一种主板音频接口拓展电路的制作方法

文档编号:14478396
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及音频领域,尤其涉及一种主板音频接口拓展电路。



背景技术:

通常手机和电脑上都会配有音频接口,用来接收麦克风、话筒等输入的模拟信号声音,同时也将手机电脑中存储的音频文件送到功放、扬声器中发声。在音频接口上输入输出的声音都是模拟信号,但手机电脑中只能存储数字信号,所以要将声音保存到电脑或者从电脑中播放音频文件时,都需要借助声卡来转换。声卡里面有专门的音频处理芯片,该芯片内部集成了模数转换器、数模转换器以及编解码控制器。其工作原理是利用内部的模数转换器将输入的模拟信号转换为数字信号,通过编码控制器压缩后,输入到电脑中保存,而输出时首先将音频文件解压缩,然后再进行数模转换。随着科学技术的迅速发展,现在很多手机电脑上已经不再使用声卡,而是将音频处理芯片直接集成在主板上,这样可以大大节省整机空间以及设备成本。

主板上的音频接口通常放在前置或后置面板上,接口包括Jack和插针两种类型。通用的音频接口都会配置基本的输入输出以及麦克风等接口,更高配置的音频接口还可以支持5.1声道以及7.1声道的音箱系统。随着近些年音频处理技术的快速发展,音频处理芯片的资源也越来越丰富,但很多电脑主板上配置的音频接口类型仍然比较单一,只能支持某一种类的音箱系统,这在实际使用中存在着很大的限制。因为很多用户对音箱的效果要求不一样,而且所拥有的音频设备资源也不一样,以致主板上现有的音频配置无法满足其应用要求。



技术实现要素:

本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种主板音频接口拓展电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种主板音频接口拓展电路,包括:

八个音频接口,用于外接音频设备;

功放单元,将接收的信号放大后输出;

功放接口,与功放单元连接,可外接喇叭和音箱;

音频处理单元,用于将外部输入的模拟信号转换为数字信号并压缩后输入到CPU中,以及将CPU传送过来的音频文件解压缩后转换为模拟信号输出;音频处理单元具有八个模拟端口,该八个模拟端口被配置为三个音频输入端口和五个音频输出端口;

其中,三个音频输入端口分别一一对应的与三个音频接口连接,该三个音频接口中的两个可同时支持两个麦克风设备的连接,另外一个外接音频设备可录入声音;一个音频输出端口与另外一个音频接口以及功放单元同时连接,该另外一个音频接口可外接音箱和扬声器;其余的四个音频输出端口分别一一对应的与其余的四个音频接口连接,分别接入前置环绕信号、后置环绕信号、中置/低音信号CEN/LFE、边环绕信号,该四个音频接口可支持7.1声道的音箱系统,除边环绕信号对应的音频接口外的三个音频接口可支持5.1声道的音箱系统。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,所述音频处理单元包括音频处理芯片ALC887-VD2,所述音频处理芯片的MIC1、MIC2、LINE1端口分别一一对应的与三个音频接口连接,所述音频处理芯片的LINE2端口与另外一个音频接口以及功放单元同时连接,所述音频处理芯片的FRONT、SURR、CEN/LFE、SIDE端口分别一一对应的与其余的四个音频接口连接。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,每个音频接口均包括左声道信号、右声道信号、设备检测信号三个信号的输入端,所有的设备检测信号未接设备时为高电平、接入设备后为低电平;每个左声道信号以及每个右声道信号的输入端均通过串接的第一电容、第一电阻、磁珠连接至相应的输出端,且磁珠与第一电阻连接的一端还经由第二电阻接地,磁珠的另一端经由第二电容接地。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,还包括防爆破音电路,所述防爆破音电路包括与音频处理芯片的EPAD端连接的一个第一开关电路和与第一开关电路连接的五个第二开关电路,所述五个第二开关电路分别一一对应的与五个音频输出端口所连接的音频接口的左声道信号输出端、右声道信号输出端连接;

当进系统加载完音频驱动后,音频配置文件生效,EPAD端输出高电平/低电平的EPAD信号至第一开关电路以触发所有的第二开关电路从断开状态切换到导通状态,各第二开关电路在断开状态时将对应的音频输出端口的左声道信号输出端及右声道信号输出端保持为低电平,且在导通状态时将保持的低电平解除。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,所述第一开关电路包括第一开关管,第一开关管的控制端经由电阻接收EPAD信号,第一开关管的输入端连接五个第二开关电路以及经由电阻接高电平,第一开关管的输出端接地。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,每个所述第二开关电路包括两个第二开关管,两个第二开关管的控制端均连接至第一开关电路,两个第二开关管的输出端均接地,一个第二开关管的输入端经由电阻连接左声道信号输出端,另一个第二开关管的输入端经由电阻连接右声道信号输出端。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,所述功放单元包括Class-D类音频功率放大器。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,功放接口为4脚的WAFER连接器。

