一种喇叭控制电路以及喇叭的制作方法

1.本实用新型涉及声学器件技术领域，尤其是涉及一种喇叭控制电路以及喇叭。


背景技术：

2.常用消费类电子中一般存在有听筒、喇叭、马达等几种声学器件，单独的器件堆叠，在空间和成本上有较大劣势；三合一喇叭相当于喇叭、听筒、马达的组合体在成本及空间上均有较大改善。在语音以及音视频应用场景时，手机基带芯片内部输出两路信号，一路是语音信号和音乐信号，用于实现语音通话及音频播放；另外一路是马达振动信号，用于实现马达振动。语音信号、马达振动信号和音乐信号，全部从音频信号(spkn和spkp)输出，无法对不同信号做分别处理，从而导致语音通话、音乐播放效果差，通话或者音乐播放振动问题明显。
3.现有技术中，在音频播放以及语音通话等不需要振动的场景，打开高通滤波器来滤除低频成分，从而达到滤除马达振感的目的。在来电铃声这种需要边振动边播放的场景，同时打开高通滤波器和带通滤波器，输出音乐和马达振动信号。此时我们的来电铃声既有喇叭声音也有振动。在只需要振动的场景下，通过带通滤波器控制马达信号大小，只输出马达振动信号。
4.现有技术在不需要振动的场景下只关注振感滤除，通过截止频率很高的高通滤波器来滤除马达振感，无论对通话还是音乐播放的低频效果，用户主观感受损耗都比较大。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种喇叭控制电路以及喇叭，该电路能够提高通话、音乐播放的效果。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供的第一个技术方案为：提供一种喇叭控制电路，包括：基带芯片，用于产生第一音频信号；音频功放模块，连接基带芯片，用于对第一音频信号进行处理，并输出差分信号；带阻滤波模块，连接音频功放模块，用于对差分信号进行处理，以滤除差分信号中的振感，并输出第二音频信号；带阻滤波模块的品质因数大于预设值。
7.其中，喇叭控制电路还包括：听筒通路模块，连接基带芯片以及带阻滤波模块的输出端，接收第一音频信号，对第一音频信号进行处理，并输出第三音频信号。
8.其中，音频功放模块包括：功放芯片，功放芯片包括信号输入端、使能控制端、供电端、第一输出端、第二输出端；功放芯片的信号输入端连接基带芯片，接收第一音频信号；使能控制端连接基带芯片，接收使能信号，基于使能信号处于第一状态；供电端连接电源，接收电压供电信号；功放芯片的第一输出端以及功放芯片的第二输出端连接带阻滤波模块。
9.其中，带阻滤波模块包括：第一带阻滤波单元，连接第一输出端，接收第一差分信号，并对第一差分信号进行处理，以输出第二音频信号；第二带阻滤波单元，连接第二输出端，接收第二差分信号，并对第二差分信号进行处理，以输出第二音频信号。
10.其中，还包括：开关切换模块，连接在音频功放模块与带阻滤波模块之间，控制音频功放模块与第一带阻滤波单元之间的通路，或者控制音频功放模块与第二带阻滤波单元之间的通路。
11.其中，开关切换模块包括：第一开关切换单元，连接在音频功放模块与第一带阻滤波单元之间，响应于音频功放模块与第一带阻滤波单元之间通路导通，则第一带阻滤波单元接收第一差分信号；第二开关切换单元，连接在音频功放模块与第二带阻滤波单元之间，响应于音频功放模块与第二带阻滤波单元之间通路导通，则第二带阻滤波单元接收第二差分信号。
12.其中，第一开关切换单元包括第一切换芯片，第一切换芯片包括第一输入端、第一输出端以及第二输出端；第一带阻滤波单元包括输入端以及输出端；第一切换芯片的第一输入端连接音频功放模块的第一输出端，第一切换芯片的第一输出端连接第一带阻滤波单元的输出端，第一切换芯片的第二输出端连接第一带阻滤波单元的输入端；第二开关切换单元包括第二切换信号，第二切换芯片包括第一输入端、第一输出端以及第二输出端；第二带阻滤波单元包括输入端以及输出端；第二切换芯片的第一输入端连接音频功放模块的第二输出端，第二切换芯片的第一输出端连接第二带阻滤波单元的输入端，第二切换芯片的第二输出端连接第二带阻滤波单元的输出端。
