音频输入输出装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种音频输入输出装置，该装置包括微控制器以及音频输入端口、音频输出端口，微控制器的输出端口连接至数模转换器的输入端口，数模转换器的输出端口通过第一开关连接至第一运算放大器的第一输入端口，音频输入端口通过第二开关连接至第一运算放大器的第一输入端口，第一运算放大器的输出端口连接至电压比较器的第一输入端口，电压比较器的输出端口向微控制器输出比较电平，第一运算放大器的输出端口向第二运算放大器的第一输入端口输出信号，第二运算放大器的第一输入端口与第二运算放大器的输出端口之间连接有并联连接的第三开关与可调电阻。本实用新型实现内部音源与外部音频切换时不会产生噪音，且生产成本低。
【专利说明】音频输入输出装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及集成电路领域，具体地，是一种音频输入输出装置。
【背景技术】
[0002] 现在的音频播放设备，诸如MP3音乐播放器、手机等通常能输出多路不同的音频 源的音频，例如，音频播放设备内集成有蓝牙芯片以及FM收音芯片，蓝牙芯片接收音频数 据，FM收音芯片则通过无线电波接收FM音频信号，蓝牙芯片与FM收音芯片所输出的音频 信号均可以通过音频播放设备播放。
[0003] 现有的音频播放设备通常设置一块音频主控芯片，并分别接收蓝牙芯片与FM收 音芯片等外部音源芯片输出的音频信号，将接收的信号进行处理后驱动喇叭或者耳机工 作。因为音频主控芯片与FM收音芯片等外部音源芯片通常是分别独立设计和制造，各自的 音频直流电平难免有差异。在直流电平存在差异的情况下，如果FM收音芯片的模拟音频输 出信号直接跟音频主控芯片模拟音频输入端连接，那么在内部音源和外部音源之间选择切 换的时候，音频主控芯片的音频输出直流电平就会有突然的变化，喇叭或者耳机随之发出 刺耳的爆破声。另外，如果外部音源的模拟音频交流信号幅度很大甚至接近满幅，那么直流 电平的偏移会导致音频主控芯片的音频输出信号削波，喇叭或者耳机随之发出令人烦躁的 削波噪声。此外，如果外部音源的音频直流电平和主控芯片的音频输出直流电平有差异，在 调整音频输出交流信号幅度来调整音量时，直流电平的差值会叠加到音量调整幅度上。通 常，直流电平的差值相对于音量调整步距大很多。在这种情况下，调整音量时，喇叭或者耳 机就会发出明显音量调整噪声。上述的三种情况均产生较大的噪声，因此极大地影响听觉。
[0004] 因此，现有的一些音频播放设备的音频主控芯片的模拟音频输入端设有与音频主 控芯片的模拟音频输出直流电平匹配的电平偏置电路。并且，FM收音芯片的左右声道都通 过隔直电容与音频主控芯片的模拟音频输入端连接，如图1所示。FM收音芯片11的左声道 通过隔直电容C1连接至音频主控芯片10的输入端口，右声道通过隔直电容C2连接至音频 主控芯片10的输入端口。相同地，蓝牙芯片12的左声道通过隔直电容C3连接至音频主控 芯片10的输入端口，右声道通过隔直电容C4连接至音频主控芯片10的输入端口。
[0005] 然而，随着电子技术的发展，音频播放设备的系统集成度越来越高，音频主控芯片 与外部音源芯片的封装技术越来越先进的情况下，开始利用多芯片封装（MCP)技术将音频 主控芯片和FM收音芯片垂直堆叠封装成一个封装片，进一步节省封装材料成本和产品焊 接工序成本。但MCP技术仍然受到音频输入输出直流电平不匹配问题的限制。因此，采用 MCP技术后，仍需要将FM收音芯片的左右输出声道引脚引出到MCP封装芯片的外侧，再连接 至隔直电容，然后连接到MCP封装芯片中，跟音频主控芯片的音频输入引脚连接，这种做法 大大增加了芯片的封装成本和难度。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的主要目的是提供一种内部音源与外部音源切换时不会产生噪声且 封装成本低的音频输入输出装置。
