消除主动降噪耳机爆破音的电路、方法和主动降噪耳机

摘要

本发明公开了一种消除主动降噪耳机爆破音的电路、方法和主动降噪耳机，该电路包括：充放电电路、上电延时电路和断电延时电路；充放电电路，用于在系统上电时，经第一预定延时时间控制喇叭输出音频信号；或者在系统断电时经第三预定延时时间控制喇叭恢复到输出音频信号的状态；上电延时电路，用于在系统上电时经第二预定延时时间后控制主动降噪耳机的主动降噪芯片完成上电；断电延时电路，用于在系统断电时经第四预定延时时间控制主动降噪耳机的音量调节芯片完成断电。本发明的这种电路通过纯硬件的时序电路设计能够有效消除主动降噪耳机开关机和音量调节引起的爆破音音，并且易于实现、成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及主动降噪耳机领域，具体涉及一种消除主动降噪耳机爆破音 的电路、方法和主动降噪耳机。

背景技术

主动降噪耳机是在耳机线控或者耳机内，加入降噪处理芯片，通过降噪 处理芯片产生与外界噪音相等的反向声波，从而中和、抵消外界噪音来达到 主动降噪的效果。由于耳机中的音频器件在上电、断电瞬间以及上电稳定后， 各种操作带来的瞬态冲击会产生一定的爆破声(即POP音)，POP音的产生 是由于主动降噪耳机上电、下电或电压变化过程中产生的，所以与耳机内芯 片的上电或下电的时序是有关系的。现有的主动降噪耳机的电路结构中，上 电或断电时，耳机的音量调节芯片和主动降噪芯片以及输出音频信号同时上 电或断电，因而会产生POP音等噪音，影响了耳机的音质。目前，主流的主 动降噪耳机进行开关机和音量调节时都会产生一定的POP音。例如，Bose 的入耳式消噪耳机型号Quiet Comfort 20测试开关机时有明显的POP音、华 为的AM180主动降噪耳机测试开关机和音量调节时也有一定的POP音。主 动降噪耳机的最终目的是要消除自身和外界产生的噪声，使用户听到最自然 和完美的声音。因此有必要提供一种消除主动降噪耳机开关机和音量调节引 起POP音的方案，提升主动降噪耳机的音质。

发明内容

本发明提供了一种消除主动降噪耳机爆破音的电路、方法和主动降噪耳 机，利用本发明的这种消除主动降噪耳机爆破音的电路、方法能够消除主动 降噪耳机开关机和音量调节引起POP音，提升主动降噪耳机的音质。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种消除主动降噪耳机爆破音的电路， 该电路包括：充放电电路、上电延时电路和断电延时电路；

充放电电路的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接；另一端与 主动降噪耳机的喇叭连接；

上电延时电路的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接，另一端 与主动降噪耳机的主动降噪芯片连接；

断电延时电路的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接，另一端 与主动降噪耳机的音量调节芯片连接；

充放电电路，用于在系统上电时，控制喇叭经过第一预定延时时间输出 音频信号；或者，在系统断电时，控制喇叭经过第三预定延时时间恢复到输 出音频信号的状态；

上电延时电路，用于在系统上电时，控制主动降噪耳机的主动降噪芯片 经过第二预定延时时间完成上电；

断电延时电路，用于在系统断电时，控制主动降噪耳机的音量调节芯片 经过第四预定延时时间完成断电。

可选地，充放电电路包括：充电电路和放电电路，充电电路包括第一二 极管、第二电容、第三电阻、第一三极管，放电电路包括第二电阻、第二二 极管、第一三极管、第二电容、第四电阻、第二场效应管和第一电阻；