在本实用新型所述的主板音频接口拓展电路中,所述八个音频接口为设置于前置面板的四个音频接口以及设置于后置面板的四个音频接口,三个音频输入端口以及与功放单元连接的一个音频输出端口分别与前置面板的四个音频接口对应连接,剩下的四个音频输出端口分别与后置面板的四个音频接口对应连接。

实施本实用新型的主板音频接口拓展电路,具有以下有益效果:本实用新型将所有的模拟信号输入到不同的音频接口中,用户可根据自己的需求在这些接口中插接对应的音频设备,实现多类型、多声道的音频接口配置;进一步地,本实用新型所有输出的音频接口都做了防爆破音处理,可以提高用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图:

图1是本实用新型主板音频接口拓展电路的结构框图;

图2是后置面板的接口电路图;

图3是前置面板的接口电路图;

图4是防爆破音电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是,所述“相连”或“连接”,不仅仅包括将两个实体直接相连,也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素,但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如,在不脱离本实用新型的权利范围的前提下,第一构成要素可被命名为第二构成要素,类似地,第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本实用新型总的思路是:构造一种主板音频接口拓展电路,包括:

八个音频接口,用于外接音频设备;

功放单元,将接收的信号放大后输出;

功放接口,与功放单元连接,可外接喇叭和音箱;

音频处理单元,用于将外部输入的模拟信号转换为数字信号并压缩后输入到CPU中,以及将CPU传送过来的音频文件解压缩后转换为模拟信号输出;音频处理单元具有八个模拟端口,该八个模拟端口被配置为三个音频输入端口和五个音频输出端口;

其中,三个音频输入端口分别一一对应的与三个音频接口连接,该三个音频接口中的两个可同时支持两个麦克风设备的连接,另外一个外接音频设备可录入声音;一个音频输出端口与另外一个音频接口以及功放单元同时连接,该另外一个音频接口可外接音箱和扬声器;其余的四个音频输出端口分别一一对应的与其余的四个音频接口连接,分别接入前置环绕信号、后置环绕信号、中置/低音信号CEN/LFE、边环绕信号,该四个音频接口可支持7.1声道的音箱系统,该四个音频接口中除边环绕信号对应的音频接口外的三个音频接口可支持5.1声道的音箱系统。

为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明,应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1,一个具体实施例中,所述八个音频接口为设置于前置面板的四个音频接口以及设置于后置面板的四个音频接口。所述功放单元包括Class-D类音频功率放大器。功放接口为4脚的WAFER连接器。所述功放单元选取的音频处理芯片ALC887-VD2。

其中,音频处理芯片ALC887-VD2内部信号需要预先配置,配置包括:利用Realtek的配置工具进行如下设置:将音频处理芯片的LINE1信号配置为声音输入,LINE2信号配置为声音输出,MIC1信号和MIC2信号配置为双麦克风输入,FRONT、SURR、CEN/LFE、SIDE信号配置为声音输出,EPAD信号配置为在BIOS加载驱动前为低电平/高电平且加载完驱动后翻转为高电平/低电平;完成上述设置后,输出一份TXT文件,将该TXT文件烧录到BIOS芯片中。

需要说明的是,芯片ALC887-VD2的信号配置的具体手段是本领域公知的,本实施例仅仅是选择了具体的配置方案而已,所以本实用新型并不存在对软件算法改进的依赖。

本实施例首先利用配置软件对音频处理芯片内部的信号资源进行重新分配,并且将配置好的文件固化到BIOS芯片中。在硬件上利用了ALC887-VD2芯片提供的所有模拟信号资源,并将这些信号输入到前/后置面板的不同接口中,可以满足不同层次的音频设备配置需求,下面将详细阐述如何利用芯片中的模拟信号资源来实现多类型、多声道的音频接口配置。

