CN202583943U - 具有语音通话功能的音频电路及平板电脑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有语音通话功能的音频电路及平板电脑，包括麦克风、耳机和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号输出至通话编解码器，以转换成数字信号并进行语音编码后，传输至基带芯片进行调制并输出至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去；所述通话编解码器连接音频编解码器，将依次经由射频收发电路和基带芯片接收处理后输出的对方语音信号传输至音频编解码器进行通道选择后，通过耳机听筒或者扬声器输出对方语音。本实用新型针对平板电脑等移动互联网设备所基于的硬件平台设计音频电路，在不增加产品硬件成本的基础上实现了该类产品的语音通话功能，为用户的日常生活带来了极大的便利。

Description

具有语音通话功能的音频电路及平板电脑

技术领域

本实用新型属于移动互联网设备技术领域，具体地说，是涉及一种在移动互联网设备上实现语音通话功能的音频电路设计方案以及采用所述音频电路设计的平板电脑产品。

背景技术

随着科技的发展和进步，电脑作为一种高科技终端产品经历了由台式机到笔记本电脑再到上网本的发展历程。与此同时，新一代年轻消费者的消费观也逐渐由保守、实用转变为追求个性、时尚、自由的高科技产品。在这种背景下，苹果公司的第一代IPAD产品一经面市便在全球掀起了一场平板电脑的热销风暴。并且，伴随着平板电脑产品的普及和功能的完善，平板电脑已逐渐成为商务人士、学生、白领等阶层的新宠，为人们的生活提供了极大的便利。

与传统形态的个人电脑相比，平板电脑具有便携、美观、时尚、人机交互友好等显著特点，更重要的是：传统个人电脑市场已经逐渐趋于饱和，各大PC生产商已经陷入不得不靠价格战来维持利润率的境地。在这种情况下，就迫切需要有一种创新的产品来打破僵局，正因为此平板电脑应运而生。IPAD产品的成功也从侧面反映出平板电脑市场蕴藏着巨大的商机，具有良好的市场前景。

对于目前众多厂家所设计的移动互联网设备MID来说，都只具有3G上网功能，而没有语音通话功能。这样的话，MID就不能取代手机而成为移动通信产品。而手机目前已经成为人们身边不可缺少的通信工具，因此，如果能让MID具有语音通话功能，这将会在丰富产品功能以及增强产品使用价值等方面都具有至关重要的实际意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于目前的移动互联网设备的音频电路，通过采用该音频电路设计方式，以实现移动互联网设备的语音通话功能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有语音通话功能的音频电路，包括麦克风、耳机和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号输出至通话编解码器，以转换成数字信号并进行语音编码后，传输至基带芯片进行调制并输出至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去；所述通话编解码器连接音频编解码器，将依次经由射频收发电路和基带芯片接收处理后输出的对方语音信号传输至音频编解码器进行通道选择后，通过耳机听筒或者扬声器输出对方语音。

进一步的，所述麦克风包括主麦克风和耳机麦克风，为了实现录音功能，将通过主麦克风或者耳机麦克风拾取的语音信号同时传输至音频编解码器，进而转换成脉冲编码调制信号后，经由主控芯片传输至存储器进行保存。

优选的，所述主麦克风通过一对差分信号线分别与所述的通话编解码器和语音编解码器对应连接，在所述的差分信号线之间跨接有用于消除差模噪声的电容，在每一条信号线上各自连接有一低通滤波器，通过所述电容和低通滤波器处理输出的语音模拟电信号一方面通过隔直电容传输至所述的通话编解码器，另一方面通过隔直电容传输至所述的语音编解码器。

为了使差分信号线上的阻抗达到平衡，在所述差分信号线中，将正极性信号线通过一电阻连接直流偏置电压，负极性信号线通过另一电阻接地，两个电阻的阻值相等。

为了消除通过主麦克风引入的浪涌电流，将所述的差分信号线各自通过一压敏电阻接地，将浪涌电流泄放到地。

对于耳机麦克风的语音输出通道来说，将所述耳机麦克风的单端音频信号线与一根通过电阻接地的信号线构成一对差分信号线，分别与通话编解码器和音频编解码器的差分音频输入端子对应连接，在连接所述差分音频输入端子的每一条信号线上均串联有隔直电容，在连接每一组差分音频输入端子的一对差分信号线之间均跨接有差模噪声抑制电容。

进一步的，在所述耳机麦克风的单端音频信号线上连接有压敏电阻和低通滤波器。

优选的，将所述麦克风连接通话编解码器和音频编解码器的音频信号线布设在PCB板的信号层，优选将所述信号层设置在两个地层之间，以对音频信号线进行包地处理，降低噪声干扰。

