CN113259813A - 一种分频优化处理的音频芯片及耳机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种分频优化处理的音频芯片及耳机，包括：音频处理电路、切换单元、第一滤波单元、第一类型放大器、第二滤波单元以及第二类型放大器；通过音频处理电路对音频信号所进行的分频处理，使切换单元可以根据所述分频处理的结果而将具有不同频率的音频信号传送至具有不同特性的滤波单元和放大器来进行处理，使得再现频率范围内的音频信号和分频出的低频信号处理时不会有过多的功率消耗，再现频率范围外的音频信号和分频出的中高频信号处理时可以达到较佳的音质。

Description

一种分频优化处理的音频芯片及耳机

技术领域

本发明涉及音频输出设备领域，尤其涉及一种分频优化处理的音频芯片及耳机。

背景技术

现有的耳机中，通常只使用单一放大器来将所有的音频信号进行放大，这使得放大器在对具有不同频率的音频信号进行放大时，可能会因放大器本身的特性而造成在将音频信号放大的过程中发生不同的效能下降情形。

在将低频的音频信号经由低频常用类型放大器进行放大时，由于低频常用类型放大器在放大音频信号时的效率较低，使得若将低频常用类型放大器来放大低频的音频信号时，需要相当大的功率才能使得放大后的音频信号足够驱动低音扬声器。另一方面，在将中高频的音频信号经由中高频常用类型放大器进行放大时，由于中高频常用类型放大器在放大音频信号时的失真度较高，将使得放大后的中高频音频信号在经由扬声器播放时会出现杂音的情况，影响用户听觉体验。因此，仍需提供了一种降低能耗和失真度的分频优化处理的音频芯片。

发明内容

针对现有技术中的上述缺点，本发明提供一种分频优化处理的音频芯片，包括：音频处理电路、切换单元、第一滤波单元、第一类型放大器、第二滤波单元以及第二类型放大器；音频处理电路用于接收输入音频信号，并根据设定频率而对输入音频信号进行分频处理，借以获得低于设定频率的第一带宽音频信号与高于设定频率的第二带宽音频信号；切换单元连接音频处理电路，用于反应于音频处理电路的控制而传导第一带宽音频信号与第二带宽音频信号；第一滤波单元连接切换单元，用于对切换单元所传导的第一带宽音频信号进行可控滤波处理，借以产生第一滤波音频信号；第一类型放大器连接第一滤波单元，用于对第一滤波单元所传导的第一滤波音频信号进行第一类型放大处理，借以产生第一输出音频信号，输出给第一扬声器；第二滤波单元连接切换单元，用于对切换单元所传导的第二带宽音频信号进行可控滤波处理，借以产生第二滤波音频信号；第二类型放大器连接第二滤波单元，用于对第二滤波单元所传导的第二滤波音频信号进行第二类型放大处理，借以产生第二输出音频信号，输出给第二扬声器。

优选地，所述第一类型放大器可以为D类功率放大器，所述第二类型放大器可以为B类或是AB类功率放大器。

优选地，所述第一带宽音频信号的频率落入低带宽音频范围，所述第二带宽音频信号的频率落入中高带宽音频范围。

优选地，所述设定频率设置于1K-1.5KHz之间。

优选地，所述设定频率为固定值。

优选地，所述设定频率可由用户通过输入单元自行设定。

优选地，所述第一滤波单元包括第一比较器和第一防失真滤波器。

优选地，所述第一比较器用于比较第一带宽音频信号与第一扬声器的再现频率范围，当第一带宽音频信号的频率在所述第一扬声器的再现频率范围以外时，通过第一防失真滤波器根据第一扬声器的频率响应特性对第一带宽音频信号进行滤波，获得第一滤波音频信号，当第一带宽音频信号的频率在所述第一扬声器的再现频率范围之内时，直接将第一带宽音频信号输出为第一滤波音频信号。

优选地，所述第二滤波单元包括第二比较器和第二防失真滤波器。

优选地，所述第二比较器用于比较第二带宽音频信号与第二扬声器的再现频率范围，当第二带宽音频信号的频率在所述第二扬声器的再现频率范围以外时，通过第二防失真滤波器根据第二扬声器的频率响应特性对第二带宽音频信号进行滤波，获得第二滤波音频信号，当第二带宽音频信号的频率在所述第二扬声器的再现频率范围之内时，直接将第二带宽音频信号输出为第二滤波音频信号。