ALC887-VD2芯片是一款可以支持7.1声道的高清音频处理芯片,其内部输入输出的模拟信号和数字信号资源如表格1所示,包括:2路声音输入输出信号LINE1-R/L、LINE2-R/L,L和R分别表示左右声道;2路麦克风输入输出信号MIC1-R/L、MIC2-R/L,这4路模拟信号都可以配置成输入或输出。另外还有属于7.1声道的左右前置环绕信号FRONT-R/L,左右后置环绕信号SURR-R/L,左右边环绕信号SIDE-R/L以及中置/低音信号CEN/LFE,这8个信号都属于输出信号。需要说明的是,上述的所有信号在芯片内部都有唯一且固定的物理端口,如LINE1端口的物理位置为JACK-C。ALC887-VD2芯片可利用检测信号(Sense-A/B)来查看这些端口是否连接了外部的音频设备,其中Sense-A信号用来检测JACK-A/B/C/D四个端口,而Sense-B信号用来检测JACK-E/F/G/H四个端口。电脑在开机时音箱和喇叭通常会伴有爆破音,ALC887-VD2芯片内部的EPAD(数字)信号可以控制输出信号在开机时的电平状态。

表1 ALC887-VD2芯片内部的数模信号

接下来本实施例将ALC887-VD2芯片中的输入输出信号资源重新进行分配,如表2所示。其中LINE1作为声音输入,LINE2为声音输出,MIC1和MIC2配置为双麦克风输入,其余的FRONT,SIDE,SURR,CEN/LFE都作为输出。要使设置的信号能够正常使用,需要借助Realtek的配置工具(HDACfg)来实现。利用配置工具完成上述设置后,该工具会输出一份TXT文件。将这份TXT文件烧录到BIOS芯片中,进系统加载驱动后在音频管理器中将可以看到配置好的音频工具栏。

需要说明的是,作为控制输出信号状态的EPAD信号也需要在Realtek的配置工具中提前进行设置,该信号在BIOS加载驱动前为低电平,加载完驱动为高电平。在本方案中,将EPAD信号设置为高电平有效,即加载完驱动后再打开功放,可以防止在开机时功放产生的爆破音。当然,可以理解的是,EPAD信号还可以设置为低电平有效。

表2 ALC887-VD2芯片内部数模信号的输入输出分配及设置

上述为ALC887-VD2音频处理芯片中数/模拟信号在软件中的状态设置方法,接下来我们结合硬件的设计来说明如何实现多类型、多声道的音频接口配置。

参考图1,ALC887-VD2芯片的SDIN和SDOUT端口与CPU连接,CPU用于ALC887-VD2芯片输入的信号存储在内存或硬盘中或者将自身存储的音频文件发送给ALC887-VD2芯片。

ALC887-VD2芯片外部一共可支持8路模拟信号的输入输出,通常的音频接口只利用了其中的3~5路信号,所以能支持的音频设备有限。本实施例中将充分利用这8路信号来扩展音频接口。ALC887-VD2芯片的MIC1、MIC2、LINE1端口、LINE2端口分别一一对应的与后置面板的四个音频接口连接,具体的,后置面板上第1个音频接口(Jack)接入的是LINE2信号,该信号作为声音输出可外接音响和扬声器;第2个Jack接入的是LINE1信号,作为输入接口外接音频设备可录入声音;第3和第4个Jack为双麦克风输入,可同时支持两个麦克风设备的连接。

本实施例中,除了后置面板上的声音输入输出接口,在前置面板上还设计了可兼容5.1和7.1声道系统的四个音频接口(Jack)。ALC887-VD2芯片的FRONT、SURR、CEN/LFE、SIDE端口分别一一对应的与前置面板的四个Jack连接。具体的,第1个Jack接入的FRONT信号,该信号为前置环绕信号,本身具有一定的音频放大效果;第2和第3个Jack接入的是后置环绕信号SURR和中置/低音信号CEN/LFE;第4个Jack接入的边环绕信号SIDE。

需要说明的是,对于前置面板中的4个Jack,前3个Jack可支持5.1声道的音箱系统(包括FRONT,SURR,CEN/LFE)。当需要支持7.1声道的音箱系统时(包括FRONT,SURR,CEN/LFE,SIDE),还需要第4个Jack。即前置面板上的Jack可兼容5.1声道和7.1声道系统,用户可根据自己的需求灵活插接音频设备。

另外,在某些应用场合需要输出信号的音量足够大(商场会场等),这时单靠音频处理芯片输出的音量是无法满足需求的,所以ALC887-VD2芯片的LINE2端口还与功率放大器连接,LINE2信号输入到功率放大器中进行功率放大,这样可以大大增强输出信号的音量。

