專利名稱：一種Hi-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于音頻處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、處理的音頻轉(zhuǎn)接設(shè)備。
背景技術(shù)：
H1-Fi是英語High-Fidelity的縮寫，意思是“高保真”。所謂“高保真”是指與原來的聲音高度相似的重放聲音，屬于一種高端音頻技術(shù)。在H1-Fi領(lǐng)域，高端音頻技術(shù)一般都是利用臺(tái)式CD、轉(zhuǎn)盤等音源設(shè)備對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后，再通過功放等音響設(shè)備進(jìn)行播放，以實(shí)現(xiàn)聲音的高品質(zhì)輸出。而針對(duì)目前的發(fā)展?fàn)顩r來說，PC、筆記本電腦、平板電腦等電子產(chǎn)品日漸普及，現(xiàn)有的電腦產(chǎn)品對(duì)于聲音的輸出基本都是以集成聲卡為主，無法滿足用戶對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)的播放需求。雖然市場(chǎng)上也有許多獨(dú)立聲卡技術(shù)，但是無法滿足用戶對(duì)高阻耳機(jī)的輸出要求(若采用耳機(jī)輸出H1-Fi音頻，需要使用高阻耳機(jī)才能保障H1-Fi音頻的輸出質(zhì)量)。另夕卜，對(duì)于筆記本電腦和平板電腦來說，也無法添加獨(dú)立聲卡，這也是聲卡所面臨的使用上的局限。隨著APE、FLAC以及蘋果的lossless等無損音源技術(shù)的發(fā)展，也推動(dòng)了 H1-Fi音頻在PC上的應(yīng)用。而在PC上實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻播放功能最常見的解決方案是添加一塊優(yōu)秀的獨(dú)立聲卡，以滿足H1-Fi音頻的播放要求。這種設(shè)計(jì)方案雖然可以滿足用戶的基本需求，但是也存在一些問題1、這種獨(dú)立聲卡只能用在臺(tái)式電腦上，而近來普及的筆記本電腦和平板電腦，卻無法享受到升級(jí)聲卡帶來的H1-Fi音頻，嚴(yán)重制約了這種獨(dú)立聲卡的應(yīng)用范圍。2、目前的聲卡都是基于PCI插槽，采用PCI總線進(jìn)行傳輸?shù)?，其供電電壓僅為5V ；而用于對(duì)H1-Fi信號(hào)進(jìn)行功 放處理的音頻放大電路往往需要正負(fù)9V以上的供電電壓，所以在聲卡的供電電壓下，是無法滿足H1-Fi要求的。3、市面上也有很多小型的USB聲卡，直接從USB接口取電，也存在聲卡供電不能滿足H1-Fi音頻放大電路供電要求的問題，并且在對(duì)高阻耳機(jī)進(jìn)行推動(dòng)時(shí)，也會(huì)顯得力不從心。4、目前的音頻放音設(shè)備除了常見的音箱、喇叭，就是耳機(jī)了。現(xiàn)有的耳機(jī)一般分為兩種入耳的稱為耳塞；頭戴的稱為耳機(jī)。一般的耳塞阻抗較低，在32歐姆以內(nèi)；而耳機(jī)的阻抗型號(hào)較多，并且越高端的耳機(jī)其阻抗一般越高?，F(xiàn)階段，阻抗為300歐姆的耳機(jī)比較常見，甚至有的耳機(jī)阻抗能夠達(dá)到600歐姆。在這樣的應(yīng)用場(chǎng)景下，如果沒有集成優(yōu)秀的耳機(jī)放大電路，H1-Fi效果就無從談起了。而低壓供電條件下的聲卡無法滿足對(duì)高阻耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，可以與現(xiàn)有的電腦、機(jī)頂盒、⑶播放器等數(shù)字音源設(shè)備相外接，使該類數(shù)字音源設(shè)備具備對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理能力，進(jìn)而滿足音頻放音設(shè)備的H1-Fi播放要求，并實(shí)現(xiàn)對(duì)高阻耳機(jī)的推動(dòng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，包括外殼，在外殼上設(shè)置有用于接收同軸數(shù)字音頻信號(hào)的同軸端子、用于接收USB數(shù)字音頻信號(hào)的USB端子、用于外接放音設(shè)備的音頻輸出端子以及用于外接耳機(jī)的耳機(jī)插座；在所述外殼中設(shè)置有電控板，電控板上設(shè)置有音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和耳機(jī)放大電路，所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路支持對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，對(duì)同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)或者USB端子接入的USB數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理后，一路輸出至所述的音頻輸出端子，另一路傳輸至耳機(jī)放大電路，經(jīng)由耳機(jī)放大電路進(jìn)行功率放大處理后，輸出至耳機(jī)插座。為了在不同的H1-Fi音頻信號(hào)源之間實(shí)現(xiàn)選擇切換，在所述電控板上還設(shè)置有通道切換電路，分別接收通過同軸端子和USB端子接入的兩路數(shù)字音頻信號(hào)，并選擇其中一路數(shù)字音頻信號(hào)傳輸至所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行DAC轉(zhuǎn)換處理。