耳麦电路

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耳麦电路\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种音频装置，特别是涉及一种耳麦电路。\n背景技术\n[0002] 耳麦，顾名思义，即为耳机与麦克风的整合体，当前，随着音频设备的发展，耳麦的应用非常广泛，游戏、音乐、视频，它无所不在。\n[0003] 当前，现有技术中的耳麦电路一般包括音频编解码器/基带处理器以及耳麦借口，其中音频编解码器/基带处理器通过耳麦接口，驱动外接的耳机和麦克风，实现声音信号的输入及输出。然而现有技术的耳麦电路往往只具有传统的耳麦功能，无法对耳麦的功能进行扩展，限制了耳麦的使用。\n[0004] 综上所述，可知现有技术中耳麦电路存在无法扩展耳麦功能的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。\n发明内容\n[0005] 为克服上述现有技术中耳麦电路存在无法扩展耳麦功能的问题，本发明的主要目的在于提供一种耳麦电路，其可以在传统耳麦及耳麦接口的基础上，不改动任何音频编解码器/基带处理器等硬件，仅改变控制软件，通过耳麦接口、外接电路来抽取电能及时钟，可以给大量的外设提供电源及时钟，扩展了耳麦的功能。\n[0006] 为达上述及其它目的，本发明提出一种耳麦电路，包括耳麦接口电路、音频编解码器/基带处理器以及控制软件模块，该耳麦接口电路至少包括：\n[0007] 电压转换模块，连接于一功能切换模块，以在该功能切换模块控制下将该控制软件模块产生并经该音频编解码器/基带处理器处理的时钟信号转换为一直流电压输出，其中，当该时钟信号频率为零时，该时钟信号为一直流高电平；\n[0008] 时钟整形及产生电路，连接于该功能切换模块，以在该功能切换模块控制下对该控制软件模块产生并经该音频编解码器/基带处理器处理的时钟信号进行处理，产生新的时钟信号输出；以及\n[0009] 功能切换模块，与外接的耳机及麦克风连接，并通过一耳麦插头模块与音频编解码器/基带处理器连接，用于实现状态切换，\n[0010] 其中，该耳麦电路通过该功能切换模块的状态切换并同时利用该控制软件控制该控制音频编解码器/基带处理器的工作状态，实现不同功能之间的切换。\n[0011] 进一步地，该耳麦电路实现传统耳麦功能、耳机口双端方式产生电源及时钟的功能、耳机口独立单端输入产生电源及独立单端输入产生时钟的功能及耳机口单独方式产生电源及时钟同时保留单声道耳机功能之间的切换。\n[0012] 进一步地，该电压转换模块为交流到直流的电压转换模块。\n[0013] 进一步地，该功能切换模块通过多个控制开关的通断来实现状态切换。\n[0014] 进一步地，该功能切换模块包含由第一至第五控制信号控制的第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关、第五控制开关、第六控制开关及第七控制开关，该第一控制开关设置于该耳麦插头模块与右声道耳机之间，该第二控制开关设置于该耳麦插头模块与左声道耳机之间，该第五控制开关一端连接于左声道耳机，另一端连接于该第一控制开关与该耳麦插头模块相连的一端，该第三控制开关一端连接于该第一控制开关与该耳麦插头模块相连的一端，另一端连接于该电压转换模块及该时钟整形及产生电路，并通过该第六控制开关接地，该第四控制开关一端连接于该第二控制开关与该耳麦插头模块相连的一端，另一端连接于该电压转换模块及该时钟整形及产生电路，并通过该第七控制开关接地。\n[0015] 进一步地，第一控制信号控制该第一控制开关及该第六控制开关，该第二控制信号用于控制第二控制开关及该第七控制开关，该第三控制信号控制控制该第三控制开关，该第四控制信号控制该第四控制开关，该第五控制信号控制该第五控制开关。\n[0016] 进一步地，该第一控制信号与该第三控制信号之间、该第二控制信号与该第四控制信号之间为取反关系，该第五控制信号为该第四控制信号与第一控制信号相与而成。