一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，毎一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由耳機(jī)的麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過至少2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理，各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器。本實(shí)用新型能夠提高噪音消除效果，并具有節(jié)約成本、耳機(jī)尺寸小、功率消耗低、適于大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，屬于音頻設(shè)備降噪【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]噪音消除是用來防止不必要的聲波到達(dá)聽者的耳膜。主動(dòng)噪音消除(ActiveNoise Cancellat1n, ANC)技術(shù)采用電子手段產(chǎn)生與環(huán)境噪聲振幅相同但相位相差180度的聲波，通過相消干涉(destructive interference),以消除環(huán)境噪聲。一般使用前饋式、反饋式或混合式(前饋式+反饋式)電路實(shí)現(xiàn)。
[0003]圖16是主動(dòng)噪音消除技術(shù)應(yīng)用在前饋式或反饋式耳機(jī)上的典型電路。每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，經(jīng)過I個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理，處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大后傳入揚(yáng)聲器；該麥克風(fēng)放大濾波電路包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器。其噪音消除效果是非常依賴于耳機(jī)的聲學(xué)響應(yīng)的，特別是如果耳機(jī)在某些頻率范圍的聲壓水平(sound pressure level)比較低,那么由它產(chǎn)生的反相位的聲波僅可以消除該頻率范圍的部分環(huán)境噪聲，從而影響了噪音消除效果。如圖17所示，耳機(jī)在50Hz頻率處與500Hz頻率處的聲壓水平相差6dB。如圖18所示，50Hz頻率處產(chǎn)生的反相位聲波波幅是環(huán)境噪聲的100%，因此能消除全部的噪聲；如圖19所示，500Hz頻率處產(chǎn)生的反相位聲波波幅是環(huán)境噪聲的50%，因此僅能消除部分噪聲。由此可見，總體噪音消除效果可能會(huì)在某些頻率范圍高，但在某些頻率范圍低。
[0004]此外，典型的前饋式或反饋式耳機(jī)，一般只能產(chǎn)生最大約20分貝的噪音消除效果(如圖11所示)。為了使噪音消除效果提高到大于30分貝，需要采用混合式(前饋式+反饋式)配置，但它需要兩個(gè)麥克風(fēng)，這樣就會(huì)増加組件數(shù)量、產(chǎn)品外型尺寸以及成本，并且無論采用數(shù)字(DSP)還是模擬降噪技術(shù)，都需要較高功耗。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，能夠提高噪音消除效果，并具有節(jié)約成本、耳機(jī)尺寸小、功率消耗低、適于大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，包括順次連接的麥克風(fēng)、至少2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路、混頻器、放大器和揚(yáng)聲器，每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器；每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由耳機(jī)的麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過麥克風(fēng)放大濾波電路處理，各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；其中，可變增益麥克風(fēng)放大器是用來調(diào)整麥克風(fēng)信號的大小的，可以實(shí)現(xiàn)不同相或反相信號的最佳電平。
[0007]優(yōu)選的，所述用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路包括順次連接的麥克風(fēng)、2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路、混頻器、放大器和揚(yáng)聲器，每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器；每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由耳機(jī)的麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理，各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器。
[0008]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器；前置放大器可以支持多個(gè)麥克風(fēng)放大器和濾波器組合的信號路徑，實(shí)現(xiàn)多個(gè)頻段的調(diào)制，以保持麥克風(fēng)信號的完整性。
[0009]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，可以采用成本較低的緩沖器代替前置放大器，即在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置緩沖器，緩沖器的電壓增益是一，不能放大輸入信號的電壓，只能放大輸入信號的電流。
[0010]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，濾波器設(shè)置在可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間。
[0011]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，濾波器設(shè)置在麥克風(fēng)與可變增益麥克風(fēng)放大器之間。