為了方便用戶選擇信號(hào)源，在所述外殼上還設(shè)置有一信源選擇按鍵，通過按鍵電路連接通道切換電路的控制引腳，向控制引腳輸出通道選擇信號(hào)，以控制通道切換電路選通相應(yīng)的一路數(shù)字音頻信號(hào)，傳輸至后續(xù)的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。進(jìn)一步的，通過所述同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由一數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)后，通過I2S總線傳輸至所述的通道切換電路；通過所述USB端子接入的USB數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由一 USB音頻流控制器轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)后，通過I2S總線傳輸至所述的通道切換電路；所述通道切換 電路選擇其中一路I2S信號(hào)經(jīng)由I2S總線傳輸至所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。優(yōu)選的，通過所述同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由隔直電容隔離掉其中的直流分量后，傳輸至一數(shù)字邏輯電路進(jìn)行波形整形處理，然后輸出至所述的數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片，以提高數(shù)字音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換質(zhì)量。又進(jìn)一步的，在所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中包含有一用于對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的音頻DAC芯片，所述音頻DAC芯片接收通過通道切換電路選擇輸出的一路I2S信號(hào)，并將所述I2S信號(hào)轉(zhuǎn)換成左聲道模擬差分信號(hào)和右聲道模擬差分信號(hào)，分別輸出至合成電路，以合成出一路單端左聲道模擬信號(hào)和一路單端右聲道模擬信號(hào)，分別輸出至所述的音頻輸出端子和耳機(jī)放大電路。優(yōu)選的，在所述耳機(jī)放大電路中包含有兩組音頻功放電路，分別用于對(duì)單端左聲道模擬信號(hào)和單端右聲道模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大處理；在每一組音頻功放電路中均包含有一個(gè)運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接收單端左聲道模擬信號(hào)或者單端右聲道模擬信號(hào)，反相輸入端連接一分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)，所述分壓電路連接在運(yùn)算放大器的輸出端與地之間；兩路運(yùn)算放大器的輸出端分別與耳機(jī)插座的左聲道引腳和右聲道引腳一一對(duì)應(yīng)連接。為了滿足高阻耳機(jī)對(duì)大電流的動(dòng)態(tài)需求，避免單純運(yùn)放電流輸出不夠的缺陷，在所述的每一組音頻功放電路中還包含有由一顆NPN型三極管、一顆PNP型三極管以及外圍電路組成的電流驅(qū)動(dòng)電路，所述NPN型三極管的基極通過第一隔直電容連接所述運(yùn)算放大器的輸出端，并通過上拉電阻連接正電源，所述NPN型三極管的集電極連接所述的正電源，發(fā)射極連接所述運(yùn)算放大器的輸出端；所述PNP型三極管的基極通過第二隔直電容連接所述運(yùn)算放大器的輸出端，并通過下拉電阻連接負(fù)電源，所述PNP型三極管的集電極連接所述的負(fù)電源，發(fā)射極連接所述運(yùn)算放大器的輸出端。為了實(shí)現(xiàn)音量調(diào)節(jié)，將所述單端左聲道模擬信號(hào)和單端右聲道模擬信號(hào)首先各自通過一路電位計(jì)進(jìn)行信號(hào)幅值調(diào)節(jié)后，再輸出至所述的音頻功放電路，將所述電位計(jì)的阻值調(diào)節(jié)端子設(shè)置在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的外殼上，以方便用戶調(diào)節(jié)左右聲道音量。對(duì)于H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器中電控板上各用電負(fù)載所需的工作電源，可以利用設(shè)置在外殼中的適配器將外部的交流市電轉(zhuǎn)換生成。即，在所述外殼中設(shè)置有適配器，通過電源線外接交流電源，并將所述交流電源轉(zhuǎn)換成至少為+18V的直流電源輸出至一單電源轉(zhuǎn)雙電源電路，以生成所述的正電源和負(fù)電源，所述正電源和負(fù)電源幅值相等、極性相反；在所述單電源轉(zhuǎn)雙電源電路中包含有一運(yùn)算放大芯片，所述運(yùn)算放大芯片的同相輸入端連接一電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)，所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接在適配器的直流電源輸出端子之間，由兩個(gè)等阻值的分壓電阻連接而成；所述運(yùn)算放大芯片的反相輸入端一方面通過一電阻連接所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)，另一方面通過一個(gè)由另一電阻和電容并聯(lián)形成的并聯(lián)支路連接運(yùn)算放大芯片的輸出端，所述運(yùn)算放大芯片的輸出端連接虛地點(diǎn)，即零電位點(diǎn)，所述零電位點(diǎn)應(yīng)與系統(tǒng)地和電源地隔離，通過運(yùn)算放大芯片的正電源端子和負(fù)電源端子分別輸出所述的正電源和負(fù)電源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器可以接收同軸音頻信號(hào)和USB音頻信號(hào)，通過內(nèi)置優(yōu)秀的音頻DAC電路，可以滿足H1-Fi音頻從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的高品質(zhì)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的模擬音頻信號(hào)傳輸至外接的音頻放音設(shè)備，例如音箱、喇叭等，可以實(shí)現(xiàn)聲音的高品質(zhì)播放。