音頻pop音的消除方法及耳機音頻電路的製作方法
2023-08-03 22:45:16 1
專利名稱：音頻pop音的消除方法及耳機音頻電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及音頻處理，特別涉及音頻處理中POP音的消除技術。
背景技術：
傳統的耳機音頻輸出在編解碼器CODEC通道初始化和關閉通道過程中，輸出通道中有噪聲，通常稱之為POP音，其原因是初始化操作過程中帶來的瞬態衝擊所產生的爆破聲。具體地說，在初始化耳機音頻輸出過程中，有一個使能Vbias過程，該過程會產生窄尖脈衝瞬態衝擊，其波形如圖1所示，其中的上下衝尖峰脈衝就是引起POP音的原因。傳統耳機音頻電路如圖2或圖3所示，包括三個部分C0DEC、隔直電容(即圖中的 C)和耳機。其中CODEC輸出立體聲音頻信號，該音頻信號疊加在直流偏置電平上，此處我們把該直流偏置電平命名為Vbias，通常是CODEC工作電壓VDD的1/2，隔直電容目的是把該直流電平濾除，並把音頻信號耦合到耳機驅動耳機工作。圖2和圖3的不同之處在於晶片內部是否有隔直電容緩慢充電電路(後面簡稱緩充電路)，分別介紹如下在如圖2所示的第一類傳統耳機音頻電路中，解決POP音的方法是軟體規避的方式，所謂軟體方式規避是指使用相對合理的初始化流程，如在不同的時刻打開MUTE (靜音) 功能、STANDBY(待機)功能、延時操作、逐步改變ADC(模數轉換)/DAC(數模轉換)增益等， 以減小POP音，如圖4所示。圖4中的「MODE CHANGE」指的是CODEC從POWER D0WN(關機) 或者STANDBY (待機)狀態切換到正常輸出狀態。關閉CODEC通道的過程和打開CODEC通道的過程剛好相反，這樣就可以達到抑制關閉CODEC通道產生的POP音問題。如圖3所示的第二類傳統耳機音頻電路，與圖2所示的第一類傳統耳機音頻電路的不同之處在於C0DEC內部有一電路，用於初始化CODEC通道過程中對隔直電容充電，設置合適的內部電阻可以控制充電時間，通常需要200ms到300ms，以達到隔直電容緩慢充電減小POP音的效果，其軟體流程如圖5所示。圖5中的「MODE CHANGE」和圖4中的「MODE CHANGE」意義相同。關閉CODEC通道的過程和打開CODEC通道的過程剛好相反，這樣就可以減小關閉CODEC通道產生的POP音。但是，傳統POP音抑制方法不能完全消除POP音，並且軟體流程複雜，初始化CODEC 通道所需時間較長。具體地說，傳統的POP音抑制電路，無論CODEC內部是否有緩充電路， 都沒有徹底解決POP音問題。內部不帶緩充電路的CODEC其實不能真正抑制POP音，實際上是減小了初始化CODEC通道過程中的其他噪聲，使得疊加在POP噪聲上的其他噪聲減小， 給人耳聽覺上好像噪聲變小了，但是沒有能真正解決問題。內部帶有緩充電路的CODEC控制了隔直電容的充電時間，使得隔直電容上的尖峰脈衝幅度變小，上升沿變緩，所以POP音變小，也只是減小POP音，並沒有徹底抑制掉該POP音。
發明內容
本發明的目的在於提供一種音頻POP音的消除方法及耳機音頻電路，使得耳機中的POP音能被徹底消除，改善用戶體驗，並且簡化了操作流程，縮短了初始化時間。
為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種音頻POP音的消除方法，包含以下步驟在初始化編解碼器之前，通過導通與耳機的右聲道並聯的第一金屬氧化物半導體場效應電晶體MOS管，對與所述編解碼器的右輸出端相連的第一隔直電容進行充電；通過導通與耳機的左聲道並聯的第二 MOS管，對與所述編解碼器的左輸出端相連的第二隔直電容進行充電；在導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS管後，初始化所述編解碼器；所述初始化完成後延時預定時長T，並在延時所述T後，斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS管；所述編解碼器通過所述右輸出端向所述耳機的右聲道輸出音頻信號；通過所述左輸出端向所述耳機的左聲道輸出音頻信號。本發明的實施方式還提供了一種耳機音頻電路，包含編解碼器、與所述編解碼器的右輸出端相連的第一隔直電容、與所述編解碼器的左輸出端相連的第二隔直電容、耳機、 第一 MOS管和第二 MOS管；所述編解碼器的右輸出端輸出的音頻信號，輸出到所述第一隔直電容，經所述第一隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到所述耳機的右聲道，另外一路信號經所述第一 MOS管到地；所述編解碼器的左輸出端輸出的音頻信號，輸出到所述第二直電容，經所述第二隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到所述耳機的左聲道，另外一路信號經所述第二 MOS管到地；所述第一 MOS管用於在初始化編解碼器之前，通過導通狀態對所述第一隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的初始化的預定時長T後，處於斷開狀態；所述第二 MOS管用於在初始化編解碼器之前，通過導通狀態對所述第二隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的初始化的所述預定時長T後，處於斷開狀態。