[0012]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，濾波器為帶通、高通或者低通濾波器，以選擇需要反相的信號頻段。
[0013]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，濾波器為一階濾波器、二階濾波器成多階濾波器。
[0014]前述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路中，所述耳機(jī)為頭戴式耳機(jī)或者入耳式耳機(jī)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的麥克風(fēng)噪聲信號路徑(即麥克風(fēng)放大濾波電路)采用2個(gè)以上可變增益麥克風(fēng)放大器+濾波器的組合電路，使不同級別的放大增益應(yīng)用到麥克風(fēng)信號的不同頻段。也就是說，如果耳機(jī)在低頻段的聲學(xué)響應(yīng)高，而在中頻率段的聲學(xué)響應(yīng)低，應(yīng)用本實(shí)用新型后，可以對低頻段應(yīng)用低水平的放大增益，并對中頻段應(yīng)用高水平的放大增益，補(bǔ)償了耳機(jī)的聲學(xué)響應(yīng)在不同頻段的不均勻；如果麥克風(fēng)在低頻段的靈敏度低，而在高頻率段的靈敏度高，應(yīng)用本實(shí)用新型后，可以對低頻段應(yīng)用高水平的放大增益，并對高頻段應(yīng)用低水平的放大增益，補(bǔ)償了麥克風(fēng)靈敏度在不同頻段的不均勻。每個(gè)濾波器調(diào)諧過程只需要照顧一個(gè)比較窄的頻段，可以更容易、更快地完成調(diào)諧過程，從而在所有頻段都達(dá)到高水平的噪音消除效果。
[0016]本實(shí)用新型無需采用混合式電路(即在耳機(jī)耳罩內(nèi)、外各設(shè)置一個(gè)麥克風(fēng))，只需設(shè)置一個(gè)麥克風(fēng)(即前饋式或反饋式)，其噪音消除效果與混合式的相當(dāng)，甚至更好。
[0017]隨著便攜式音頻/視頻設(shè)備，如MP3、手機(jī)、音樂播放器、便攜式媒體播放器(PMP)、筆記本電腦、上網(wǎng)本電腦等的出現(xiàn)與普及，頭戴式和入耳式耳機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪邢喈?dāng)重要的電子設(shè)備配件。由于公眾地方的嘈雜環(huán)境會(huì)大大降低人們利用耳機(jī)接收聲音信息的準(zhǔn)確性，因此人們更加關(guān)注耳機(jī)的噪音消除功能、尺寸、功耗等方面。本實(shí)用新型所述主動(dòng)噪音消除電路可應(yīng)用于各種耳機(jī)中(包括有線、無線耳機(jī))，并且應(yīng)用該電路的耳機(jī)擁有制造成本低、尺寸小、重量輕、功率消耗低、適于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1、圖2、圖3是本實(shí)用新型的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0019]圖4是實(shí)施例1的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0020]圖5是實(shí)施例2的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0021]圖6是實(shí)施例3的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0022]圖7是實(shí)施例4的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0023]圖8是實(shí)施例5的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0024]圖9是實(shí)施例6的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0025]圖10是現(xiàn)有技術(shù)的濾波電路頻率響應(yīng)圖；
[0026]圖11是現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)噪音消除效果圖；
[0027]圖12是實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3的濾波電路頻率響應(yīng)圖；
[0028]圖13是實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3的主動(dòng)噪音消除效果圖；
[0029]圖14是實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6的濾波電路頻率響應(yīng)圖；
[0030]圖15是實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6的主動(dòng)噪音消除效果圖；
[0031]圖16是現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)噪音消除電路圖；
[0032]圖17是耳機(jī)聲學(xué)響應(yīng)圖；
[0033]圖18、圖19分別是50Hz、500Hz頻率處的噪音消除原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0035]本實(shí)用新型的實(shí)施例1:一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖4所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，濾波器設(shè)置在可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間；麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器。
[0036]本實(shí)用新型的實(shí)施例2:—種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖5所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器，濾波器設(shè)置在前置放大器與可變增益麥克風(fēng)放大器之間。
[0037]本實(shí)用新型的實(shí)施例3:—種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖6所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器，濾波器設(shè)置在前置放大器與可變增益麥克風(fēng)放大器之間以及可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間。