再进一步的，所述通话编解码器将接收到的对方语音信号转换成模拟电信号后，通过单声道信号线传输至所述的音频编解码器；所述音频编解码器通过音频功率放大器连接所述的扬声器。

基于上述音频电路设计方案，本实用新型还提供了一种采用所述具有语音通话功能的音频电路设计的平板电脑，包括主控芯片、基带芯片、射频收发电路、通话编解码器、音频编解码器、存储器、麦克风、耳机和扬声器；所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号输出至通话编解码器，以转换成数字信号并进行语音编码后，传输至基带芯片进行调制并输出至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去；对方的语音信号经由射频收发电路接收后，通过基带芯片解调解码后，经由所述的通话编解码器传输至音频编解码器，通过所述音频编解码器进行通道选择后，选择通过耳机听筒或者扬声器输出对方语音。由此便实现了平板电脑的语音通话功能。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型针对平板电脑等移动互联网设备所基于的硬件平台设计音频电路，在不增加产品硬件成本的基础上实现了该类产品的语音通话功能，由此使得平板电脑产品真正成为集个人电脑、智能手机、多媒体播放器、游戏机等多种消费类电子产品于一身的终端产品，使用户可以放下手机，只携带一台平板电脑出门即可，为用户的日常生活带来了极大的便利。

附图说明

图1是本实用新型所提出的具有语音通话功能的音频电路的一种实施例的电路原理框图；

图2是主麦克风的音频并行输出通道的一种实施例的电路原理图；

图3是耳机麦克风的音频并行输出通道的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

本实用新型考虑到用于平板电脑等移动互联网设备MID中的调制解调模块（即MODEM模块）实际上就是一个类似于手机硬件平台的射频收发处理模块，完全可以支持手机硬件平台的所有功能。而且MID中的主控芯片又是一个功能强大的多媒体处理器，若将二者结合起来进行一些指令的交互、协同工作，则只需在MID产品的现有硬件平台基础上进行一些简单的线路设计，即可实现一种带语音通话功能的音频电路硬件设计方案，再配合相应的软件更改，即可使MID产品具备语音通话功能，进而取代手机成为一种移动通信产品。

下面以平板电脑为例，通过一个具体的实施例来详细阐述具有语音通话功能的音频电路的具体组建结构及其工作原理。

实施例一，本实施例的语音通话电路分为上行通路和下行通路两部分。其中，上行通路是将本机用户发出的语音通过麦克风拾取并转化为模拟电信号后，依次进行模数转换、编码、调制处理，最后通过射频电路发射出去。而下行通路则是将天线接收到的对方语音信号经过下变频、解调、解码处理后，转化为模拟的语音信号，最终通过本机的扬声器或者耳机播放出来，实现本机用户的接听。

下面结合图1所示的原理框图，分别对上行通路和下行通路的电路实现方式进行具体介绍。

一、上行通路的实现

考虑到目前的大多数平板电脑产品，其自身往往具备录音功能，因此，在平板电脑的本体上或者外接的耳机设备上都会配置有麦克风。如果录音功能和通话功能分别使用不同的麦克风，那势必将增加产品的硬件成本，故本实施例优选采用平板电脑上已经配置的麦克风来拾取用户语音，经由上行通路发射给对方。

在本实施例中，所述麦克风可以是设置在平板电脑本体上的主麦克风，也可以是设置在耳机上的耳机麦克风。通话时，无论用户选择使用哪个麦克风来拾取语音信号，通过主麦克风或者耳机麦克风拾取到的语音信号在经由麦克风转换成模拟电信号后，都需要传输至通话编解码器中进行模拟信号到数字信号的转换，参见图1所示。通话编解码器对转换生成的数字信号进行语音编码后，输出至基带芯片进行信号调制处理，然后传输至射频收发电路进行上变频处理后，便可以通过天线发射给对方，实现通话功能。

为了保留平板电脑的录音功能，对通过麦克风输出的语音模拟电信号进行双路扩展，即采用并联输出方式将麦克风转换输出的模拟电信号一方面传输给通话编解码器，经由上行通路发送给对方，实现通话功能；另一方面，传输给音频编解码器转化成脉冲编码调制PCM信号，发送至平板电脑的主控芯片，进而在主控芯片的控制作用下，将所述PCM信号存入到与主控芯片相连接的存储器中，从而实现录音功能。