13.其中，第一带阻滤波单元包括：第一低通滤波单元，第一低通滤波单元连接第一开关切换单元的第二输出端以及第一开关切换单元的第一输出端；第一高通滤波单元，第一高通滤波单元连接第一开关切换单元的第二输出端以及第一开关切换单元的第一输出端；第二带阻滤波单元包括：第二低通滤波单元，第二低通滤波单元连接第二开关切换单元的第二输出端以及第二开关切换单元的第一输出端；第二高通滤波单元，第二高通滤波单元连接第二开关切换单元的第二输出端以及第二开关切换单元的第一输出端。
14.其中，第一低通滤波单元包括：第一电阻，第一电阻的第一端连接第一开关切换单元的第二输出端；第二电阻，第二电阻的第一端连接第一电阻的第二端，第二电阻的第二端连接第一开关切换单元的第一输出端；第一电容，第一电容的第一端连接第一电阻的第二端，第一电容的第二端接地；第二电容，第二电容的第一端连接第一电容的第一端，第二电容的第二端接地；第一高通滤波单元包括：第三电容，第三电容的第一端连接第一开关切换单元的第二输出端；第四电容，第四电容的第一端连接第三电容的第二端，第四电容的第二端连接第一开关切换单元的第一输出端；第三电阻，第三电阻的第一端连接第三电容的第二端，第三电阻的第二端接地；第四电阻，第四电阻的第一端连接第三电阻的第一端，第四电阻的第二端接地。
15.其中，第二低通滤波单元与第一低通滤波单元相同，第二高通滤波单元与第一高通滤波单元相同。
16.其中，听筒通路模块包括：第一听筒模块，第一听筒模块连接基带芯片以及第二带阻滤波单元的输出端，用于接收第一音频信号，并输出第三音频信号，第一音频信号为第一类型差分信号；第二听筒模块，第二听筒模块连接基带芯片以及第一带阻滤波单元的输出端，用于接收第一音频信号，并输出第三音频信号，第一音频信号为第二类型差分信号；偏置电压提供模块，连接第一听筒模块以及第二听筒模块，并连接基带芯片，以接收偏置电压。
17.其中，第一听筒模块包括：第五电阻，第五电阻的第二端连接第二带阻滤波单元的输出端；第五电容，第五电容的第一端连接基带芯片，第五电容的第二端连接第五电阻的第一端；第二听筒模块包括：第七电阻，第七电阻的第二端连接第一带阻滤波单元的输出端；第六电容，第六电容的第一端连接基带芯片，第六电容的第二端连接第七电阻的第一端；偏置电压提供模块包括：第六电阻，第六电阻的第一端连接第五电阻的第二端，第六电阻的第二端连接基带芯片，接收偏置电压；第八电阻，第八电阻的第一端连接第七电阻的第一端，第八电阻的第二端连接基带芯片，接收偏置电压。
18.为解决上述技术问题，本实用新型提供的第一个技术方案为：提供一种喇叭，包括任一项的喇叭控制电路。
19.本实用新型的有益效果，区别于现有技术的情况，本实用新型利用带阻滤波模块替代高通滤波模块，目的在于补偿现有方案中马达谐振频点附近频率，从而释放部分低频，获得更好的低频表现的目的。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
21.图1为本实用新型喇叭控制电路的第一实施例的结构示意图；
22.图2为本实用新型喇叭控制电路的第二实施例的结构示意图；
23.图3为本实用新型喇叭控制电路的第三实施例的结构示意图；
24.图4为本实用新型音频功放模块的一实施例的结构示意图；
25.图5为本实用新型喇叭控制电路的第四实施例的结构示意图；
26.图6为本实用新型开关切换模块的一实施例的结构示意图；
