兼具监听和主动降噪功能的处理电路及耳机制造技术

本发明专利技术公开了一种兼具监听和主动降噪功能的处理电路及耳机，其包括前馈麦克风接线端、扬声器接线端、有源高通滤波单元、双T滤波单元、前馈降噪单元、驱动单元和供电控制开关；前馈麦克风接线端顺次经有源高通滤波单元、双T滤波单元、前馈降噪单元和驱动单元与扬声器接线端连接；前馈降噪单元的每一运算放大器的供电回路上连接有供电控制开关，处理电路被设置为在每一供电控制开关接通时提供主动降噪功能，并在每一供电控制开关断开时提供监听功能。该耳机包括前馈麦克风、扬声器及上述处理电路。本发明专利技术处理电路及耳机利用主动降噪电路的元器件实现了监听电路，进而控制了双功能耳机的成本，并提高了双功能耳机的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声音信号处理
，更具体地，本专利技术涉及一种兼具监听和主动降噪功能的处理电路、及一种兼具监听和主动降噪功能的耳机。
技术介绍
随着电子产品消费市场的不断发展，日常生活中越来越多的人们使用耳机聆听高质量的音乐。然而，城市的噪声污染越来越严重，在室外使用普通耳机耳塞，只能提高音量来盖过噪声，这样一来不但不能享受美妙的音乐，对自己的听力也有很大的影响，因此，就出现了降噪耳机。在降噪耳机领域，被动式噪音控制(Passive Noise Control,PNC)及主动式噪音控制(Active Noise Control,ANC)是目前最主要的两种噪音消除方式。其中，PNC的原理是利用外部硬质材料与内部的填充材料，以隔离与吸收噪音，进而阻挡外界的噪音进入耳朵；而ANC的原理是使用一套降噪控制处理电路，进行适应性运算，来输出与欲消除的噪音相位相反，頻率与能量相同的声波，以达到消音的目的。当前的耳机主动降噪技术主要有前馈式和反馈式两种方式。在前馈式系统中，前馈麦克风位于耳机外部或耳机罩开口处，以直接采集耳机外部的噪声信号，经过ANC处理电路后，推动喇叭输出反向噪声以抵消进入耳罩内部的噪声，其最主要的特点是噪音的消除回路是开环的；而在反馈式系统中，麦克风位于耳机内部喇叭的前面或附近，麦克风采集耳罩内部的噪声信号，再经过ANC电路组成的闭环负反馈回路，推动喇叭产生反向噪声以抵消耳罩内部的噪声。由此可见，主动降噪是推动喇叭产生反向噪声进而实现噪音抵消的技术。而监听功能则是推动喇叭输出与原来的声音高度相似的重放声音，以使用户能够听到最为接近真实的、未加任何修饰的音质。由于两个功能具有不同的要求，因此，要在耳机上同时时间主动降噪功能和监听功能，目前的做法是设置相互独立的降噪滤波电路和监听滤波电路。由于此两种滤波电路一般采用由运放构成的有源滤波电路，而有源滤波电路处运算放大器之外，还需要配置电阻、电容等元器件及供电部分，因此，在一款耳机上同时实现主动降噪和监听功能将造成整机元器件成本增加及印制电路板的体积增大，而且增加的元器件还会导致整机可靠性降低，这就限制了兼具此两种功能的耳机的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种利用主动降噪电路的元器件实现监听电路的新的技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种兼具监听和主动降噪功能的处理电路，其包括前馈麦克风接线端、扬声器接线端、有源高通滤波单元、双T滤波单元、前馈降噪单元、驱动单元和供电控制开关；所述前馈麦克风接线端顺次经所述有源高通滤波单元、所述双T滤波单元、所述前馈降噪单元和所述驱动单元与所述扬声器接线端对应连接；所述前馈降噪单元的每一运算放大器的供电回路上连接有所述供电控制开关，所述处理电路被设置为在每一所述供电控制开关接通对应的供电回路时提供主动降噪功能，并在每一所述供电控制开关断开对应的供电回路时提供监听功能。可选的是，所述双T滤波单元的每一电阻均包括基本电阻和与所述基本电阻并联连接的电阻匹配单元，所述电阻匹配单元包括串联连接的匹配电阻和电阻匹配控制开关；所述处理电路被设置为在每一所述电阻匹配控制开关断开时提供主动降噪功能，并在每一所述电阻匹配控制开关接通时提供监听功能。可选的是，所述双T滤波单元的每一电阻和每一电容被设置为在主动降噪功能下和监听功能下均构成对称双T滤波结构。可选的是，所述双T滤波单元被设置为在监听功能下选择的频率为10KHZ。可选的是，所述双T滤波单元的每一电容均包括基本电容和与所述基本电容串联连接的电容匹配单元，所述电容匹配单元包括并联连接的匹配电容和电容匹配控制开关，所述处理电路被设置为在每一所述电容匹配控制开关接通时提供主动降噪功能，并在每一所述电容匹配控制开关断开时提供监听功能。可选的是，所述前馈降噪单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电容、第五电容、第六电容、第一电阻、第四电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第一运算放大器的反相输入端经由所述第八电阻与所述双T滤波单元的输出端连接、同相输入端接地；所述第二运算放大器的反相输入端经所述第九电阻与所述第一运算放大器的输出端连接、同相输入端接地；所述第二运算放大器的输出端与所述驱动单元的输入端连接；所述第一电阻和所述第一电容的串联结构、所述第四电阻、及所述第五电容并联连接在所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端之间；所述第七电阻与所述第六电容并联连接在所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端之间。可选的是，所述驱动单元为反相比例放大器。根据本专利技术的第二方面，提供了一种兼具监听和主动降噪功能的耳机，其包括：前馈麦克风，用于采集耳机外部的声音信号；根据本专利技术第一方面所述的处理电路，经由前馈麦克风接线端接收所述声音信号，并经由扬声器接线端输出经处理的声音信号；以及，扬声器，用于根据所述声音信号发声。可选的是，所述耳机设置有模式切换开关和控制器，所述模式切换开关被设置为通过自身的两种开关状态分别向所述控制器输出降噪使能信号和监听使能信号；所述控制器被设置为根据所述降噪使能信号控制所有控制开关的开关状态，以使所述处理电路提供降噪功能；所述控制器还被设置为根据所述监听使能信号控制所有控制开关的开关状态，以使所述处理电路提供监听功能。可选的是，所述处理电路通过单刀单掷模拟开关芯片提供所有的控制开关。本专利技术的专利技术人发现，在现有技术中，如果希望一款耳机即具有主动降噪功能，又具有监听功能，则需要分别设置相互独立的主动降噪电路和监听电路，进而出现成本增加、印制电路板体积增大及整机可靠性降低的问题。因此，本专利技术所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本专利技术是一种新的技术方案。本专利技术的一个有益效果在于，本专利技术处理电路是利用主动降噪电路的部分元器件(即除去前馈降噪单元的运算放大器之外的元器件)实现了监听电路，因此，能够有效减少元器件的使用，进而可以有效控制成本和印制电路板的体积，并减少潜在故障点，提高整机可靠性。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1为根据本专利技术处理电路的一种实施方式的方框原理图；图2为图1所示处理电路的一种实施例的电路原理图；图3为图2中双T滤波单元的另一种实施例的电路原理图；图4为图2中双T滤波单元的第三种实施例的电路原理图。附图标记说明：100：处理电路； MIC：前馈麦克风；SPK：扬声器； U1：有源高通滤波单元；U2：双T滤波单元； U3：前馈降噪单元；U4：驱动单元； U301：第一运算放大器；U302：第二运算放大器； R8：第八电阻；R1：第一电阻； R4：第四电阻；R2：第二电阻； R9：第九电阻；C1：第一电容； C5：第五电容；C6：第六电容； VPOS：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼具监听和主动降噪功能的处理电路(100)，其特征在于，包括前馈麦克风接线端(Jin+、Jin‑)、扬声器接线端(Jout+、Jout‑)、有源高通滤波单元(U1)、双T滤波单元(U2)、前馈降噪单元(U3)、驱动单元(U4)和供电控制开关(K3)；所述前馈麦克风接线端(Jin+、Jin‑)顺次经所述有源高通滤波单元(U1)、所述双T滤波单元(U2)、所述前馈降噪单元(U3)和所述驱动单元(U4)与所述扬声器接线端(Jout+、Jout‑)对应连接；所述前馈降噪单元(U3)的每一运算放大器(U301、U302)的供电回路上连接有所述供电控制开关(K3)，所述处理电路被设置为在每一所述供电控制开关(K3)接通对应的供电回路时提供主动降噪功能，并在每一所述供电控制开关(K3)断开对应的供电回路时提供监听功能。

