CN114401473B - 连接电路、音频采集***和语音通信设备 - Google Patents
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Abstract
公开了一种连接电路、音频采集***和语音通信设备，该语音通信设备包括该音频采集***，该音频采集***设置多个麦克风芯片，并通过该连接电路将多个麦克风芯片输出的音频信号叠加整合为一个信号，该连接电路整合接入的多个音频信号的逻辑链电路在其至少一个二枝干节点上设置差分器，并根据二枝干节点的两个枝路径上的输入信号的正负性相同时，在该差分器的同相输入端或反相输入端的输入路径上设置反相电路，可在该差分器的输出端获得对应二枝干节点的两个输入信号的无幅值损失的叠加信号。本发明的连接电路、音频采集***和语音通信设备通过硬件电路的逻辑链电路有效降低了多麦克风芯片输出的多个音频信号的并联叠加的损耗，提高了拾音效果。
Description
技术领域
本发明涉及麦克风技术领域，具体地，涉及连接电路、音频采集***和语音通信设备。
背景技术
麦克风(Microphone)是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，俗称为咪头，也称话筒、传声器。麦克风主要包含ECM(Electret Capacitance Microphone，驻极体电容器麦克风)麦克风和MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)麦克风。
在一些应用场景尤其是会议***上，讲话人位置不固定且比较分散，对于不同位置不同距离的讲话人，单颗麦克风很难实现都很好的全局拾音效果，所以一般会用多颗麦克风分别拾取附近讲话人的声音信号，然后将声音信号分别输送到主芯片判断并处理讲话人的输入，或通过多麦克风阵列加算法的方式，来将各个位置讲话人的输入进行拾取及放大。
以上方式都需要配合信号处理芯片以及语音处理算法来完成，成本较高，开发难度大，研发周期长。
为了实现每个位置讲话都能得到很强的信号，如图1所示，如果将多颗不同位置的麦克风(MIC1、MIC2)的输出直接并联到一起，总输出信号OUT会被远离声源的麦克风的低输出下拉到很低的幅度，得不到期望的效果。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种连接电路、音频采集***和语音通信设备，从而通过硬件结构简单实现多路麦克风的输出的叠加。
根据本发明的一方面，提供一种连接电路，用于音频信号的传输，包括：
多个输入端，用于接入多个音频信号，所述多个音频信号同为正信号；
逻辑链电路，包括用于接收所述多个音频信号的多个输入端，以及提供输出信号的一个输出端，其中，
所述逻辑链电路包括多个二枝干节点，所述二枝干节点的干路径上的输出信号的幅值与两个枝路径上的输入信号的幅值之和成正比，
所述逻辑链电路包括至少一个差分器，所述差分器设置在所述逻辑链电路的二枝干节点，所述差分器的同相输入端和反相输入端接收所述二枝干节点的两个枝路径上的输入信号，输出端提供所述二枝干节点的干路径上的输出信号，以及
在所述差分器对应的二枝干节点的两个枝路径上的输入信号的正负性相同时，所述差分器的同相输入端或反相输入端的输入路径上还设置有反相电路。
可选地，所述至少一个差分器中的至少一个为差分放大器。
可选地，所述反相电路包括三极管、运放芯片、反相器中的至少一种。
可选地，还包括：
预处理电路，设置在所述多个输入端的接入路径上。
可选地，所述预处理电路包括滤波器、放大器中的至少一种。
可选地，所述至少一个差分器包括多个，且设置在所述多个二枝干节点的每一个二枝干节点。
根据本发明的另一方面，提供一种音频采集***，包括：
多个麦克风芯片；
根据本发明提供的连接电路，用于根据所述多个麦克风芯片的多个输出信号整合为一个音频信号输出。
根据本发明的再一方面，提供一种语音通信设备，包括：
根据本发明提供的音频采集***。
本发明提供的连接电路包括多个输入端和逻辑链电路，该逻辑链电路包括多个二枝干节点，该二枝干节点设置有差分器，且在二枝干节点的两个枝路径的输入信号的正负性相同时，在差分器的同相输入端或反相输入端设置反相电路，以在该差分器的输出端输出幅值与两个枝路径的输入信号幅值之和一致的叠加信号，通过硬件电路实现输入信号的幅值的无损叠加，为多音频信号的无损叠加提供了便利。