\n[0017] 进一步地，该耳麦电路通过该控制软件模块控制该第二控制信号为高电平、该第一控制信号为高电平、该第四控制信号为低电平、该第三控制信号为低电平及该第五控制信号为低电平实现传统耳麦功能的切换。\n[0018] 进一步地，该耳麦电路通过该控制软件模块控制该第二控制信号为低电平、该第一控制信号为低电平、该第四控制信号为高电平、该第三控制信号为高电平及该第五控制信号为低电平实现耳机口双端方式产生电源及时钟功能的切换。\n[0019] 进一步地，该耳麦电路通过该控制软件模块控制该第二控制信号为低电平、该第一控制信号为低电平、该第四控制信号为高电平、该第二控制信号为高电平、该第五控制信号为低电平，并通过规定该电压转换模块的负端输入有效、正端输入规定不响应及规定该时钟整形及产生电路的正端输入有效、负端输入不响应实现耳机口独立单端输入产生电源及独立单端输入产生时钟功能的切换。\n[0020] 进一步地，该耳麦电路通过该控制软件模块控制该第二控制信号为低电平、第一控制信号为高电平、该第四控制信号为高电平、该第三控制信号为低电平、该第五控制信号为高电平实现耳机口单独方式产生电源及时钟同时保留单声道耳机功能的切换。\n[0021] 进一步地，该时钟整形及产生电路对输入的时钟信号进行处理，输出对输入时钟信号整形的新的时钟信号及对输入时钟信号倍频的新的时钟信号。\n[0022] 进一步地，该耳麦电路可配置成使用该直流电压及新的时钟信号的外部设备与主机之间的总线通信，该耳麦电路通过该控制软件模块把该音频编解码器/基带处理器的通用基本输入输出接口配置成符合规定总线要求的数据口，同时通过该控制软件模块把左声道功率放大器和(或)右声道功率放大器的输出配置成规定总线要求的时钟和(或)分频时钟。\n[0023] 与现有技术相比，本发明一种耳麦电路通过在耳麦接口电路中增加电压转换模块、时钟整形及产生电路以及功能切换模块，利用五个控制信号控制功能切换模块的七个开关的状态同时利用控制软件模块控制音频编解码器/基带处理器内的工作状态，使得本发明可以在传统耳麦及耳麦接口的基础上，不改动任何音频编解码器/基带处理器等硬件，仅改变控制软件，通过耳麦接口电路、外接电路来抽取电能及时钟，可以给大量的外设提供电源及时钟，扩展了耳麦的功能。\n附图说明\n[0024] 图1为本发明一种耳麦电路之较佳实施例的电路结构图；\n[0025] 图2为图1通过配置而成的传统耳麦电路；\n[0026] 图3是图1通过配置而成的双端方式产生电源及时钟的电路；\n[0027] 图4是图3通过改变而成的独立单端输入电源及单端输入时钟产生电路；\n[0028] 图5是图1通过配置而成的单端产生电源及时钟电路。\n具体实施方式\n[0029] 以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。\n[0030] 图1为本发明一种耳麦电路之较佳实施例的电路结构图。如图2所示，本发明一种耳麦电路，通过外接耳机与麦克风，可实现声音信号的输入及输出，并可实现传统耳麦功能及用耳机抽取能量、时钟功能之间的切换，其至少包括：耳麦接口电路11、音频编解码器/基带处理器12以及控制软件模块13。\n[0031] 其中，耳麦接口电路11包括电压转换模块110、时钟整形及产生电路111、功能切换模块112以及耳麦插头模块113，电压转换模块110为一将交流电压转换为直流电压的模块，其用于在切换功能模块112的控制下，将该控制软件模块13产生并经该音频编解码器/基带处理器12处理的时钟信号转换为转换为直流电压VDDL；时钟整形及产生电路111用于在切换功能模块112的控制下，该控制软件模块13产生并经该音频编解码器/基带处理器12处理的时钟信号进行处理，产生新的时钟信号；切换功能模块112连接于电压转换模块110、时钟整形及产生电路111、耳机、麦克风，并通过耳麦插头模块112与音频编解码器/基带处理器12连接，通过功能切换模块112的状态切换并同时利用控制软件13控制音频编解码器/基带处理器12的工作状态，可实现两种功能之间的切换。