CN110049405B

CN110049405B - 一种兼容式车载麦克风电路

Info

Publication number: CN110049405B
Application number: CN201810035537.XA
Authority: CN
Inventors: 兰伟华; 汤益明; 陈远; 李家祥
Original assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: CN110049405A

Abstract

一种兼容式车载麦克风电路，包括插座、检测电路、第一输入匹配电路、第二输入匹配电路、第一切换电路、第二切换电路和CPU；该检测电路输入端与插座相连以检测插座状态；该第一切换电路与第二切换电路相连以控制开启或关闭输入电路的匹配；第二切换电路与第一输入匹配电路和第二输入匹配电路相连以控制接入第一输入匹配电路或第二输入匹配电路；该CPU与检测电路输出端、第一切换电路、第二切换电路和插座相连以根据插座状态控制是否采集插座电压值，及将电压值与预存的阈值进行比较判断麦克风类型并控制第一切换电路和第二切换电路动作实现输入电路的匹配。本发明能实现动圈式麦克风和电容式麦克风的兼容性使用，电路简单、成本低廉。

Description

一种兼容式车载麦克风电路

技术领域

本发明涉及麦克风电路领域，特别是一种兼容式车载麦克风电路。

背景技术

车载多媒体终端设备在客车上的运用中，特别是旅游大巴车，一般都会要求多媒体终端设备需要有麦克风的喊话功能，随着人们对娱乐功能的多样化，有些客户需要配备动圈式有线麦克风，有些客户要求配备电容式有线麦克风，而两种麦克风的原理不一样，使得电路在设计过程中需要考虑两种麦克风输入电路的兼容性问题。

动圈式麦克风，是利用电磁感应原理，将声音信号通过线圈在磁场切割磁感线转换为电信号。而电容麦克风，也叫做驻极体麦克风，它的核心组成部分是级头，由两片金属薄膜组成；当声波引起其震动的时候，金属薄膜间距的不同造成了电容的不同，从而产生电流，是利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，必须有独立的电源供电进行驱动，才能使用，一般为1.5V，如果这两种麦克风输入在同一个接口，而输入电路又不作兼容性设计，那么在实际使用过程中将造成不便，或则导致有一种麦克风无法正常使用的问题。

另外在实际使用这两种麦克风时，常常会碰到在打开麦克风瞬间时会有“扑”的一声，针对这种开关噪声，如不进行处理的话，往往给旅客带来一种刺耳的声音。针对这些问题就需要一种兼容车载动圈式麦克风与电容式麦克风的电路及方法，来解决这两种麦克风在实际使用中的兼容性问题，以及优化噪声问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种成本低、应用方便的兼容式车载麦克风电路。

本发明采用如下技术方案：

一种兼容式车载麦克风电路，包括插座，其特征在于：还包括检测电路、第一输入匹配电路、第二输入匹配电路、第一切换电路、第二切换电路和CPU；该检测电路输入端与插座相连以检测插座状态；该第一切换电路与第二切换电路相连以控制开启或关闭输入电路的匹配；第二切换电路与第一输入匹配电路和第二输入匹配电路相连以控制接入第一输入匹配电路或第二输入匹配电路；该CPU与检测电路输出端、第一切换电路、第二切换电路和插座相连以根据插座状态控制是否采集插座电压值，及将电压值与预存的阈值进行比较判断麦克风类型并控制第一切换电路和第二切换电路动作实现输入电路的匹配。

优选的，还包括有滤波电容C7，该滤波电容C7一端与所述第一切换电路相连，另一端接地。

优选的，所述检测电路包括电压比较器U2，其正端与所述插座的音频信号输入端相连，负端连接参考电压VREF，其输出端与所述CPU的输入端相连。

优选的，所述第一输入匹配电路包括电阻R3、匹配电阻Rd和电容C3；该电阻R3一端与所述第一切换电路相连，另一端与所述第二切换电路和所述插座相连；该匹配电阻Rd一端与第二切换电路相连，另一端接地；该电容C3与匹配电阻Rd并连。

优选的，所述第二输入匹配电路包括电阻R4、电阻R5、匹配电阻Rc、滤波电容C4和稳压管D1；该电阻R4一端与所述第二切换电路相连，另一端与电阻R5一端相连，该电阻R5另一端与所述第一切换电路和所述插座相连；该稳压管正端与电阻R5一端相连，负端接地；该匹配电阻Rc一端与第二切换电路相连，另一端接地；该电容C4与匹配电阻Rc并连。