本发明提供的音频采集***，包括多个麦克风芯片和本发明的连接电路，多个麦克风芯片的输出信号通过该连接电路叠加整合为一个总输出信号，在任意一个麦克风芯片具有较强输出时，均能有效拾音，保障了音频采集的可靠性。
本发明提供的语音通信设备包括本发明提供的音频采集***，其设置的多个麦克风芯片可对多种不同方向的声源有效拾音，语音通信质量高。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据现有技术的麦克风输出信号合并示意图；
图2示出了根据本发明第一实施例的连接电路的结构示意图；
图3示出了根据本发明第二实施例的连接电路的结构示意图；
图4示出了根据本发明第三实施例的连接电路的结构示意图；
图5示出了根据本发明第四实施例的连接电路的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图2示出了根据本发明第一实施例的连接电路的结构示意图。
如图2所示，本发明第一实施例的连接电路10包括第一差分器U1和反相电路11，反相电路11设置在差分器U1的反相输入端的输入路径上，第一麦克风芯片MIC1的输出端连接至差分器U1的同相输入端，第二麦克风芯片MIC2的输出端通过反相电路11连接至差分器U1的反相输入端，通过该连接电路10将第一麦克风芯片MIC1的输出信号与第二麦克风芯片MIC2的输出信号反相信号做差，获得对应第一麦克风芯片MIC1的输出信号与第二麦克风芯片MIC2的输出信号之和的总输出信号OUT。
本发明实施例的连接电路10利用第一差分器U1和反相电路11简单实现加法功能，获得的总输出信号OUT对应输入的模拟信号的模拟量的和，避免了输入的模拟信号中的较低量对较高量的下拉，保障了多麦克风芯片输出的多个音频信号的整合信号的总信号强度，保障了***整体的拾音效果。
在可选实施例中，第一差分器U1为差分放大器，还可同时实现拾音放大功能，进一步提升拾音效果。
在本发明中，麦克芯片输出的音频信号均为正信号(即本文中将麦克风芯片直接输出的音频信号定义为正信号)，正信号通过反相电路反相后为负信号；差分器的同相输入端接入正信号，反相输入端接入负信号时，其输出信号为正信号；差分器的同相输入端接入负信号，反相输入端接入正信号时，其输出信号为负信号。本发明的各差分器的同相输入端和反相输入端的接入信号的正负性相反(负信号通过反相电路获得)，使其输出信号的绝对值均对应其两个输入信号的绝对值的和，实现加法功能。
在本发明各实施例中，其反相电路例如包括三极管、运放芯片、反相器中的至少一个，主要用于实现正信号与负信号的转换。
图3示出了根据本发明第二实施例的连接电路的结构示意图。
如图3所示，本实施例的连接电路20包括四个输入端，分别接入第一麦克风芯片至第四麦克风芯片(MIC1～MIC4)的输出信号，用于四个麦克风芯片的输出信号的整合。
在本实施例的连接电路20中，主要包括第一差分器U1、第二差分器U2、第三差分器U3、反相电路11、反相电路12。
第一麦克风芯片MIC1的输出端连接至第一差分器U1的同相输入端，第二麦克风芯片MIC2的输出端通过反相电路11连接至第一差分器U1的反相输入端，以在第一差分器U1的输出端获得第一叠加信号，第一叠加信号对应第一麦克风芯片MIC1的输出信号与第二麦克风芯片MIC2的输出信号的叠加信号。
第三麦克风芯片MIC3的输出端连接至第二差分器U2的反相输入端，第四麦克风芯片MIC4的输出端通过反相电路12连接至第二差分器U2的同相输入端，以在第二差分器U2的输出端获得第二叠加信号，第二叠加信号为负信号，对应第三麦克风芯片MIC3的输出信号和第四麦克风芯片MIC4的输出信号的叠加信号的负相。
第一差分器U1的输出端连接至第三差分器U3的同相输入端，第二差分器U1的输出端连接至第三差分器U3的反相输入端，以根据第三差分器U3对第一叠加信号和第二叠加信号做差，获得总输出信号OUT，第一叠加信号为正信号，第二叠加信号为负信号，正信号减去负信号，获得的总输出信号OUT为绝对值等于第一叠加信号的绝对值与第二叠加信号的绝对值之和的正信号，总输出信号OUT等于第一麦克芯片MIC1至第四麦克风芯片MIC4的输出信号的总和。