同時(shí)，通過在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器中內(nèi)置耳機(jī)放大電路，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低阻抗到高阻抗系列耳機(jī)的推動(dòng)，滿足H1-Fi消費(fèi)者的不同需求。本發(fā)明通過將所述H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立配件，可以插接到現(xiàn)有的電腦、機(jī)頂盒、CD機(jī)等不能滿足H1-Fi輸出要求的音源設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)對(duì)該類音源設(shè)備中H1-Fi音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，進(jìn)而推動(dòng)后端放音設(shè)備或者高阻耳機(jī)實(shí)現(xiàn)高保真聲音的完美呈現(xiàn)。結(jié)合附圖閱讀本發(fā) 明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是本發(fā)明所提出的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明所提出的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器中電控板的一種實(shí)施例的電路原理框 圖3是圖2中波形整形電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖4是圖2中同軸音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖5是圖2中USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖6是圖2中通道切換電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖7是圖2中音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖8是圖2中合成電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖9是圖2中耳機(jī)放大電路的一種實(shí)施例的電路原理 圖10是圖2中單電源轉(zhuǎn)雙電源電路的一種實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。本實(shí)施例為了解決現(xiàn)有的筆記本電腦、平板電腦、機(jī)頂盒、CD機(jī)等音源設(shè)備由于自身尺寸的局限無法安裝優(yōu)秀的獨(dú)立聲卡，從而導(dǎo)致無法播放H1-Fi音頻的問題，設(shè)計(jì)了一種可以與該類音源設(shè)備相外接，以滿足對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)要求的獨(dú)立外圍配件——H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，如圖1所示。利用所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器可以將該類音源設(shè)備中的H1-Fi音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接輸出至后端的放音設(shè)備或者高阻耳機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻的高品質(zhì)輸出，進(jìn)而滿足了該類音源設(shè)備用戶收聽H1-Fi聲音的需求。本實(shí)施例的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器主要由外殼1、設(shè)置在外殼I上的同軸端子2、USB端子3、音頻輸出端子4、耳機(jī)插座5以及內(nèi)置于外殼I中的電控板組成，參見圖1所示。其中，同軸端子2用于接收同軸數(shù)字音頻信號(hào)，例如來自電腦聲卡、機(jī)頂盒、播放器、CD機(jī)等音源設(shè)備的同軸輸入；USB端子3用于接收USB數(shù)字音頻信號(hào)，可以支持筆記本電腦和平板電腦等音源設(shè)備的USB音頻輸入；音頻輸出端子4用于外接后端的音頻放音設(shè)備，例如音箱、喇叭等，以實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻的對(duì)外播放；耳機(jī)插座5用于外接耳機(jī)，所述耳機(jī)可以是普通耳機(jī)也可以是高阻耳機(jī)，當(dāng)插接高阻耳機(jī)時(shí)，可以推動(dòng)高阻耳機(jī)實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻的高品質(zhì)輸出。