上电延时电路包括：第四二极管、第六电阻和第四电容；

断电延时电路包括：第三二极管、第五电阻和第三电容；

第一二极管的正极经主动降噪耳机的系统开关与电源连接；

第一二极管的负极分别与第二电阻的一端以及第一三极管的发射极连 接；

第二电阻的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

第一三极管的基极与第三电阻的一端连接；

第一三极管的集电极分别与第四电阻的一端以及第二场效应管的栅极连 接；

第三电阻的另一端分别与第二二极管的正极以及第二电容的一端连接；

第二电容的另一端接地；

第二二极管的负极与第一二极管的正极连接；

第四电阻的另一端分别与第二场效应管的源极以及第二电容的另一端连 接；

第二场效应管的漏极经第一电阻与主动降噪耳机的喇叭的正极连接；

主动降噪耳机的喇叭的负极接地；

第三二极管的正极与第一二极管的正极连接；

第三二极管的负极分别与第五电阻的一端、第三电容的一端以及主动降 噪耳机的音量调节芯片连接；

第三电容的另一端与第五电阻的另一端连接并接地；

第四二极管的负极与第六电阻的一端以及第一二极管的正极连接；

第四二极管的正极分别与第六电阻的另一端、第四电容的一端以及主动 降噪耳机的主动降噪芯片连接；

第四电容的另一端接地。

可选地，第一预定延迟时间由第三电阻、第二电容和电源电压确定；第 二预定延迟时间由第六电阻、第四电容确定；第三预定延迟时间由第二电阻、 第一电容和电源电压确定；第四预定延迟时间由第五电阻和第三电容的值确 定。

可选地，第二预定延时时间小于第一预定延时时间，且第二预定延时时 间大于0秒，第一预定延时时间小于0.7秒；

第四预定延时时间小于第三预定延时时间，且第四预定延时时间大于0 秒，第三预定延时时间小于0.7秒。

可选地，第一三极管为PNP三极管；第二场效应管为NMOS管。

根据本发明的另一个方面，提供了一种主动降噪耳机，主动降噪耳机包 括：本发明一个方面的消除主动降噪耳机爆破音的电路。

根据本发明的再一个方面，提供了一种消除主动降噪耳机爆破音的方法， 该方法包括：

在主动降噪耳机的电源与喇叭之间设置充放电电路；

在主动降噪耳机的电源与主动降噪芯片之间设置上电延时电路；

在主动降噪耳机的电源与音量调节芯片之间设置断电延时电路；

利用充放电电路，在系统上电时，控制喇叭经过第一预定延时时间输出 音频信号；或者，在系统断电时，控制喇叭经过第三预定延时时间恢复到输 出音频信号的状态；

利用上电延时电路，在系统上电时，控制主动降噪耳机的主动降噪芯片 经过第二预定延时时间完成上电；

利用断电延时电路，在系统断电时，控制主动降噪耳机的音量调节芯片 经过第四预定延时时间完成断电。

可选地，充放电电路包括：充电电路和放电电路，充电电路包括第一二 极管、第二电容、第三电阻、第一三极管，放电电路包括第二电阻、第二二 极管、第一三极管、第一电容、第四电阻、第二场效应管和第一电阻；上电 延时电路包括：第四二极管、第六电阻和第四电容；