27.图7为本实用新型第一带阻滤波模块的一实施例的结构示意图；
28.图8为本实用新型第二带阻滤波模块的一实施例的结构示意图；
29.图9为本实用新型听筒通路模块的一实施例的结构示意图；
30.图10为本实用新型喇叭的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.请参见图1，为本实用新型喇叭控制电路的第一实施例的功能模块示意图，具体包括：基带芯片1、音频功放模块2以及带阻滤波模块3；其中，基带芯片1用于产生第一音频信号，音频功放模块2连接基带芯片1，用于对第一音频信号进行处理，并输出差分信号。带阻滤波模块3连接音频功放模块2，用于对差分信号进行处理，以滤除差分信号中的振感，并输出第二音频信号。本实施例中，带阻滤波模块的品质因数大于预设值。
33.现有技术中，在音频播放以及语音通话等不需要振动的场景，利用高通滤波器来滤除低频部分，从而实现滤除马达振感的目的；在来电铃声这种需要边振动边播放的场景，利用高通滤波器和带通滤波器，输出音乐和马达振动信号，使得来电铃声既有喇叭声音也有振动声音。但是，现有技术只关注振感滤除，通过截止频率很高的高通滤波器来滤除马达振感，无论对通话还是音乐播放的低频效果，用户主观感受损耗比较大。本技术利用带阻滤波模块替代高通滤波模块，目的在于补偿现有方案中马达谐振频点附近频率，从而释放部分低频，获得更好的低频表现的目的。
34.请参见图2，为本实用新型喇叭控制电路的第二实施例的功能模块示意图，与上述图1所示的第一实施例相比，区别在于，本实施例还包括：听筒通路模块4，听筒通路模块4连接基带芯片1以及带阻滤波模块3的输出端，接收第一音频信号，对第一音频信号进行处理，并输出第三音频信号。
35.具体的，现有技术未单独考虑听筒通话场景，听筒通话场景依然经过功放，因为射频供电和音频功放供电引脚均为电池供电，通话时受到射频gsm(全球通)模块tdma(时分多址)影响，还会带来更多的tdd(time division distortion，时分失真)noise(噪声)。从而导致听筒通话干扰声、底噪偏大问题，严重影响听感。本技术的喇叭控制电路，设置听筒通路模块4，听筒通路模块4，不经过音频功放模块2，能够减小射频干扰、降低噪声。
36.请参见图3，本技术中，带阻滤波模块3包括：第一带阻滤波单元31和第二带阻滤波单元32；第一带阻滤波单元31和第二带阻滤波单元32连接音频功放模块2。请结合图4，为本实用新型音频功放模块的一实施例的结构示意图，音频功放模块2包括功放芯片u1，功放芯片u1包括：信号输入端inn、使能控制端sd、供电端vdd、第一输出端vout1、第二输出端vout2。功放芯片u1的信号输入端inn连接基带芯片1，接收第一音频信号mp3_outr；使能控制端sd连接基带芯片1，接收使能信号audio_pa_sdn，基于使能信号audio_pa_sdn处于第一状态；供电端vdd连接电源，接收电压供电信号vbat_spk；功放芯片u1的第一输出端vout1以及功放芯片u1的第二输出端vout2连接带阻滤波模块3。具体的，功放芯片u1的第一输出端vout1连接第一带阻滤波单元31，功放芯片u1的第二输出端vout2连接第二带阻滤波单元32。具体的，第一带阻滤波单元31从第一输出端vout1接收第一差分信号，对第一差分信号进行处理，以输出第二音频信号。第二带阻滤波单元32从第二输出端vout2接收第二差分信号，对第二差分信号进行处理，以输出第二音频信号。