在本实施例中，可以理解，第一差分器U1至第三差分器U3为放大系数为1的差分放大器，总输出信号OUT等于第一麦克芯片MIC1至第四麦克风芯片MIC4的输出信号的总和。
在可选实施例中，第一差分器U1至第三差分器U3中的至少一个为放大系数大于1的差分放大器，对应获得的总输出信号OUT包括第一麦克芯片MIC1至第四麦克风芯片MIC4的输出信号中的至少一个的增益量，对应对第一麦克芯片MIC1至第四麦克风芯片MIC4的至少一个的输出信号进行增强，提高部分麦克风芯片的拾音效果。
参照图2和图3，本发明实施例的连接电路10和连接电路20的结构对应逻辑链电路，该逻辑链电路的包括多个二枝干节点，各二枝干节点的干路径的输出信号的幅值与其两个枝路径的输入信号的幅值之和成正比(在本实施例中为相等，对应无损叠加逻辑)，二枝干节点的枝路径与连接电路的多个输入端连接，通过多个输入端接入多个麦克风芯片的输出信号(音频信号)，以通过各二枝干节点的无损叠加逻辑在逻辑链电路的输出端提供叠加了接入的多个麦克风芯片的输出信号的总输出信号OUT。
逻辑链电路的节点均为二枝干节点，各二枝干节点均对应设置有差分器，并在二枝干节点的两个枝路径上的输入信号的正负性相同时，在差分器的同相输入端或反相输入端的输入路径上设置反相电路，从而使得该二枝干节点的干路径上的输出信号的幅值为其两个枝路径上的输入信号幅值之和，该输出信号为正信号或负信号(差分器的同相输入端接入信号为负信号，反相输入端接入信号为正信号时，其输出信号为负信号，根据反相电路的设置调节差分器的接入信号的正负性，进而可调节输出信号的正负性)，多个节点的输出信号进一步通过后端的无损叠加逻辑的处理可使最终的总输出信号OUT为正信号。如果总输出信号OUT为负信号，可使负信号的总输出信号OUT通过一个反相电路处理为正信号(该处理可在连接电路中直接设置一个反相电路，或由***的后端进行反相处理，本发明对此不作特别限定)。
在上述实施例中，对应偶数个麦克风芯片的输出信号的叠加，在麦克风芯片的数量为2n个时，对应的二枝干节点的数量最多为2n-1个，在麦克风芯片的数量为奇数个时，其额外的麦克风芯片的输出信号可直接连接至后级的二枝干节点，例如麦克风芯片的数量为3个，不设置第二差分器U2，第三麦克风芯片MIC3的输出信号通过反相电路反相后连接至第三差分器U2的反相输入端，可实现三个麦克风芯片的输出信号的无损叠加逻辑，对应的二枝干节点的数量最多为2n-1个。其中，二枝干节点的数量对应需求的差分器的数量。
图4示出了根据本发明第三实施例的连接电路的结构示意图。
参照图4，本实施例的连接电路30包括第一差分器U1、第二差分器U2、第三差分器U3、反相电路11、反相电路12和反相电路13。
第一麦克风芯片MIC1的输出端连接至第一差分器U1同相输入端，第二麦克风芯片MIC2的输出端通过反相电路11连接至第一差分器U1的反相输入端，在第一差分器U1的输出端提供第一叠加信号，第一叠加信号为正信号，等于第一麦克风芯片MIC1的输出信号与第二麦克风芯片MIC2的输出信号之和。
第三麦克风芯片MIC3的输出端连接至第二差分器U2的同相输入端第四麦克风芯片MIC4的输出端通过反相电路12连接至第二差分器U2的反相输入端，在第二差分器U2的输出端提供第二叠加信号，第二叠加信号为正信号，等于第三麦克风芯片MIC3的输出信号与第四麦克风芯片MIC4的输出信号之和。
第一差分器U1的输出端连接第三差分器U3的同相输入端，第二差分器U2的输出端通过反相电路13连接至第三差分器U3的反相输入端，在第三差分器U3的输出端提供总输出信号OUT，该总输出信号OUT对应第一叠加信号与第二叠加信号的和。即第三差分器U3对应的二枝干节点的两个枝路径接入的第一叠加信号和第二叠加信号均为正信号，此时在第三差分器U3的反相输入端的输入路径上设置反相电路13，可在第三差分器U3的输出端获得第一叠加信号与第二叠加信号的叠加信号。
参照图3和图4，相比于连接电路30，连接电路20将第二差分器U2提供的第二叠加信号调整为负信号，可节约后级电路的反向电路13，降低成本。
其中，基于第一差分器U1和第二差分器U2提供的第一叠加信号和第二叠加信号的信号幅度损失小，后级电路可选择直接通过导线并联叠加第一叠加信号和第二叠加信号获得总输出信号，相比于将多个麦克风芯片的输出信号直接通过导线并联获得的总输出信号，也具有一定的增益效果，拾音效果有一定的提升。