所述录音功能既可以是在用户进行通话时启动，以用于对通话双方的通话内容进行录音；也可以单独进行，单纯地执行录音操作。至于采用哪种类型的录音操作，可以根据用户的选择通过平板电脑的主控芯片生成相应的控制信号，通过该控制信号对上行通路中的各电子器件进行使能控制，进而准确地响应用户的录音操作。

下面结合图2、图3分别对主麦克风的音频并行输出通道和耳机麦克风的音频并行输出通道的具体电路组建结构进行详细的说明。

图2为主麦克风的音频并行输出电路，本实施例以通过主麦克风转换生成的语音模拟电信号为差分信号形式为例进行说明。通过主麦风输出的模拟电信号经由一对差分信号线分别传输至通话编解码器的一组差分音频输入端子M_MICN、M_MICP以及音频编解码器的一组差分音频输入端子MICN、MICP。在所述差分信号线上分别连接有压敏电阻、低通滤波器和隔直电容。其中，压敏电阻RV1、RV2连接在与主麦克风的输出端子MIC-、MIC+直接连接的差分信号线的一侧，且压敏电阻RV1连接在负极性信号线与地之间；压敏电阻RV2连接在正极性信号线与地之间。利用所述压敏电阻RV1、RV2可以对经由主麦克风引入的浪涌电流进行有效抑制，使其迅速泄放到地，以确保电路安全。在所述差分信号线之间可以进一步跨接电容C1，以用于消除线路中的差模噪声，提高通话质量。图2中，电感L1和电容C2构成低通滤波器，连接在负极性信号线上；电感L2和电容C3构成另一低通滤波器，连接在正极性信号线上。通过主麦克风输出的模拟电信号经由低通滤波器滤除掉其中的高频干扰后，分别通过串联在差分信号线中的隔直电容C4、C5传输至通话编解码器，通过串联在差分信号线中的隔直电容C6、C7传输至音频编解码器，以用于隔离掉语音模拟电信号中的直流成分。

对于主麦克风所需的直流偏置电压MIC_BIAS，可以经由电阻R2施加到所述的正极性信号线上，如图2所示，其中，电容C8、C9用于对所述的直流偏置电压MIC_BIAS进行滤波处理。为了使差分信号线上的阻抗达到平衡，本实施例选择阻值与R2相同的电阻R1连接在负极性信号线与地之间，以平衡差分信号线两边的电能。

图3为耳机麦克风的音频并行输出电路，由于通过耳机麦克风输出的模拟电信号通常为单端信号，而通话编解码器和音频编解码器的音频接收通道往往基于差分信号通信方式。因此，为了满足通话编解码器和音频编解码器的信号接收要求，避免引入共模干扰，本实施例将连接耳机麦克风的单端信号线HP_MIC与另外一条通过电阻R3接地的信号线构成一对差分信号线，进而以假差分方式分别实现与所述通话编解码器和音频编解码器的语音信号传输。

图3中，连接耳机麦克风的单端信号线HP_MIC作为假差分信号线中的正极性信号线首先通过压敏电阻RV3接地，泄放线路中的浪涌电流；然后连接由电感L3和电容C15组成的低通滤波器，以用于滤除掉语音信号中的高频干扰；而后，将所述假差分信号线分成并行的两路，一路分别通过串联的隔直电容C11、C12连接至通话编解码器的另外一组差分音频输入端子M_HP_MICN、M_HP_MICP；另一路分别通过串联的隔直电容C13、C14连接至音频编解码器的另外一组差分音频输入端子HP_MICN、HP_MICP，以实现通话编解码器和音频编解码器对语音信号的准确接收。在两路并行的差分信号线之间可以分别跨接一个电容C10、C15，以用于消除差模噪声，提高通话质量。

当然，对于主麦克风和耳机麦克风的音频线路设计方式也可以采用其他多种设计方案，本实施例并不仅限于以上举例。

此外，在平板电脑的PCB板设计中，优选将图2、图3所示的主麦克风音频并行输出线路和耳机麦克风的音频并行输出线路做严格的包地处理，例如将主麦克风和耳机麦克风的音频并行输出线路布设在PCB板的信号层，并将紧邻所述信号层的上下两层设计成地层，以屏蔽干扰。此外，对于传输音频信号的信号线最好设计成带状线，走线长度尽量短，以避免小模拟信号在长距离传输过程中出现严重衰减。

二、下行通路的实现

考虑到平板电脑本身也具有音频播放功能，可以对其存储器中保存的音源信号进行播放。如果播放音乐和播放通话语音的通路不相同，则需要使用两套扬声器和耳机设备分别播放音乐和语音信号，这将增加产品的硬件成本。因此，本实施例优选借助平板电脑中已有的音频播放电路来实现对通话语音的播放输出。其电路设计方案是：将通话编解码器与音频编解码器相连接，优选利用通话编解码器中的一根单声道信号线连接所述的音频编解码器，例如采用通话编解码器中的一根耳机信号线——耳机右声道信号线HPH_R连接所述的音频编解码器，并借助音频编解码器内部的通道选择开关（例如Bypass开关）和增益控制，将语音信号放大后输出到扬声器或者耳机端。

当用户将平板电脑作为手机使用，与对方进行通话时，包含对方语音信息的高频信号由平板电脑的天线接收后，通过射频收发电路进行下变频和解调处理后，送入基带芯片进行相应的信号解码，得到PCM格式的语音信号经由通话编解码器转换成模拟信号后，通过耳机右声道信号线HPH_R经隔直电容滤除掉其中的直流成分后，输入到音频编解码器，进而利用音频编解码器内部的Bypass开关（相当于一个单刀双掷的开关）将接收到的对方语音切换到耳机端，通过耳机听筒输出；或者切换到扬声器端，通过平板电脑上配置的扬声器输出，进而实现用户对通话语音的接听。

由于通过通话编解码器输出的到音频编解码器的语音信号是功率较小的模拟信号，该信号一方面要通过小功率的耳机输出，另一方面还要能够切换到大功率的扬声器输出。因此，在音频编解码器中需要做相应的软件增益适配，适配后的语音信号再经过音频功率放大器进行功率放大处理后，驱动扬声器播放出来。

此外，对于存储器中保存的音乐等音源信号，可以经过平板电脑的主控芯片输入到音频编解码器中，该音源信号可以是PCM格式的数字信号，经由音频编解码器转换成模拟信号，并进行一系列的增益和效果处理后，选择通过耳机或扬声器输出，实现音乐播放功能。

当然，本实施例所提出的音频电路设计方式不仅可以应用在平板电脑产品中，对于其他不具有语音通话功能的MID设备来说同样适用，本实施例对此不进行具体限制。

应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有语音通话功能的音频电路，包括麦克风、耳机和扬声器；其特征在于：所述麦克风拾取语音信号并转化成模拟电信号输出至通话编解码器，以转换成数字信号并进行语音编码后，传输至基带芯片进行调制并输出至射频收发电路进行上变频处理后，通过天线发射出去；所述通话编解码器连接音频编解码器，将依次经由射频收发电路和基带芯片接收处理后输出的对方语音信号传输至音频编解码器进行通道选择后，通过耳机听筒或者扬声器输出对方语音。

2.根据权利要求1所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述麦克风包括主麦克风和耳机麦克风，通过主麦克风或者耳机麦克风拾取的语音信号传输至音频编解码器，转换成脉冲编码调制信号后，经由主控芯片传输至存储器进行保存。

3.根据权利要求2所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述主麦克风通过一对差分信号线分别与所述的通话编解码器和语音编解码器对应连接，在所述的差分信号线之间跨接有用于消除差模噪声的电容，在每一条信号线上各自连接有一低通滤波器，通过所述电容和低通滤波器处理输出的语音模拟电信号一方面通过隔直电容传输至所述的通话编解码器，另一方面通过隔直电容传输至所述的语音编解码器。

4.根据权利要求3所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：在所述差分信号线中，正极性信号线通过一电阻连接直流偏置电压，负极性信号线通过另一电阻接地，两个电阻的阻值相等。

5.根据权利要求3所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述的差分信号线各自通过一压敏电阻接地。

6.根据权利要求2所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述耳机麦克风的单端音频信号线与一根通过电阻接地的信号线构成一对差分信号线，分别与通话编解码器和音频编解码器的差分音频输入端子对应连接，在连接所述差分音频输入端子的每一条信号线上均串联有隔直电容，在连接每一组差分音频输入端子的一对差分信号线之间均跨接有差模噪声抑制电容。

7.根据权利要求6所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：在所述耳机麦克风的单端音频信号线上连接有压敏电阻和低通滤波器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述麦克风连接通话编解码器和音频编解码器的音频信号线布设在PCB板的信号层，所述信号层位于两个地层之间。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的具有语音通话功能的音频电路，其特征在于：所述通话编解码器将接收到的对方语音信号转换成模拟电信号后，通过单声道信号线传输至所述的音频编解码器；所述音频编解码器通过音频功率放大器连接所述的扬声器。

10.一种平板电脑，包括主控芯片、基带芯片、射频收发电路、通话编解码器、音频编解码器和存储器；其特征在于：还包括如权利要求1至9中任一项权利要求所述的具有语音通话功能的音频电路。

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