断电延时电路包括：第三二极管、第五电阻和第三电容；

第一二极管的正极经主动降噪耳机的系统开关与电源连接；

第一二极管的负极分别与第二电阻的一端以及第一三极管的发射极连 接；

第二电阻的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；

第一三极管的基极与第三电阻的一端连接；

第一三极管的集电极分别与第四电阻的一端以及第二场效应管的栅极连 接；

第三电阻的另一端分别与第二二极管的正极以及第二电容的一端连接；

第二电容的另一端接地；

第二二极管的负极与第一二极管的正极连接；

第四电阻的另一端分别与第二场效应管的源极以及第二电容的另一端连 接；

第二场效应管的漏极经第一电阻与主动降噪耳机的喇叭的正极连接；

主动降噪耳机的喇叭的负极接地；

第三二极管的正极与第一二极管的正极连接；

第三二极管的负极分别与第五电阻的一端、第三电容的一端以及主动降 噪耳机的音量调节芯片连接；

第三电容的另一端与第五电阻的另一端连接并接地；

第四二极管的负极与第六电阻的一端以及第一二极管的正极连接；

第四二极管的正极分别与第六电阻的另一端、第四电容的一端以及主动 降噪耳机的主动降噪芯片连接；

第四电容的另一端接地。

可选地，第二预定延时时间小于第一预定延时时间，且第二预定延时时 间大于0秒，第一预定延时时间小于0.7秒；

第四预定延时时间小于第三预定延时时间，且第四预定延时时间大于0 秒，第三预定延时时间小于0.7秒。

可选地，第一三极管为PNP三极管；第二场效应管为NMOS管。

本发明的这种消除主动降噪耳机爆破音的电路，通过对耳机内产生POP 音的噪声源延时不同的预定时间，利用电平时序有效消除主动降噪耳机POP 音，提高主动降噪耳机的音质。另外，该电路结构简单、易于实现并且成本 低廉。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机爆破音的电路的 结构框图；

图2是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机爆破音的电路的 电路图；

图3是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机电路在系统上电 时，主动降噪耳机的电压变化波形示意图；

图4是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机电路在系统断电 时，主动降噪耳机的电压变化波形示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：针对主动降噪耳机在上电、断电以及音量调节时 产生爆破音的问题，通过设计硬件时序电路，控制噪声源延时不同时间开始 上电或断电，从而避免了主动降噪耳机的主动降噪芯片、音量调节芯片以及 输出音频信号同时上电或断电用户能够听到该爆破音的现象发生。

本发明提供了一种消除主动降噪耳机爆破音的电路，图1是本发明一个 实施例提供的一种消除主动降噪耳机爆破音的电路的结构框图，参见图1， 该电路100包括：充放电电路110、上电延时电路130和断电延时电路120；

充放电电路110的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接；另一 端与主动降噪耳机的喇叭连接；

上电延时电路130的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接，另 一端与主动降噪耳机的主动降噪芯片连接；

断电延时电路120的一端通过主动降噪耳机的系统开关与电源连接，另 一端与主动降噪耳机的音量调节芯片连接；

充放电电路110，用于在系统上电时，控制喇叭经过第一预定延时时间 T1输出音频信号；或者，在系统断电时，控制喇叭经过第三预定延时时间 T3恢复到输出音频信号的状态；

上电延时电路130，用于在系统上电时，控制主动降噪耳机的主动降噪 芯片经过第二预定延时时间T2完成上电；

断电延时电路120，用于在系统断电时，控制主动降噪耳机的音量调节 芯片经过第四预定延时时间T4完成断电。

该消除主动降噪耳机爆破音的电路100通过充放电电路110在系统上电 时经第一预定延时时间T1控制耳机的喇叭输出音频信号，同时通过上电延 时电路130，控制主动降噪芯片经过第二预定延时时间T2完成上电，这样在 系统上电时，耳机的主动降噪芯片延时上电和音量调节芯片立即上电产生的 爆破音能够在耳机的喇叭输出音频信号之前通过耳机的喇叭端输出降噪，降 噪完成后耳机的喇叭再输出音频信号，这样用户在使用耳机时，不会感受到 系统上电时产生的爆破音，能够提升用户的使用体验。

系统断电时，充放电电路与延时电路的工作过程是与上电时的工作过程 相对应的，即在系统断电时，耳机的主动降噪芯片立即断电，通过充放电电 路110控制耳机的喇叭停止输出音频信号(喇叭接地)；同时，通过断电延时 电路120控制耳机的音量调节芯片经第四预定延时时间T4后完成断电，在 降噪完成后，耳机的喇叭再恢复到能够输出音频信号的状态(喇叭的电压恢 复到高电平)，这样用户在使用耳机时，也不会感受到断电时由于音量调节芯 片和主动降噪芯片与输出音频信号同时断电引起的爆破音，从而提升了主动 降噪耳机的音质。

图2是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机爆破音的电路的 电路图，参见图2，该电路包括：充放电电路、上电延时电路和断电延时电 路；

