CN113099343A - 一种音频输出控制芯片及耳机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种音频输出控制芯片及耳机，通过CPU控制检测单元检测耳机的阻抗，根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元和/或放大器对音频信号的放大幅度以调节耳机音量；使得不论使用者插入何种音频播放终端，都会输出适合人耳可接受的声音，且为人耳能舒服聆听的音量，不至于发生音量过大或过小，也不会伤害耳朵更不会烧毁耳机，大幅度地改善现有技术的缺失。
Description
技术领域
本发明是涉及耳机音频处理技术领域，具体涉及一种音频输出控制芯片及耳机。
背景技术
现有的适配耳机一般具有不同量级的阻抗，较低量级的阻抗为16欧姆及32欧姆，较高量级的阻抗可达几百欧姆。然而，现有的音频播放终端，例如笔记型电脑、平板电脑、智能手机等，并不能够自动侦测耳机阻抗，若设计为一般适用于较低量级的阻抗的耳机的情形下，则驱动较低量级的阻抗的耳机声音听起来刚好，但是，当要驱动较高量级的阻抗的耳机时，其播放的声音就会太小声。反之，若设计为一般适用于较高量级的阻抗的耳机的情形下，则驱动较高量级的阻抗的耳机，其播放的声音听起来适中，但是，当驱动较低量级的阻抗的耳机播放时，就会因为放大功率过大而造成声音太大声，不仅仅伤害耳朵甚或是会将耳机烧毁。鉴于此，有必要提供一种可根据耳机阻抗自动调节音频输出音量的耳机音频输出控制芯片。
发明内容
针对现有技术中的上述缺点，本发明提供一种音频输出控制芯片，包括：音效解码器，用于对音频播放终端输出的音频信号进行解码处理；数模控制单元，用于将解码处理后的音频信号进行数模转换后输出数模控制单元右输出信号给右声道电流电压转换器，以及输出数模控制单元左输出信号给左声道电流电压转换器；放大器，将右声道电流电压转换器及左声道电流电压转换器转换后的音频信号进行放大后输出至右扬声器和左扬声器；检测单元，用于检测耳机的阻抗，包括检测电阻及开关，所述检测电阻的一端连接电源，另一端连接至CPU，同时还经所述开关连接至所述放大器与所述右扬声器或左扬声器之间；以及CPU，连接检测单元，用于控制该检测单元检测耳机的阻抗，并根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元和/或放大器对音频信号的放大幅度以调节耳机音量。
优选地，所述检测单元的开关初始状态为闭合状态，所述CPU通过所述检测单元检测得到耳机的阻抗；需要播放音频信号前，所述CPU控制所述开关断开。
优选地，当所述检测单元读取所述耳机的阻抗值之后，将所述耳机的阻抗值传送给CPU时，所述CPU依据预设数模转换音量曲线执行控制所述数模控制单元的数字转换为模拟的控制。
优选地，所述预设数模转换音量曲线基于音频播放终端基准耳机的阻抗值预设有限多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量，差值获取任一耳机的阻抗值下对应的音量输出控制衰减量。
优选地，当耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越小，则音量输出控制衰减量越小；耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越大，则音量输出控制衰减量越多。
优选地，所述基准耳机的阻抗值为600Ω，音量输出控制衰减量为-0dB。
优选地，所述多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量为：耳机的阻抗值为600Ω时，音量输出控制衰减量为-0dB；耳机的阻抗值为650Ω时，音量输出控制衰减量为-18dB；耳机的阻抗值为300Ω时，音量输出控制衰减量为-10dB；耳机的阻抗值为100Ω时，音量输出控制衰减量为-15dB；耳机的阻抗值为50Ω时，音量输出控制衰减量为-25dB。
优选地，所述的右声道电流电压转换器包括有第一放大器与第二放大器。
优选地，所述第一放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元右输出信号的第一端；第一放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第一反馈阻抗；所述的第一反馈阻抗可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第一反馈阻抗的电路；所述第二放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元右输出信号的第二端；所述第二放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第二反馈阻抗，而第二反馈阻抗电路元件的组成与第一反馈阻抗相同；所述第一放大器与第二放大器的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压；第一放大器与第二放大器的输出端则为右声道电流电压转换器输出信号。
优选地，所述的参考电压则是由电源经过第一电阻与第二电阻的串接分压所组成；第二电阻并联有第一电容。
优选地，所述的左声道电流电压转换器包括有第三放大器与第四放大器。