本發明實施方式相對於現有技術而言，編解碼器的右輸出端輸出的音頻信號經第一隔直電容輸出後分兩路，一路輸出到耳機的右聲道，另外一路輸出經第一 MOS管到地，也就是說，耳機的右聲道和第一 MOS管是並聯關係。類似的，編解碼器的左輸出端輸出的音頻信號經第二隔直電容輸出後分兩路，一路輸出到耳機的左聲道，另外一路輸出經第二 MOS 管到地，也就是說，耳機的左聲道和第二 MOS管是並聯關係。在初始化編解碼器之前，導通第一 MOS管和第二 MOS管，使得第一隔直電容通過第一 MOS管充電，第二隔直電容通過第二 MOS管充電。在初始化完成並且延時一定時長後，再斷開兩MOS管。由於MOS管道通阻抗很小，僅幾十毫歐級，因此，在初始化編解碼器之前，通過兩MOS管對兩隔直電容進行充電， 可徹底消除POP音，使得耳機中完全聽不到POP音。而且在隔直電容充電完成後，再關閉兩 MOS管，可使得該過程不會對耳機的正常工作造成影響。另外，在關閉所述編解碼器之前，通過導通第一 MOS管，對第一隔直電容進行充電；通過導通第二 MOS管，對第二隔直電容進行充電。在關閉編解碼器後的預定時長T後， 斷開第一 MOS管和第二 MOS管。使得本發明不僅可以在初始化編解碼器時消除POP音，也可以在關閉編解碼器時消除POP音。另外，預定時長T小於1ms。由於MOS管道通阻抗電阻很小，通常只有幾十到上百毫歐，所以隔直電容充電時間非常短，進一步保證了初始化時間的縮短。另外，利用MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開。通過軟體控制，即可實現MOS管的導通或斷開，簡單易行，方便操作。另外，也可以通過比較器的輸出端向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開。使得本發明的實施方式靈活多變。
圖1是現有技術中引起POP音的原因示意圖；圖2是現有技術中第一類傳統耳機音頻電路結構圖；圖3是現有技術中第二類傳統耳機音頻電路結構圖；圖4是現有技術中基於第一類傳統耳機音頻電路的POP音解決方法流程圖；圖5是現有技術中基於第二類傳統耳機音頻電路的POP音解決方法流程圖；圖6是根據本發明第一實施方式的音頻POP音的消除方法中，基於的耳機音頻電路結構圖；圖7是根據本發明第一實施方式中的打開音頻通道的初始化流程圖；圖8是根據本發明第一實施方式中的關閉音頻通道的流程圖；圖9根據本發明第二實施方式中的利用比較器的輸出端控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開的示意圖。
具體實施例方式本發明的第一實施方式涉及一種音頻POP音的消除方法。本實施方式所基於的耳機音頻電路如圖6所示，包含CODEC、與CODEC的右輸出端ROUT相連的第一隔直電容、與 CODEC的LOUT相連的第二隔直電容、耳機、第一 MOS管和第二 MOS管。在本實施方式中，第一 MOS管和第二 MOS管均為N溝道MOS (N-MOS)。CODEC的ROUT輸出的音頻信號，輸出到第一隔直電容，經第一隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到耳機的右聲道，另外一路信號經第一 MOS管到地；CODEC 器的左輸出端ROUT輸出的音頻信號，輸出到第二直電容，經第二隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到耳機的左聲道，另外一路信號經第二 MOS管到地。也就是說，兩 MOS管與耳機並聯。打開音頻通道的初始化流程如圖7所示，在步驟710中，在初始化CODEC之前，微控制單元(Micro Control Unit，簡稱「MCU」)拉高GPI0，即使MCU的GPIO引腳輸出高電平。具體地說，在本實施方式中，將第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳，分別與MCU的 GPIO引腳相連，通過MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開。因此，在本步驟710中，在初始化CODEC 之前，利用MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平，導通第一 MOS
管和第二 MOS管。使得第一隔直電容與第一 MOS管形成電容充電通路，第二隔直電容與第二 MOS管形成電容充電通路，對兩隔直電容進行充電。接著，在步驟720中，對CODEC進行初始化，對CODEC進行的初始化過程中包括使能Vbias。本步驟與現有技術相同，在此不再贅述。接著，在步驟730中，延時預定時長T，以保證兩隔直電容的充電完成。值得一提的是，該T時長小於1ms。由於MOS管道通阻抗電阻很小，因此本實施方式中的延時時間T很短，通常在Ims之內，與傳統技術相比大大縮短了初始化時間。接著，在步驟740中，MCU拉低CPI0，即使MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出低電平，斷開第一 MOS管和第二 MOS管。通過軟體控制，即可實現MOS 管的導通或斷開，簡單易行，方便操作。接著，在步驟750中，開始音頻的播放。由於MOS管道通阻抗很小，僅幾十毫歐級，因此，在初始化編解碼器之前，通過兩 MOS管對兩隔直電容進行充電，可徹底消除POP音，使得耳機中完全聽不到POP音。而且在隔直電容充電完成後，再關閉兩MOS管，可使得該過程不會對耳機的正常工作造成影響。而且流程十分簡單，也大大縮短了初始化時間。類似地，下電時應先拉高GPI0，然後關閉音頻通道(包括disable Vbias)，再延時時間T，最後拉低GPI0。具體地說，關閉音頻通道的流程如圖8所示，在步驟810中，停止音頻的播放。接著，在步驟820中，MCU拉高GPI0，即使MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平，導通第一 MOS管和第二 MOS管。使得第一隔直電容與第一 MOS 管形成電容充電通路，第二隔直電容與第二 MOS管形成電容充電通路，對兩隔直電容進行充電。接著，在步驟830中，關閉CODEC，CODEC的關閉過程包括去使能Vbias。本步驟與現有技術相同，在此不再贅述。接著，在步驟840中，延時預定時長T，以保證兩隔直電容的充電完成。接著，在步驟850中，MCU拉低CPI0，即使MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出低電平，斷開第一 MOS管和第二 MOS管。由此可見，利用兩個MOS管對兩隔直電容進行充電，不僅可以在初始化編解碼器時消除POP音，也可以在關閉編解碼器時消除POP音。另外，由於本實施方式中，對耳機並無特殊的要求，因此本實施方式中的耳機可以是任意一種終端產品中的耳機，如手機、MP3、MP4等產品中的耳機，使得本實施方式具備廣泛的應用場景。需要說明的是，上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現時可以合併為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關係，都在本專利的保護範圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護範圍內。本發明的第二實施方式涉及一種音頻POP音的消除方法。第二實施方式與第一實施方式大致相同，主要區別之處在於在第一實施方式中，是利用MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開。而在本發明第二實施方式中，是通過比較器的輸出端向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開。具體地說，在CODEC初始化過程中，有一個使能Vbias的動作，可以對該電源加RC 延時電路，使之上升時間變長，該電壓給比較器的反相端，如圖9所示，在比較器的同相端加一個用於比較的電壓(該電壓一定要小於Vbias，具體的和反相端的RC選擇有關)，當 Vbias經RC延時後上升到一定階段，比較器輸出(即圖9中的OUTPUT)狀態發生反轉(由高變低)，該輸出狀態可以替代第一實施方式中的GPIO功能。CODEC下電過程圖9中的Vbias 要關閉，二極體導通，使V-迅速跌落，OUTPUT也迅速由低變高，使MOS導通。由此可見，不僅可以利用MCU的GPIO引腳向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS管的導通或斷開，也可以利用比較器的輸出端向第一 MOS管和第二 MOS管的G引腳輸出高電平或低電平，控制第一 MOS管和第二 MOS 管的導通或斷開。使得本發明的實施方式靈活多變。上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種音頻POP音的消除方法，其特徵在於，包含以下步驟在初始化編解碼器之前，通過導通與耳機的右聲道並聯的第一金屬氧化物半導體場效應電晶體MOS管，對與所述編解碼器的右輸出端相連的第一隔直電容進行充電；通過導通與耳機的左聲道並聯的第二 MOS管，對與所述編解碼器的左輸出端相連的第二隔直電容進行充電；在導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS管後，初始化所述編解碼器；所述初始化完成後延時預定時長T，並在延時所述T後，斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS 管；所述編解碼器通過所述右輸出端向所述耳機的右聲道輸出音頻信號；通過所述左輸出端向所述耳機的左聲道輸出音頻信號。
2.根據權利要求1所述的音頻POP音的消除方法，其特徵在於，還包含以下步驟在關閉所述編解碼器之前，通過導通所述第一 MOS管，對所述第一隔直電容進行充電；通過導通所述第二 MOS管，對所述第二隔直電容進行充電；在導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS管後，關閉所述編解碼器；在關閉所述編解碼器後延時所述T，並在延時所述T後，斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS 管。
3.根據權利要求1所述的音頻POP音的消除方法，其特徵在於，所述T小於1ms。
4.根據權利要求1所述的音頻POP音的消除方法，其特徵在於，通過微控制單元MCU的 GPIO引腳，向所述第一 MOS管和所述第二MOS管的G引腳輸出高電平，導通所述第一MOS管和所述第二 MOS管；通過所述MCU的GPIO引腳，向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出低電平， 斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS管。
5.根據權利要求1所述的音頻POP音的消除方法，其特徵在於，通過比較器的輸出端向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出高電平，導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS 管；通過所述比較器的輸出端向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出低電平， 斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS管。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的音頻POP音的消除方法，其特徵在於，所述耳機為以下任一終端產品中的耳機手機、MP3、MP4。
7.一種耳機音頻電路，包含編解碼器、與所述編解碼器的右輸出端相連的第一隔直電容、與所述編解碼器的左輸出端相連的第二隔直電容、耳機，其特徵在於，還包含第一金屬氧化物半導體場效應電晶體MOS管和第二 MOS管；所述編解碼器的右輸出端輸出的音頻信號，輸出到所述第一隔直電容，經所述第一隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到所述耳機的右聲道，另外一路信號經所述第一 MOS管到地；所述編解碼器的左輸出端輸出的音頻信號，輸出到所述第二直電容，經所述第二隔直電容輸出後分為兩路信號，其中一路信號輸出到所述耳機的左聲道，另外一路信號經所述第二 MOS管到地；所述第一 MOS管用於在初始化編解碼器之前，通過導通狀態對所述第一隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的初始化的預定時長T後，處於斷開狀態；所述第二 MOS管用於在初始化編解碼器之前，通過導通狀態對所述第二隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的初始化的所述預定時長T後，處於斷開狀態。
8.根據權利要求7所述的耳機音頻電路，其特徵在於，所述第一 MOS管還用於在關閉所述編解碼器之前，通過導通狀態對所述第一隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的關閉的所述預定時長T後，處於斷開狀態；所述第二 MOS管還用於在關閉所述編解碼器之前，通過導通狀態對所述第二隔直電容進行充電，並在完成所述編解碼器的關閉的所述預定時長T後，處於斷開狀態。
9.根據權利要求7所述的耳機音頻電路，其特徵在於， 所述T小於1ms。
10.根據權利要求7所述的耳機音頻電路，其特徵在於，所述耳機音頻電路還包含微控制單元MCU ；所述MCU的GPIO引腳分別與所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳相連； 所述MCU的GPIO引腳通過向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出高電平， 導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS管；所述MCU的GPIO引腳通過向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出低電平， 斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS管。
11.根據權利要求7所述的耳機音頻電路，其特徵在於，所述耳機音頻電路還包含比較器；所述比較器的輸出端分別與所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳相連； 所述比較器的輸出端通過向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出高電平， 導通所述第一 MOS管和所述第二 MOS管；所述比較器的輸出端通過向所述第一 MOS管和所述第二 MOS管的G引腳輸出低電平， 斷開所述第一 MOS管和所述第二 MOS管。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的耳機音頻電路，其特徵在於，所述耳機為以下任一終端產品中的耳機手機、MP3、MP4。
全文摘要
本發明涉及音頻處理，公開了一種音頻POP音的消除方法及耳機音頻電路。本發明中，在初始化編解碼器之前，利用與耳機並聯的兩MOS管，對兩隔直電容進行充電。待充電完成後，再關斷兩MOS管。由於MOS管道通阻抗很小，僅幾十毫歐級，因此，在初始化編解碼器之前，通過兩MOS管對兩隔直電容進行充電，可徹底消除POP音，使得耳機中完全聽不到POP音。而且在隔直電容充電完成後，再關閉兩MOS管，可使得該過程不會對耳機的正常工作造成影響。
文檔編號H04R3/00GK102572642SQ20101058817
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月14日 優先權日2010年12月14日
發明者劉峰, 康書峰 申請人:聯芯科技有限公司