充放电电路包括：充电电路和放电电路，充电电路包括第一二极管D1、 第二电容C2、第三电阻R3、第一三极管Q1，放电电路包括第二电阻R2、 第二二极管D2、第一三极管Q1、第一电容C1、第四电阻R4、第二场效应 管Q2和第一电阻R1；

上电延时电路包括：第四二极管D4、第六电阻R6和第四电容C4；

断电延时电路包括：第三二极管D3、第五电阻R5和第三电容C3；第 一二极管D1的正极经主动降噪耳机的系统开关与电源连接；

第一二极管D1的负极分别与第二电阻R2的一端以及第一三极管Q1的 发射极连接；第二电阻R2的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容 C1的另一端接地；

第一三极管Q1的基极与第三电阻R3的一端连接；第一三极管Q1的集 电极分别与第四电阻R4的一端以及第二场效应管Q2的栅极连接；第三电阻 R3的另一端分别与第二二极管D2的正极以及第二电容C2的一端连接；

第二电容C2的另一端接地；第二二极管D2的负极与第一二极管D1的 正极连接；第四电阻R4的另一端分别与第二场效应管Q2的源极以及第二电 容C2的另一端连接；第二场效应管Q2的漏极经第一电阻R1与主动降噪耳 机的喇叭的正极连接；主动降噪耳机的喇叭的负极接地；

第三二极管D3的正极与第一二极管D1的正极连接；第三二极管D3的 负极分别与第五电阻R5的一端以及第三电容C3的一端以及主动降噪耳机的 音量调节芯片连接；

第三电容C3的另一端与第五电阻R5的另一端连接并接地；第四二极管 D4的负极与第六电阻R6的一端以及第一二极管D1的正极连接；

第四二极管D4的正极分别与第六电阻R6的另一端、第四电容C4的一 端以及主动降噪耳机的主动降噪芯片连接；第四电容C4的另一端接地。

在图2中，S1代表主动降噪耳机的系统开关、V1代表主动降噪耳机的 电源，V2代表模拟的音频信号，对应主动降噪耳机的喇叭。第一三极管为 PNP三极管，第二场效应管Q2为NMOS管。

为了验证本发明实施例的这种消除主动降噪耳机爆破音的电路结构的效 果，对该电路进行了仿真。在图2中，示波器的端子连接到耳机的输出端， 系统开关和电源的端子连接到耳机的输入端。DC1代表音量调节芯片的电压 信号，接入示波器的输入端口，DC2代表主动降噪芯片的电压信号，接入示 波器的另一输入端口，示波器有接地端。在主动降噪耳机工作时，音量调节 芯片的底噪(除有用信号以外的总噪声)大于主动降噪芯片的底噪。

图2是为了对本发明的这种电路进行仿真而将电路的DC1、DC2和 AUDIO端与示波器连接，实际的耳机电路结构中，DC1接入主动降噪耳机 的音量调节芯片，DC2接入耳机的主动降噪芯片。

该电路在系统上电时的工作过程是：当系统开关S1向上闭合系统上电， 音量调节芯片立即上电(即POP音噪声立即输出)，电源V1通过由第一二 极管D1、第一三极管Q1、第三电阻R3、第二电容C2构成的充电电路使第 二场效应管Q2迅速导通且V2信号接地，然后经过第一预定延时时间T1， 第一三极管Q1截止，使得第二场效应管Q2截止且V2信号恢复正常(输出 音频信号)；电源V1通过第四二极管D4、第六电阻R6、第四电容C4构成 的上电延时电路，经过第二预定延时时间T2，使主动降噪芯片的电压DC2 达到主动降噪芯片允许的供电电压。

图3是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机电路在系统上电 时，主动降噪耳机的电压变化波形示意图；参见图3，