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)H1-Fi信號(hào)的DAC轉(zhuǎn)換以及對(duì)高阻耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)，在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的內(nèi)部電控板上設(shè)置了音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和耳機(jī)放大電路，通過音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路對(duì)經(jīng)由同軸端子2接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)或者經(jīng)由USB端子3接入的USB數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，進(jìn)而傳輸至音頻輸出端子4和耳機(jī)放大電路，一方面可以借助后端外接的放音設(shè)備實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻的外擴(kuò)播放，另一方面可以在耳機(jī)放大電路的功率放大作用下，通過耳機(jī)插座實(shí)現(xiàn)對(duì)高阻耳機(jī)的推動(dòng)，進(jìn)而使得用戶可以通過高阻耳機(jī)收聽到完美音效的H1-Fi聲音，滿足用戶的不同使用需求。作為所述電控板的一種優(yōu)選電路組建方案，本實(shí)施例在所述電控板上具體設(shè)計(jì)了波形整形電路、同軸 音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、通道切換電路、音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、合成電路、耳機(jī)放大電路等主要組成部分，參見圖2所示。其中，波形整形電路連接同軸端子，用于對(duì)輸入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行波形整形處理，然后輸出至同軸音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行同軸音頻信號(hào)到I2S信號(hào)的轉(zhuǎn)換輸出。USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接USB端子，用于將USB數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)輸出。通道切換電路用于在兩路I2S信號(hào)(分別通過同軸音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換輸出的兩路I2S信號(hào))之間進(jìn)行切換，選擇其中一路I2S信號(hào)輸出至后端的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)H1-Fi音頻從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理。通過音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換輸出的左右聲道模擬音頻信號(hào)若為差分形式，則需要通過合成電路將左聲道模擬差分信號(hào)Lo+、Lo-和右聲道模擬差分信號(hào)Ro+、Ro-合成為一路單端左聲道模擬信號(hào)Lo和一路單端右聲道模擬信號(hào)Ro，一方面?zhèn)鬏斨烈纛l輸出端子，進(jìn)而發(fā)送至外部的放音設(shè)備，實(shí)現(xiàn)H1-Fi聲音的外擴(kuò)播放；另一方面?zhèn)鬏斨炼鷻C(jī)放大電路，通過耳機(jī)放大電路對(duì)左右聲道模擬信號(hào)Lo、Ro進(jìn)行功率放大處理后，經(jīng)由耳機(jī)插座驅(qū)動(dòng)外接的耳機(jī)(特別是高阻耳機(jī))輸出高品質(zhì)的H1-Fi聲音。對(duì)于電控板上各用電負(fù)載所需的工作電源，可以由設(shè)置在外殼中的適配器將外部的交流市電轉(zhuǎn)換生成，如圖2所示。為了滿足高阻耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，通過適配器轉(zhuǎn)換輸出的直流電源VCC至少應(yīng)為+18V，一路通過單電源轉(zhuǎn)雙電源電路將直流電源VCC轉(zhuǎn)換成至少為正負(fù)9V的一對(duì)直流電源，即大于等于+9V的正電源V+和小于等于-9V的負(fù)電源V-,輸出至耳機(jī)放大電路，為耳機(jī)放大電路中的音頻放大電路提供工作所需的正負(fù)9V以上的供電電壓；另一路輸出至線性穩(wěn)壓器LDO進(jìn)行降壓變換，以生成電控板上其他用電負(fù)載所需的直流工作電源，例如+3. 3V的直流電源V3. 3，以滿足H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的工作要求。下面結(jié)合圖3至圖10對(duì)電控板上各功能模塊的具體電路組建結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖3為波形整形電路的原理圖，包括一數(shù)字邏輯電路U1，所述數(shù)字邏輯電路Ul的輸入端(I腳)通過串聯(lián)的隔直電容C2以及接地的阻抗匹配電阻R3連接同軸端子J2，接收通過同軸端子J2輸入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)，并對(duì)所述同軸數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行隔離整形處理后，通過其輸出端(4腳)經(jīng)電阻R4輸出整形后的同軸數(shù)字音頻信號(hào)spdif輸出至后級(jí)的同軸音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。