\n[0032] 在本发明较佳实施例中，功能切换模块112包含第一至第七控制开关(K1-K7)，这里的第一至第七控制开关由五个控制信号控制，即第一控制信号CTRL_R控制第一控制开关K1及第六控制开关K6，第二控制信号CTRL_L用于控制第二控制开关K2及第七控制开关K7、第三控制信号控制CTRL_RB控制第三控制开关K3、第四控制信号CTRL_LB控制第四控制开关K4，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R控制第五控制开关K5，其中第一控制开关K1设置于耳麦插头模块112与右声道耳机之间，第二控制开关K2设置于耳麦插头模块112与左声道耳机之间，第五控制开关K5一端连接于左声道耳机，另一端连接于第一控制开关K1与耳麦插头模块112相连的一端，第三控制开关K3一端连接于第一控制开关K1与耳麦插头模块112相连的一端，另一端连接于电压转换模块110及时钟整形及产生电路111，并通过第六控制开关K6接地，第四控制开关K4一端连接于第二控制开关K2与耳麦插头模块112相连的一端，另一端连接于电压转换模块110及时钟整形及产生电路111，并通过第七控制开关K7接地，这样，功能切换模组112通过切换第一至第五控制信号(CTRL_R、CTRL_L、CTRL_RB、CTRL_LB及CTRL_LB&CTRL_R)控制的第一至第七控制开关(K1-K7)状态，同时控制软件模块13控制音频解码器/基带处理器12内的工作状态，即可实现两种功能之间的切换。\n[0033] 以下将进一步配合图1说明本发明之工作原理：对于音频解码器/基带处理器12部分，放大器(AMPB)实现了麦克风偏置电压的输出，通过内部寄存器来控制其工作状态，图1把AMPB内部寄存器的控制信号抽象成CB，为了便于说明，规定CB高电平的时候，AMPB被关断，同时输出MICBIAS置成高阻态，CB低电平的时候，AMPB开启，把VDD电压稳压后输出到MICBIAS。可编程增益放大器(PGA)实现了把AIN来的麦克风的电信号放大，然后输入到模数转换器(ADC)，功率放大器(AMPL)实现了对外接左声道耳机线圈的电驱动，通过内部寄存器来控制其工作状态，把左声道功率放大器内部寄存器的控制信号抽象成CL，规定CL高电平的时候，左声道的功率放大器被关断，同时输出HPLOUT置成高阻态，CL低电平的时候，左声道的功率放大器开启，把从内部左声道数模转换器(Left Ch DAC)来的信号VSIGL驱动到输出HPLOUT，功率放大器(AMPR)实现了对外接右声道耳机线圈的电驱动，通过内部寄存器来控制其工作状态，把右声道功放内部寄存器的控制信号抽象成CR，规定CR高电平的时候，右声道的功放被关断，同时输出HPROUT置成高阻态，CR低电平的时候，右声道的功放开启，把从内部右声道数模转换器(RightCh DAC)来的信号VSIGR驱动到输出HPROUT，图1中，RB是给麦克风口提供偏置用的电阻，C1是给麦克风输入提供隔离直流用的，GPIO口是通过麦克口输入输出数据用的，CL在给左声道耳机输出提供隔直用的，当然在一些应用里，也可以没有CL，CR是给右声道耳机输出提供隔直用的，在一些应用里，也可以没有CR，控制软件模块13用于控制音频编解码器/基带处理器等，以实现传统耳麦功能及用耳机抽取能量及时钟功能的切换；对于耳麦接口电路11部分，通过切换第一至第五控制信号(CTRL_R、CTRL_L、CTRL_RB、CTRL_LB、CTRL_LB&CTRL_R)控制第一至第七控制开关(K1-K7)状态同时控制软件模块13控制音频编解码器/基带处理器12内的工作状态，可实现两种功能之间的切换，这里第一至第七控制开关可以是物理开关，如电开关、机械开关，也可以是一切等效而成的开关，ACDC CONV是交流到直流的电压转换模块110，VDDL是本地电源。CLK GEN是时钟整形及产生电路111，CLKBUF是对输入时钟信号的整形，CLKHS是对输入时钟信号的倍频，当然也可以产生更多的输出频率的时钟，CLKGEN所产生的时钟包括但不仅限于CLKBUF及CLKHS，其中，VDDL，CLKBUF及CLKHS可以搭建很多的实际应用电路。\n[0034] 图2为图1通过配置而成的传统耳麦电路。