音頻輸入輸出裝置及音頻輸入輸出方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種音頻輸入輸出裝置及音頻輸入輸出方法，該裝置包括微控制器以及音頻輸入端口、音頻輸出端口，微控制器的輸出端口連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口通過(guò)第一開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，音頻輸入端口通過(guò)第二開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，第一運(yùn)算放大器的輸出端口連接至電壓比較器的第一輸入端口，電壓比較器的輸出端口向微控制器輸出比較電平，第一運(yùn)算放大器的輸出端口向第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口輸出信號(hào)，第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口與第二運(yùn)算放大器的輸出端口之間連接有并聯(lián)連接的第三開關(guān)與可調(diào)電阻。該方法是應(yīng)用上述裝置輸出音頻的方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)內(nèi)部音源與外部音頻切換時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪音，且生產(chǎn)成本低。
【專利說(shuō)明】音頻輸入輸出裝置及音頻輸入輸出方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體地，是一種音頻輸入輸出裝置以及這種音頻輸入輸出裝置的音頻輸入輸出方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在的音頻播放設(shè)備，諸如MP3音樂播放器、手機(jī)等通常能輸出多路不同的音頻源的音頻，例如，音頻播放設(shè)備內(nèi)集成有藍(lán)牙芯片以及FM收音芯片，藍(lán)牙芯片接收音頻數(shù)據(jù)，F(xiàn)M收音芯片則通過(guò)無(wú)線電波接收FM音頻信號(hào)，藍(lán)牙芯片與FM收音芯片所輸出的音頻信號(hào)均可以通過(guò)音頻播放設(shè)備播放。
[0003]現(xiàn)有的音頻播放設(shè)備通常設(shè)置一塊音頻主控芯片，并分別接收藍(lán)牙芯片與FM收音芯片等外部音源芯片輸出的音頻信號(hào)，將接收的信號(hào)進(jìn)行處理后驅(qū)動(dòng)喇叭或者耳機(jī)工作。因?yàn)橐纛l主控芯片與FM收音芯片等外部音源芯片通常是分別獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造，各自的音頻直流電平難免有差異。在直流電平存在差異的情況下，如果FM收音芯片的模擬音頻輸出信號(hào)直接跟音頻主控芯片模擬音頻輸入端連接，那么在內(nèi)部音源和外部音源之間選擇切換的時(shí)候，音頻主控芯片的音頻輸出直流電平就會(huì)有突然的變化，喇叭或者耳機(jī)隨之發(fā)出刺耳的爆破聲。另外，如果外部音源的模擬音頻交流信號(hào)幅度很大甚至接近滿幅，那么直流電平的偏移會(huì)導(dǎo)致音頻主控芯片的音頻輸出信號(hào)削波，喇叭或者耳機(jī)隨之發(fā)出令人煩躁的削波噪聲。此外，如果外部音源的音頻直流電平和主控芯片的音頻輸出直流電平有差異，在調(diào)整音頻輸出交流信號(hào)幅度來(lái)調(diào)整音量時(shí)，直流電平的差值會(huì)疊加到音量調(diào)整幅度上。通常，直流電平的差值相對(duì)于音量調(diào)整步距大很多。在這種情況下，調(diào)整音量時(shí)，喇叭或者耳機(jī)就會(huì)發(fā)出明顯音量調(diào)整噪聲。上述的三種情況均產(chǎn)生較大的噪聲，因此極大地影響聽覺。
[0004]因此，現(xiàn)有的一些音頻播放設(shè)備的音頻主控芯片的模擬音頻輸入端設(shè)有與音頻主控芯片的模擬音頻輸出直流電平匹配的電平偏置電路。并且，F(xiàn)M收音芯片的左右聲道都通過(guò)隔直電容與音頻主控芯片的模擬音頻輸入端連接，如圖1所示。FM收音芯片11的左聲道通過(guò)隔直電容Cl連接至音頻主控芯片10的輸入端口，右聲道通過(guò)隔直電容C2連接至音頻主控芯片10的輸入端口。相同地，藍(lán)牙芯片12的左聲道通過(guò)隔直電容C3連接至音頻主控芯片10的輸入端口，右聲道通過(guò)隔直電容C4連接至音頻主控芯片10的輸入端口。