在图3中，灰色阴影波形代表主动降噪耳机的喇叭端的电压随时间的变 化过程，即耳机喇叭端的电压变化过程是：在系统上电时，第二场效应管Q2 导通导致V2信号接地，经过第一预定延时时间T1，喇叭端的电压恢复到输 出音频信号的状态，电压信号为高电平。线条的波形代表主动降噪芯片的电 压信号DC2随时间的变化过程，在系统上电时，DC2的电压信号在第二预 定时间T2内完成上电。

在本实施例中，0<T2<T1<0.7S，其中，T1＝R3*C2*Ln(V1/0.7)， T2＝m*R6*C4，m为0～1之间的系数。这样能够使音量调节芯片的底噪通过 主动降噪芯片延时上电和耳机喇叭接地进行二次降噪，同时主动降噪芯片的 底噪通过喇叭接地进行一次降噪，而且将第一预定延时时间和第二预定延时 时间控制在0.7S范围内能够使听觉自然。

在本实施例中，设置V1＝3.6V，R3＝100K，C2＝3.3uF，m＝0.7，R6＝50K， C4＝10uF，计算得到T1＝R3*C2*Ln(V1/0.7)＝0.54；T2＝m*R6*C4＝0.35。即 将第一预定延时时间T1设置为0.54秒，将第二预定延时时间T2设置为0.35 秒，这样通过设定不同的延时时间，有效消除了系统上电时，引起POP音的 噪声源与音频信号同时上电从而导致用户能够听到该POP音，降低了耳机音 质的问题。并且将时间T1和T2设置在0.7秒的范围内不会对用户使用体验 造成影响。

在本发明其他实施例中，第一预定延时时间T1和第二预定延时时间T2 的值可以根据实际应用进行设置，只要满足能够在时间上进行延时消除主动 降噪耳机上电时的POP音，同时在使用耳机时能够保证用户听觉自然即可。

该电路在系统断电时的工作过程为：系统开关S1向下闭合系统断电， 此时，主动降噪芯片立即断电；第一电容C1上的电荷经过第二电阻R2、第 一三极管Q1、第三电阻R3、第二二极管D2的放电电路进行放电，使第二 场效应管Q2迅速导通且V2信号接地，然后经过时间第三预定延时时间T3， 放电电压小于第一三极管Q1的导通电压而截止，使第二场效应管Q2截止且 V2信号恢复正常(恢复到输出音频信号的状态，即喇叭端的电压信号恢复到 高电平)；第三电容C3上的电荷通过第五电阻R5放电，经过第四预定延时 时间T4，音量调节芯片的电压DC1小于音量调节芯片允许的供电电压，音 量调节芯片完成断电。

图4是本发明一个实施例提供的一种消除主动降噪耳机电路在系统断电 时，主动降噪耳机的电压变化波形示意图，参见图4，灰色阴影波形代表断 电时，主动降噪耳机喇叭端的电压随时间变化的波形示意，线条的波形代表 断电时音量调节芯片的电压随时间变化的波形示意。参见图4，在本实施例 中，0<T4<T3<0.7S，其中T3＝R2*C1*Ln(V1/1.4)，T2＝n*R5*C3，n为0～1 之间的系数。这样能够使音量调节芯片的底噪通过音量调节芯片延时断电和 耳机喇叭audio接地进行二次降噪，同时主动降噪芯片的底噪通过喇叭audio 接地进行一次降噪，而且将第三和第四预定延时时间控制在0.7S范围内能够 使听觉自然。在本实施例中，设置V1＝3.6V，R2＝50K，C1＝10uF，n＝0.3， R5＝100K，C3＝10uF。计算得到T3＝R2*C1*Ln(V1/1.4)＝0.47， T2＝n*R5*C3＝0.30。即将第四预定延时时间T4设置为0.3秒，将第三预定延 时时间T3设置为0.47秒，这样通过设定不同的延时时间，有效消除了系统 断电时，引起POP音的噪声源与音频信号同时断电导致用户能够听到该POP 音，降低了耳机音质的问题。并且将时间T4和T3设置在0.7秒的范围内不 会对用户使用体验造成影响。