[0038]本實(shí)用新型的實(shí)施例4:一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖7所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過3個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，濾波器設(shè)置在可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間；麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器。
[0039]本實(shí)用新型的實(shí)施例5:—種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖8所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過3個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器，濾波器設(shè)置在前置放大器與可變增益麥克風(fēng)放大器之間。
[0040]本實(shí)用新型的實(shí)施例6:—種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，如圖9所示，每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過3個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理,各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器，麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器，濾波器設(shè)置在前置放大器與可變增益麥克風(fēng)放大器之間以及可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間。
[0041]除上述實(shí)施例中所示的2路、3路的麥克風(fēng)噪聲信號路徑外，還可以采用3路以上的麥克風(fēng)噪聲信號路徑，如圖1、圖2、圖3所示(圖中N>3)。
[0042]上述實(shí)施例中，可用緩沖器代替前置放大器，即在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置緩沖器；濾波器可以選擇帶通、高通或者低通濾波器，以選擇需要反相的信號頻段；濾波器可以是一階濾波器、二階濾波器成多階濾波器。
[0043]上述實(shí)施例所述主動(dòng)噪音消除電路可以通過離散電子元件、模擬信號集成電路、數(shù)字信號集成電路或混合信號(模擬+數(shù)字)集成電路來實(shí)現(xiàn)；并可應(yīng)用于前饋式(麥克風(fēng)位于耳機(jī)耳罩外側(cè))、反饋式(麥克風(fēng)位于耳機(jī)耳罩內(nèi))或混合式(前饋式+反饋式)的噪音消除耳機(jī)(頭戴式、入耳式)中。
[0044]圖10、12、14分別是現(xiàn)有技術(shù)、實(shí)施例1_3、實(shí)施例4_6中濾波電路頻率響應(yīng)圖；圖
11、13、15分別是現(xiàn)有技術(shù)、實(shí)施例1-3、實(shí)施例4-6中主動(dòng)噪音消除效果圖。由圖13、圖15可知，實(shí)施例1-6中每個(gè)麥克風(fēng)噪聲信號路徑(即麥克風(fēng)放大濾波電路)采用2個(gè)或3個(gè)可變增益麥克風(fēng)放大器+濾波器的組合電路時(shí)，對環(huán)境噪聲(頻率100?500HZ)的最大消除效果可達(dá)到30分貝，比圖11所示的現(xiàn)有技術(shù)的典型噪音消除電路的降噪效果(最大值約為20分貝)要好很多。
【權(quán)利要求】
1.一種用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由耳機(jī)的麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過至少2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理，各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:每一個(gè)聲道的環(huán)境噪聲信號由耳機(jī)的麥克風(fēng)收集后，分別經(jīng)過2個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路處理，各路處理后的噪聲信號與音頻信號一起進(jìn)入混頻器進(jìn)行混合，再經(jīng)過放大器放大，傳入揚(yáng)聲器；每個(gè)麥克風(fēng)放大濾波電路均包括可變增益麥克風(fēng)放大器和濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置前置放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:在麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大濾波電路之間設(shè)置緩沖器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:濾波器設(shè)置在可變增益麥克風(fēng)放大器與混頻器之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:濾波器設(shè)置在麥克風(fēng)與可變增益麥克風(fēng)放大器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:濾波器為帶通、高通或者低通濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:濾波器為一階濾波器、二階濾波器成多階濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于耳機(jī)的主動(dòng)噪音消除電路，其特征在于:所述耳機(jī)為頭戴式耳機(jī)或者入耳式耳機(jī)。
【文檔編號】H04R3/04GK203840514SQ201420216523
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】甘國華 申請人:安百特半導(dǎo)體有限公司