[0007] 为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的音频输入输出装置具有微控制器以 及音频输入端口、音频输出端口，其中，微控制器的输出端口连接至数模转换器的输入端 口，数模转换器的输出端口通过第一开关连接至第一运算放大器的第一输入端口，音频输 入端口通过第二开关连接至第一运算放大器的第一输入端口，第一运算放大器的第二输入 端口接收参考电平发生器输出的参考电平，第一运算放大器的输出端口连接至电压比较器 的第一输入端口，电压比较器的第二输入端口接收参考电平发生器输出的参考电平，电压 比较器的输出端口向微控制器输出比较电平，第一运算放大器的输出端口向第二运算放大 器的第一输入端口输出信号，第二运算放大器的第二输入端口接收参考电平发生器输出的 参考电平，第二运算放大器连接至音频输出端口，第二运算放大器的第一输入端口与第二 运算放大器的输出端口之间连接有并联连接的第三开关与可调电阻。
[0008] 由上述方案可见，音频播放设备的内部音源由微控制器输出音频信号并由数模转 换器转换成模拟信号输出，外部音源芯片将音频信号输出至音频输入端口。通过三个开关 的闭合与断开操作，并通过调节可调电阻的阻值，可使第二运算放大器的输出电平几乎不 受第一运算放大器的输出电平的影响，在内部音源与外部音源之间切换时不会产生噪音。
[0009] 并且，由于外部音源芯片与音频输入输出装置之间不需要设置隔直电容，大大降 低了芯片的封装难度与封装成本。
[0010] 优选地，数模转换器的输出端口与第一开关之间连接有第一电阻，音频输入端口 与第二开关之间连接有第二电阻，第一运算放大器的第一输入端口与第一运算放大器的所 述输出端口之间连接有第三电阻，且第一电阻、第二电阻与第三电阻的阻值相等，第一运算 放大器的输出端口与第二运算放大器的第一输入端口之间连接有第四电阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是现有的音频输入输出装置的结构图。
[0012] 图2是本实用新型音频输入输出装置实施例与蓝牙芯片、FM收音芯片连接的电路 图。
[0013] 图3是本实用新型音频输入输出装置实施例的电路图。
[0014] 以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0015] 本实用新型的音频输入输出电路是诸如MP3音乐播放器、手机等的音频主控芯 片，其能够播放内部的音频信号，并可以接收诸如蓝牙芯片、FM收音芯片的外部音源信号， 并将内部音源信号或者外部音源信号输出至喇叭或耳机等。
[0016] 参见图2,本实用新型的音频主控芯片20与FM收音芯片21、蓝牙芯片22电连接， 音频主控芯片20设有微控制器MCU、数模转换器DAC、参考电平发生器VCMG、电压比较器 CMP、第一运算放大器AMP1、第二运算放大器AMP2,音频输入端口 AIN接收FM收音芯片等外 部音源芯片输出后的音频电平信号，音频输出端口 A0UT向喇叭、耳机等输出音频信号。另 夕卜，音频主控芯片20设有四个电阻值固定的电阻R1、R2、R3、R4以及一个可调电阻R5,还设 有三个开关si、开关s2、开关S3。
[0017] 参见图3,微控制器MCU的输出端口与数模转换器DAC的输入端口电连接，向数模 转换器DAC输出信号。音频主控芯片20播放内部音源时，微控制器MCU向数模转换器DAC 输出后的信号为内部音源信号，数模转换器DAC将数字信号转换成模拟电平信号输出。
[0018] 数模转换器DAC通过开关si连接至第一运算放大器AMP1的负输入端口，并且，数 模转换器DAC与开关S1之间连接有电阻R1。音频输入端口 AI N通过开关s2连接至第一 运算放大器AMP1的负输入端口，且音频输入端口 AI N与开关S2之间连接有电阻R2。
[0019] 第一运算放大器AMP1的正输入端口连接至参考电平发生器VCMG，由参考电平发 生器VCMG输出参考电平V CM。第一运算放大器AMP1的负输入端口与输出端口之间连接有 电阻R3,优选地，电阻Rl、R2、R3的电阻值均相等。