在所述同軸音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中包含有一個(gè)數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片U5，參見圖4所示，接收同軸數(shù)字音頻信號(hào)spdif并將其轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)MCK_S、LRCK_S、BCK_S、DATA_S，通過I2S總線傳輸至后級(jí)的通道切換電路。圖5是USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的原理圖，包括一個(gè)USB音頻流控制器U3，所述USB音頻流控制器U3接收通過USB端子Jl輸入的USB數(shù)字音頻信號(hào)(差分形式的音頻信號(hào))，并將其轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)MCK_U、LRCK_U、BCK_U、DATA_U，通過I2S總線傳輸至后級(jí)的通道切換電路。在所述USB音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中，通過USB端子Jl的電源引腳VUSB接入的+5V直流電源可以通過由電阻R7、R8 組成的分壓電路連接USB音頻流控制器U3的檢測(cè)引腳(3腳)，以實(shí)現(xiàn)USB音頻流控制器U3對(duì)USB設(shè)備是否插入的自動(dòng)檢測(cè)。所述通道切換電路可以采用一顆四路二選一的切換芯片U4進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，如圖6所示，分別接收通過數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片U5和USB音頻流控制器U3轉(zhuǎn)換輸出的兩路I2S信號(hào)，并在通道選擇信號(hào)SEL的控制下，選擇其中一路I2S信號(hào)，通過I2S總線MCK、LRCK、BCK、DATA輸出至后級(jí)的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。對(duì)于所述通道選擇信號(hào)SEL的生成，可以采用通過檢測(cè)外部信號(hào)源是否插入自動(dòng)生成，也可以由用戶手動(dòng)切換生成。作為本實(shí)施例的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，為了方便用戶選擇信號(hào)源，優(yōu)選在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的外殼I上設(shè)置一個(gè)信源選擇按鍵K1，結(jié)合圖1所示，并通過按鍵電路連接到切換芯片U4的控制引腳AVB上，向控制引腳AVB輸出通道選擇信號(hào)SEL,以控制切換芯片U4選通相應(yīng)的一路I2S信號(hào)，傳輸至后續(xù)的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。對(duì)于所述的按鍵電路可以采用將選擇按鍵Kl的開關(guān)通路串聯(lián)在直流電源V3. 3與切換芯片U4的控制引腳AVB之間，并將所述控制引腳AVB通過下拉電阻R60接地的方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，參見圖6所示。在使用過程中，可以通過改變選擇按鍵Kl的投切位置開控制選擇按鍵Kl的開關(guān)通路導(dǎo)通或者關(guān)斷，進(jìn)而向切換芯片U4的控制引腳AVB輸出高電平或者低電平的通道選擇信號(hào)SEL，以控制切換芯片U4在接入的兩路I2S信號(hào)之間進(jìn)行選擇切換。圖7是音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的原理圖，為了保持良好的音頻轉(zhuǎn)換效果，以滿足H1-Fi音頻的高品質(zhì)輸出，本實(shí)施例采用在頻率范圍、轉(zhuǎn)換精度以及信噪比等參數(shù)方面均能滿足H1-Fi參數(shù)要求的音頻DAC芯片U2來設(shè)計(jì)所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。所述音頻DAC芯片U2通過I2S總線MCK、LRCK, BCK、DATA接收切換芯片U4選擇輸出的一路I2S信號(hào)，對(duì)所述I2S信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理后，輸出差分形成的立體聲模擬信號(hào)，即左聲道模擬差分信號(hào)Lo+、Lo-和右聲道模擬差分信號(hào)Ro+、Ro-輸出至后級(jí)的合成電路，以合并成一路單端左聲道模擬信號(hào)Lo和一路單端右聲道模擬信號(hào)Ro輸出。在所述合成電路中包含有兩個(gè)運(yùn)算放大器U6、U7，分別用于對(duì)左聲道模擬差分信號(hào)Lo+、Lo-和右聲道模擬差分信號(hào)Ro+、Ro-進(jìn)行合成處理，參見圖8所示。其中，運(yùn)算放大器U6的同相輸入端+通過電阻R26和電阻R21接收正極性的右聲道模擬差分信號(hào)Ro+，所述電阻R26的兩端分別經(jīng)由電容C22和電阻R62接地；運(yùn)算放大器U6的反相輸入端-通過電阻R25和電阻R20接收負(fù)極性的右聲道模擬差分信號(hào)Ro-，所述電阻R25的兩端分別經(jīng)由電容C24和電阻R27連接運(yùn)算放大器U6的輸出端；將電容C20跨接在電阻R26、R21的中間節(jié)點(diǎn)與電阻R25、R20的中間節(jié)點(diǎn)之間，通過運(yùn)算放大器U6的輸出端經(jīng)由串聯(lián)的限流電阻R29輸出合成后的單端右聲道模擬信號(hào)Ro。