[0005]然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，音頻播放設(shè)備的系統(tǒng)集成度越來(lái)越高，音頻主控芯片與外部音源芯片的封裝技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)的情況下，開始利用多芯片封裝(MCP)技術(shù)將音頻主控芯片和FM收音芯片垂直堆疊封裝成一個(gè)封裝片，進(jìn)一步節(jié)省封裝材料成本和產(chǎn)品焊接工序成本。但MCP技術(shù)仍然受到音頻輸入輸出直流電平不匹配問題的限制。因此，采用MCP技術(shù)后，仍需要將FM收音芯片的左右輸出聲道弓丨腳引出到MCP封裝芯片的外側(cè)，再連接至隔直電容，然后連接到MCP封裝芯片中，跟音頻主控芯片的音頻輸入引腳連接，這種做法大大增加了芯片的封裝成本和難度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的主要目的是提供一種內(nèi)部音源與外部音源切換時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪聲且封裝成本低的音頻輸入輸出裝置。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供一種應(yīng)用上述音頻輸入輸出裝置對(duì)音頻輸入輸出的方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述的主要目的，本發(fā)明提供的音頻輸入輸出裝置具有微控制器以及音頻輸入端口、音頻輸出端口，其中，微控制器的輸出端口連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口通過(guò)第一開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，音頻輸入端口通過(guò)第二開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，第一運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，第一運(yùn)算放大器的輸出端口連接至電壓比較器的第一輸入端口，電壓比較器的第二輸入端口接收參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，電壓比較器的輸出端口向微控制器輸出比較電平，第一運(yùn)算放大器的輸出端口向第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口輸出信號(hào)，第二運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，第二運(yùn)算放大器連接至音頻輸出端口，第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口與第二運(yùn)算放大器的輸出端口之間連接有并聯(lián)連接的第三開關(guān)與可調(diào)電阻。
[0009]由上述方案可見，音頻播放設(shè)備的內(nèi)部音源由微控制器輸出音頻信號(hào)并由數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，外部音源芯片將音頻信號(hào)輸出至音頻輸入端口。通過(guò)三個(gè)開關(guān)的閉合與斷開操作，并通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值，可使第二運(yùn)算放大器的輸出電平幾乎不受第一運(yùn)算放大器的輸出電平的影響，在內(nèi)部音源與外部音源之間切換時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪音。
[0010]并且，由于外部音源芯片與音頻輸入輸出裝置之間不需要設(shè)置隔直電容，大大降低了芯片的封裝難度與封裝成本。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述的另一目的，本發(fā)明提供上述音頻輸入輸出裝置的音頻輸入輸出方法，包括設(shè)置啟動(dòng)電平步驟:調(diào)節(jié)微控制器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平至啟動(dòng)電平，使第一運(yùn)算放大器的輸出電平、第二運(yùn)算放大器的輸出電平均等于參考電平；音頻輸出步驟:執(zhí)行第一音頻輸出步驟以及第二音頻輸出步驟:第一音頻輸出步驟:在第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)與第三開關(guān)斷開的情況下將可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)至最小值，微控制器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出音頻數(shù)據(jù)；第二音頻輸出步驟:在第一開關(guān)與第三開關(guān)斷開，第二開關(guān)閉合的情況下將可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)至最小值，音頻輸入端口接收音頻電平信號(hào)。
[0012]由此可見，在音頻輸出步驟中，由于將可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)至最小值，第一運(yùn)算放大器的輸出電平對(duì)第二運(yùn)算放大器的輸出電平幾乎不會(huì)有影響，從而避免內(nèi)部音源與外部音源切換過(guò)程中出現(xiàn)的噪聲。
