[发明专利]主动降噪校正系统与扬声装置

说明书

本公开提供一种主动降噪校正系统与扬声装置，校正系统取得经前馈式主动降噪控制或反馈式主动降噪的信号后，可以一增益调整组件调整增益，以路径选择开关切换连接第一运算放大器或第二运算放大器，运算放大器除驱动信号外，还用以调整信号相位，因此可以通过路径选择开关的开关状态决定调整相位，藉此校正系统可平衡扬声装置的左声道电路与右声道电路上主动降噪输出的信号的增益，以及调整信号相位。扬声装置为一具有前馈式主动降噪控制电路的耳机装置、或具有反馈式主动降噪控制电路的耳机装置，或为混合式主动降噪控制电路的耳机装置。本公开提供的主动降噪校正系统可以简化电路架构，解决现有技术中较耗电路布局的面积与复杂度的问题。

技术领域

本公开涉及电子电路技术领域，具体而言，涉及一种适用混合式主动降噪控制电路的校正系统，以及扬声装置。

背景技术

常见具有主动式噪声控制(Active Noise Control，ANC)的降噪耳机的运行原理是在耳机上制作一个接收外部噪声的收音单元，内部信号处理系统能够配合软件与硬件的处理，产生破坏外部噪声信号(振幅与频率)的信号，例如产生与噪声振幅与频率相同但相位相反的信号，使得在降噪耳机内抵销外部噪声，达到消除噪声的效果。

环境主动降噪系统原理如图1所示，利用麦克风10接收外部环境噪声，此噪声源经过主动式滤波器12调整出适当的频率响应，其中包含适当的振幅及相位反应，使得耳机扬声器14输出几乎是原噪声源的反相信号，此由扬声器发出的反相噪音，恰可以在受听者的耳机耳罩16内与原噪音相加而抵消，此一抵消的结果使耳机聆听者所听到外部的噪音可以大幅度的减低，此即是一般主动降噪系统的原理。

应用在主动式降噪耳机内的主动式噪声控制系统一般分为前馈式控制(feedforward control)以及反馈式控制(feedback control)两种架构，其中反馈式控制架构有稳定性的问题，因此在量产过程中需花很多的时间来选择电子料件以及调整控制器的增益；而前馈式控制架构虽无稳定性的问题，但仍旧需花时间调教来达到预期的效能，降噪效果也不如反馈式架构佳。

曾有现有技术为了兼顾前馈式控制以及反馈式控制两种架构的优点，提出混合形式的架构，虽可得到较佳的降噪效果，但因为每组耳机需四颗麦克风，相对增加控制电路的复杂度，电路设计与电子料件的使用都会使得整体成本升高。

图2显示现有技术中主动降噪耳机的架构示意图，示意图显示有一耳机罩200罩住人耳20的示意图，耳机装置内外各有一个麦克风，并包括在耳机罩200内的耳机内扬声器203，其中耳罩内数字麦克风205为接收误差信号(error)的麦克风，耳罩内数字麦克风205亦包含模拟数字转换器，能将数字信号传至数字信号处理器201，耳罩外数字麦克风207则是接收参考信号(reference)的麦克风，耳罩外数字麦克风207亦包含模拟数字转换器，能将数字信号传至数字信号处理器201。

应用此主动降噪技术的架构，耳机装置以耳罩外数字麦克风207接收参考信号，再以耳罩内数字麦克风205接收耳机罩200内的噪声(误差信号)，误差信号回馈至数字信号处理器(DSP)201，数字信号处理器201能自动调适数字滤波器(如一种数字有限脉冲响应滤波器，digital FIR Filter)的参数，耳机内扬声器203内建放大器，如一种D类放大器(class-D amplifier)，能接收数字信号处理器201的数字信号，并转为音频信号，目的是将传到人耳20的噪声抑制到最小。

图3接着显示现有主动降噪基本电路，此例仅显示单声道(如左声道)，事实上与另一声道的电路并无实质差异。

图中显示为一耳机装置的左声道主动降噪电路方块，音频自左声道音源接口31输入耳机装置后，经数字控制器35控制增益后，由增益控制放大器33调整增益。同时，左声道麦克风37接收环境噪声，同样经麦克风增益控制放大器38增益调整后，输出至主动降噪滤波器39，其主要目的是将接收自环境噪声调整其增益与相位，使得相位反转且振幅相同，与自音源取得的信号同时输入混波器310，可以抵销音源信号以外的噪声，最后以左声道驱动电路311驱动耳机单体。