优选的，所述第二切换电路包括继电器K1和继电器K3；该继电器K1的动触点与所述第一切换电路相连，常闭触点与所述第一切换电路相连，常开触点与所述第二切换电路相连；该继电器K3的动触点连接VCC，常闭触点与所述第一切换电路相连，常开触点与所述第二切换电路相连；该继电器K1和继电器K3的控制端与所述CPU相连。

优选的，所述第一切换电路包括继电器K2，其动触点与所述第一输入匹配电路、第二输入匹配电路和所述插座相连，其常闭触点与所述电容C7相连，其常开触点与所述第二切换电路相连，其控制端与所述CPU相连。

优选的，还包括有电容C5和电容C6，该电容C5一端与所述插座的接地端相连，另一端与所述插座的音频信号输入端相连；该电容C6与电容C5并连。

优选的，还包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2；该电阻R1一端接地，另一端与电容C1一端相连；该电阻R2一端与所述插座的音频信号输入端相连，另一端与电容C2一端相连。

优选的，还包括与所述CPU相连的音频运放放大电路U3、音频通道选择性器U4和车载功放U5；该音频运放放大电路U3输入端与所述电容C1和所述电容C2的另一端相连，输出端与音频通道选择器U4的输入端相连，该音频通道选择器U4的输出端与车载功放U5的输入端相连。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用动圈式麦克风以及电容式麦克风不同的输出阻抗特性，采用检测电路进行麦克风***检测，运用CPU的A/D采集来判断是动圈式还是电容式的麦克风，最后通过I\O口控制第一切换电路和第二切换电路进行动圈式和电容式麦克风的输入电路匹配，以此来实现动圈式麦克风和电容式麦克风的兼容性使用，电路简单、成本低廉。

2、本发明电路采用滤波电容C7优化了麦克风打开瞬间由于电平突变产生的“扑”噪声，具有降低开关噪声的优点。

3、本发明能实现同一个输入接口对动圈式麦克风和电容式麦克风的兼容，可应用于带有有线麦克风功能要求的多媒体终端设备中，用于满足客户对动圈式麦克风和电容式麦克风的个性化选择。

4、本发明设有第一输入匹配电路和第二输入匹配电路，对不同麦克风实现了输入阻抗的匹配(输入匹配电阻取麦克风内阻的5-10倍)，保证输入具有足够的电压传输系数，又不影响整个***的频率响应。

附图说明

图1为本发明电路图；

图2为本发明流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

参照图1，一种兼容式车载麦克风电路，包括插座J1、检测电路、第一输入匹配电路、第二输入匹配电路、第一切换电路、第二切换电路、CPU U1和滤波电容C7等。该插座J1可采用3脚麦克风插座(例如6.35音频插座)，在麦克风插头***但麦克风开关没有打开时，根据电路的连接方式以及插座内部的弹片，使得其1、2、3脚都短路到地，只有当麦克风开关打开时，插座J1的3脚才会有音频信号输入到后级电路，即3脚为音频信号输入端。

还包括有电容C5和电容C6，均为高频电容，用于滤除射频噪声(GSM干扰导致的音频噪声)。该电容C5和电容C6的一端均与插座J1的接地端相连，另一端与插座J1的音频信号输入端相连。

还包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2，其构成输入电路。该电阻R1一端接地，另一端与电容C1一端相连，该电阻R2一端与插座J1的音频信号输入端、电容C5和电容C6的对应端相连，另一端与电容C2一端相连。

进一步的，还包括与CPU U1相连的音频运放放大电路U3、音频通道选择性器U4和车载功放U5等。该音频运放放大电路U3输入端与电容C1和电容C2的另一端相连，输出端与音频通道选择器U4的输入端相连，该音频通道选择器U4的输出端与车载功放U5的输入端相连。

检测电路可采用电压比较器U2，该电压比较器U2的正端与插座J1的音频信号输入端相连，负端连接参考电压VREF，其输出端与CPU U1的输入端GPIO0相连。当插座J1未***麦克风时，该电压比较器U2输出低电平至CPU U1的输入端GPIO0，当插座J1***麦克风时(动圈式麦克风或电容式麦克风)，该电压比较器U2输出高电平至CPU U1的输入端GPIO0。该第一切换电路包括继电器K2，用于控制开启或关闭输入电路的匹配。该第二切换电路包括继电器K1和继电器K3，用于控制接入第一输入匹配电路或第二输入匹配电路。该继电器可采用单刀双掷的继电器，其设有动触点、常闭触点、常开触点和控制端。该继电器K1的常闭触点与电容C7一端相连，该电容C7另一端接地。该电容C7为滤波电容，用于消除麦克风打开瞬间的音频噪声。该继电器K2的常开触点与继电器K1的动触点A1相连，该继电器K3的动触点连接VCC。