音频编解码器/基带处理器12端配置如下：CB低电平，AMPB开启，MICBIAS端口有麦克风的偏置电压，MICBIAS连接RB给MIC点提供偏置，而同时MIC点经由C1到达AIN，把从麦克风来的音频电信号传入到PGA的输入，再PGA的输出连接ADC的输入。CL低电平AMPL开启，内部的左声道音频信号经由Left Ch DAC到达VSIGL点，再经由AMPL到达HPLOUT点再经由CL到达HPL点。CR低电平AMPR开启，内部的右声道音频信号经由Right Ch DAC到达VSIGR点，再经由AMPR到达HPROUT点再经由CR到达HPR点。耳麦接口电路11端配置如下：首先说明，第一至第七控制开关的五个控制信号(第一至第五控制信号CTRL_R、CTRL_L、CTRL_RB、CTRL_LB、CTRL_LB&CTRL_R)是有相关性的，其中第一控制信号CTRL_R与第三控制信号CTRL_RB之间是取反关系，第二控制信号CTRL_L与第四控制信号CTRL_LB之间是取反关系，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R是第四控制信号CTRL_LB和第一控制信号CTRL_R相与而成，为了便于说明，用抽象出来的开关控制信号的高低电平来描述开关的闭合与断开，规定高电平控制信号对应闭合，低电平控制信号对应断开。第二控制信号CTRL_L为高电平，第一控制信号CTRL_R为高电平，那么相应的，第四控制信号CTRL_LB为低电平，第三控制信号CTRL_RB为低电平，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R为低电平，因此，等效的电路如图2所示，即图2为本发明通过配置设置而成的仅具有传统耳麦功能的耳麦电路。\n[0035] 图3是图1通过配置而成的双端方式产生电源及时钟的电路。其中音频编解码器/基带处理器12端配置如下：CB低电平，AMPB开启，MICBIAS端口有麦克风的偏置电压，MICBIAS连接RB给MIC点提供偏置，而同时MIC点经由C1到达AIN，把从麦克风来的音频电信号传入到PGA的输入，再PGA的输出连接ADC的输入。CL低电平AMPL开启，内部的左声道不走音频信号，由控制软件产生出交流时钟信号，此信号经由Left Ch DAC到达VSIGL点，再经由AMPL到达HPLOUT点再经由CL到达HPL点，CR低电平AMPR开启，内部的右声道不走音频信号，由控制软件产生出交流时钟信号，此信号经由RightCh DAC到达VSIGR点，再经由AMPR到达HPROUT点再经由CR到达HPR点。耳麦接口11端配置如下：第二控制信号CTRL_L为低电平，第一控制信号CTRG_R为低电平，那么相应的，第四控制信号CTRL_LB为高电平，第三控制信号CTRL_RB为高电平，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R为低电平，ACDCCONV是双端交流输入到直流输出的电压转换模块，VDDL是本地电源，CLKGEN是时钟整形及产生电路，CLKBUF是对双端输入时钟信号的整形，CLKHS是对输入时钟信号的倍频，因此，等效的电路如图3所示。即：图3是耳机口双端方式产生电源VDDL及时钟CLKBUF、CLKHS的等效电路，双端方式供电的好处是可以比单端得到更强的驱动能力。\n[0036] 图4是图3通过改变而成的独立单端输入电源及单端输入时钟产生电路。音频编解码器/基带处理器12端配置与图3对应的电路配置相同，耳麦接口11端配置与图3对应的电路配置也相同，不同的是把图3中双端输入的ACDCCONV改为单端输入的ACDC CONV，虽然有两根线连到ACDC CONV，仅仅让其中的一根起效，同时把图3中双端输入的CLK GEN改为单端输入的CLKGEN。具体来说改用一根耳机线独立产生电源，另一根耳机线独立产生时钟。音频编解码器/基带处理器12端配置如下：CB低电平，AMPB开启，MICBIAS端口有麦克风的偏置电压，MICBIAS连接RB给MIC点提供偏置，而同时MIC点经由C1到达AIN，把从麦克风来的音频电信号传入到PGA的输入，再PGA的输出连接ADC的输入。