音频地环路噪声抑制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种音频地环路噪声抑制系统和方法，提供一种体积小且低成本的地环路噪声抑制电路。包括音频播放设备、音频接收设备和连接二者的音频线；音频接收设备包括一噪声抵消电路和一平衡电路；音频线包括第一音频信号线和音频地线；第一音频信号线连接噪声抵消电路的第一输入端，音频地线连接噪声抵消电路的第二输入端；噪声抵消电路的第二输入端对地连接平衡电路；平衡电路基于其自身的等效阻值来平衡音频地线上的阻抗，以使地环路噪声转化为共模噪声输入噪声抵消电路，噪声抵消电路抑制该共模噪声，输出无地环路噪声的音频信号，解决了现有技术中使用音频变压器消除地环路噪声时存在体积大成本高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频噪声消除
，具体涉及一种音频地环路噪声抑制系统和基于该音频地环路噪声抑制系统的音频地环路噪声抑制方法。
技术介绍
在音频播放系统中，通常存在两个音频设备之间通过音频线互联的使用情况，例如音频播放器连接耳机、音频功放连接音箱等。如图1所示，音频设备1和音频设备2通过音频线3互联时，音频设备1和音频设备2之间的地电位存在电位差Vn的问题；二者之间的音频线3中就会叠加噪声电流Inoise，该噪声电流在音频设备2中会形成地环路噪声。现有技术中针对地环路噪声的解决方案，如图2所示，通常是在音频设备2中增加音频变压器T1；音频变压器T1采用电磁感应原理实现信号耦合的同时，又对音频设备1和音频设备2进行了电气上的隔离，它可以阻断音频线中的环路电流，有效地隔离地环路噪声。但，音频变压器由于体积庞大而且成本较高的原因，一直无法得到普及应用。
技术实现思路
本申请实施例通过提供一种音频地环路噪声抑制系统和方法，提供一种体积小且低成本的地环路噪声抑制电路，解决现有技术中使用音频变压器消除地环路噪声时存在体积大成本高的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：提出一种音频地环路噪声抑制系统，包括音频播放设备和音频接收设备，所述音频播放设备的输出端通过音频线与所述音频接收设备连接；所述音频线包括第一音频信号线和音频地线；所述音频接收设备包括一噪声抵消电路和一平衡电路；所述第一音频信号线连接所述噪声抵消电路的第一输入端，所述音频地线连接所述噪声抵消电路的第二输入端；所述噪声抵消电路的输出端连接所述音频接收设备的音频信号输入端；所述噪声抵消电路的第二输入端对地连接所述平衡电路；所述平衡电路平衡所述音频地线上的阻抗，以使地环路噪声转化为共模噪声；所述噪声抵消电路抑制所述共模噪声，输出无地环路噪声的音频信号至所述音频接收设备的音频信号输入端。进一步的，所述平衡电路为一平衡电阻。进一步的，所述音频线还包括第二音频信号线；所述噪声抵消电路还包括第三输入端；所述第二音频信号线连接所述噪声抵消电路的第三输入端。进一步的，所述噪声抵消电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端为所述噪声抵消电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端；所述第二电阻一端为所述噪声抵消电路的第二输入端，所述第二电阻的另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端；所述第三电阻一端连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第三电阻的另一端连接所述第一运算放大器的输出端；所述第四电阻一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第四电阻的第二端接地。进一步的，所述第一音频信号线与所述噪声抵消电路的第一输入端之间串联有第一电容；所述音频地线与所述噪声抵消电路的第二输入端之间串联有第二电容。进一步的，所述噪声抵消电路还包括第二运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端为所述噪声抵消电路的第三输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端；所述第六电阻一端为所述噪声抵消电路的第二输入端，所述第六电阻的另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端；所述第七电阻一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第七电阻的另一端连接所述第二运算放大器的输出端；所述第八电阻一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第八电阻的第二端接地。进一步的，所述噪声抵消电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻；所述第九电阻的一端为所述噪声抵消电路的第一输入端，所述第九电阻的另一端连接所述第三运算放大器的反相输入端；所述第十电阻的一端连接所述第三运算放大器的反相输入端，所述第十电阻的另一端连接所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端连接所述第四运算放大器的反相输入端；所述第十二电阻的一端连接所述第四运算放大器的反相输入端，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运算放大器的输出端；所述第十三电阻的一端为所述噪声抵消电路的第二输入端，所述第十三电阻的另一端连接所述第四运算放大器的反相输入端；所述第三运算放大器的同相输入端对地连接所述第十四电阻，所述第四运算放大器的同相输入端对地连接所述第十五电阻。进一步的，所述音频播放设备为音频播放器或音频功率放大器。进一步的，所述音频接收设备为耳机或音箱。提出一种音频地环路噪声抑制方法，用于音频地环路噪声抑制系统中，其中，所述音频地环路噪声抑制系统包括音频播放设备和音频接收设备，所述音频播放设备的输出端通过音频线与所述音频接收设备连接；所述音频线包括第一音频信号线和音频地线；所述音频接收设备包括一噪声抵消电路和一平衡电路；所述第一音频信号线连接所述噪声抵消电路的第一输入端，所述音频地线连接所述噪声抵消电路的第二输入端；所述噪声抵消电路的输出端连接所述音频接收设备的音频信号输入端；所述噪声抵消电路的第二输入端对地连接所述平衡电阻；具体的所述方法包括：基于所述音频播放设备的等效输出电阻、所述第一音频信号线的等效电阻、所述音频地线的等效电阻和所述噪声抵消电路第一输入端的输入内阻以及第二输入端的输入内阻，确定所述平衡电路的等效阻值，以使所述平衡电路平衡所述音频地线上的阻抗，将地环路噪声转化为共模噪声；使得所述噪声抵消电路抑制所述共模噪声，输出无地环路噪声的音频信号之所述音频接收设备的音频信号输入端。与现有技术相比，本申请实施例提出的技术方案，具有的技术效果或优点是：本申请实施例提出的音频地环路噪声抑制系统中，在音频接收设备中与音频地线的连接处增加对地的平衡电路，以及在音频接收设备中增加噪声抵消电路；当音频播放设备与音频接收设备的地电位存在电位差时，系统中就会产生噪声电流并在音频播放设备以及音频线上形成压降，本申请实施例中，借助平衡电路，通过合理的电阻匹配，使得进入噪声抵消电路的第一输入端和第二输入端的噪声电压相等，则地环路噪声被转化为共模噪声，成为噪声抵消电路的共模输入信号，而噪声抵消电路将转化成的共模噪声进行有效的抑制，从而实现了抑制地环路噪声的效果；本申请实施例中平衡电路的作用在于，根据其自身的等效阻值对音频地支路上的电阻进行匹配，以调整噪声电平在音频地支路上的电压分配，进而使进入噪声抵消电路的两个输入端的噪声电压保持平衡；可见，本申请实施例中，通过一个平衡电路和一个噪声抵消电路即可实现地环路噪声抑制功能，相比于现有技术中使用的音频变压器，其电路结构简单，因此设计体积小，使用器件简单且成本低，解决了现有技术中使用音频变压器消除地环路噪声时存在体积大成本高的技术问题。附图说明图1为音频地环路噪声形成示意图；图2为现有技术中抑制地环路噪声的电路结构图；图3为本申请实施例提出的音频地环路噪声抑制系统框图；图4本本申请实施例提出的一种音频地环路噪声抑制系统框图；图5为本申请实施例提出的一种使用各自独立屏蔽的双声道音频线的音频地环路噪声抑制系统框图；...

【技术保护点】
音频地环路噪声抑制系统，包括音频播放设备和音频接收设备，所述音频播放设备的输出端通过音频线与所述音频接收设备连接；所述音频线包括第一音频信号线和音频地线；其特征在于，所述音频接收设备包括一噪声抵消电路和一平衡电路；所述第一音频信号线连接所述噪声抵消电路的第一输入端，所述音频地线连接所述噪声抵消电路的第二输入端；所述噪声抵消电路的输出端连接所述音频接收设备的音频信号输入端；所述噪声抵消电路的第二输入端对地连接所述平衡电路；所述平衡电路平衡所述音频地线上的阻抗，以使地环路噪声转化为共模噪声；所述噪声抵消电路抑制所述共模噪声，输出无地环路噪声的音频信号至所述音频接收设备的音频信号输入端。

【技术特征摘要】
1.音频地环路噪声抑制系统，包括音频播放设备和音频接收设备，所述音频播放设备的输出端通过音频线与所述音频接收设备连接；所述音频线包括第一音频信号线和音频地线；其特征在于，所述音频接收设备包括一噪声抵消电路和一平衡电路；所述第一音频信号线连接所述噪声抵消电路的第一输入端，所述音频地线连接所述噪声抵消电路的第二输入端；所述噪声抵消电路的输出端连接所述音频接收设备的音频信号输入端；所述噪声抵消电路的第二输入端对地连接所述平衡电路；所述平衡电路平衡所述音频地线上的阻抗，以使地环路噪声转化为共模噪声；所述噪声抵消电路抑制所述共模噪声，输出无地环路噪声的音频信号至所述音频接收设备的音频信号输入端。
2.根据权利要求1所述的音频环路噪声抑制系统，其特征在于，所述平衡电路为平衡电阻。
3.根据权利要求1所述的音频地环路噪声抑制系统，其特征在于，所述音频线还包括第二音频信号线；所述噪声抵消电路还包括第三输入端；所述第二音频信号线连接所述噪声抵消电路的第三输入端。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的音频地环路噪声抑制系统，其特征在于，所述噪声抵消电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一电阻的一端为所述噪声抵消电路的第一输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一运算放大器的反相输入端；所述第二电阻一端为所述噪声抵消电路的第二输入端，所述第二电阻的另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端；所述第三电阻一端连接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第三电阻的另一端连接所述第一运算放大器的输出端；所述第四电阻一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第四电阻的第二端接地。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的音频地环路噪声抑制系统，其特征在于，所述第一音频信号线与所述噪声抵消电路的第一输入端之间串联有第一电容；所述音频地线与所述噪声抵消电路的第二输入端之间串联有第二电容。
6.根据权利要求4所述的音频地环路噪声抑制系统，其特征在于，所述噪声抵消电路还包括第二运算放大器、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第八电阻；所述第五电阻的一端为所述噪声抵消电路的第三输入端，所述第五电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端；所述第六电阻一端为所述噪声抵消电路的第二输入端，所述第六电阻的另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端；所述第七电阻一端连接所述第二运算放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金国，
申请(专利权)人：青岛歌尔声学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37