优选地，所述第一扬声器、第二扬声器的再现频率范围为固定值。

优选地，所述第一扬声器、第二扬声器的再现频率范围可由用户通过输入单元自行设定。

本发明还提供一种耳机，其具有上述任一种的分频优化处理的音频芯片。

优选地，所述耳机还包括左扬声器和右扬声器。

优选地，所述左扬声器至少包括所述第一扬声器和第二扬声器；所述右扬声器至少包括所述第一扬声器和第二扬声器。

本发明提出了一种分频优化处理的音频芯片及耳机，包括：音频处理电路、切换单元、第一滤波单元、第一类型放大器、第二滤波单元以及第二类型放大器；通过音频处理电路对音频信号所进行的分频处理，使切换单元可以根据所述分频处理的结果而将具有不同频率的音频信号传送至具有不同特性的滤波单元和放大器来进行处理，使得再现频率范围内的音频信号和分频出的低频信号处理时不会有过多的功率消耗，再现频率范围外的音频信号和分频出的中高频信号处理时可以达到较佳的音质。

附图说明

图1为本发明实施例一种分频优化处理的音频芯片的模块方框图。

图2为本发明实施例一种第一滤波单元/第二滤波单元的模块方框图。

其中，分频优化处理的音频芯片-100、音频处理电路-1、切换单元-2、第一滤波单元-3、第一类型放大器-5、第二滤波单元-4、第二类型放大器-6、第一扬声器-7、第二扬声器-8、第一比较器-9、第二比较器-10、第一防失真滤波器-11、第二防失真滤波器-12。

具体实施方式

为了应对现有的耳机系统的音频芯片能耗、失真度较高的问题，本发明所提供的分频优化处理的音频芯片及耳机是通过以下技术方案实现的：

实施例1：

本实施例提供一种分频优化处理的音频芯片100，请参阅图1，包括：音频处理电路1、切换单元2、第一滤波单元3、第一类型放大器5、第二滤波单元4以及第二类型放大器6；音频处理电路1用于接收输入音频信号SI，并根据设定频率而对输入音频信号SI进行分频处理，借以获得低于设定频率的第一带宽音频信号SF1与高于设定频率的第二带宽音频信号SF2；切换单元2连接音频处理电路1，用于反应于音频处理电路1的控制CI而传导第一带宽音频信号SF1与第二带宽音频信号SF2；第一滤波单元3连接切换单元2，用于对切换单元2所传导的第一带宽音频信号SF1进行可控滤波处理，借以产生第一滤波音频信号SL1；第一类型放大器5连接第一滤波单元3，用于对第一滤波单元3所传导的第一滤波音频信号SL1进行第一类型放大处理，借以产生第一输出音频信号SS1，输出给第一扬声器7；第二滤波单元4连接切换单元2，用于对切换单元2所传导的第二带宽音频信号SF2进行可控滤波处理，借以产生第二滤波音频信号SL2；第二类型放大器6连接第二滤波单元4，用于对第二滤波单元4所传导的第二滤波音频信号SL2进行第二类型放大处理，借以产生第二输出音频信号SS2，输出给第二扬声器8。

具体地，所述第一类型放大器5可以为D类功率放大器，所述第二类型放大器6可以为B类或是AB类功率放大器。

具体地，所述第一带宽音频信号SF1的频率落入低带宽音频范围，所述第二带宽音频信号SF2的频率落入中高带宽音频范围。

具体地，所述设定频率设置于1K-1.5KHz之间。

具体地，所述设定频率为固定值。

具体地，所述设定频率可由用户通过输入单元自行设定。

具体地，请参阅图2，所述第一滤波单元3包括第一比较器9和第一防失真滤波器11。

具体地，所述第一比较器9用于比较第一带宽音频信号SF1与第一扬声器7的再现频率范围，当第一带宽音频信号SF1的频率在所述第一扬声器7的再现频率范围以外时，通过第一防失真滤波器11根据第一扬声器7的频率响应特性对第一带宽音频信号SF1进行滤波，获得第一滤波音频信号SL1，当第一带宽音频信号SF1的频率在所述第一扬声器7的再现频率范围之内时，直接将第一带宽音频信号SF1输出为第一滤波音频信号SL1。

具体地，请参阅图2，所述第二滤波单元4包括第二比较器10和第二防失真滤波器12。

具体地，所述第二比较器10用于比较第二带宽音频信号SF2与第二扬声器8的再现频率范围，当第二带宽音频信号SF2的频率在所述第二扬声器8的再现频率范围以外时，通过第二防失真滤波器12根据第二扬声器8的频率响应特性对第二带宽音频信号SF2进行滤波，获得第二滤波音频信号SL2，当第二带宽音频信号SF2的频率在所述第二扬声器8的再现频率范围之内时，直接将第二带宽音频信号SF2输出为第二滤波音频信号SL2。

具体地，所述第一扬声器7、第二扬声器8的再现频率范围为固定值。

具体地，所述第一扬声器7、第二扬声器8的再现频率范围可由用户通过输入单元自行设定。

本发明可以通过音频处理电路1对输入音频信号SI所进行的分频处理，使切换单元2可以根据所述分频处理的结果而将具有不同频率的音频信号传送至具有不同特性的放大器来进行放大。当所述音频信号的频率低于设定频率时，切换单元2即可将此落入低带宽音频范围的低频频信号传送至功率放大效率较高的第一类型放大器5，使得第一类型放大器5在对低频音频信号进行第一类型放大处理时，不会有过多的功率消耗在此第一类型的放大处理5中。此外，当音频信号的频率高于设定频率时，切换单元2可将落入中高带宽音频范围的中高频音频信号传送至在进行放大处理时具有较低失真度的第二类型放大器6来进行放大，使得当此放大后的中高频音频信号被第二扬声器8播放时，可以达到较佳的音质。

