号转换模组包括至少一模数转换器，当所述模数转换器的数量为多个时，多个所述模数转换器并联后通过运算模块与所述cpu主电路板电连接。
11.进一步地，所述运算模块为模拟运放加法器或具有量化与相加功能的电子元器件。
12.进一步地，所述麦克风采集链路的信噪比为每个链路上固有的非相关噪声平方和相加的根。
13.进一步地，所述麦克风采集链路的通道数范围为2-8，信噪比提升范围为3～12db。
14.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例还提供了一种麦克风，所述麦克风包括如上所述的麦克风采集电路。
15.根据本实用新型提出的麦克风采集电路，包括由麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组组成的麦克风采集链路；所述麦克风采集链路与cpu主电路板电连接；其中，所述麦克风采集电路还包括一个运算模块，所述运算模块至少与所述麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组其中一个电连接。本实用新型能够减少mic采集信号链路上的固有噪声，提升整个mic采集电路snr，满足了实际应用需求。
附图说明
16.图1是一种麦克风采集电路的结构框图；
17.图2为图1中麦克风采集电路的电路结构图；
18.图3为除mic以外的所有链路并联的框图；
19.图4为整条mic采集链路并联框图；
20.图5为前置放太电路链路并联框图；
21.图6为模数转换器链路并联框图；
22.图7为麦克风链路并联框图。
23.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
25.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.如图1至图7所示，一种麦克风采集电路，包括麦克风采集链路20及cpu主电路板10；所述麦克风采集链路20与所述cpu主电路板10电连接，所述cpu主电板10实时获取所述麦克风采集链路20中的信噪比。
28.所述麦克风采集链路20包括麦克风模组21、前置放大模组22及信号转换模组23。其中，所述麦克风采集电路还包括一个运算模块，所述运算模块至少与所述麦克风模组21、前置放大模组22及信号转换模组23其中一个电连接。所述运算模块为模拟运放加法器或具有量化与相加功能的软件数字求和算法。
29.麦克风模组21包括至少一麦克风，当所述麦克风的数量为多个时，多个所述麦克风通过运算模块与所述前置放大模组电连接。
30.具体的，所述麦克风模组还包括设于所述麦克风的第二输出端的第三电容c3，所述第三电容c3与所述麦克风mic的第二输出端电连接，所述麦克风mic的第一输出端接地。其中，所述第三电容c3为隔直电容。
31.所述前置放大模组22包括至少一前置放大电路，当所述前置放大电路的数量为多个时，多个所述前置放大电路并联后通过运算模块与所述信号转换模组电连接。
32.所述前置放大电路包括第一电容c1、第二电容c2、第四电容c4、第五电容c5、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4及运算放大器u1a。所述第二电阻与所述运算放大器的第二端电连接；所述第一电容c1与第一电阻并联且两端分别与所述运算放大器u1a的第一端、第二端电连接；所述第四电阻r4与第四电容c4并联后与所述运算放大器u1a的第三端电连接；所述第三电阻r3的第一端与vcc连接，所述第三电阻r3的第二端与通过和第四电阻r4及第四电容c4形成的节点与所运算放大器u1a的第三端电连接；所述第五电容c5与所述运算放大器u1a的第一端电连接；所述第二电容c2的第一端及所述运算放大器u1a的第八端与vcc连接，所述第二电容c2的第二端及所述运算放大器u1a的第四端接地。
33.所述信号转换模组23包括至少一模数转换器，当所述模数转换器的数量为多个时，多个所述模数转换器并联后通过运算模块与所述cpu主电路板电连接。
34.整个采集链路的噪声snr为所关心的音频电路噪声。整个采集链路的噪声snr取决于3个模组的最大噪声源，哪个模组的噪声比较大就需要提升该级模组，当然也可以直接提升所有模组。
35.当mic采集链路噪声已经达到电路器件的最好状态，通过常规方法(处理电源噪声，更换噪声性能更好的运算放大器和snr更高的adc芯片)，采集链路的底噪仍然无法改善时。但是仍然需要提升采集链路的snr，可以通过该方法来改善链路的snr。如果要减少采集通道除mic以外的电路的噪声，则需要增加除mic以外的电路的多个通道求和，如果需要减少mic本身产生的噪声，则需要多个相同mic相加。这样噪声也会随着相加通道数的平方根而降低。因此，2个通道采集链路相加以后的snr将提升3db，如果想将噪声性能提高2倍(6db)，则必须将4个不同通道上的4个麦克风相加。