第一输入匹配电路包括电阻R3、匹配电阻Rd和电容C3等。该电阻R3一端与继电器K3的常闭触点B3相连，另一端与继电器K2的动触点A、插座J1的音频信号输入端相连。该匹配电阻Rd一端与继电器K1的常闭触点B1相连，另一端接地，该匹配电阻Rd为动圈式麦克风的输入匹配电阻。该电容C3与匹配电阻Rd并连。

第二输入匹配电路包括电阻R4、电阻R5、匹配电阻Rc、滤波电容C4和稳压管D1等。该电阻R4一端与继电器K3的常开触点C3相连，另一端与电阻R5一端相连，该电阻R5另一端与和继电器K2的动触点A、插座J1的音频信号输入端相连。该稳压管正端与电阻R4和电阻R5相连端连接，负端接地。该匹配电阻Rc一端与继电器K1的常开触点C1相连，另一端接地，该电容C4与匹配电阻Rc并连，电阻Rc为电容式麦克风的输入匹配电阻。该电容C4与电容C3为滤波电容，可以分别降低对应麦克风(电容式麦克风、动圈式麦克风)的自激声。稳压管D1，为电容式麦克风(电容式麦克风要求一定的外部供电电压才能正常工作)供电提供稳压保证，根据选择不同的电容式麦克风，调整电阻R4，电阻R5和稳压管D1的相应参数。电阻R3、R4、R5均为限流电阻。

该CPU U1为CPU核心小***，内含MCU，DDR3，EMMC，音视频解码模块等。其输出控制口GPIO1连接继电器K1的控制端S1，输出控制口GPIO2连接继电器K2的控制端S2，其A\D采集口连接有电阻R6和电阻R7一端，输出控制口GPIO3连接继电器K3的控制端S3。该电阻R6另一端连接电压比较器U2正端、继电器K2的动触点A2和插座J1的音频信号输入端，该电阻R7另一端接地，电阻R6和电阻R7为限流分压电阻，使得CPU U1的A\D采集口电压不会超过I\O口本身的最高电压。

该CPU U1可根据GPIO0接收到的电平信号，控制A\D采集口是否采集插座J1的音频信号输入端的电压值，及将采集到的电压值与预存的阈值进行比较判断麦克风类型并控制继电器K1、继电器K2、继电器K3动作实现输入电路的匹配。

本发明动圈式麦克风的输出阻抗(内阻)为rd,电容式麦克风的输出阻抗(内阻)为rc。实际运用中，rd不会等于rc，常见的动圈式麦克风的输出阻抗一般在500欧姆左右(如得胜动圈式麦克风E350)，电容式麦克风输出阻抗一般350欧姆左右(如得胜电容式麦克风PC-K120)。实际运用中匹配电阻Rd一般是rd的5-10倍，匹配电阻Rc一般是rc的5-10倍，这样才能保证足够的电压传输系数，又不影响整个***的频率响应。参考电压VREF满足的条件为0<VREF<VCC*rd/(R3+rd)；同时满足0<VREF<VCC*rc/(R3+rc)，电压比较器U2正端(P点)的电压用VP表示。

参照图2，本发明的具体原理如下：

当***的麦克风(无论是动圈式还是电容式)未打开时，插座J1的内部三个脚都是短路到地，默认状态下CPU U1的输出控制I\O口GPIO1、GPIO2、GPIO3都是为低电平状态，此时，电压比较器U2输出低电平到GPIO0，U1检测到GPIO0为低电平，表示没有麦克风的打开，A\D不进行电压值的采集，U1的I\O口GPIO1、GPIO2、GPIO3保持为低电平状态，继电器K1、K2和K3的动触点与常闭触点连接，为设备的默认状态。

当***的麦克风打开时，P点电压VP＝VCC*rd/(R3+rd)或VP＝VCC*rc/(R3+rc)，通过电压比较器U2对比输出高电平到GPIO0，U1检测到GPIO0为高电平，表示有麦克风的打开，CPU U1的A\D口采集到的电压值为Vx(Vx＝VP*R7/(R6+R7))，与CPU U1内存中事先保存的预存值(用V1表示打开动圈式麦克风的采集键值，V2表示打开电容式麦克风的采集键值，由于误差的原因，V1，V2设定一定的误差范围)对比判断：