37.在一实施例总，音频功放模块2还包括外围电路，具体的，如图4所示，外围电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电感l1、电感l2。电阻r1的第一端连接使能控制端sd，第二端接地；功放芯片u1的端口bypass连接电容c4的第一端，电容c4的第二端接地；功放芯片u1的端口inp连接电容c4的第一端；功放芯片u1的端口agnd连接地电压端gnd。功放芯片u1的端口agnd1连接电容c2的第一端、电容c3的第一端以及地电压端gnd，供电端vd连接电容c2的第二端、电容c3的第二端以及电源。信号输入端inn连接电阻r3的第二端，电阻r3的第一端连接电容c1的第二端，电容c1的第一端连接基带芯片1。第一输出端vout1连接电感l1的第一端，电感l1的第二端连接p1，p1连接第一带阻滤波模块31，第二输出端vout2连接电感l2的第一端，电感l2的第二端连接p2，p2连接第二带阻滤波模块32。
38.进一步的，如图5所示，还包括开关切换模块5，开关切换模块5连接在音频功放模
块2与带阻滤波模块3之间，控制音频功放模块2与第一带阻滤波单元32之间的通路，或者控制音频功放模块2与第二带阻滤波单元32之间的通路。具体的，开关切换模块5包括：第一开关切换单元51以及第二开关切换单元52，第一开关切换单元51连接在音频功放模块2与第一带阻滤波单元31之间，响应于音频功放模块2与第一带阻滤波单元31之间通路导通，则第一带阻滤波单元31接收第一差分信号。第二开关切换单元52连接在音频功放模块2与第二带阻滤波单元32之间，响应于音频功放模块2与第二带阻滤波单元32之间通路导通，则第二带阻滤波单元32接收第二差分信号。
39.请参见图6、图7和图8，图6为本实用新型开关切换单元的一实施例的结构示意图，图7为本实用新型第一带阻滤波单元的一实施例的结构示意图，图8为本实用新型第二带阻滤波单元的一实施例的结构示意图。具体的，第一开关切换单元51包括第一切换芯片u2，第一切换芯片u2包括第一输入端vin、第一输出端out1以及第二输出端out2。第一带阻滤波单元31包括输入端pin1以及输出端pout。第一切换芯片u2的第一输入端vin连接音频功放模块2的第一输出端vout1，具体的，第一切换芯片u2的第一输入端vin连接p1端；第一切换芯片u2的第一输出端out1连接第一带阻滤波单元31的输出端pout，第一切换芯片u2的第二输出端out2连接第一带阻滤波单元31的输入端pin2。
40.第二开关切换单元52包括第二切换芯片u3，第二切换芯片u3包括第一输入端vin、第一输出端out1以及第二输出端out2；第二带阻滤波单元32包括输入端nin1以及输出端nout。第二切换芯片u3的第一输入端vin连接音频功放模块2的第二输出端vout2，具体地，第二切换芯片u3的第一输入端vin连接p2端；第二切换芯片u3的第一输出端out1连接第二带阻滤波单元32的输入端nini，第二切换芯片u3的第二输出端out2连接第二带阻滤波单元32的输出端nout。
41.其中，第一切换芯片u2和第二切换芯片u3均包括控制端on，控制端on接收使能信号en，该使能信号en控制第一切换芯片u2和第二切换芯片u3的开启与关闭。
42.在一实施例中，第一带阻滤波单元包括：第一低通滤波单元以及第一高通滤波单元，第一低通滤波单元连接第一开关切换单元51的第二输出端out2以及第一开关切换单元51的第一输出端out1，第一高通滤波单元连接第一开关切换单元51的第二输出端out2以及第一开关切换单元51的第一输出端out1。
43.第二带阻滤波单元包括：第二低通滤波单元以及第二高通滤波单元，第二低通滤波单元连接第二开关切换单元52的第二输出端out2以及第二开关切换单元52的第一输出端out1，第二高通滤波单元连接第二开关切换单元52的第二输出端out2以及第二开关切换单元52的第一输出端out1。