36.mic采集链路相加是利用每个链路上固有的非相关噪声(每个链路本身产生的噪声)相加是平方和相加的根，而mic采集的语音信号是线性相加的基本原理。例如2通道相同信号链路相加，每个通道的信号分别为s1和s2都等于s，噪声分别为n1和n2都近似于n，故每个通道的
37.则2通道相加以后的信号和噪声分别为s
12
和n
12
，
38.s
12
＝s1+s2＝2s
[0039][0040]
则2通道相加以后的
[0041]
故
[0042]
因此2通道相加后的信噪比相比原来的信噪比提升3db，同理4通道相加采集链路信噪比可以提升6db，8通道相加采集链路信噪比可以提升12db。当然由于硬件电路和成本的因素不可能无限的相加下去。
[0043]
请参阅图3，除mic以外的所有链路并联的框图，由于增加了3路前置放大电路(2/3/4)和信号转换模组adc(2/3/4)采集通道与原有的采集链路1(前置放大电路1和adc1)相加，代替原有的采集链路完成音频采集工作。该种相加的模式改善的是除mic以外包括前置放大电路和adc模块链路上产生的噪声，从而提升除mic以外链路的snr。例如上图所示：相加以后合成信号的snr相比于单通道采集链路的snr将提升6db但是前提是每个通道的adc和前置放大电路必须是相同的，这样每个链路上才具有相近的非相关固有噪声。
[0044]
请参阅图4，整条mic采集链路并联框图，由于增加了3路mic(2/3/4)、前置放大电路(2/3/4)和adc(2/3/4)采集通道与原有的采集链路1(mic1、前置放大电路1和adc1)相加，代替原有的采集链路完成音频采集工作。该种相加的模式改善的是包括mic、前置放大电路和adc整条链路的噪声，提升整条链路的snr。
[0045]
请参阅图5，前置放大电路链路并联框图，由于增加了3路前置放大电路(2/3/4)与原有的采集链路1(前置放大电路1)相加，代替原有的采集链路完成音频采集工作。4通道前置放大电路相加改善的是前置放大电路模块本身的snr，相加以后将提升前置放大器模块的snr，4通道相加以后mic采集链路的前置放大模块的snr相比与单通道前置放大电路模块的snr将提升6db。这种改善方式适用于采集链路中前置放大电路是主要的噪声瓶颈，只需要改善前置放大电路的snr就可以改善整个mic采集链路的snr。
[0046]
请参阅图6，模数转换器链路并联框图，由于增加了3路adc(2/3/4)与原有的采集链路1(adc1)相加，代替原有的采集链路完成音频采集工作。4通道adc相加改善的是adc模块本身的snr。相加以后将提升adc模块的snr，4通道adc相加以后的adc模块的snr相比于单通道adc的snr将提升6db。这种改善方式适用于采集链路中adc是主要的噪声瓶颈，只需要改善adc模块的snr，不需要整个链路相加就可以改善整个mic采集链路的snr。
[0047]
请参阅图7，麦克风链路并联框图，由于增加了3路mic(2/3/4)原有的mic1相加，代替原有的mic1完成音频采集工作。4个mic相加改善的是mic本身的噪声，提升相加以后mic信号的snr，相加以后得到mic信号相比于单个mic本身的snr将降低6db。这种改善方式适用于采集链路中mic本身是主要的噪声瓶颈，只需要改善mic的snr，不需要整个链路相加从而改善整个mic采集链路的snr。
[0048]
本发明实施例还提供了一种麦克风，其中所述麦克风包括上述的麦克风采集电路。
[0049]
本实用新型提出的一种麦克风采集电路及麦克风，包括由麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组组成的麦克风采集链路；所述麦克风采集链路与cpu主电路板电连接；其中，所述麦克风采集电路还包括一个运算模块，所述运算模块至少与所述麦克风模组、前置放大模组及信号转换模组其中一个电连接。本实用新型能够减少mic采集信号链路上的固有噪声，提升整个mic采集电路snr，满足了实际应用需求。
[0050]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0051]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。