如果Vx在V1的误差范围内，则表示打开的为动圈式麦克风，CPU U1控制GPIO1为低电平、GPIO2为高电平、GPIO3为低电平，继电器K1、K2保持默认状态，继电器K2的动触点A2接通常开触点C2。此时限流电阻R3、输入匹配电阻Rd和滤波电容C3通过继电器K3、继电器K2、继电器K1连接到输入电路中，实现动圈式麦克风输入电路的匹配，对于麦克风打开瞬间的“扑”声，被C7给滤除(在继电器K2的动触点A2被切换到接通常闭触点C2之前被滤除)。

如果Vx在V2的误差范围内，则表示打开的为电容式麦克风则CPU U1控制GPIO1为高电平、GPIO2为高电平、GPIO3为高电平，此时继电器K2的动触点A2接通常开触点C2，继电器K1的动触点A1接通常开触点C1，继电器K3的动触点A3接通常开触点C3，限流电阻R4、稳压管D1、限流电阻R5、输入匹配电阻Rc和电容C4通过继电器K3、K2、K1连接到输入电路中，实现电容式麦克风输入电路的匹配，对于麦克风打开瞬间的“扑”声，被C7给滤除(在K2的动触点A2接通到常闭触点C2之前被滤除)。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种兼容式车载麦克风电路，包括插座，其特征在于：还包括检测电路、第一输入匹配电路、第二输入匹配电路、第一切换电路、第二切换电路和CPU；该检测电路输入端与插座相连以检测插座状态；该第一切换电路与第二切换电路相连以控制开启或关闭输入电路的匹配；第二切换电路与第一输入匹配电路和第二输入匹配电路相连以控制接入第一输入匹配电路或第二输入匹配电路；该CPU与检测电路输出端、第一切换电路、第二切换电路和插座相连以根据插座状态控制是否采集插座电压值，及将电压值与预存的阈值进行比较判断麦克风类型并控制第一切换电路和第二切换电路动作实现输入电路的匹配；所述第一输入匹配电路包括电阻R3、匹配电阻Rd和电容C3；该电阻R3一端与所述第一切换电路相连，另一端与所述第二切换电路和所述插座相连；该匹配电阻Rd一端与第二切换电路相连，另一端接地；该电容C3与匹配电阻Rd并连。

2.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：还包括有滤波电容C7，该滤波电容C7一端与所述第一切换电路相连，另一端接地。

3.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：所述检测电路包括电压比较器U2，其正端与所述插座的音频信号输入端相连，负端连接参考电压VREF，其输出端与所述CPU的输入端相连。

4.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：所述第二输入匹配电路包括电阻R4、电阻R5、匹配电阻Rc、滤波电容C4和稳压管D1；该电阻R4一端与所述第二切换电路相连，另一端与电阻R5一端相连，该电阻R5另一端与所述第一切换电路和所述插座相连；该稳压管正端与电阻R5一端相连，负端接地；该匹配电阻Rc一端与第二切换电路相连，另一端接地；该电容C4与匹配电阻Rc并连。

5.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：所述第二切换电路包括继电器K1和继电器K3；该继电器K1的动触点与所述第一切换电路相连，常闭触点与所述第一切换电路相连，常开触点与所述第二切换电路相连；该继电器K3的动触点连接VCC，常闭触点与所述第一切换电路相连，常开触点与所述第二切换电路相连；该继电器K1和继电器K3的控制端与所述CPU相连。

6.如权利要求2所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：所述第一切换电路包括继电器K2，其动触点与所述第一输入匹配电路、第二输入匹配电路和所述插座相连，其常闭触点与所述电容C7相连，其常开触点与所述第二切换电路相连，其控制端与所述CPU相连。

7.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：还包括有电容C5和电容C6，该电容C5一端与所述插座的接地端相连，另一端与所述插座的音频信号输入端相连；该电容C6与电容C5并连。

8.如权利要求1所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：还包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电容C2；该电阻R1一端接地，另一端与电容C1一端相连；该电阻R2一端与所述插座的音频信号输入端相连，另一端与电容C2一端相连。

9.如权利要求8所述的一种兼容式车载麦克风电路，其特征在于：还包括与所述CPU相连的音频运放放大电路U3、音频通道选择器U4和车载功放U5；该音频运放放大电路U3输入端与所述电容C1和所述电容C2的另一端相连，输出端与音频通道选择器U4的输入端相连，该音频通道选择器U4的输出端与车载功放U5的输入端相连。