44.请参见图7，其中，第一低通滤波单元包括第一电阻r4、第二电阻r5、第一电容c6以及第二电容c5。其中，第一电阻r4的第一端连接第一开关切换单元51的第二输出端out2，第二电阻r5的第一端连接第一电阻r4的第二端，第二电阻r5的第二端连接第一开关切换单元51的第一输出端pout。第一电容c6的第一端连接第一电阻r4的第二端，第一电容c6的第二端接地gnd；第二电容c5的第一端连接第一电容c6的第一端，第二电容c5的第二端接地gnd。
45.第一高通滤波单元包括：第三电阻r6、第四电阻r7、第三电容c7、第四电容c8。第三电容c7的第一端连接第一开关切换单元51的第二输出端out2。第四电容c8的第一端连接第三电容c7的第二端，第四电容c8的第二端连接第一开关切换单元51的第一输出端out1。第
三电阻r6的第一端连接第三电容c7的第二端，第三电阻r6的第二端接地gnd；第四电阻r7的第一端连接第三电阻r6的第一端，第四电阻r7的第二端接地gnd。
46.在一实施例中，第二低通滤波单元与第一低通滤波单元相同，第二高通滤波单元与第一高通滤波单元相同。具体如图8所示，在第二带阻滤波单元32中，第一电阻r4的第一端连接第二开关切换单元52的第一输出端out1，第三电容c7的第一端连接第二开关切换单元52的第一输出端out1；第二电阻r5的第二端连接第二开关切换单元52的第二输出端out2，第四电容c8的第二端连接第二开关切换单元52的第二输出端out2。
47.在具体的应用中，在免提通话、音乐播放等喇叭外放场景下，手机基带芯片1输出单端音频信号(mp3_outr),信号采用单端输入的方式经过阻容滤波网络(电容c1和电阻r3)输入到音频功放模块2的信号输入端inn；同时，基带芯片1通过使能信号(audio_pa_sdn)控制音频功放模块2的开启闭合，通过电池供电信号(vbat_spk)给音频功放模块2供电；音频功放模块2的两路差分p1和p2输出脚分别连接两颗loadswitch芯片(u2和u3)的输入引脚vin，其中u2为差分信号的p极控制芯片，u3为n极控制芯片；每颗loadswitch芯片有两个输出口，分别连接两种喇叭端音频信号输入电路。其中芯片输出引脚nin1和pin1一路为无源带阻滤波方案(方框1和方框2)，nin2和pnin2为直连方案。最后，音频信号经由nout和pout信号输出到三合一喇叭上。
48.具体地，在多媒体和语音外放通话场景中，对于音质、细节表现、低频表现等方面要求都比较高，通过高q(品质因数)值的带阻滤波模块，滤除马达谐振点附近频率的音频信号，保留更多的低频信号，以获得更好的低频表现。主控信号通过控制loadswitch芯片，实现u2芯片的pin2和u3芯片的nin2通道的输出，此时，u2芯片的pin1与u3芯片的nin1输出脚关闭，不输出信号。听筒通话场景，音频功放使能引脚audio_pa_sdn拉低，此时音频功放停止工作。听筒信号经过听筒通路直接输出到喇叭上。
49.带阻滤波模块3的设计，如图8为音频功放模块输出n极信号的带阻滤波模块，如图7为音频功放模块输出p极信号的带阻滤波模块。带阻滤波模块中心频率为fc，通过阻容组合，将fc设计到马达谐振电压附近。并且可以调整q(品质因数)值，将带阻滤波模块的阻带和马达振动的通带频率重合，精确有效地滤除马达振动感，保留其余低频成分，从而提升低频感受。其中图8和图7中的带阻滤波模块由r4、r5、c5和c6组成二阶低通滤波器和r6、r7、c7和c8组成的二阶高通滤波器并联组成。阻带ωcl＜ω＜ωch，因此它可以衰减ωcl到ωch间的信号。间的信号。(ωcl和ωch分别为上截止频率和下截止频率)。若r4＝r6＝r，r5＝r7＝10*r，c6＝c7＝c，c5＝c8＝1/10*c，ω0＝1/rc，fc＝ω0/2π。阻带宽度b为：π。阻带宽度b为：品质因数q为可以根据三合一喇叭的谐振带宽，动态调整ωcl和ωch(获取不同的q值)，从而获得最理想的滤波效果。计算可得：r4＝r6＝r＝100ohm，r5＝r7＝10*r＝1kohm，c6＝c7＝c＝10uf，c5＝c8＝1/10*c＝1uf。ωcl＝64.7hz，ωch＝433.64hz，fc＝171hz，q＝0.46。