同理,對(duì)于左聲道模擬信號(hào)的合成,可以將運(yùn)算放大器U7的同相輸入端+通過電阻R24和電阻R19接收正極性的左聲道模擬差分信號(hào)Lo+，所述電阻R24的兩端分別經(jīng)由電容C21和電阻R16接地；運(yùn)算放大器U7的反相輸入端-通過電阻R23和電阻R18接收負(fù)極性的左聲道模擬差分信號(hào)Lo-，所述電阻R23的兩端分別經(jīng)由電容C23和電阻R22連接運(yùn)算放大器U7的輸出端；將電容C19跨接在電阻R24、R19的中間節(jié)點(diǎn)與電阻R23、R18的中間節(jié)點(diǎn)之間，通過運(yùn)算放大器U7的輸出端經(jīng)由串聯(lián)的限流電阻R28輸出合成后的單端左聲道模擬信號(hào)Lo。通過合成電路合成輸出的單端左聲道模擬信號(hào)Lo和單端右聲道模擬信號(hào)Ro分成兩路，一路傳輸至音頻輸出端子，用于在外接音箱或者喇叭等放音設(shè)備時(shí)，將單端的左右聲道模擬信號(hào)Lo、Ro輸出至放音設(shè)備實(shí)現(xiàn)H1-Fi音頻的播放輸出；另一路傳輸至耳機(jī)放大電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高阻耳機(jī)的推動(dòng)。在所述耳機(jī)放大電 路中，為了滿足高阻耳機(jī)對(duì)大電流的動(dòng)態(tài)需求，避免單純運(yùn)放電流輸出不夠的問題，本實(shí)施例采用兩個(gè)運(yùn)算放大器U8、U10配合四個(gè)晶體管Q1-Q4形成兩組音頻功放電路的設(shè)計(jì)方式來分別對(duì)左右聲道音頻信號(hào)做電流驅(qū)動(dòng)，以獲得更大的帶載能力，達(dá)到提升音質(zhì)的設(shè)計(jì)目的。參見圖9所示，在所述耳機(jī)放大電路中，通過合成電路合成輸出的單端左聲道模擬信號(hào)Lo和單端右聲道模擬信號(hào)Ro各自通過一個(gè)電位計(jì)VR1、VR2進(jìn)行信號(hào)幅值調(diào)節(jié)后，再分別輸出至兩組音頻功放電路進(jìn)行電流放大。在耳機(jī)放大電路中設(shè)計(jì)兩個(gè)電位計(jì)VR1、VR2可以用來對(duì)通過耳機(jī)輸出的音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)音量調(diào)節(jié)。本實(shí)施例的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器將兩個(gè)電位計(jì)VR1、VR2的阻值調(diào)節(jié)端子7、8設(shè)置在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的外殼I上，結(jié)合圖1所示，以方便用戶調(diào)節(jié)通過耳機(jī)輸出的左右聲道聲音的音量。在每一組音頻功放電路中均包含有一個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)晶體管，以用于對(duì)單端右聲道模擬信號(hào)Ro進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出的一組音頻功放電路為例進(jìn)行說明。單端右聲道模擬信號(hào)Ro經(jīng)電位計(jì)VRl進(jìn)行幅值調(diào)節(jié)后，通過電阻R31和電容C32組成的濾波電路傳輸至運(yùn)算放大器U8的同相輸入端+，運(yùn)算放大器U8的反相輸入端-連接一分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)，所述分壓電路由電阻R35、R32組成，連接在運(yùn)算放大器U8的輸出端與地之間，對(duì)通過運(yùn)算放大器U8輸出的右聲道模擬信號(hào)Rout的直流偏置電壓進(jìn)行分壓處理后，作為參考電壓反饋至運(yùn)算放大器U8的反相輸入端_。為了增大驅(qū)動(dòng)電流，將通過運(yùn)算放大器U8輸出的音頻信號(hào)一路通過第一隔直電容C40濾除掉其中的直流偏置電壓后，傳輸至NPN型三極管Q2的基極；另一路通過第二隔直電容C41隔離掉其中的直流分量后，輸出至PNP型三極管Ql的基極。所述NPN型三極管Q2的基極通過上拉電阻R33連接正電源V+，集電極連接所述的正電源V+，發(fā)射極通過限流電阻R37連接運(yùn)算放大器U8的輸出端。所述PNP型三極管Ql的基極通過下拉電阻R34連接負(fù)電源V-，集電極連接所述的負(fù)電源V-，發(fā)射極通過限流電阻R38連接運(yùn)算放大器U8的輸出端。為了滿足對(duì)高阻耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，所述正電源V+和負(fù)電源V-優(yōu)選采用幅值相等、極性相反的一對(duì)直流電源進(jìn)行所述音頻功放電路的具體設(shè)計(jì)，且至少為正負(fù)9V的直流電源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高阻耳機(jī)的推動(dòng)。為了保證電流的正確流向，本實(shí)施例在兩個(gè)晶體管Q1、Q2的基極與運(yùn)算放大器U8的輸出端之間還分別連接有一個(gè)二極管D4、D3，以防止電流反偏。將兩路運(yùn)算放大器U8、UlO的輸出端分別與耳機(jī)插座的左聲道引腳和右聲道引腳
--對(duì)應(yīng)連接，以傳輸功率放大后的左聲道模擬信號(hào)Lout和右聲道模擬信號(hào)Rout，實(shí)現(xiàn)對(duì)
耳機(jī)(特別是高阻耳機(jī))的推動(dòng)。對(duì)于耳機(jī)放大電路所需的正負(fù)電源V+、V-可以采用如圖10所示的單電源轉(zhuǎn)雙電源電路轉(zhuǎn)換生成。為了獲得正負(fù)9V以上的直流電源，需要通過適配器轉(zhuǎn)換輸出至少為+18V的直流電源提供給單電源轉(zhuǎn)雙電源電路。在本實(shí)施例的單電源轉(zhuǎn)雙電源電路中包含有一運(yùn)算放大芯片U9和一個(gè)由兩個(gè)等阻值的分壓電阻R44、R45連接而成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。將所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接在適配器的直流電源輸出端子之間，具體為輸出至少為+18V的直流電源的輸出端子之間，將所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)連接運(yùn)算放大芯片U9的同相輸入端+，向運(yùn)算放大芯片U9的同相輸入端+輸出至少為+9V的直流電 源。所述運(yùn)算放大芯片U9的反相輸入端-通過電阻R43連接所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)，并通過由電阻R42和電容C31并聯(lián)形成的并聯(lián)支路連接運(yùn)算放大芯片U9的輸出端。將所述運(yùn)算放大芯片U9的輸出端連接虛地點(diǎn)0V，即零電位點(diǎn)，所述虛地點(diǎn)OV應(yīng)與系統(tǒng)地GND和電源地隔離，由此一來，通過運(yùn)算放大芯片U9的正電源端子和負(fù)電源端子便可對(duì)應(yīng)輸出正負(fù)9V以上的正電源V+和負(fù)電源V-，滿足耳機(jī)放大電路的工作要求。本實(shí)施例的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器既能滿足電腦聲卡、機(jī)頂盒、播放器、CD機(jī)等音源設(shè)備的同軸輸入，也能支持筆記本電腦的USB音頻輸入，適用范圍非常廣泛。同時(shí)，內(nèi)部集成的耳機(jī)放大電路能夠推動(dòng)低阻抗到高阻抗系列耳機(jī)，滿足H1-Fi消費(fèi)者的需求。此外，所述H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器還支持未經(jīng)放大的信號(hào)輸出，便于用戶連接后端功放等放音設(shè)備，適用范圍更加廣泛。當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于包括外殼，在外殼上設(shè)置有用于接收同軸數(shù)字音頻信號(hào)的同軸端子、用于接收USB數(shù)字音頻信號(hào)的USB端子、用于外接放音設(shè)備的音頻輸出端子以及用于外接耳機(jī)的耳機(jī)插座；在所述外殼中設(shè)置有電控板，電控板上設(shè)置有音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和耳機(jī)放大電路，所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路支持對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，對(duì)同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)或者USB端子接入的USB數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理后，一路輸出至所述的音頻輸出端子，另一路傳輸至耳機(jī)放大電路，經(jīng)由耳機(jī)放大電路進(jìn)行功率放大處理后，輸出至耳機(jī)插座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述電控板上還設(shè)置有通道切換電路，分別接收通過同軸端子和USB端子接入的兩路數(shù)字音頻信號(hào)，并選擇其中一路數(shù)字音頻信號(hào)傳輸至所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述外殼上還設(shè)置有一信源選擇按鍵，通過按鍵電路連接通道切換電路的控制引腳，向控制引腳輸出通道選擇信號(hào)，以控制通道切換電路選通相應(yīng)的一路數(shù)字音頻信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于通過所述同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由一數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)后，通過I2S總線傳輸至所述的通道切換電路；通過所述USB端子接入的USB數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由一 