專利名稱：一種降噪驅(qū)動(dòng)電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降噪技術(shù)，具體涉及一種降噪驅(qū)動(dòng)電路及方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字音頻技術(shù)的快速發(fā)展，具有音頻回放功能的電子設(shè)備也越來(lái)越多。這些 電子設(shè)備一般使用音頻驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)聲音產(chǎn)生裝置(比如擴(kuò)音器、耳機(jī)或者音箱等)。 音頻驅(qū)動(dòng)電路通常由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和運(yùn)算放大器組成，其工作原理可以簡(jiǎn)單描述為 DAC接收前一級(jí)電路或者設(shè)備輸出的數(shù)字音頻信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)，該模擬信號(hào) 再進(jìn)一步由所述運(yùn)算放大器進(jìn)行放大并輸出給所述聲音產(chǎn)生裝置，由聲音產(chǎn)生裝置進(jìn)行播 放。 這種音頻驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)聲音產(chǎn)生裝置進(jìn)行音頻播放的過(guò)程中，可以經(jīng)常觀察到一 種被稱為POP Noise的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因在于當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入端電壓發(fā)生較大范 圍的突變時(shí)(比如振幅突然增加數(shù)倍)，根據(jù)運(yùn)算放大器的工作原理，該運(yùn)算放大器的輸出 端電壓會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的突變，從而所述運(yùn)算放大器輸出給聲音產(chǎn)生裝置的模擬信號(hào)就會(huì)發(fā)生 激烈的突變，相應(yīng)地，聲音產(chǎn)生裝置上就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈而剌耳的噪聲，這種噪聲一方面會(huì)給使 用者帶來(lái)非常不愉快的使用體驗(yàn)，另一方面，聲音產(chǎn)生裝置(例如音箱或者耳機(jī))中常常需 要使用一些高敏感度的元件，而這些高敏感度的元件本身非常脆弱，因此很容易被這種瞬 時(shí)的高頻噪聲所破壞。因此，音頻驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)制造企業(yè)都在努力尋找抑制和消除POP Noise的有效方法。 傳統(tǒng)上使用的方法主要是將運(yùn)算放大器的參考電壓輸入端引出到音頻驅(qū)動(dòng)電路 所在的芯片外部，并且在所述參考電壓輸入端上連接一個(gè)很大的電容，這個(gè)電容可以產(chǎn) 生較大的時(shí)間常數(shù)讓放大器的輸出端電壓變化的速度變慢，從而在一定程度上降低POP Noise出現(xiàn)的強(qiáng)度。 這種方法雖然可以在一定程度上降低POP Noise出現(xiàn)的強(qiáng)度，但是也存在一些缺 點(diǎn)首先，這種方法僅僅能夠降低POP Noise出現(xiàn)的強(qiáng)度，而無(wú)法從根本上消除POP Noise 現(xiàn)象的出現(xiàn)；此外，現(xiàn)在的音頻驅(qū)動(dòng)電路都是集成設(shè)置在芯片當(dāng)中的，而這種電容值很大的 電容器無(wú)法在半導(dǎo)體芯片上加工制造出來(lái)，這就意味著這種電容必須作為電路中的分立元 件存在，而這在加工制造過(guò)程中會(huì)極大地增加電路成本；另一方面，電容值較大的電容器占 用的空間也較大，而當(dāng)前的音頻驅(qū)動(dòng)電路早已是設(shè)置在芯片上的集成電路形式，因此電路 中根本無(wú)法提供足夠大的空間來(lái)放置這種電容器，從而導(dǎo)致這種方法在實(shí)際應(yīng)用中很難實(shí) 施；最后，電容值一旦選定，該方案就無(wú)法再進(jìn)行更改，因此靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種降噪驅(qū)動(dòng)電路及方法，能夠簡(jiǎn)便有效地消除POP Noise。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 由上述的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的降噪驅(qū)動(dòng)電路及方法，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)放輸出端的音頻信號(hào)的變化速率并將其與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到音頻 信號(hào)中是否包含引發(fā)POP Noise的高頻噪聲，并在檢測(cè)到所述高頻噪聲時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模 塊將所述包含高頻噪聲的音頻信號(hào)通過(guò)交流接地端進(jìn)行放電，直到所述音頻信號(hào)中的高頻 噪聲消失后才將其再次輸入聲音輸出裝置，從而能夠快速有效地消除POP Noise。進(jìn)一步 地，該方案還能夠方便地通過(guò)對(duì)所述閾值的調(diào)整，便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出音頻的特性進(jìn)行自主 設(shè)定和調(diào)制。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中降噪驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中降噪方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)
本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的描述可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)所采用的方法是通過(guò)被動(dòng)的方式延緩運(yùn)算 放大器輸出端電壓隨著發(fā)生突變的輸入端電壓而變化的速度，因此這種方法只能夠降低和 抑制POP Noise出現(xiàn)的強(qiáng)度卻無(wú)法根本消除P0PNoise的影響。 與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明實(shí)施例提出一種降噪驅(qū)動(dòng)電路，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，
需要指出的是，圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的元件和結(jié)構(gòu)，省略了本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)
有技術(shù)和公知常識(shí)能夠獲知的其他電路結(jié)構(gòu)和元件，所述驅(qū)動(dòng)電路至少包括 運(yùn)算放大器130，電容模塊140，聲音產(chǎn)生裝置110，開(kāi)關(guān)控制模塊120，以及由所述
開(kāi)關(guān)控制模塊120的輸出端信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)Kl和K2 ; 運(yùn)算放大器130的輸出端與電容模塊140的一端以及開(kāi)關(guān)控制模塊120的輸入端 相連；電容模塊140的另一端通過(guò)開(kāi)關(guān)K1與聲音產(chǎn)生裝置110的音頻信號(hào)輸入端相連，還 通過(guò)開(kāi)關(guān)K2與聲音產(chǎn)生裝置110的參考信號(hào)輸入端相連，且所述聲音產(chǎn)生裝置110的參考 信號(hào)輸入端接交流地； 所述開(kāi)關(guān)控制模塊120，用于計(jì)算運(yùn)算放大器130的輸出端電壓的變化速率，當(dāng)所 述輸出端電壓的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)K2 ;當(dāng)所述電 壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān)斷開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2。需要說(shuō)明 的是，圖1中的反相器并非實(shí)體元件，而是用于表示Kl和K2的電路狀態(tài)總是相反。
其中，開(kāi)關(guān)控制模塊120中進(jìn)一步包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121和數(shù)字信號(hào)處理單元 122 ; 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121，用于將運(yùn)算放大器130的輸出端電壓由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)，并輸出給數(shù)字信號(hào)處理單元122 ; 數(shù)字信號(hào)處理單元122，用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元121輸出的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理， 計(jì)算得到所述電壓信號(hào)的變化速率，當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉 合開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)K2 ;當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān) 斷開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2。 需要指出的是，在實(shí)際應(yīng)用中，上述電路中的各模塊既可以是單個(gè)的電路元件，也可以是多個(gè)電路元件組成的功能電路，例如 所述運(yùn)算放大器130可以為Class-AB或Class-A類運(yùn)放； 所述電容模塊140可以為一個(gè)或多個(gè)隔直電容組成的電路結(jié)構(gòu)； 所述聲音產(chǎn)生裝置110可以為音箱、耳機(jī)、耳塞或擴(kuò)音器等各種音頻播放設(shè)備； 而所述開(kāi)關(guān)K1、K2，則可以為電壓或電流控制的三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等具有可控開(kāi)關(guān)
特性的元件或功能電路。此外，閉合開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)關(guān)斷開(kāi)關(guān)K2的方法，既可以通過(guò)輸出用
于同時(shí)閉合K1和關(guān)斷K2的控制信號(hào)，也可以通過(guò)同時(shí)輸出用于閉合K1的控制信號(hào)和用于
關(guān)斷K2的控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)；關(guān)斷Kl并同時(shí)閉合K2，同樣可以采用類似的方法。 上述各模塊的具體實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可以根據(jù)公知技術(shù)采用各種可能的方