【技术特征摘要】
1.一种兼具监听和主动降噪功能的处理电路(100)，其特征在于，包括前馈麦克风接线端(Jin+、Jin-)、扬声器接线端(Jout+、Jout-)、有源高通滤波单元(U1)、双T滤波单元(U2)、前馈降噪单元(U3)、驱动单元(U4)和供电控制开关(K3)；所述前馈麦克风接线端(Jin+、Jin-)顺次经所述有源高通滤波单元(U1)、所述双T滤波单元(U2)、所述前馈降噪单元(U3)和所述驱动单元(U4)与所述扬声器接线端(Jout+、Jout-)对应连接；所述前馈降噪单元(U3)的每一运算放大器(U301、U302)的供电回路上连接有所述供电控制开关(K3)，所述处理电路被设置为在每一所述供电控制开关(K3)接通对应的供电回路时提供主动降噪功能，并在每一所述供电控制开关(K3)断开对应的供电回路时提供监听功能。2.根据权利要求1所述的处理电路(100)，其特征在于，所述双T滤波单元(U2)的每一电阻(R3、R6、R7)均包括基本电阻(R31、R61、R71)和与所述基本电阻(R31、R61、R71)并联连接的电阻匹配单元，所述电阻匹配单元包括串联连接的匹配电阻(R32、R62、R72)和电阻匹配控制开关(KR2)；所述处理电路被设置为在每一所述电阻匹配控制开关(KR2)断开时提供主动降噪功能，并在每一所述电阻匹配控制开关(KR2)接通时提供监听功能。3.根据权利要求2所述的处理电路(100)，其特征在于，所述双T滤波单元(U2)的每一电阻(R3、R6、R7)和每一电容(C3、C4、C7)被设置为在主动降噪功能下和监听功能下均构成对称双T滤波结构。4.根据权利要求2所述的处理电路(100)，其特征在于，所述双T滤波单元被设置为在监听功能下选择的频率为10KHZ。5.根据权利要求1至4中任一项所述的处理电路(100)，其特征在于，所述双T滤波单元(U2)的每一电容(C3、C4、C7)均包括基本电容(C31、C41、C71)和与所述基本电容(C31、C41、C71)串联连接的电容匹配单元，所述电容匹配单元包括并联连接的匹配电容(C32、C42、C72)和电容匹配控制开关(KC2)，所述处理电路被设置为在每一所述电容匹配控制开关(KC2)接通时提供主动降噪功能，并在每一所述电容匹...

【专利技术属性】
技术研发人员：王砚波，徐敏龙，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37