CL低电平AMPL开启，内部的左声道不走音频信号，由控制软件产生出交流时钟信号，此信号经由Left Ch DAC到达VSIGL点，再经由AMPL到达HPLOUT点再经由CL到达HPL点。CR低电平AMPR开启，内部的右声道不走音频信号，由控制软件模块13产生出交流时钟信号，此信号经由Right Ch DAC到达VSIGR点，再经由AMPR到达HPROUT点再经由CR到达HPR点。在此需说明的是，当时钟信号频率为0时，即时钟信号为一直流高电平，此时设置将对应的隔直电容CR短路，ACDC CONV模块只需把直流电压转换为直流电压输出。耳麦接口11端配置如下：\n第二控制信号CTRL_L及第一控制信号CTRL_R为低电平，那么相应的，第四控制信号CTRL_LB为高电平，第二控制信号CTRL_RB为高电平，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R为低电平，ACDC CONV的负端输入规定有效，ACDC CONV的正端输入规定ACDC CONV不响应，即对ACDC CONV来说从外部连接到正端的线与内部电路是断开的，同理，CLK GEN的正端输入规定有效，负端输入不响应，因此，等效的电路如图4所示。图4是耳机口独立单端输入HPR产生电源VDDL及独立单端输入HPL产生时钟CLKBUF、CLKHS的等效电路。(注，HPR与HPL在此可以互换，图4是两种实现中的一种)独立供电及产生时钟的好处是可以得到更高质量的时钟及电源。\n[0037] 图5是图1通过配置而成的单端产生电源及时钟电路，同时还保留单声道耳机功能。音频编解码器/基带处理器12端配置如下：CB低电平，AMPB开启，MICBIAS端口有麦克风的偏置电压，MICBIAS连接RB给MIC点提供偏置，而同时MIC点经由C1到达AIN，把从麦克风来的音频电信号传入到PGA的输入，再PGA的输出连接ADC的输入，CL低电平AMPL开启，内部的左声道不走音频信号，由控制软件模块13产生出交流时钟信号，此信号经由Left ChDAC到达VSIGL点，再经由AMPL到达HPLOUT点再经由CL到达HPL点。CR低电平AMPR开启，内部的右声道依旧走音频信号，此信号经由Right ChDAC到达VSIGR点，再经由AMPR到达HPROUT点再经由CR到达HPR点(此处左右声道是可以互换的，为了便于说明，选取了一种可能的方式)。耳麦接口电路11端配置如下：第二控制信号CTRL_L为低电平，第一控制信号CTRL_R为高电平，那么相应的，第四控制信号CTRL_LB为高电平，第三控制信号CTRL_RB为低电平，第五控制信号CTRL_LB&CTRL_R为高电平，因此，等效的电路如图5所示。图5是耳机口单独方式产生电源VDDL及时钟CLKBUF、CLKHS的等效电路，同时保留单声道耳机功能。\n[0038] 在此，需说明的是，图3、图4及图5对应的功能电路都可以配置成利用VDDL、CLKBUF、CLKHS的外部设备与主机之间的总线通信。具体来说，通过控制软件模块13把音频编解码器/基带处理器12的GPIO口配置成符合规定总线要求的数据口，同时通过控制软件模块13把HPLOUT和(或)HPROUT配置成规定总线要求的时钟和(或)分频时钟，这样就具备了总线通信的物理基础，有同步时钟，有电源，有输入输出的双向数据线。可以配置成与I2C兼容的总线，也可以配置成与两线总线兼容的总线，还可以配置成其他一些总线。\n[0039] 综上所述，本发明一种耳麦电路通过在耳麦接口电路中增加电压转换模块、时钟整形及产生电路以及功能切换模块，利用五个控制信号控制功能切换模块的七个开关的状态同时利用控制软件模块控制音频编解码器/基带处理器内的工作状态，使得本发明可以在传统耳麦及耳麦接口的基础上，不改动任何音频编解码器/基带处理器等硬件，仅改变控制软件，通过耳麦接口电路、外接电路来抽取电能及时钟，可以给大量的外设提供电源及时钟，扩展了耳麦的功能。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。