式，本發(fā)明實(shí)施例不做限定。 為了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的驅(qū)動(dòng)電路的工作原理，下面結(jié)合所述電 路的一次實(shí)際工作過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明 首先，假設(shè)在正常狀態(tài)下——即音頻信號(hào)中不包含POP Noise，運(yùn)算放大器的輸出 端電壓(即正常狀態(tài)下的模擬音頻信號(hào))為 * sin(2Jift+①)，則該音頻信號(hào)的變化速 率的最大值為2 Ji fVp，又根據(jù)人耳能夠識(shí)別的音頻信號(hào)的頻率范圍(即f的范圍)大約是 20 20KHz，可以得出所述音頻信號(hào)在正常情況下的變化速率的最大值為40000 JiVp，從而 可以進(jìn)一步根據(jù)該變化速率的最大值選擇閾值。 根據(jù)前文的描述可知，POP Noise產(chǎn)生的根本原因在于運(yùn)放輸入端的電壓發(fā)生突 變而導(dǎo)致運(yùn)放輸出端的電壓跟隨發(fā)生相應(yīng)的突變，因此，當(dāng)所述運(yùn)放輸出端的音頻信號(hào)中 出現(xiàn)高頻噪聲時(shí)，表示所述音頻信號(hào)中可能包含POPNoise，相應(yīng)地，此時(shí)的音頻信號(hào)由于
包含高頻噪聲，其電壓變化速率勢(shì)必就會(huì)增大。 一種可行的方法是將所述閾值設(shè)置為音頻 信號(hào)在正常情況下的變化速率的最大值(即所述40000 Ji Vp)，當(dāng)開(kāi)關(guān)控制模塊檢測(cè)到運(yùn)放 輸出端輸出的實(shí)際電壓信號(hào)的變化速率高于該閾值時(shí)，就認(rèn)為此時(shí)的輸出信號(hào)中包含POP Noise。需要說(shuō)明的是，由于電路中不可避免的存在著背景噪聲等干擾信號(hào)，且所述聲音產(chǎn) 生裝置中的敏感元件的工作特性不同，因此，在實(shí)際應(yīng)用中通常還可以根據(jù)具體情況選取 更大或更小的閾值，以滿足不同情況下對(duì)于音頻信號(hào)的實(shí)際要求。比如如果聲音產(chǎn)生裝置 中的敏感元件為低頻發(fā)聲單元(比如音箱中的低頻單元)，則此時(shí)可以選取較小的閾值(比 如為15000 Ji Vp)，以避免頻率高于15000 Ji Vp的高頻信號(hào)對(duì)該敏感元件造成傷害。
假定本例中選定的閾值為40000 JiVp，則當(dāng)開(kāi)關(guān)控制模塊監(jiān)測(cè)所述運(yùn)放輸出端信 號(hào)的變化速率不高于該閾值時(shí)，所述開(kāi)關(guān)控制模塊的輸出信號(hào)控制K1閉合、K2關(guān)斷，則此 時(shí)所述音頻信號(hào)通過(guò)電容模塊并輸入聲音產(chǎn)生裝置，由所述聲音產(chǎn)生裝置進(jìn)行播放；而當(dāng) 開(kāi)關(guān)控制模塊監(jiān)測(cè)所述運(yùn)放輸出端信號(hào)的變化速率達(dá)到或高于該閾值時(shí)，所述開(kāi)關(guān)控制模 塊的輸出信號(hào)控制K1關(guān)斷而K2閉合，則此時(shí)所述包含高頻噪聲的音頻信號(hào)可以通過(guò)K2接 交流地，從而將所述高頻噪聲形成的瞬間尖峰電流通過(guò)K2進(jìn)行放電，而不會(huì)將該瞬間尖峰 電流輸入到聲音生成裝置當(dāng)中形成POP Noise ;當(dāng)所述高頻噪聲結(jié)束后，所述音頻信號(hào)的 變化速率又會(huì)降低從而回到小于閾值的情況，此時(shí)的開(kāi)關(guān)控制模塊檢測(cè)到變化速率的降低 后，就會(huì)再次將Kl閉合而將K2關(guān)斷，從而所述驅(qū)動(dòng)電路將恢復(fù)到將正常的音頻信號(hào)輸入聲 音生成裝置的狀態(tài)。 在所述驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上，本發(fā)明實(shí)施例還進(jìn)一步提供一種降噪方法，其處理流程如圖2所示，其中包括 步驟201 :開(kāi)關(guān)控制模塊計(jì)算運(yùn)算放大器的輸出端電壓的變化速率； 步驟202 :當(dāng)所述電壓的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)關(guān)斷
開(kāi)關(guān)K2 ;當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān)斷開(kāi)關(guān)K1并同時(shí)閉合
開(kāi)關(guān)K2。 由上述可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例提供的降噪驅(qū)動(dòng)電路及方法，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)放輸出 端的音頻信號(hào)的變化速率并將其與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到音頻信號(hào)中是否 包含引發(fā)P0P Noise的高頻噪聲，并在檢測(cè)到所述高頻噪聲時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊將所述包 含高頻噪聲的音頻信號(hào)通過(guò)交流接地端進(jìn)行放電，直到所述音頻信號(hào)中的高頻噪聲消失后 才將其再次輸入聲音輸出裝置，從而能夠快速且準(zhǔn)確有效地消除POP Noise。進(jìn)一步地，該 方案還能夠方便地通過(guò)對(duì)所述閾值的調(diào)整，便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出音頻的特性進(jìn)行自主設(shè)定和 調(diào)制。
權(quán)利要求
一種降噪驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該電路包括運(yùn)算放大器，電容模塊，聲音產(chǎn)生裝置，開(kāi)關(guān)控制模塊，以及由所述開(kāi)關(guān)控制模塊的輸出端信號(hào)控制的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)；運(yùn)算放大器的輸出端分別與電容模塊的一端以及開(kāi)關(guān)控制模塊的輸入端相連；電容模塊的另一端通過(guò)第一開(kāi)關(guān)與聲音產(chǎn)生裝置的音頻信號(hào)輸入端相連，還通過(guò)第二開(kāi)關(guān)與聲音產(chǎn)生裝置的參考信號(hào)輸入端相連，且所述聲音產(chǎn)生裝置的參考信號(hào)輸入端接交流地；所述開(kāi)關(guān)控制模塊，用于計(jì)算運(yùn)算放大器的輸出端電壓的變化速率，當(dāng)所述輸出端電壓的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)；當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān)斷第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)閉合第二開(kāi)關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)控制模塊包括 