50.请参见图9，图9为本技术听筒通路模块4的一实施例的结构示意图，听筒通路模块
4包括：第一听筒模块以及第二听筒模块，第一听筒模块连接基带芯片1以及第二带阻滤波单元32的输出端nout，用于接收第一音频信号，并输出第三音频信号，第一音频信号为第一类型差分信号。第二听筒模块连接基带芯片1以及第一带阻滤波单元31的输出端pout，用于接收第一音频信号，并输出第三音频信号，第一音频信号为第二类型差分信号。
51.其中，第一听筒模块包括第五电阻r13、第五电容c13。其中，第五电阻r13的第二端连接第二带阻滤波单元32的输出端nout。第五电容c13的第一端连接基带芯片1，第五电容c13的第二端连接第五电阻r13的第一端。
52.第二听筒模块包括第七电阻r12、第六电容c14。其中，第七电阻r12的第二端连接第一带阻滤波单元31的输出端pout。第六电容c14的第一端连接基带芯片1，第六电容c14的第二端连接第七电阻r12的第一端。
53.偏置电压提供模块包括第六电阻r14和第八电阻r15。第六电阻r14的第一端连接第五电阻r13的第二端，第六电阻r14的第二端连接基带芯片1，接收偏置电压avdd1v25。第八电阻r15的第一端连接第七电阻r12的第一端，第八电阻r15的第二端连接基带芯片1，接收偏置电压avdd1v25。
54.听筒通话场景，基带芯片1输出第一音频信号，第一音频信号包括第一类型差分信号recp0和第二类型差分信号recn0。此时音频功放模块2的使能信号(audio_pa_sdn)拉低，音频功放模块2停止工作。recn0和recp0经由听筒电路输入到三合一喇叭上。听筒通路模块4的2个12ω电阻r12和r13和喇叭串联用于构建等效的32ω负载来模拟听筒内阻，r
rec
＝r12 r13 r
spk
。若增加r12和r13阻值，则听筒输出功率降低；若减小r12和r13阻值，则功率提升。为了避免输出到nout和pout的泄漏电流影响到听筒电路性能，需要增加2个47uf电容c13和c14用来进行直流阻断，此时也会与12ω的电阻r12和r13形成高通滤波器。高通截止频率fl＝1/(2π*c13*r13)＝282hz。若增加c13容值和r13阻值，则fl的值降低；减小c13容值和r13阻值，则fl的值增大。为避免泄漏电流，通过偏置电阻r14和r15和偏置电压1.25v来建立dc电压，消除压差。
55.本技术喇叭控制电路将音乐播放、语音通话场景下软件端的高通滤波器移除，在硬件端喇叭通路增加q值可调的无源带阻滤波器，听筒通路增加阻抗匹配和高通滤波电路。适用于手机基带芯片三合一喇叭方案的软硬件实现方式，在喇叭外放、马达振动两种工作场景中，硬件带阻滤波和直连等两种音频输入方式的切换及调用策略。在听筒通话场景中，单独设计听筒硬件电路。适用于手机基带芯片的三合一喇叭方案的带阻滤波器的设计，具体包括喇叭通路带阻滤波器和听筒通路阻抗匹配、高通滤波器的硬件原理图及该方案中阻容件阻容值的参数设定等。
56.请参见图10，为本实用新型喇叭的一实施例的结构示意图，喇叭60包括喇叭控制电路61，喇叭控制电路61为上述图1至图9任一实施例的喇叭控制电路，在此不再赘述。
57.以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。