通常，再现频率范围是指当再现声源时扬声器可以正常输出，而不产生较大程度是失真，的频率范围，其取决于扬声器的共振频率。通过调节共振频率，即使输入音频信号超出了扬声器的再现频率范围，中大型扬声器也可以输出具有相应声级的声音。然而，由于安装尺寸，微型扬声器往往不具有调节谐振频率的功能。因此，当输入超出扬声器的再现频率范围的音频信号时，微型扬声器会发生声音劣化或失真。本发明可以将不超出扬声器的再现频率范围的音频信号直接输出，进一步减少能耗；可以将超出扬声器的再现频率范围的音频信号进行滤波，进一步较少失真。

实施例2：

本实施例提供一种耳机，其具有上述的分频优化处理的音频芯片100，具备相同的性能，不再赘述。

具体地，所述耳机还包括左扬声器和右扬声器。

具体地，所述左扬声器至少包括所述第一扬声器7和第二扬声器8；所述右扬声器至少包括所述第一扬声器7和第二扬声器8。

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)

1.一种分频优化处理的音频芯片，其特征在于，包括：音频处理电路、切换单元、第一滤波单元、第一类型放大器、第二滤波单元以及第二类型放大器；其中，

音频处理电路用于接收输入音频信号，并根据设定频率而对输入音频信号进行分频处理，借以获得低于设定频率的第一带宽音频信号与高于设定频率的第二带宽音频信号；

切换单元连接音频处理电路，用于反应于音频处理电路的控制而传导第一带宽音频信号与第二带宽音频信号；

第一滤波单元连接切换单元，用于对切换单元所传导的第一带宽音频信号进行可控滤波处理，借以产生第一滤波音频信号；

第一类型放大器连接第一滤波单元，用于对第一滤波单元所传导的第一滤波音频信号进行第一类型放大处理，借以产生第一输出音频信号，输出给第一扬声器；

第二滤波单元连接切换单元，用于对切换单元所传导的第二带宽音频信号进行可控滤波处理，借以产生第二滤波音频信号；

第二类型放大器连接第二滤波单元，用于对第二滤波单元所传导的第二滤波音频信号进行第二类型放大处理，借以产生第二输出音频信号，输出给第二扬声器。

2.根据权利要求1所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一类型放大器为D类功率放大器，所述第二类型放大器为B类或是AB类功率放大器。

3.根据权利要求1或2所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一带宽音频信号的频率落入低带宽音频范围，所述第二带宽音频信号的频率落入中高带宽音频范围。

4.根据权利要求1或2所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述设定频率设置于1K-1.5KHz之间。

5.根据权利要求3所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述设定频率为固定值。

6.根据权利要求3所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述设定频率由用户通过输入单元自行设定。

7.根据权利要求1或2所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一滤波单元包括第一比较器和第一防失真滤波器。

8.根据权利要求7所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一比较器用于比较第一带宽音频信号与第一扬声器的再现频率范围，当第一带宽音频信号的频率在所述第一扬声器的再现频率范围以外时，通过第一防失真滤波器根据第一扬声器的频率响应特性对第一带宽音频信号进行滤波，获得第一滤波音频信号，当第一带宽音频信号的频率在所述第一扬声器的再现频率范围之内时，直接将第一带宽音频信号输出为第一滤波音频信号。

9.根据权利要求1或2所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第二滤波单元包括第二比较器和第二防失真滤波器。

10.根据权利要求9所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第二比较器用于比较第二带宽音频信号与第二扬声器的再现频率范围，当第二带宽音频信号的频率在所述第二扬声器的再现频率范围以外时，通过第二防失真滤波器根据第二扬声器的频率响应特性对第二带宽音频信号进行滤波，获得第二滤波音频信号，当第二带宽音频信号的频率在所述第二扬声器的再现频率范围之内时，直接将第二带宽音频信号输出为第二滤波音频信号。

11.根据权利要求8或10所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一扬声器、第二扬声器的再现频率范围为固定值。

12.根据权利要求8或10所述的分频优化处理的音频芯片，其特征在于，所述第一扬声器、第二扬声器的再现频率范围由用户通过输入单元自行设定。

13.一种耳机，其特征在于，其具有权利要求1-12任一项所述的分频优化处理的音频芯片。

14.根据权利要求13所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括左扬声器和右扬声器。

15.根据权利要求13所述的耳机，其特征在于，所述左扬声器至少包括所述第一扬声器和第二扬声器；所述右扬声器至少包括所述第一扬声器和第二扬声器。

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