优选地，所述第三放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元左输出信号的第a端；第三放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第三反馈阻抗；所述的第三反馈阻抗可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第三反馈阻抗的电路；所述第四放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元左输出信号的第b端；所述第四放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第四反馈阻抗，而第四反馈阻抗电路元件的组成与第三反馈阻抗相同；所述第三放大器与第四放大器的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压；第三放大器与第四放大器的输出端为左声道电流电压转换器输出信号。
优选地，所述的参考电压则是由电源经过第三电阻与第四电阻的串接分压所组成；第四电阻并联有第二电容。
本发明还提供一种耳机，其具有上述任一种的音频驱动系统芯片。优选地，所述耳机为头戴式耳机。
本发明提供一种音频输出控制芯片及耳机，通过CPU控制检测单元检测耳机的阻抗，根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元和/或放大器对音频信号的放大幅度以调节耳机音量；使得不论使用者插入何种音频播放终端，都会输出适合人耳可接受的声音，且为人耳能舒服聆听的音量，不至于发生音量过大或过小，也不会伤害耳朵更不会烧毁耳机，大幅度地改善现有技术的缺失。
附图说明
图1为本发明实施例一种音频输出控制芯片的电路示意图。
图2为本发明实施例一种右声道电流电压转换器的电路示意图。
图3为本发明实施例一种左声道电流电压转换器的电路示意图。
其中，音频输出控制芯片-100、左扬声器-20、右扬声器-21、检测单元-30、CPU-40、数模控制单元-50、数模控制单元右输出信号-51、第一端-51a、第二端-51b、数模控制单元左输出信号-52、第a端-52a、第b端-52b、右声道电流电压转换器-60、右声道电流电压转换器输出信号-61、第一放大器-62、第二放大器-63、第一反馈阻抗-64、第二反馈阻抗-65、左声道电流电压转换器-70、左声道电流电压转换器输出信号-71、第三放大器-72、第四放大器-73、第三反馈阻抗-74、第四反馈阻抗-75、放大器-80、音效解码器-90、电源-VCC、参考电压-VREF、开关控制信号-CON、第一电阻-R61、第二电阻-R62、第三电阻-R71、第四电阻-R72、第一电容-C61、第二电容-C71。
具体实施方式
为了应对现有的耳机对于不同音频播放终端适配性差，时常出现音量过大或过小的问题，本发明所提供的音频输出控制芯片及耳机是通过以下技术方案实现的：
实施例1：
本实施例提供一种音频输出控制芯片100，请参阅图1，包括：音效解码器90，用于对音频播放终端输出的音频信号进行解码处理；数模控制单元50，用于将解码处理后的音频信号进行数模转换后输出数模控制单元右输出信号51给右声道电流电压转换器60，以及输出数模控制单元左输出信号52给左声道电流电压转换器70；放大器80，将右声道电流电压转换器60及左声道电流电压转换器70转换后的音频信号进行放大后输出至右扬声器21和左扬声器20；检测单元30，用于检测耳机的阻抗，包括检测电阻及开关，所述检测电阻的一端连接电源，另一端连接至CPU40，同时还经所述开关连接至所述放大器80与所述右扬声器21或左扬声器20之间；以及CPU40，连接检测单元30，用于控制该检测单元30检测耳机的阻抗，并根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元50和/或放大器80对音频信号的放大幅度以调节耳机音量。
具体地，所述检测单元30的开关初始状态为闭合状态，所述CPU40通过所述检测单元30检测得到耳机的阻抗；需要播放音频信号前，所述CPU40控制所述开关断开。
具体地，当所述检测单元30读取所述耳机的阻抗值之后，将所述耳机的阻抗值传送给CPU40时，所述CPU40依据预设数模转换音量曲线执行控制所述数模控制单元50的数字转换为模拟的控制。
具体地，所述预设数模转换音量曲线基于音频播放终端基准耳机的阻抗值预设有限多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量，差值获取任一耳机的阻抗值下对应的音量输出控制衰减量。
具体地，当耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越小，则音量输出控制衰减量越小；耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越大，则音量输出控制衰减量越多。
具体地，所述基准耳机的阻抗值为600Ω，音量输出控制衰减量为-0dB。
具体地，所述多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量为：耳机的阻抗值为600Ω时，音量输出控制衰减量为-0dB；耳机的阻抗值为650Ω时，音量输出控制衰减量为-18dB；耳机的阻抗值为300Ω时，音量输出控制衰减量为-10dB；耳机的阻抗值为100Ω时，音量输出控制衰减量为-15dB；耳机的阻抗值为50Ω时，音量输出控制衰减量为-25dB。
具体地，请参阅图1和图2，所述的右声道电流电压转换器60包括有第一放大器62与第二放大器63。
