一种音频低频信号增益控制电路及相关装置的制作方法

1.本技术属于音频信号处理技术领域，具体涉及一种音频低频信号增益控制电路及相关装置。


背景技术：

2.目前，现有技术通过数字电路(dsp芯片)实现音频低频信号自适应动态增益控制，但是芯片级(dsp)技术，成本高，需要编写相应的程序，使得简单的音频低频信号处理复杂化。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种音频低频信号增益控制电路及相关装置，以期通过模拟电路实现对音频低频信号的自适应增益。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种音频低频信号增益控制电路，应用于电子设备，包括：
5.输入处理子电路，用于将输入的立体声音频信号进行预处理，得到第一音频低频信号；
6.非动态低频信号处理子电路，连接所述输入处理子电路，用于对所述第一音频低频信号进行处理，得到非动态音频低频信号
7.动态低频信号处理子电路，连接所述输入处理子电路，用于分离出动态音频低频信号；
8.信号合成子电路，连接所述非动态低频信号处理子电路和所述动态低频信号处理子电路，用于将所述非动态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行合并，得到音频低频信号；
9.自适应增益控制子电路，连接所述动态低频信号处理子电路，用于对所述音频低频信号进行自适应增益控制，调整所述音频低频信号；
10.低音喇叭，连接所述信号合成子电路，用于输出所述音频低频信号。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种音频低频信号增益控制装置，其特征在于，应用于电子设备，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。
12.第三方面，本技术实施例提供了一种音频设备，其特征在于，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。
13.第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备，其特征在于，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。
14.可以看出，本技术实施例中，首先通过所述输入处理子电路将输入的立体声音频信号进行预处理，得到第一音频低频信号；其次，由非动态低频信号处理子电路对所述第一音频低频信号进行处理，得到非动态音频低频信号；然后，由动态低频信号处理子电路从所述第一音频低频信号中分离出所述动态音频低频信号；最后，由信号合成子电路将所述非
动态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行合并，得到音频低频信号；自适应增益控制子电路对所述音频低频信号进行增益控制；低音喇叭输出所述音频低频信号。这样，通过模拟电路实现了对音频低频信号的自适应增益。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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他的附图。
16.图1是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路的结构示意图；
17.图2是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路具体的结构示意图；
18.图3是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路中自适应增益控制值电路的结构示意图；
19.图4是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路中输入处理子电路和部分非动态低频信号处理子电路和部分动态低频信号处理子电路的电路图；
20.图5是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路中另一部分非动态低频信号处理子电路、另一部分动态低频信号处理子电路以及信号合成子电路的电路图；
21.图6是本技术实施例提供的一种音频低频信号增益控制电路自适应增益控制子电路的电路图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，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作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。
23.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。
24.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
25.下面先对本技术涉及到的相关术语进行介绍。
26.非动态音频低频信号：一般的音频信号，在本技术中是指不参与自适应增益控制的信号。
27.动态音频低频信号：连接自适应增益控制电路，具有自动增益补偿或衰减的音频信号，在本技术中是指参与自适应增益控制，对音频低频信号进行调整的信号。
28.目前，现有技术通过数字电路(dsp芯片)实现音频低频信号自适应动态增益控制，但是芯片级(dsp)技术，成本高，需要编写相应的程序，使得简单的音频低频信号处理复杂化。
29.为解决上述问题，本技术实施例提供了一种音频低频信号增益控制电路。该音频低频信号增益控制电路可以应用于对音频低频信号进行增益的场景中。可以通过所述输入处理子电路将输入的立体声音频信号进行预处理，得到第一音频低频信号；其次，由非动态低频信号处理子电路对所述第一音频低频信号进行处理，得到非动态音频低频信号；然后，由动态低频信号处理子电路从所述第一音频低频信号中分离出所述动态音频低频信号；最后，由信号合成子电路将所述非动态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行合并，得到音频低频信号；自适应增益控制子电路对所述音频低频信号进行增益控制；低音喇叭输出所述音频低频信号。本方案可以适用于多种场景，包括但不限于上述提到的应用场景。
30.下面对具体的电路进行详细的介绍。
31.请参阅图1，本技术还提供了一种音频低频信号增益控制电路，应用于电子设备，包括：
32.输入处理子电路10，用于将输入的立体声音频信号进行预处理，得到第一音频低频信号；
33.非动态低频信号处理子电路20，连接所述输入处理子电路10，用于对所述第一音频低频信号进行处理，得到非动态音频低频信号；
34.动态低频信号处理子电路30，连接所述输入处理子电路10，用于从所述第一音频低频信号中分离出动态音频低频信号；
35.信号合成子电路40，连接所述非动态低频信号处理子电路20和所述动态低频信号处理子电路30，用于将所述非动态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行合并，得到音频低频信号；
36.自适应增益控制子电路50，连接所述动态低频信号处理子电路30，用于对所述音频低频信号进行自适应增益控制，调整所述音频低频信号；
37.低音喇叭60，连接所述信号合成子电路40，用于输出所述音频低频信号。
38.示例的，所述输入处理子电路10、非动态低频信号处理子电路20、动态低频信号处理子电路30、信号合成子电路40和自适应增益控制子电路50均为分立式元器件构成的模拟电路。
39.具体实现中，所述音频低频信号增益控制电路主要用于对电子设备中的音频低频信号进行自适应增益。通常情况下，假如声音声压小于40db，此时声音中的低音几乎听不到，此时就需要对低音所对应的音频低频信号进行增益，以使得人耳能够清晰的听取到低音。本实施例中，所述输入处理子电路10接收音频输出端的立体声音频信号，从所述立体声音频信号中分离出第一音频低频信号，然后设置两个电路分支，分别得到非动态音频低频信号和动态音频低频信号。具体的，所述两个电路分支中的一个电路分支处理非动态音频低频信号，由所述非动态低频信号处理子电路20对所述第一音频低频信号进行处理，得到非动态音频低频信号，并对所述非动态音频低频信号进行放大；所述两个电路分支中的另一个电路分支处理动态音频低频信号，由所述动态低频信号处理子电路30从第一音频低频信号中分离出动态音频低频信号，再对所述动态音频低频信号进行放大；最终，将所述非动
态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行合并，并进行放大，最终得到音频低频信号，所述音频低频信号为加工后的立体声音频信号。所述自适应增益控制子电路50用于调节所述另一个电路分支中的动态音频低频信号，进而影响所述音频低频信号的强度，从而实现了自适应动态增益控制过程。最终通过低音喇叭60输出增益完成的音频低频信号，对低音进行补偿。
40.可以看出，本实施例中，实现了通过模拟电路对音频低频信号进行自适应增益，相较于芯片的实现方式更具有针对性且成本更低。
41.在一个可能的实施例中，请参阅图2，所述输入处理子电路包括第一信号合成单元101、交流耦合单元102、第一低通滤波单元103、第一低频放大单元104和第一限流耦合单元105，所述非动态低频信号处理子电路20包括第二限流耦合单元201和第二低频放大单元202，所述动态低频信号处理子电路30包括第二低通滤波单元301和第三低频放大单元302，所述信号合成子电路40包括第二信号合成单元401和所述第四低频放大单元402；第一信号合成单元101，用于将输入的立体声音频信号合并成单声道音频信号；交流耦合单元102，连接所述第一信号合成单元101，用于将所述单声道音频信号进行交流耦合；第一低通滤波单元103，连接所述交流耦合单元102，用于从所述单声道音频信号中分离出第二音频低频信号；第一低频放大单元104，连接所述第一低通滤波单元103，用于将所述第二音频低频信号进行放大；第一限流耦合单元105，连接所述第一低频放大单元104，用于对所述第二音频低频信号进行耦合和衰减，得到第一音频低频信号；第二限流耦合单元201，连接所述第一限流耦合单元105，用于对所述第一音频低频信号进行衰减，得到非动态音频低频信号；第二低频放大单元202，连接所述第二限流耦合单元201，用于对所述非动态音频低频信号进行放大；第二低通滤波单元301，连接所述第一限流耦合单元105，用于将所述第一音频低频信号转换为动态音频低频信号；第三低频放大单元302，连接所述第二低通滤波单元301和自适应增益控制子电路50，用于对所述动态音频低频信号进行放大，并受所述自适应增益控制子电路50控制调节供电端对地电阻；第二信号合成单元401，连接所述第三低频放大单元302和所述第二低频放大单元202，用于将所述非动态音频低频信号和所述动态音频低频信号进行叠加，得到音频叠加信号；所述第四低频放大单元402，连接所述第二信号合成单元401和所述低音喇叭60，用于对所述叠加信号进行放大，得到音频低频信号。
42.示例的，所述输入处理子电路10、非动态低频信号处理子电路20、动态低频信号处理子电路30和信号合成子电路40所包括的单元结构不限于本实施例中的单元结构，还可以是其他能够实现相同或相应功能的单元结构，在此不做唯一性限定。
43.可以看出，本实施例中，通过多个模拟电路单元实现了对音频低频信号的预处理。
44.在一个可能的实施例中，请参阅图3，所述自适应增益控制子电路50，包括：第三限流耦合单元501，连接所述第四低频放大单元402，用于对所述音频低频信号进行耦合和衰减；第三低通滤波单元502，连接所述第三限流耦合单元501，用于从衰减后的所述音频低频信号中分离出自适应音频低频信号；第五低频放大单元503，连接所述第三低通滤波单元502，用于对所述自适应音频低频信号进行放大；整流滤波单元504，连接所述第五低频放大单元503，用于对放大后的所述第一动态音频低频信号进行滤波并整流，得到直流电压；多级开关单元505，连接所述整流滤波单元504和所述第三低频放大单元302，用于受所述直流电压控制，改变所述第三低频放大单元302供电端的对地电阻的大小，以控制所述音频低频
信号的增益大小。
45.示例的，所述自适应增益控制子电路50的单元结构不限于本实施例中的单元结构，还可以是其他能够实现相同或相应功能的单元结构，在此不做唯一性限定。
46.可以看出，本实施例中通过自适应增益控制子电路50中多个模拟电路单元实现了对音频低频信号的自动增益。
47.在一个可能的实施例中，请参阅图4和图5，所述第一信号合成单元101包括第一电阻r1和第二电阻r2，所述交流耦合单元102包括第一电容c1，所述第一低通滤波单元103包括第三电阻r3、第四电阻r4和第二电容c2，所述第一低频放大单元104包括第五电阻r5、第六电阻r6和第一三极管q1，所述第一限流耦合单元105包括第七电阻r7和第三电容c3，所述第二限流耦合单元201包括第八电阻r8和第四电容c4，所述第二低通滤波单元301包括第九电阻r9、第十电阻r10和第五电容c5，所述第二低频放大单元202包括第十一电阻r11、第十二电阻r12和第二三极管q2，所述第三低频放大单元302包括第十四电阻r14、第十五电阻r15和第三三极管q3，所述第二信号合成单元401包括第十三电阻r13、第十六电阻r16和第六电容c6，所述第四低频放大单元402包括第十七电阻r17、第十八电阻r18、第七电容c7和第四三极管q4；
48.所述第一电阻r1的一端连接左声道输出端l-in，所述第二电阻r2的一端连接右声道输出端r-in，所述第一电阻r1的另一端和所述第二电阻r2的另一端连接所述第一电容c1的一端，所述第一电容c1的另一端连接所述第三电阻r3的一端；
49.所述第三电阻r3的另一端分别连接所述第二电容c2的一端和所述第四电阻r4的一端，所述第二电容c2的另一端接地，所述第四电阻r4的另一端分别连接所述第五电阻r5的一端和所述第一三极管q1的基极，所述第五电阻r5的另一端分别连接所述第六电阻r6的一端、所述第七电阻r7的一端及所述第一三极管q1的集电极，所述第六电阻r6的另一端连接第一电源vdd，所述第一三极管q1的发射极接地，所述第七电阻r7的另一端连接所述第三电容c3的一端；
50.所述第三电容c3的另一端分别连接所述第八电阻r8的一端和所述第九电阻r9的一端，所述第八电阻r8的另一端连接所述第四电容c4的一端；所述第四电容c4的另一端分别连接所述第十一电阻r11的一端和第二三极管q2的基极，所述第十一电阻r11的另一端分别连接所述第二三极管q2的集电极、所述第十二电阻r12的一端和所述第十三电阻r13的一端，所述第十二电阻r12的另一端连接第一电源vdd，所述第二三极管q2的发射极接地；
51.所述第九电阻r9的另一端分别连接所述第十电阻r10的一端和所述第五电容c5的一端，所述第五电容c5的另一端接地，所述第十电阻r10的另一端分别连接所述第十四电阻r14一端和所述第三三极管q3的基极，所述第十四电阻r14的另一端分别连接所述第三三极管q3的集电极、所述第十五电阻r15的一端和所述第十六电阻r16的一端，所述第十五电阻r15的另一端连接所述自适应增益控制子电路50；
52.所述第十三电阻r13的另一端和所述第十六电阻r16的另一端均分别连接所述第十七电阻r17的一端和所述第四三极管q4的基极，所述第十七电阻r17的另一端分别连接所述第四三极管q4的集电极、所述第十八电阻r18的一端和所述第七电容c7的一端，所述第十八电阻r18的另一端连接第一电源vdd，所述第七电容c7的另一端连接所述自适应增益控制子电路50。
53.具体实现中，所述音频输出端包括左声道输出端l-in和右声道输出端r-in，所述立体声音频信号包括左声道音频信号和右声道音频信号，所述l-in输出所述左声道音频信号，所述右声道输出端r-in输出所述右声道音频信号。
54.具体的，本实施例中，所述由所述第一电阻r1从所述左声道输出端l-in接入所述左声道音频信号，由所述第二电阻r2从所述右声道输出端r-in接入所述右声道音频信号；然后由所述第一电容c1将所述左声道音频信号和所述右声道音频信号进行耦合成单声道音频信号；然后经过所述第三电阻r3、所述第四电阻r4和所述第二电容c2构成的第一低通滤波单元103处理，分离出第二音频低频信号；由所述第五电阻r5、所述第六电阻r6和所述第一三极管q1构成的第一低频放大电路对所述第二音频低频信号进行放大，使得后续电路更容易处理所述第一音频低频信号；所述第一音频低频信号经过所述第七电阻r7和第三电容c3进行限流、耦合之后，对所述第一音频低频信号进衰减，然后将衰减后的所述第一音频低频信号分为两路由两个电路分支进行处理。
55.其中一个电路分支由所述第二限流耦合单元201和所述第二低频放大单元202构成，其中，所述第八电阻r8和所述第四电容c4构成的所述第二限流耦合单元201将所述衰减后的第一音频低频信号再次限流并衰减，得到非动态音频低频信号non-dynamic_bass，再通过所述第十一电阻r11、所述第十二电阻r12和所述第二三极管q2构成的所述第二低频放大电路将所述非动态音频低频信号non-dynamic_bass进行放大，得到放大后的非动态音频低频信号non-dynamic_bass。
56.另一个电路分支由所述第二低通滤波单元301和所述第三低频放大单元302构成；其中，由所述第九电阻r9、所述第十电阻r10和所述第五电容c5构成的第二低通滤波电路从所述第一音频低频信号中分离出动态音频低频信号dynamic_bass，再由所述第十四电阻r14、第十五电阻r15和第三三极管q3构成的第三低频放大单元302对所述动态音频低频信号dynamic_bass进行放大。
57.进一步的，在得到所述非动态音频低频信号non-dynamic_bass和所述动态音频低频信号dynamic_bass之后，所述第二信号合成单元401将所述非动态音频低频信号non-dynamic_bass和所述动态音频低频信号dynamic_bass进行合并，再由第四低频放大单元402对合并后的音频叠加信号进行放大得到音频低频信号bass-out，并从所述低音喇叭60进行输出，以对低音进行补偿。所述动态音频低频信号dynamic_bass随所述自适应增益控制子电路50的控制而改变，以实现对所述音频低频信号bass-out的自适应增益控制。
58.可以看出，本实施例中，将音频低频信号bass-out进行分离，设置动态变化的动态音频低频信号dynamic_bass和固定的非动态音频低频信号non-dynamic_bass，使得最终合成的音频低频信号bass-out能够达到自动增益的目的。
59.在一个可能的实施例中，请参阅图6，所述第三限流耦合单元501包括第十九电阻r19和第八电容c8，所述第三低通滤波单元502包括第二十电阻r20、第二十一电阻r21和第九电容c9，所述第五低频放大单元503包括第二十二电阻r22、第二十三电阻r23和第五三极管q5，所述整流滤波单元504包括第十电容c10、第一二极管和第二二极管，所述多级开关单元505包括共发射极的多个三极管开关单元；
60.所述第七电容c7的另一端、所述第十九电阻r19、所述第八电容c8及所述第二十电阻r20的一端依次连接，所述第二十电阻r20的另一端分别连接所述第二十一电阻r21的一
端和所述第九电容c9的一端，所述第九电容c9的另一端接地，所述第二十一电阻r21的另一端分别连接所述第二十二电阻r22的一端和所述第五三极管q5的基极，所述第二十二电阻r22的另一端分别连接所述第五三极管q5的集电极、所述第二十三电阻r23的一端和所述第十电容c10的一端，所述第二十三电阻r23的另一端连接第一电源vdd，所述第五三极管q5的发射极接地，所述第十电容c10的另一端连接所述一二极管d1的阳极与第二二极管d2的阴极，所述第二二极管d2的阳极接地，所述第一二极管d1的阴极分别连接所述多个三极管开关单元，所述多个三极管开关单元均连接所述第十五电阻r15的另一端。
61.示例的，所述第一电源vdd的电压为5v，也可以根据具体的电子设备适配不同的第一电源vdd，在此不做唯一性限定。
62.下面对动态低音音频信号自适应增益控制过程进行说明。
63.具体的，经所述第四三极管q4放大后的所述音频低频信号bass-out输出至所述第十九电阻r19，所述第十九电阻r19和所述第八电容c8将所述音频低频信号bass-out进行限流、耦合之后，输出至所述第三低通滤波单元502，由所述第二十电阻r20、所述第二十一电阻r21和所述第九电容c9进行低通滤波，得到自适应态音频低频信号bass-out；再经过所述第五三极管q5进行放大，然后由所述第十电容c10进行耦合，最后由所述第一二极管和第二二极管进行整流，得到直流电压；所述直流电压控制所述多个三极管开关单元开关状态，进而改变所述第三低频放大电路中所述第十五电阻r15集电极的电压大小，由于所述第十五电阻r15集电极电压大小已改变，最终合成的音频低频信号bass-out的增益也会随着集电极供电端变化而变化，从而实现了自适应动态增益控制过程。
64.进一步的，图6中示出了三个三极管开关单元的实例，但可以理解的是，三极管开关单元的个数不限于三个，可以根据增益需求增加或减少，在此不做唯一性限定。
65.可以看出，本实施例中，实现了对所述音频低频信号bass-out的自适应动态增益控制。
66.在一个可能的实施例中，请继续参阅图6，所述多个三极管开关单元中每个三极管开关单元包括第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第二十六电阻r26和第六三极管q6；
67.所述第二十四电阻r24的一端连接所述第一二极管d1的阴极，所述第二十四电阻的另一端分别连接所述第二十五电阻r25的一端和所述第六三极管q6的基极，所述第二十五电阻r25的另一端接地，所述第六三极管q6的集电极连接所述第二十六电阻r26的一端，所述第六三极管q6的发射极接地，所述第二十六电阻r26的另一端分别连接第一电源vdd和所述第十五电阻r15的另一端。
68.具体实现中，所述三极管开关单元中所述第六三极管q6随所述动态音频低频信号dynamic_bass的大小而导通或关断，当所述动态音频低频信号dynamic_bass大于所述第六三极管q6的导通阈值时，所述第六三极管q6导通，当所述动态音频低频信号dynamic_bass小于所述第六三极管q6的导通阈值时，所述第六三极管q6关断，进而能够根据具体情况控制所述音频低频信号bass-out的增益大小。
69.可以看出，本实施例中，通过根据动态音频低频信号dynamic_bass对所述三极管开关单元开关状态进行控制，实现了对所述音频低频信号bass-out的自适应增益。
70.本技术还提供了一种音频低频信号增益控制装置，应用于电子设备，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。具体的，所述装置可以是任意的音频装置，例如音
响、耳机、录音笔、mp3、手机等，在此不做唯一性限定。由于所述音频低频信号增益控制电路已在上位进行了详细描述，在此不在赘述。
71.本技术还提供了一种音频设备，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。具体的，所述装置可以是任意的音频装置，例如音响、耳机、录音笔、mp3、手机等，在此不做唯一性限定。由于所述音频低频信号增益控制电路已在上位进行了详细描述，在此不在赘述。
72.本技术还提供了一种电子设备，包括如第一方面所述的音频低频信号增益控制电路。具体的，所述装置可以是任意的音频装置，例如音响、耳机、录音笔、mp3、手机、电脑等，在此不做唯一性限定。由于所述音频低频信号增益控制电路已在上位进行了详细描述，在此不在赘述。
73.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的；例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式；例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
74.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
75.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
76.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可轻易想到变化或替换，均可作各种更动与修改，包含上述不同功能、实施步骤的组合，包含软件和硬件的实施方式，均在本发明的保护范围。