图5示出了根据本发明第四实施例的连接电路的结构示意图。本发明第四实施例的连接电路40与第二实施例的连接电路20的基本结构相同，在此对其相同的部分不再赘述。
参照图5和图3，本发明第四实施例的连接电路40在其多个输入端的各输入路径上还设置有预处理电路21，对接入的麦克风芯片的输出信号进行预处理，预处理电路21例如包括滤波器、放大器等，以预滤除噪声信号，或对接入信号进行预放大，降低后端的差分器的对放大的需求。
本发明提供的连接电路包括多个输入端和逻辑链电路，该逻辑链电路包括至少一个二枝干节点，该二枝干节点设置有差分器，且在二枝干节点的两个枝路径上的输入信号的正负性相同时，在差分器的同相输入端或反相输入端设置反相电路，以在该差分器的输出端输出两个枝路径上的输入信号的幅值叠加信号，通过硬件电路实现输入信号的无幅值损失的叠加，为多音频信号的无损叠加提供了便利。
本发明还提供一种音频采集***，包括多个麦克风芯片和本发明的连接电路，多个麦克风芯片的输出信号通过该连接电路叠加整合为一个总输出信号，在任意一个麦克风芯片具有较强输出时，均能有效拾音，保障了音频采集的可靠性。
本发明还提供一种语音通信设备，其包括本发明提供的音频采集***，设置有多个麦克风芯片可对多种不同方向的声源有效拾音，语音通信质量高。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种连接电路，用于音频信号的传输，包括：
多个输入端，用于接入多个音频信号，所述多个音频信号同为正信号；
逻辑链电路，包括用于接收所述多个音频信号的多个输入端，以及提供输出信号的一个输出端，其中，
所述逻辑链电路包括多个二枝干节点，所述二枝干节点的干路径上的输出信号的幅值与两个枝路径上的输入信号的幅值之和成正比，
所述逻辑链电路包括至少一个差分器，所述差分器设置在所述逻辑链电路的二枝干节点，所述差分器的同相输入端和反相输入端接收所述二枝干节点的两个枝路径上的输入信号，输出端提供所述二枝干节点的干路径上的输出信号，以及
在所述差分器对应的二枝干节点的两个枝路径上的输入信号的正负性相同时，所述差分器的同相输入端或反相输入端的输入路径上还设置有反相电路，
当所述输入端为四个时，所述连接电路包括第一差分器、第二差分器、第三差分器、第一反相电路、第二反相电路，
第一音频信号连接至所述第一差分器的同相输入端，第二音频信号通过所述第一反相电路连接至所述第一差分器的反相输入端，以在所述第一差分器的输出端获得第一叠加信号；
第三音频信号连接至所述第二差分器的反相输入端，第四音频信号通过第二反相电路连接至所述第二差分器的同相输入端，以在所述第二差分器的输出端获得第二叠加信号，第二叠加信号为负信号，
所述第一差分器的输出端连接至第三差分器的同相输入端，第二差分器的输出端连接至第三差分器的反相输入端，以根据第三差分器对第一叠加信号和第二叠加信号做差，获得总输出信号。
2.根据权利要求1所述的连接电路，其中，
所述至少一个差分器中的至少一个为差分放大器。
3.根据权利要求1所述的连接电路，其中，
所述反相电路包括三极管、运放芯片、反相器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的连接电路，其中，还包括：
预处理电路，设置在所述多个输入端的接入路径上。
5.根据权利要求4所述的连接电路，其中，
所述预处理电路包括滤波器、放大器中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的连接电路，其中，
所述至少一个差分器包括多个，且设置在所述多个二枝干节点的每一个二枝干节点。
7.一种音频采集***，包括：
多个麦克风芯片；
根据权利要求1至6任一项所述的连接电路，用于根据所述多个麦克风芯片的多个输出信号整合为一个音频信号输出。
8.一种语音通信设备，包括：
根据权利要求7所述的音频采集***。
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| GR01 | Patent grant | ||
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