具体地，所述第一放大器62的反向输入端连接数模控制单元50所输出的数模控制单元右输出信号51的第一端51a；第一放大器62的非反向输入端与输出端的间连接有第一反馈阻抗64；所述的第一反馈阻抗64可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第一反馈阻抗64的电路；所述第二放大器63的反向输入端连接数模控制单元50所输出的数模控制单元右输出信号51的第二端51b；所述第二放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第二反馈阻抗65，而第二反馈阻抗65电路元件的组成与第一反馈阻抗64相同；所述第一放大器62与第二放大器63的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压VREF；第一放大器62与第二放大器63的输出端则为右声道电流电压转换器输出信号61。
具体地，所述的参考电压VREF则是由电源VCC经过第一电阻R61与第二电阻R62的串接分压所组成；第二电阻R62并联有第一电容C61。
具体地，请参阅图1和图3，所述的左声道电流电压转换器70包括有第三放大器72与第四放大器73。
具体地，所述第三放大器72的反向输入端连接数模控制单元50所输出的数模控制单元左输出信号52的第a端52a；第三放大器72的非反向输入端与输出端的间连接有第三反馈阻抗74；所述的第三反馈阻抗74可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第三反馈阻抗74的电路；所述第四放大器73的反向输入端连接数模控制单元50所输出的数模控制单元左输出信号52的第b端52b；所述第四放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第四反馈阻抗75，而第四反馈阻抗75电路元件的组成与第三反馈阻抗74相同；所述第三放大器72与第四放大器73的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压VREF；第三放大器72与第四放大器73的输出端为左声道电流电压转换器输出信号71。
具体地，所述的参考电压VREF则是由电源VCC经过第三电阻R71与第四电阻R72的串接分压所组成；第四电阻R72并联有第二电容C71。
上述音频输出控制芯片100通过CPU控制检测单元检测耳机的阻抗，根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元和/或放大器对音频信号的放大幅度以调节耳机音量；使得不论使用者插入何种音频播放终端，都会输出适合人耳可接受的声音，且为人耳能舒服聆听的音量，不至于发生音量过大或过小，也不会伤害耳朵更不会烧毁耳机，大幅度地改善现有技术的缺失。
实施例2：
本实施例提供一种耳机，其具有上述的音频输出控制芯片，所述耳机具体可以是一种头戴式耳机，具备相同的性能，不再赘述。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种音频输出控制芯片，其特征在于，包括：音效解码器，用于对音频播放终端输出的音频信号进行解码处理；数模控制单元，用于将解码处理后的音频信号进行数模转换后输出数模控制单元右输出信号给右声道电流电压转换器，以及输出数模控制单元左输出信号给左声道电流电压转换器；放大器，将右声道电流电压转换器及左声道电流电压转换器转换后的音频信号进行放大后输出至右扬声器和左扬声器；检测单元，用于检测耳机的阻抗，包括检测电阻及开关，所述检测电阻的一端连接电源，另一端连接至CPU，同时还经所述开关连接至所述放大器与所述右扬声器或左扬声器之间；以及CPU，连接检测单元，用于控制该检测单元检测耳机的阻抗，并根据耳机的阻抗控制所述数模控制单元和/或放大器对音频信号的放大幅度以调节耳机音量。
2.根据权利要求1所述的音频输出控制芯片，其特征在于，所述检测单元的开关初始状态为闭合状态，所述CPU通过所述检测单元检测得到耳机的阻抗；需要播放音频信号前，所述CPU控制所述开关断开。
3.根据权利要求1所述的音频输出控制芯片，其特征在于，当所述检测单元读取所述耳机的阻抗值之后，将所述耳机的阻抗值传送给CPU时，所述CPU依据预设数模转换音量曲线执行控制所述数模控制单元的数字转换为模拟的控制。
4.根据权利要求3所述的音频输出控制芯片，其特征在于，所述预设数模转换音量曲线基于音频播放终端基准耳机的阻抗值预设有限多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量，差值获取任一耳机的阻抗值下对应的音量输出控制衰减量。
5.根据权利要求4所述的音频输出控制芯片，其特征在于，当耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越小，则音量输出控制衰减量越小；耳机阻抗值相对于基准耳机的阻抗值偏离的绝对值越大，则音量输出控制衰减量越多。
6.根据权利要求5所述的音频输出控制芯片，其特征在于，所述基准耳机的阻抗值为600Ω，音量输出控制衰减量为-0dB。
7.根据权利要求5所述的音频输出控制芯片，其特征在于，所述多个耳机的阻抗值及其对应的多个音量输出控制衰减量为：耳机的阻抗值为600Ω时，音量输出控制衰减量为-0dB；耳机的阻抗值为650Ω时，音量输出控制衰减量为-18dB；耳机的阻抗值为300Ω时，音量输出控制衰减量为-10dB；耳机的阻抗值为100Ω时，音量输出控制衰减量为-15dB；耳机的阻抗值为50Ω时，音量输出控制衰减量为-25dB。
