[发明专利]一种音频信号处理芯片及耳机

说明书

本发明提出了一种音频信号处理芯片和耳机，对滤波器的算法进行了优化，很大程度上减小了芯片的体积并降低了芯片的功耗；通过普通电子元件设计出高效率的滤波器，不仅能够减少电路的成本，同时还能够将滤波器的效率提高，减少了不良噪声的干扰，消除了混合失真；此外，对放大单元进行了简化，使音频信号处理芯片整体体积进一步缩小，价格进一步降低，同时能够使该芯片的中央处理器方便、灵活地控制整个放大处理过程，便于进一步的性能优化和升级。

技术领域

本发明涉及音频输出设备领域，尤其涉及一种音频信号处理芯片及耳机。

背景技术

耳机用户在不断追求越来越丰富的音频体验，希望能够用耳机来最大限度地再现空间物理声场，获得类似于自然环境中的听音感受。

然而，人类可听声音包括在一定频率范围内。很难优化单个音频扬声器来输出可听音频的整个范围。因此，通常对给定的频率范围分频后进行优化；例如，高音输出单元可以被优化以输出高频声音，而低音输出单元可以被优化以输出低频声音。除了低音扬声器和高音扬声器外，还存在亚低音输出单元、超高音输出单元和中频输出单元，每个输出单元都根据它们的规格输出一个频率范围。在耳机系统中，可以组合两个或更多个音频输出单元以增强听觉体验并输出更宽范围的音频。

但是，耳机的音频信号分频数量越来越多，音频处理器件的使用越来越多；增加了音频芯片的体积和功耗；各个声道独立动态均衡处理容易导致声相混合失真。

发明内容

针对现有技术中的上述缺点，本发明提供一种音频信号处理芯片，包括：

中央处理器，用于对其他功能性单元进行整体控制；

数字处理单元，用于接收外部音频信号输入单元输入的音频信号，并进行分频处理；

数模转换单元，用于接收数字处理单元处理后的信号，并进行数模转换；

放大单元，用于接收数模转换单元处理后的信号，并进行放大处理后输出给外部各音频输出设备；

所述数字处理单元包括解码器、高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器和输出调整器；

所述解码器用于对外部输入的音频信号进行解码并分成左右两个声道的音频信号，并传递给所述高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器进行分频处理，经分频处理后的音频信号经所述输出调整器均衡性调整后输出给所述数模转换单元。

优选地，所述高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器采用N阶非递归型滤波器，均包括参数寄存器、移位寄存器和累加器。

优选地，所述高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器的滤波后输出音频序列y(n)采用如下计算方法：

其中，x(n)是输入音频序列，h(k)是滤波系数，δp通带纹波，δa阻带纹波，fc通带截止频率、fa阻带起始频率、fs为抽样频率。

优选地，所述滤波后输出音频序列y(n)采用如下计算步骤：步骤S1，建立D个虚拟子滤波器；步骤S2，将所述移位寄存器内数据清零；步骤S3，将待滤波数据输入所述移位寄存器；步骤S4，判断已滤波数据个数是否为M的整数倍，若不是则将所述移位寄存器各项和所述参数寄存器对应项相乘并相加，若是则跳转S5；步骤S5，所述移位寄存器对称位置各项相加后和所述参数寄存器的前一半参数对应项相乘并累加；步骤S6，重复所述步骤S3、步骤S4、步骤S5直到所有数据完成滤波。

优选地，所述高通滤波器、带通滤波器、低通滤波器包括运算放大器U1A、运算放大器U1B，电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3和电阻器R4，可调电阻器RP1和可调电阻器RP2，电容器C1、电容器C2、电容器C3和电容器C4。