可见,本实施例可通过充分利用芯片内部的信号资源并进行合理的信号配置,可以大大扩展主板上的音频接口的种类,并且满足了不同层次的音频设备配置需求。

为了更清楚地说明本实用新型的技术效果,下面将进一步给出配置主板音频的接口电路以及防止开机产生爆破音的电路。如图2、3所示,前置面板和后置面板上各有4个音频接口Jack 1-4,每个音频接口均包括左右声道信号(LINE1_R/L_C,LINE2_R/L_C,FRONT_R/L_C...)和设备检测信号(LINE1_JD,LINE2_JD,FRONT_JD...)三个信号的输入端,所有的设备检测信号未接设备时为高电平、接入设备后为低电平;每个左声道信号以及每个右声道信号的输入端均通过串接的第一电容(图中CE1、CE2、C1…C16)、第一电阻(图中R1、R2、R5…R15)、磁珠(图中FB1、FB2、FB3…FB9)连接至相应的输出端,且磁珠与第一电阻连接的一端还经由第二电阻(图中R3、R4、R7…R17)接地,磁珠的另一端经由第二电容(图中C1、C2、C5…C18)接地。其中,第一电容、第一电阻、磁珠具有防电磁干扰和静电的效果。

大多数音频输出设备(喇叭,音箱)在开机瞬间都会产生爆破音,使得人耳难以忍受。在本实施例中设计了一种开机防爆破音电路。如图4所示,本实施例通过音频处理芯片中的EPAD信号来控制5个输出信号在开机时的电平状态,这5个信号包括LINE2、FRONT、CEN/LFE、SURR以及SIDE。

具体的,所述防爆破音电路包括与音频处理芯片的EPAD端连接的一个第一开关电路和与第一开关电路连接的五个第二开关电路,图中100表示第一开关电路,200表示所有的第二开关电路,所述五个第二开关电路分别一一对应的与五个音频输出端口所连接的音频接口的左声道信号输出端、右声道信号输出端连接;

当进系统加载完驱动后,音频配置文件生效,EPAD端输出高电平/低电平的EPAD信号至第一开关电路以触发所有的第二开关电路从断开状态切换到导通状态,各第二开关电路在断开状态时将对应的音频输出端口的左声道信号输出端及右声道信号输出端保持为低电平,且在导通状态时将保持的低电平解除。

其中,所述第一开关电路包括第一开关管Q1,第一开关管Q1的控制端经由电阻R6接收EPAD信号,第一开关管Q1的输入端连接五个第二开关电路以及经由电阻R1接高电平,第一开关管Q1的输出端接地。

其中,每个所述第二开关电路包括两个第二开关管,如图中,Q2与Q3、Q4与Q5、Q6与Q7、Q8与Q9、Q10与Q11,两个第二开关管的控制端均连接至第一开关电路,两个第二开关管的输出端均接地,一个第二开关管的输入端经由电阻连接左声道信号输出端,另一个第二开关管的输入端经由电阻连接右声道信号输出端。

开关管Q1-Q11包括但不限MOS管、三极管等,型号不做限制。根据前述记载可知,本实施例中,EPAD信号预设为低电平,音频配置文件生效后变为高电平,即EPAD信号选择为高电平有效,所以本实施例中,开关管Q1-Q11均为NMOS管。如果EPAD信号选择为低电平有效,则可以将开关管Q1-Q11都更换为PMOS管。

防爆破音电路的工作原理为:在开机还没加载音频驱动时EPAD信号为低电平,MOS管Q1截止,EPAD_R为高电平,将LINE2等5个输出信号全部拉低,功放和音箱等输出设备被关闭,无法产生爆破音。当系统加载完驱动后,Realtek配置文件生效,将EPAD信号置为高电平,此时MOS管Q1导通,EPAD_R变为低电平,Q2-Q11等MOS管截止,LINE2等输出信号恢复高电平,这时输出设备才被打开。可见,通过上述的电路设计,可以防止开始瞬间外接的喇叭和音响产生爆破音。

综上所述,本实用新型利用配置软件对音频处理芯片内部输入输出的数模信号进行重新设置,并将所有的模拟信号输入到前/后置面板的不同接口中,大大扩展了主板上音频接口的类型和所支持的音频设备范围(包括双麦克风输入,同时支持5.1声道和7.1声道的音箱系统,外围扩展的功放接口)。可以有效控制开机时音响和喇叭所产生的爆破音。通过兼容性设计减少了音频接口在主板上占用的空间。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。

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