[0013]進(jìn)一步的方案是，設(shè)置啟動(dòng)電平步驟包括斷開第一開關(guān)與第二開關(guān)，閉合第三開關(guān)，參考電平發(fā)生器輸出參考電平；閉合第一開關(guān)，調(diào)節(jié)微控制器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平，直至電壓比較器輸出的比較電平翻轉(zhuǎn)；閉合第二開關(guān)，調(diào)節(jié)微控制器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平，直至電壓比較器輸出的比較電平翻轉(zhuǎn)。
[0014]可見，通過(guò)調(diào)節(jié)微控制器向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平，并且調(diào)節(jié)三個(gè)開關(guān)的狀態(tài)，可以在電壓比較器輸出的比較電平翻轉(zhuǎn)的時(shí)候查找到數(shù)模轉(zhuǎn)換器最佳的啟動(dòng)電平。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是現(xiàn)有的音頻輸入輸出裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0016]圖2是本發(fā)明音頻輸入輸出裝置實(shí)施例與藍(lán)牙芯片、FM收音芯片連接的電路圖。
[0017]圖3是本發(fā)明音頻輸入輸出裝置實(shí)施例的電路圖。
[0018]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的音頻輸入輸出電路是諸如MP3音樂播放器、手機(jī)等的音頻主控芯片，其能夠播放內(nèi)部的音頻信號(hào)，并可以接收諸如藍(lán)牙芯片、FM收音芯片的外部音源信號(hào)，并將內(nèi)部音源信號(hào)或者外部音源信號(hào)輸出至喇叭或耳機(jī)等。
[0020]參見圖2，本發(fā)明的音頻主控芯片20與FM收音芯片21、藍(lán)牙芯片22電連接，音頻主控芯片20設(shè)有微控制器MCU、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、參考電平發(fā)生器VCMG、電壓比較器CMP、第一運(yùn)算放大器AMPl、第二運(yùn)算放大器AMP2，音頻輸入端口 AIN接收FM收音芯片等外部音源芯片輸出后的音頻電平信號(hào)，音頻輸出端口 AOUT向喇叭、耳機(jī)等輸出音頻信號(hào)。另外，音頻主控芯片20設(shè)有四個(gè)電阻值固定的電阻Rl、R2、R3、R4以及一個(gè)可調(diào)電阻R5，還設(shè)有三個(gè)開關(guān)S1、開關(guān)S2、開關(guān)S3。
[0021]參見圖3，微控制器MCU的輸出端口與數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的輸入端口電連接，向數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出信號(hào)。音頻主控芯片20播放內(nèi)部音源時(shí)，微控制器MCU向數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出后的信號(hào)為內(nèi)部音源信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電平信號(hào)輸出。
[0022]數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC通過(guò)開關(guān)SI連接至第一運(yùn)算放大器AMPl的負(fù)輸入端口，并且，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC與開關(guān)SI之間連接有電阻Rl。音頻輸入端口 AIN通過(guò)開關(guān)S2連接至第一運(yùn)算放大器AMPl的負(fù)輸入端口，且音頻輸入端口 AIN與開關(guān)S2之間連接有電阻R2。
[0023]第一運(yùn)算放大器AMPl的正輸入端口連接至參考電平發(fā)生器VCMG，由參考電平發(fā)生器VCMG輸出參考電平Vcm。第一運(yùn)算放大器AMPl的負(fù)輸入端口與輸出端口之間連接有電阻R3，優(yōu)選地，電阻R1、R2、R3的電阻值均相等。
[0024]第一運(yùn)算放大器AMPl的輸出端口連接至電壓比較器CMP的正輸入端口，電壓比較器CMP的負(fù)輸入端口連接至參考電平發(fā)生器VCMG，接收參考電平發(fā)生器VCMG輸出參考電平VeM。電壓比較器CMP的輸出端口與微控制器MCU連接，向微控制器MCU輸出比較電
平。根據(jù)電壓比較器CMP的特性，當(dāng)其正輸入端口的電平高于負(fù)輸入端口的電平時(shí)，其輸出高電平信號(hào)，當(dāng)正輸入端口的電平低于負(fù)輸入端口的電平時(shí)，其輸出低電平信號(hào)。
[0025]第一運(yùn)算放大器AMPl的輸出端口通過(guò)電阻R4連接至第二運(yùn)算放大器AMP2的負(fù)輸入端口，第二運(yùn)算放大器AMP2的正輸入端口連接至參考電平發(fā)生器VCMG，接收參考電平發(fā)生器VCMG輸出參考電平Vcm。第二運(yùn)算放大器AMP2的輸出端口與音頻輸出端口 AOUT連接。并且，第二運(yùn)算放大器AMP2的負(fù)輸入端口與輸出端口之間連接有并聯(lián)連接的開關(guān)S3以及可調(diào)電阻R5。