[0020] 第一运算放大器AMP1的输出端口连接至电压比较器CMP的正输入端口，电压比较 器CMP的负输入端口连接至参考电平发生器VCMG，接收参考电平发生器VCMG输出参考电平 V?。电压比较器CMP的输出端口与微控制器MCU连接，向微控制器MCU输出比较电平。根 据电压比较器CMP的特性，当其正输入端口的电平高于负输入端口的电平时，其输出高电 平信号，当正输入端口的电平低于负输入端口的电平时，其输出低电平信号。
[0021] 第一运算放大器AMP1的输出端口通过电阻R4连接至第二运算放大器AMP2的负 输入端口，第二运算放大器AMP2的正输入端口连接至参考电平发生器VCMG，接收参考电平 发生器VCMG输出参考电平V CM。第二运算放大器AMP2的输出端口与音频输出端口 A0UT连 接。并且，第二运算放大器AMP2的负输入端口与输出端口之间连接有并联连接的开关S3 以及可调电阻R5。
[0022] 音频播放设备播放内部音源时，由微控制器MCU向数模转换器DAC输出音频数据， 数模转换器DAC将数字信号转换成模拟的电平信号，音频主控芯片20的第一运算放大器 AMP1与第二运算放大器AMP2将电平信号放大后输出，本实用新型定义此时的音频输出状 态为DAC播放状态。为了确保音频播放质量，需要设置数模转换器DAC的启动电平，具体步 骤如下：
[0023] 在初始状态下，即开关SI、S2断开，开关S3闭合的状态下，参考电平发生器VCMG 的输出参考电平Km。因为开关sl、s2均断开，第一运算放大器AMP1的负输入端口悬空，根 据第一运算放大器AMP1的特性，电阻R3无电流通过，所以节点1，即第一运算放大器AMP1 的输出端口处的电压值％与参考电平Va相等。此时，因为开关s3闭合，第二运算放大器 AMP2的负输入端口与其输出端口短路，所以节点2,即第二运算放大器AMP2的输出端口处 的电压值V 2也与参考电平VCM相等，所以有
【权利要求】
1. 音频输入输出装置，包括： 微控制器以及音频输入端口、音频输出端口； 其特征在于： 所述微控制器的输出端口连接至数模转换器的输入端口，所述数模转换器的输出端口 通过第一开关连接至第一运算放大器的第一输入端口，所述音频输入端口通过第二开关连 接至所述第一运算放大器的所述第一输入端口，所述第一运算放大器的第二输入端口接收 参考电平发生器输出的参考电平； 所述第一运算放大器的输出端口连接至电压比较器的第一输入端口，所述电压比较器 的第二输入端口接收所述参考电平发生器输出的参考电平，所述电压比较器的输出端口向 所述微控制器输出比较电平； 所述第一运算放大器的输出端口向第二运算放大器的第一输入端口输出信号，所述第 二运算放大器的第二输入端口接收所述参考电平发生器输出的参考电平，所述第二运算放 大器连接至所述音频输出端口； 所述第二运算放大器的所述第一输入端口与所述第二运算放大器的所述输出端口之 间连接有并联连接的第三开关与可调电阻。
2. 根据权利要求1所述的音频输入输出装置，其特征在于： 所述数模转换器的所述输出端口与所述第一开关之间连接有第一电阻。
3. 根据权利要求2所述的音频输入输出装置，其特征在于： 所述音频输入端口与所述第二开关之间连接有第二电阻。
4. 根据权利要求3所述的音频输入输出装置，其特征在于： 所述第一运算放大器的所述第一输入端口与所述第一运算放大器的所述输出端口之 间连接有第三电阻。
5. 根据权利要求4所述的音频输入输出装置，其特征在于： 所述第一电阻、所述第二电阻与所述第三电阻的阻值相等。
6. 根据权利要求1至5任一项所述的音频输入输出装置，其特征在于： 所述第一运算放大器的所述输出端口与所述第二运算放大器的所述第一输入端口之 间连接有第四电阻。
【文档编号】H04R3/00GK203851278SQ201420138070
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】熊正东 申请人:建荣集成电路科技(珠海)有限公司