在本发明的其他实施例中，第四预定延时时间T4和第三预定延时时间 T3可以是其他的数值，只要设置的延时时间能够有效消除主动降噪耳机断电 时的爆破音又不影响用户使用即可。

综上，本发明提供的这种消除主动降噪耳机爆破音的电路，通过对耳机 内产生POP音的噪声源延时不同的预定时间，利用电平时序有效消除主动降 噪耳机POP音，提高主动降噪耳机的音质。另外，该电路结构简单、易于实 现并且成本低廉。

本发明还提供了一种除主动降噪耳机爆破音的方法，该方法包括：

在主动降噪耳机的电源与喇叭之间设置充放电电路；在主动降噪耳机的 电源与主动降噪芯片之间设置上电延时电路；在主动降噪耳机的电源与音量 调节芯片之间设置断电延时电路；利用充放电电路，在系统上电时，控制喇 叭经过第一预定延时时间输出音频信号；或者，在系统断电时，控制喇叭经 过第三预定延时时间恢复到输出音频信号的状态；利用上电延时电路，在系 统上电时，控制主动降噪耳机的主动降噪芯片经过第二预定延时时间完成上 电；利用断电延时电路，在系统断电时，控制主动降噪耳机的音量调节芯片 经过第四预定延时时间完成断电。

在本实施例中，充放电电路包括：充电电路和放电电路，充电电路包括 第一二极管、第二电容、第三电阻、第一三极管，放电电路包括第一电容、 第二电阻、第二二极管、第一三极管、第四电阻、第二场效应管和第一电阻； 上电延时电路包括：第四二极管、第六电阻和第四电容；断电延时电路包括： 第三二极管、第五电阻和第三电容；第一二极管的正极经主动降噪耳机的系 统开关与电源连接；

第一二极管的负极分别与第二电阻的一端以及第一三极管的发射极连 接；第二电阻的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端接地；第 一三极管的基极与第三电阻的一端连接；

第一三极管的集电极分别与第四电阻的一端以及第二场效应管的栅极连 接；第三电阻的另一端分别与第二二极管的正极以及第二电容的一端连接； 第二电容的另一端接地；第二二极管的负极与第一二极管的正极连接；

第四电阻的另一端分别与第二场效应管的源极以及第二电容的另一端连 接；第二场效应管的漏极经第一电阻与主动降噪耳机的喇叭的正极连接；主 动降噪耳机的喇叭的负极接地；第三二极管的正极与第一二极管的正极连接； 第三二极管的负极分别与第五电阻的一端、第三电容的一端以及主动降噪耳 机的音量调节芯片连接；第三电容的另一端与第五电阻的另一端连接并接地；

第四二极管的负极与第六电阻的一端以及第一二极管的正极连接；第四 二极管的正极分别与第六电阻的另一端、第四电容的一端以及主动降噪耳机 的主动降噪芯片连接；第四电容的另一端接地。

在本实施例中，第二预定延时时间小于第一预定延时时间，且第二预定 延时时间大于0秒，第一预定延时时间小于0.7秒；第四预定延时时间小于 第三预定延时时间，且第四预定延时时间大于0秒，第三预定延时时间小于 0.7秒。

在本实施例中，第一三极管为PNP三极管；第二场效应管为NMOS管。

需要说明的是，本发明的这种消除主动降噪耳机爆破音的方法，是和前 面说明的消除主动降噪耳机爆破音的电路结构相对应的，因而，主动降噪耳 机爆破音的方法的实现步骤可以参见前述主动降噪耳机爆破音的电路的工作 过程部分的说明，在此不再赘述。

本发明还提供了一种主动降噪耳机，该主动降噪耳机包括：本发明一个 方面所述的消除主动降噪耳机爆破音的电路。该主动降噪耳机由于集成了本 发明的这种消除主动降噪耳机爆破音的电路因而在使用时，用户不会听到上 电、断电和音量调节时的爆破音，具有更佳的音质和用户使用体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均 包含在本发明的保护范围内。