[0026]音頻播放設(shè)備播放內(nèi)部音源時(shí)，由微控制器MCU向數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC輸出音頻數(shù)據(jù)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的電平信號(hào)，音頻主控芯片20的第一運(yùn)算放大器AMPl與第二運(yùn)算放大器AMP2將電平信號(hào)放大后輸出，本發(fā)明定義此時(shí)的音頻輸出狀態(tài)為DAC播放狀態(tài)。為了確保音頻播放質(zhì)量，需要設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的啟動(dòng)電平，具體步驟如下:在初始狀態(tài)下，即開關(guān)S1、S2斷開，開關(guān)S3閉合的狀態(tài)下，參考電平發(fā)生器VCMG的輸出參考電平VcM。因?yàn)殚_關(guān)S1、S2均斷開，第一運(yùn)算放大器AMPl的負(fù)輸入端口懸空，根據(jù)第一運(yùn)算放大器AMPl的特性，電阻R3無(wú)電流通過(guò)，所以節(jié)點(diǎn)I，即第一運(yùn)算放大器AMPl的輸出端口處的電壓值V1與參考電平Vcm相等。此時(shí)，因?yàn)殚_關(guān)S3閉合，第二運(yùn)算放大器AMP2的負(fù)輸入端口與其輸出端口短路，所以節(jié)點(diǎn)2，即第二運(yùn)算放大器AMP2的輸出端口處的電壓值V2也與參考電平相等，所以有\(zhòng).^ = V1 = Vcm。
[0027]然后，閉合開關(guān)SI，即開關(guān)S1、S3閉合，開關(guān)S2斷開。微控制器MCU向模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC的輸入端口輸入數(shù)字信號(hào),控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC的輸出端口輸出直流電平同時(shí)使能電壓比較器CMP。根據(jù)第一運(yùn)算放大器AMPl特性可以計(jì)算出第一運(yùn)算放大器AMPl
輸出端口的電壓值V1是:
【權(quán)利要求】
1.音頻輸入輸出裝置，包括: 微控制器以及音頻輸入端口、音頻輸出端口 ； 其特征在于: 所述微控制器的輸出端口連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口通過(guò)第一開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，所述音頻輸入端口通過(guò)第二開關(guān)連接至所述第一運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口，所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收參考電平發(fā)生器輸出的參考電平； 所述第一運(yùn)算放大器的輸出端口連接至電壓比較器的第一輸入端口，所述電壓比較器的第二輸入端口接收所述參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，所述電壓比較器的輸出端口向所述微控制器輸出比較電平； 所述第一運(yùn)算放大器的輸出端口向第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口輸出信號(hào)，所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收所述參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，所述第二運(yùn)算放大器連接至所述音頻輸出端口； 所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口與所述第二運(yùn)算放大器的所述輸出端口之間連接有并聯(lián)連接的第三開關(guān)與可調(diào)電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻輸入輸出裝置，其特征在于: 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述輸出端口與所述第一開關(guān)之間連接有第一電阻； 所述音頻輸入端口與所述第二開關(guān)之間連接有第二電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音頻輸入輸出裝置，其特征在于: 所述第一運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口與所述第一運(yùn)算放大器的所述輸出端口之間連接有第三電阻； 所述第一電阻、所述第二電阻與所述第三電阻的阻值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的音頻輸入輸出裝置，其特征在于: 所述第一運(yùn)算放大器的所述輸出端口與所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口之間連接有第四電阻。