8.根据权利要求1所述的音频输出控制芯片，其特征在于，所述的右声道电流电压转换器包括有第一放大器与第二放大器。
9.根据权利要求8所述的音频输出控制芯片，所述第一放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元右输出信号的第一端；第一放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第一反馈阻抗；所述的第一反馈阻抗可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第一反馈阻抗的电路；所述第二放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元右输出信号的第二端；所述第二放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第二反馈阻抗，而第二反馈阻抗电路元件的组成与第一反馈阻抗相同；所述第一放大器与第二放大器的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压；第一放大器与第二放大器的输出端则为右声道电流电压转换器输出信号。
10.根据权利要求9所述的音频输出控制芯片，所述的参考电压则是由电源经过第一电阻与第二电阻的串接分压所组成；第二电阻并联有第一电容。
11.根据权利要求1所述的音频输出控制芯片，所述的左声道电流电压转换器包括有第三放大器与第四放大器。
12.根据权利要求11所述的音频输出控制芯片，所述第三放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元左输出信号的第a端；第三放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第三反馈阻抗；所述的第三反馈阻抗可以采用电阻先串联电容，之后再与电阻作并联而完成第三反馈阻抗的电路；所述第四放大器的反向输入端连接数模控制单元所输出的数模控制单元左输出信号的第b端；所述第四放大器的非反向输入端与输出端的间连接有第四反馈阻抗，而第四反馈阻抗电路元件的组成与第三反馈阻抗相同；所述第三放大器与第四放大器的非反向输入端相连接，并且连接有参考电压；第三放大器与第四放大器的输出端为左声道电流电压转换器输出信号。
13.根据权利要求12所述的音频输出控制芯片，所述的参考电压则是由电源经过第三电阻与第四电阻的串接分压所组成；第四电阻并联有第二电容。
14.一种耳机，其特征在于，其具有权利要求1-13任一项所述的音频输出控制芯片。
15.根据权利要求14所述的耳机，其特征在于，所述耳机为头戴式耳机。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 2001, Yingbin West Road, Bacheng Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215311 Applicant after: Kunshan Haifeiman Technology Group Co.,Ltd. Address before: 2 / F, North building, 1339 Shuixiu Road, Yushan Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: HEAD-DIRECT (KUNSHAN) Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215300 No. 2001 Yingbin West Road, Bacheng Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Kunshan Haifeiman Technology Group Co.,Ltd. Address before: No. 2001, Yingbin West Road, Bacheng Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province, 215311 Applicant before: Kunshan Haifeiman Technology Group Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240914 Address after: Room 202, Unit 3, Building 5, Jindahuayuan Community, Quanshan District, Xuzhou City, Jiangsu Province 221000 Applicant after: Bian Yaping Country or region after: China Address before: 215300 No. 2001 Yingbin West Road, Bacheng Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: Kunshan Haifeiman Technology Group Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210709 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |