CN205829949U - 一种耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耳机，包括USB插头、数模转换器、耳机听筒、电池和USB插座，数模转换器被设置为将经由USB插头的信号针脚传输的数字音频信号转换为模拟音频信号提供至耳机听筒；USB插座的电源针脚与电池的正极连接，USB插座的接地针脚与电池的负极连接形成模拟地，电池的正极与所述数模转换器的正电源输入端连接，数模转换器的接地端连接至模拟地。本实用新型耳机可以通过内置的电池为数模转换器供电而实现音频输出，因此，该种耳机将能够明显减少对建立连接的电子设备的电能的消耗，延长电子设备的待机时间。

Description

一种耳机

技术领域

本实用新型涉及耳机技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种内置有电池的耳机。

背景技术

由于耳机听筒(即扬声器)是通过模拟音频信号驱动振膜振动而策动周围空气发声的装置，因此，采用USB插头的耳机需要设置数模转换器，以将通过USB插头的信号线传输的数字音频信号转换为模拟音频信号提供给耳机听筒。

现有的USB插头的耳机均是通过建立连接的电子设备为数模转换器供电，即通过USB插头的电源线供电，进而实现音频输出。在此，由于输出音频时需要消耗大量的电能，因此，耳机的使用将严重影响电子设备的待机时间。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种能够降低对电子设备的待机时间影响的耳机。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种耳机，包括USB插头、数模转换器和耳机听筒，所述数模转换器被设置为将经由所述USB插头的信号针脚传输的数字音频信号转换为模拟音频信号提供至所述耳机听筒；所述耳机还包括电池和USB插座，所述USB插座的电源针脚与所述电池的正极连接，所述USB插座的接地针脚与所述电池的负极连接形成模拟地，所述电池的正极与所述数模转换器的正电源输入端连接，所述数模转换器的接地端连接至所述模拟地。

可选的是，所述耳机还包括均由所述USB插头供电的单刀双掷模拟开关和开关控制单元，所述单刀双掷模拟开关具有第一输入端、第二输入端、公共输出端和选通控制端；所述电池的正极与所述第一输入端连接，所述USB插头的电源针脚与所述第二输入端连接，所述公共输出端与所述数模转换器的正电源输入端连接，所述USB插头的接地针脚连接至所述模拟地；所述开关控制单元被设置为向所述选通控制端输出选通信号。

可选的是，所述开关控制单元包括电压比较器和分压电路，所述分压电路连接在所述USB插头的电源针脚与所述模拟地之间，所述分压电路的一分压点与所述电压比较器的第一输入端连接，所述电池的正极与所述电压比较器的第二输入端连接，所述电压比较器的输出端输出所述选通信号至所述单刀双掷模拟开关的选通控制端；

所述单刀双掷模拟开关的第一输入端被设置为是所述单刀双掷模拟开关的、在所述电压比较器的第二输入端的输入电压大于所述电压比较器的第一输出端的输入电压时与所述公共输出端连通的一个输入端。

可选的是，所述电压比较器的第二输入端为同相输入端，所述电压比较器的第一输入端为反相输入端。

可选的是，所述分压点与所述模拟地之间的电压高于所述数模转换器的最低工作电压，且高出的电压值小于1V。

可选的是，所述开关控制单元包括串联连接在所述USB插头的电源针脚与模拟地之间的电阻和供电选择开关，所述电阻与所述供电选择开关之间的电位点输出所述选通信号至所述单刀双掷模拟开关的选通控制端。

可选的是，所述耳机还包括电池供电指示灯和USB供电指示灯，所述电池供电指示灯连接在所述电池的正极与所述单刀双掷模拟开关的第一输入端之间，所述USB供电指示灯连接在所述USB插头的电源针脚与所述单刀双掷模拟开关的第二输入端之间。

可选的是，所述耳机的耳机线上连接有线控板，所述线控板包括外壳和封装于所述外壳中的电路板；所述数模转换器、电池、USB插座、单刀双掷模拟开关和开关控制单元均设置在所述电路板上，且所述USB插座经由所述外壳外露。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型的耳机可以通过内置的电池为数模转换器供电而实现音频输出，因此，该种耳机将能够明显减少对建立连接的电子设备的电能的消耗，延长电子设备的待机时间。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型耳机的一种实施方式的电路原理图；

图2为根据本实用新型耳机的另一种实施方式的电路原理图；

图3为图2所示耳机的一种实施例的电路原理图；

图4为图2所示耳机的另一种实施例的电路原理图。

附图标记说明：

U3：数模转换器； U6：USB插头；

U7：电池； U8：USB插座；

U9：单刀双掷模拟开关； U5：开关控制单元；

U501：电压比较器； VCC-6：USB插头的电源针脚；

GND-6：USB插头的接地针脚； D+、D-:USB插头的信号针脚；

SCLK：数模转换器的数字串行时钟输入端；

DIN：数模转换器的数字信号输入端；

OUTA：数模转换器的A模拟电压输出端；

OUTB：数模转换器的B模拟电压输出端；

REF：数模转换器的基准电压输入端； VDD：数模转换器的正电源输入端；

AGND：数模转换器的接地端； GND-模拟地；

R1、R2、R3、R4、R5、R6-电阻； LS1、LS2-耳机听筒；

VCC-8：USB插座的电源针脚； GND-8：USB插座的接地针脚；

VCC-1：第一电源； VCC-2：第二电源；

VCC-9：单刀双掷模拟开关的正电源输入端；

GND-9：单刀双掷模拟开关的接地端；

IN1：单刀双掷模拟开关的选通控制端；

NO1：单刀双掷模拟开关的第一输入端；

NC1：单刀双掷模拟开关的第二输入端；

COM1：单刀双掷模拟开关的公共输出端；

U501：电压比较器； GND-5:电压比较器的接地端；

VCC-5:电压比较器的正电源输入端； VIN+:电压比较器的同相输入端；

VIN-：电压比较器的反相输入端； VSS：电压比较器的负电源输入端；

OUT：电压比较器的输出端； VLOGIC：逻辑电源输入端；

锁存使能端； K1：供电选择开关；

D1：电池供电指示灯； D2：USB供电指示灯。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型为了解决现有耳机使用时会消耗建立连接的电子设备的大量电能，进而影响电子设备的待机时间的问题，提供了一种内置有电池、并可以通过内置的电池供电、进而实现音频输出的耳机。

图1是本实用新型耳机的一种实施结构的电路原理图。

根据图1所示，本实用新型耳机与现有USB耳机一样，同样包括USB插头U6、数模转换器U3和耳机听筒LS1、LS2，该数模转换器U3被设置为将经由USB插头U6的信号针脚D+传输的数字音频信号转换为模拟音频信号提供至耳机听筒LS1、LS2。

图1示出了数模转换器与USB插头U6和两个耳机听筒LS1、LS2之间的一种可供选择的连接结构，其中，USB插头U6的信号针脚D+与数模转换器U3的数字信号输入端DIN连接，USB插头U6的另一信号针脚D-则与数模转换器U3的数字串行时钟输入端SCLK连接，以使建立连接的电子设备通过信号针脚D-提供串行时钟，数模转换器U3的A模拟电压输出端OUTA与耳机听筒LS2的音频信号输入端连接，数模转换器U3的B模拟电压输出端OUTB与耳机听筒LS1的音频信号输入端连接，数模转换器U3的正电源输入端VDD接入第二电源VCC-2，而第二电源VCC-2经由电阻R1和电阻R2串联连接的分压电路与A模拟电压输出端OUTA连接，并通过电阻R1与电阻R2之间的电位点为数模转换器U3的基准电压输入端提供基准电压。

除此之外，本实用新型耳机还设置有电池U7和USB插座U8，其中，图1中未示出USB插座U8的信号针脚，因此，本实用新型耳机可通过内置的电池U7提供上述第二电源VCC-2，并可通过USB插座U8为电池U7充电，具体地，如图1所示，该USB插座U8的电源针脚VCC-8与电池U7的正极连接，USB插座U8的接地针脚GND-8与电池U7的负极连接形成模拟地GND，电池U7的正极与数模转换器U3的正电源输入端VDD连接，以向正电压输入端VDD提供第二电源VCC-2，数模转换器U3的接地端AGND连接至模拟地GND。

这样，在使用本实用新型耳机时，由于可以通过内置电池U7为数模转换器U3供电而实现音频输出，因此，该种耳机将能够明显减少对建立连接的电子设备的电能的消耗，延长电子设备的待机时间。

图2是根据本实用新型耳机的另一种实施结构的方框原理图，图2所示的耳机能够选择是通过内置的电池供电实现音频输出，还是通过USB插头U6供电实现音频输出，这使得耳机能够在电池电量低的情况下，还能够通过USB插头U6供电，以保证正常使用，进而提高便捷性。

根据图2所示，该种耳机还进一步包括均由USB插头U6供电的单刀双掷模拟开关U9和开关控制单元U5，在此，由于单刀双掷模拟开关U9和开关控制单元U5相对音频输出仅消耗较少的电能，不会对电子设备的待机时间造成实质影响。

上述单刀双掷模拟开关U9具有第一输入端NO1、第二输入端NC1、公共输出端COM1、选通控制端IN1、正电源输入端VCC-9和接地端GND-9，USB接口U6的电源针脚VCC-6与正电源输入端VCC-9连接，以向正电源输入端VCC-9提供第一电源VCC-1，接地端GND-9连接至模拟地GND；该选通控制端IN1的作用为用于选择与公共输出端COM1连通的输入端，例如在选通控制端IN1接收到高电平的选通信号时，公共输出端COM1与第一输入端NO1连通，在选通控制端IN1接收到低电平的选通信号时，公共输出端COM1与第二输入端NC1连通。上述开关控制单元U5则被设置为向该选通控制端COM1输出选通信号。

上述电池U7的正极与第一输入端NO1连接，USB插头U6的电源针脚VCC-6与第二输入端NC1连接，公共输出端COM1与数模转换器U9的正电源输入端VDD连接，提供第二电源VCC-2。这相当于电池U7的正极通过单刀双掷模拟开关U9的一个开关与正电源输入端VDD连接，而电源针脚VCC-6则通过单刀双掷模拟开关U9的另一个开关与正电源输入端VDD连接。为此，USB插头U6的接地针脚GND-6应该连接至模拟地GND，以形成供电回路。

这样，以高电平选通第一输入端NO1为例，在选通控制端IN1接收到高电平的选通信号时，由电池U7为数模转换器U3供电实现音频输出，而在选通控制端IN1接收到低电平的选通信号时，则由USB插头U6为数模转换器U3供电实现音频输出。

图3是实现上述开关控制单元的一种实施例的电路原理图。该实施例可根据电池电量自动切换供电模式。

根据图3所示，上述开关控制单元U5包括电压比较器U501和分压电路，该分压电路连接在USB插头U6的电源针脚VCC-6与模拟地GND之间，且分压电路的一分压点与电压比较器U501的第一输入端连接。该分压电路例如包括串联连接的电阻R3和电阻R4，且电阻R3与电阻R4之间的电位点作为该分压点与电压比较器U501的第一输入端连接。

该电池U7的正极与电压比较器U501的第二输入端连接，以通过电压比较器501比较电池U7与分压点之间的电压，并根据比较结果输出选通信号。因此，该分压点的选择应该使得其与模拟地之间的电压高于数模转换器U9的最低工作电压，进而保证在由电池供电时能够使音频正常输出，对于图3所示的结合设置电池供电指示灯D1的应用时，该分压点的选择还应该考虑电池供电指示灯D1的压降。

在此基础上，为了尽可能地采用内置电池供电实现音频输出，进而较大程度地降低对电子设备的待机时间的影响，上述说明的高出的电压值可以小于1V，进一步可以小于0.5V。

该电压比较器U501的输出端OUT输出上述选通信号至单刀双掷模拟开关U9的选通控制端COM1。为了实现优先由电池供电的设计，上述第一输入端NO1应该被设置为是单刀双掷模拟开关U9的、在电压比较器U501的第二输入端的输入电压大于电压比较器U501的第一输出端的输入电压时与公共输出端COM1连通的一个输入端。

这可根据电压比较器U501的第一输入端是同相还是反相输入端，及单刀双掷模拟开关U9的开关逻辑选择匹配的连接结构实现，例如，以电压比较器U501的第二输入端为同相输入端VIN+、电压比较器U501的第一输入端为反相输入端VIN-为例，在电池电量较高使得同相输入端VIN+的输入电压高于反相输入端VIN-的输入电压时，电压比较器U501的输出端OUT输出高电平的选通信号，因此，与电池U7的正极连接的第一输入端NO1应该为选通信号为高电平时与公共输出端COM1连通的一端，而与USB插头U6的电源针脚VCC-6连接的第二输入端NC1应该为选通信号为低电平时与公共输出端COM1连通的一端。

图4是实现上述开关控制单元的另一种实施例的电路原理图。该实施例可实现用户选择供电模式。

根据图4所示，该开关控制单元U5可包括串联连接在USB插头U6的电源针脚VCC-6与模拟地GND之间的电阻R6和供电选择开关K1，该电阻R6与供电选择开关K1之间的电位点输出选通信号至单刀双掷模拟开关U9的选通控制端COM1。

图4示出了与电池U7的正极连接的第一输入端NO1是选通信号为高电平时与公共输出端COM1连通的一端、及供电选择开关K1断开时输出高电平的选通信号的实施例，其中，供电选择开关K1的一端与模拟地GND连接，这样，在供电选择开关K1断开时，将输出高电平的选通信号，而在供电开关K1闭合时，将输出低电平的选通信号。在此，可根据单刀双掷模拟开关U9对高电平的要求增加分压电阻，例如将该分压电阻与供电选择开关K1并联，进而在供电选择开关K1断开时输出满足单刀双掷模拟开关U9要求的高电平的选通信号。

为了使用户能够获知耳机的当前供电模式，在本发明的一个具体实施例中，如图2至图4所示，该耳机还可以包括电池供电指示灯D1和USB供电指示灯D2，该电池供电指示灯D1连接在电池U7的正极与第一输入端NO1之间，USB供电指示灯D2连接在USB插头U6的电源针脚VCC-6与第二输入端NC1之间，这样，在电池供电时，电池供电指示灯D1将被点亮，而在USB插头U6供电时，USB供电指示灯D2将被点亮。

为了方便在耳机上设置电池U7、USB插座U8、单刀双掷模拟开关U9和开关控制单元U5等，可在耳机的耳机线上连接线控板，该线控板包括外壳和封装于外壳中的电路板，这样，便可将数模转换器U3、电池U7、USB插座U8、单刀双掷模拟开关U9和开关控制单元U5均设置在该电路板上，且使USB插座U8经由外壳外露，以能够连接USB充电器对电池U7充电。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种耳机，包括USB插头(U6)、数模转换器(U3)和耳机听筒(LS1、LS2)，所述数模转换器(U3)被设置为将经由所述USB插头(U6)的信号针脚(D+)传输的数字音频信号转换为模拟音频信号提供至所述耳机听筒(LS1、LS2)；其特征在于，所述耳机还包括电池(U7)和USB插座(U8)，所述USB插座(U8)的电源针脚(VCC-8)与所述电池(U7)的正极连接，所述USB插座(U8)的接地针脚(GND-8)与所述电池(U7)的负极连接形成模拟地(GND)，所述电池(U7)的正极与所述数模转换器(U3)的正电源输入端(VDD)连接，所述数模转换器(U3)的接地端(AGND)连接至所述模拟地(GND)。

2.根据权利要求1所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括均由所述USB插头(U6)供电的单刀双掷模拟开关(U9)和开关控制单元(U5)，所述单刀双掷模拟开关(U9)具有第一输入端(N01)、第二输入端(NC1)、公共输出端(COM1)和选通控制端(IN1)；所述电池(U7)的正极与所述第一输入端(N01)连接，所述USB插头(U6)的电源针脚(VCC-6)与所述第二输入端(NC1)连接，所述公共输出端(COM1)与所述数模转换器(U3)的正电源输入端(VDD)连接，所述USB插头(U6)的接地针脚(GND-6)连接至所述模拟地(GND)；所述开关控制单元(U5)被设置为向所述选通控制端(IN1)输出选通信号。

3.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述开关控制单元(U5)包括电压比较器(U501)和分压电路，所述分压电路连接在所述USB插头(U6)的电源针脚(VCC-6)与所述模拟地(GND)之间，所述分压电路的一分压点与所述电压比较器(U501)的第一输入端连接，所述电池(U7)的正极与所述电压比较器(U501)的第二输入端连接，所述电压比较器(U501)的输出端输出所述选通信号至所述单刀双掷模拟开关(U9)的选通控制端(IN1)；

所述单刀双掷模拟开关(U9)的第一输入端(N01)被设置为是所述单刀双掷模拟开关(U9)的、在所述电压比较器(U501)的第二输入端的输入电压大于所述电压比较器(U501)的第一输出端的输入电压时与所述公共输出端(COM1)连通的一个输入端。

4.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述电压比较器(U501)的第二输入端为同相输入端(VIN+)，所述电压比较器(U501)的第一输入端为反相输入端(VIN-)。

5.根据权利要求3所述的耳机，其特征在于，所述分压点与所述模拟地(GND)之间的电压高于所述数模转换器(U3)的最低工作电压，且高出的电压值小于1V。

6.根据权利要求2所述的耳机，其特征在于，所述开关控制单元(U5)包括串联连接在所述USB插头(U6)的电源针脚(VCC-6)与模拟地(GND)之间的电阻(R6)和供电选择开关(K1)，所述电阻(R6)与所述供电选择开关(K1)之间的电位点输出所述选通信号至所述单刀双掷模拟开关(U9)的选通控制端(IN1)。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的耳机，其特征在于，所述耳机还包括电池供电指示灯(D1)和USB供电指示灯(D2)，所述电池供电指示灯(D1)连接在所述电池(U7)的正极与所述单刀双掷模拟开关(U9)的第一输入端(N01)之间，所述USB供电指示灯(D2)连接在所述USB插头(U6)的电源针脚(VCC-6)与所述单刀双掷模拟开关(U9)的第二输入端(NC1)之间。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的耳机，其特征在于，所述耳机的耳机线上连接有线控板，所述线控板包括外壳和封装于所述外壳中的电路板；所述数模转换器(U3)、电池(U7)、USB插座(U8)、单刀双掷模拟开关(U9)和开关控制单元(U5)均设置在所述电路板上，且所述USB插座(U8)经由所述外壳外露。