5.音頻輸入輸出裝置的音頻輸入輸出方法，該音頻輸入輸出裝置具有微控制器以及音頻輸入端口、音頻輸出端口 ； 所述微控制器的輸出端口連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端口，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端口通過(guò)第一開關(guān)連接至第一運(yùn)算放大器的第一輸入端口，所述音頻輸入端口通過(guò)第二開關(guān)連接至所述第一運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口，所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收參考電平發(fā)生器輸出的參考電平； 所述第一運(yùn)算放大器的輸出端口連接至電壓比較器的第一輸入端口，所述電壓比較器的第二輸入端口接收所述參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，所述電壓比較器的輸出端口向所述微控制器輸出比較電平； 所述第一運(yùn)算放大器的輸出端口向第二運(yùn)算放大器的第一輸入端口輸出信號(hào)，所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入端口接收所述參考電平發(fā)生器輸出的參考電平，所述第二運(yùn)算放大器連接至所述音頻輸出端口； 所述第二運(yùn)算放大器的所述第一輸入端口與所述第二運(yùn)算放大器的所述輸出端口之間連接有并聯(lián)連接的第三開關(guān)與可調(diào)電阻其特征在于:該方法包括 設(shè)置啟動(dòng)電平步驟:調(diào)節(jié)所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平至啟動(dòng)電平，使所述第一運(yùn)算放大器的輸出電平、所述第二運(yùn)算放大器的輸出電平均等于所述參考電平； 音頻輸出步驟:執(zhí)行第一音頻輸出步驟以及第二音頻輸出步驟: 第一音頻輸出步驟:在所述第一開關(guān)閉合，所述第二開關(guān)與所述第三開關(guān)斷開的情況下將所述可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)至最小值，所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出音頻數(shù)據(jù)； 第二音頻輸出步驟:在所述第一開關(guān)與所述第三開關(guān)斷開，所述第二開關(guān)閉合的情況下將所述可調(diào)電阻的阻值調(diào)節(jié)至最小值，所述音頻輸入端口接收音頻電平信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音頻輸入輸出方法,其特征在于: 所述設(shè)置啟動(dòng)電平步驟包括: 斷開所述第一開關(guān)與所述第二開關(guān)，閉合所述第三開關(guān)，所述參考電平發(fā)生器輸出參考電平； 閉合所述第一開關(guān)，調(diào)節(jié)所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平，直至所述電壓比較器輸出的比較電平翻轉(zhuǎn)； 閉合所述第二開關(guān)，調(diào)節(jié)所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電平，直至所述電壓比較器輸出的比較電平翻轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的音頻輸入輸出方法,其特征在于: 所述第一音頻輸出步驟中，調(diào)節(jié)所述可調(diào)電阻的阻值前，閉合所述第一開關(guān)與所述第三開關(guān)，斷開所述第二開關(guān)，所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的音頻輸入輸出方法,其特征在于: 所述第二音頻輸出步驟中，調(diào)節(jié)所述可調(diào)電阻的阻值前，閉合所述第一開關(guān)、所述第二開關(guān)與所述第三開關(guān)，所述微控制器向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出所述啟動(dòng)電平。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的音頻輸入輸出方法,其特征在于: 執(zhí)行所述音頻輸出步驟后，增大所述可調(diào)電阻的阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的音頻輸入輸出方法,其特征在于: 所述第二音頻輸出步驟中，所述音頻輸入端口接收的音頻電平信號(hào)為外部音源芯片所輸出的音頻電平信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04R3/00GK103888874SQ201410114278
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】熊正東 申請(qǐng)人:建榮集成電路科技(珠海)有限公司