USB音頻流控制器轉(zhuǎn)換成I2S信號(hào)后，通過I2S總線傳輸至所述的通道切換電路；所述通道切換電路選擇其中一路I2S信號(hào)經(jīng)由I2S總線傳輸至所述的音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于通過所述同軸端子接入的同軸數(shù)字音頻信號(hào)經(jīng)由隔直電容隔離掉其中的直流分量后，傳輸至一數(shù)字邏輯電路進(jìn)行波形整形處理，然后輸出至所述的數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中包含有一用于對(duì)H1-Fi音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的音頻DAC芯片，所述音頻DAC芯片接收通過通道切換電路選擇輸出的一路I2S信號(hào)，并將所述I2S信號(hào)轉(zhuǎn)換成左聲道模擬差分信號(hào)和右聲道模擬差分信號(hào)，分別輸出至合成電路，以合成出一路單端左聲道模擬信號(hào)和一路單端右聲道模擬信號(hào)，分別輸出至所述的音頻輸出端子和耳機(jī)放大電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述耳機(jī)放大電路中包含有兩組音頻功放電路，分別用于對(duì)單端左聲道模擬信號(hào)和單端右聲道模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大處理；在每一組音頻功放電路中均包含有一個(gè)運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接收單端左聲道模擬信號(hào)或者單端右聲道模擬信號(hào)，反相輸入端連接一分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)，所述分壓電路連接在運(yùn)算放大器的輸出端與地之間；兩路運(yùn)算放大器的輸出端分別與耳機(jī)插座的左聲道引腳和右聲道引腳一一對(duì)應(yīng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述的每一組音頻功放電路中還包含有一顆NPN型三極管和一顆PNP型三極管，所述NPN型三極管的基極通過第一隔直電容連接所述運(yùn)算放大器的輸出端，并通過上拉電阻連接正電源，所述NPN型三極管的集電極連接所述的正電源，發(fā)射極連接所述運(yùn)算放大器的輸出端；所述PNP型三極管的基極通過第二隔直電容連接所述運(yùn)算放大器的輸出端，并通過下拉電阻連接負(fù)電源，所述PNP型三極管的集電極連接所述的負(fù)電源，發(fā)射極連接所述運(yùn)算放大器的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于所述單端左聲道模擬信號(hào)和單端右聲道模擬信號(hào)各自通過一路電位計(jì)進(jìn)行信號(hào)幅值調(diào)節(jié)后，輸出至所述的音頻功放電路，所述電位計(jì)的阻值調(diào)節(jié)端子設(shè)置在H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器的外殼上，用于調(diào)節(jié)左右聲道音量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的H1-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，其特征在于在所述外殼中還設(shè)置有適配器，通過電源線外接交流電源，并將所述交流電源轉(zhuǎn)換成至少為+18V的直流電源輸出至一單電源轉(zhuǎn)雙電源電路，以生成所述的正電源和負(fù)電源，所述正電源和負(fù)電源幅值相等、極性相反；在所述單電源轉(zhuǎn)雙電源電路中包含有一運(yùn)算放大芯片，所述運(yùn)算放大芯片的同相輸入端連接一電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)，所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)連接在適配器的直流電源輸出端子之間，由兩個(gè)等阻值的分壓電阻連接而成；所述運(yùn)算放大芯片的反相輸入端一方面通過一電阻連接所述電阻分壓網(wǎng)絡(luò)的分壓節(jié)點(diǎn)，另一方面通過一個(gè)由另一電阻和電容并聯(lián)形成的并聯(lián)支路連接運(yùn)算放大芯片的輸出端，所述運(yùn)算放大芯片的輸出端連接虛地點(diǎn)，通過運(yùn)算放大芯片的正電源端子和負(fù)電源端子分別輸出所述的正電源和負(fù)電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Hi-Fi音頻轉(zhuǎn)接器，包括外殼、設(shè)置在外殼上的同軸端子、USB端子、音頻輸出端子、耳機(jī)插座以及內(nèi)置于外殼中的電控板，在電控板上設(shè)置有音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和耳機(jī)放大電路，音頻數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)同軸數(shù)字音頻信號(hào)或者USB數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，一路輸出至音頻輸出端子，為外部功率放大設(shè)備提供信號(hào)輸入；另一路傳輸至耳機(jī)放大電路進(jìn)行功率放大處理后，輸出至耳機(jī)插座，推動(dòng)耳機(jī)輸出。本發(fā)明的Hi-Fi音頻轉(zhuǎn)接器可以插接到現(xiàn)有的電腦、機(jī)頂盒、CD機(jī)等不能滿足Hi-Fi輸出要求的音源設(shè)備上，用于對(duì)該類音源設(shè)備中Hi-Fi音頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)接輸出，并推動(dòng)后端放音設(shè)備或者高阻耳機(jī)實(shí)現(xiàn)高保真聲音的完美呈現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK103067822SQ20121054700
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
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