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，用于將運(yùn)算放大器的輸出端電壓由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并輸出給數(shù)字信號(hào)處理單元；數(shù)字信號(hào)處理單元，用于對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算得到所 述電壓信號(hào)的變化速率，當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合第一開(kāi)關(guān) 并同時(shí)關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)；當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān)斷第一 開(kāi)關(guān)并同時(shí)閉合第二開(kāi)關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器包括Class-A類或 Class-AB類運(yùn)放。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述電容模塊為由一個(gè)或多個(gè)隔直電容 任意組合而成的電路結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電路，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)均 為具有可控開(kāi)關(guān)特性的元件或功能電路。
6. —種降噪方法，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行降噪處理，所述驅(qū)動(dòng)電路包括運(yùn)算放大器、電容 模塊、聲音產(chǎn)生裝置、開(kāi)關(guān)控制模塊，以及由所述開(kāi)關(guān)控制模塊的輸出端信號(hào)控制的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)；運(yùn)算放大器的輸出端分別與電容模塊的一端以及開(kāi)關(guān)控制模塊的輸入端相 連；電容模塊的另一端通過(guò)第一開(kāi)關(guān)與聲音產(chǎn)生裝置的音頻信號(hào)輸入端相連，還通過(guò)第二 開(kāi)關(guān)與聲音產(chǎn)生裝置的參考信號(hào)輸入端相連，且所述聲音產(chǎn)生裝置的參考信號(hào)輸入端接交 流地；其特征在于，該方法包括開(kāi)關(guān)控制模塊測(cè)量所述運(yùn)算放大器的輸出端電壓的變化速率；當(dāng)所述電壓的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)；當(dāng) 所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，關(guān)斷第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)閉合第二開(kāi)關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)算放大器包括Class-A類或 Class-AB類運(yùn)放。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電容模塊為由一個(gè)或多個(gè)隔直電容 任意組合而成的電路結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)均 為具有可控開(kāi)關(guān)特性的元件或功能電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種降噪驅(qū)動(dòng)電路，包括運(yùn)算放大器，電容模塊，聲音產(chǎn)生裝置，開(kāi)關(guān)控制模塊，以及由開(kāi)關(guān)控制模塊控制的第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)；當(dāng)所述運(yùn)算放大器輸出端電壓的變化速率未超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，閉合第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)；當(dāng)所述電壓信號(hào)的變化速率達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，則關(guān)斷第一開(kāi)關(guān)并同時(shí)閉合第二開(kāi)關(guān)。本發(fā)明還同時(shí)公開(kāi)了一種降噪方法。所述的降噪驅(qū)動(dòng)電路和方法，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到音頻信號(hào)中是否包含引發(fā)POP Noise的高頻噪聲，并在檢測(cè)到所述高頻噪聲時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊將所述包含高頻噪聲的音頻信號(hào)通過(guò)交流接地端進(jìn)行放電，直到所述音頻信號(hào)中的高頻噪聲消失后才將其再次輸入聲音輸出裝置，從而能夠快速且準(zhǔn)確有效地消除POP Noise。
文檔編號(hào)H04R3/00GK101742381SQ20091023822
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者吳杰 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司