一种用于耳机的多功能拓展PCBA主板及耳机的制作方法

一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机
1.技术领域
2.本发明涉及电子器件技术领域，特别是涉及一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机。
3.

背景技术：

4.在较大分贝噪音嘈杂的环境下，较长时间工作的时候，这些环境一般都是重工业环境、或者是机场地勤等，这些环境容易使得听力收到不同程度的损坏。因此，需要佩戴电子拾音降噪劳保耳机以保护工作人员的听力。
5.目前，市场中的电子拾音降噪劳保耳机，其内部是通过模拟电路拾取外部环境噪音，并对外部环境噪音进行处理，再通过喇叭反应给使用者，使外部的噪音达到安全规定的标准范围内的技术。或者，采用单一的fm收音机电子电路，采用单一的对讲机功能的电路，导致电子拾音降噪劳保耳机等电子拾音设备的功能简单。
6.针对现有市场中的电子拾音降噪劳保耳机的电路是模拟电路，导致只有单一拾音保护功能、单一fm收音机功能以及单一的对讲机功能的问题。需要提供一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，集合多种功能于一体，以及集合多种传感器于一体，实现更多种功能集合或传感器的集合，增加产品功能，满足不同用户需求。
7.

技术实现要素：

8.基于此，有必要针对现有电子拾音降噪劳保耳机的模拟电路只有单一拾音保护功能、单一fm收音机功能以及单一的对讲机功能的问题，提供一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机。
9.本发明采用以下技术方案实现：一种用于耳机的多功能拓展pcba主板，包括pcba板本体以及集成于所述pcba板本体上的模拟电路控制模块、蓝牙芯片模块、对讲机功能模块、fm电台控制模块以及传感器控制模块；所述模拟电路控制模块包括用于对拾取的外部环境噪音处理降噪的模拟电路；所述蓝牙芯片模块与模拟电路控制模块连接，用于蓝牙连接；所述对讲机功能模块、fm电台控制模块以及传感器控制模块与所述蓝牙芯片模块连接，用以完成对讲、fm电台收听以及传感器接入。
10.本发明将多个功能模块集成于同一pcba板本体上，在耳机现有的模拟电路控制模块的模拟电路基础上，增加蓝牙芯片模块，利用蓝牙芯片模块的数字芯片电路控制，实现更多种功能集合或传感器的集合，增加耳机的产品功能，拓展产品的应用场景及体验，满足不同场景及客户的需求。
11.作为本方案进一步的改进，所述蓝牙芯片模块包括蓝牙soc芯片，所述蓝牙soc芯片包含主控mcu，所述主控mcu支持br/edr/ble蓝牙设备类型，所述主控mcu内置数字信号处理器（dsp）用于将接收的模拟信号转换为数字信号。
12.作为本方案进一步的改进，所述蓝牙soc芯片的主控mcu包括支持sbc音频格式以及 aac格式文件的压缩解码，所述蓝牙soc芯片的主控mcu还包括可控制外部电路的io配置口，fm电台控制模块内置于蓝牙芯片模块中。
13.作为本方案进一步的改进，所述蓝牙soc芯片还连接有lcd显示器，所述lcd显示器支持显示fm频率、模式状态、对讲机频道、当前操作提示以及电池电量。
14.作为本方案进一步的改进，所述蓝牙soc芯片还连接有功能按键，功能按键与主控mcu的io配置口连接，可编程io用于电源开关机，用于蓝牙、fm收音机、对讲机模式循环切换，以及用于音量调节。
15.作为本方案进一步的改进，所述对讲机功能模块包括对讲用数字信号处理器以及与所述数字信号处理器连接的射频（rf）发射机、射频（rf）接收机、频率综合器、晶体振荡器、幅移键控单元、语音单元以及电源管理单元，用于射频信号的半双工收发及处理，进行工作频段、频点选择，进行对讲。
16.作为本方案进一步的改进，所述电源管理单元包括电源管路电路，用于低纹波电压源供pcba板本体上集成电路使用。
17.作为本方案进一步的改进，所述传感器控制模块包括佩戴传感器，佩戴传感器包括入耳检测电路以及外置触摸电路，用于对耳机的佩戴检测。
18.第二方面，本发明还提供了一种耳机，所述耳机包含所述用于耳机的多功能拓展pcba主板。
19.与现有技术相比较而言，本发明的有益效果为：本发明将多个功能模块集成于同一pcba板本体上，在耳机现有的模拟电路控制模块的模拟电路基础上，增加蓝牙芯片模块，利用蓝牙芯片模块的数字芯片电路控制，实现更多种功能集合或传感器的集合，增加耳机的产品功能，拓展产品的应用场景及体验，满足不同场景及客户的需求。
20.附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
22.图1为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板的结构框图；图2为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板的电路连接拓扑图。
23.图3为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中lcd显示器的拓扑图。
24.图4为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中按键的电路拓扑图。
25.图5为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中对讲机功能模块的系统框图。
26.图6为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中蓝牙soc芯片的mcu拓扑图。
27.图7为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中主动降噪模块的拓扑图。
28.图8为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中环境音动态压缩技术的电路拓扑图。
29.图9为本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板中电源管理模块的电路拓扑图。
30.具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
33.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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
34.请参阅图1，本发明实施例提供了一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，包括pcba板本体1以及集成于所述pcba板本体1上的模拟电路控制模块2、蓝牙芯片模块3、对讲机功能模块4、fm电台控制模块5以及传感器控制模块6。
35.在本实施例中，所述模拟电路控制模块2包括用于对拾取的外部环境噪音处理降噪的模拟电路；所述蓝牙芯片模块3与模拟电路控制模块2连接，用于蓝牙连接；所述对讲机功能模块4、fm电台控制模块5以及传感器控制模块6与所述蓝牙芯片模块3连接，用以完成对讲、fm电台收听以及传感器接入。
36.本实施例的多功能拓展pcba主板，在现有的设计理念上，增加更多的电路设计，使模拟电路及数字芯片电路结合运用，使产品的技术含量增加，也使产品功能更加强大，满足不同用户不同场景的使用，用户的选择会更多，体验感会更好。提高产品的竞争核心。
37.其中，参见图1和图2所示，所述蓝牙芯片模块3包括蓝牙soc芯片，所述蓝牙soc芯片包含主控mcu，所述主控mcu支持br/edr/ble蓝牙设备类型，所述主控mcu内置数字信号处理器（dsp）用于将接收的模拟信号转换为数字信号。
38.其中，蓝牙soc芯片（bluetooth soc）包括微控制单元（mcu）、音频单元（audio）以及与微控制单元（mcu）连接的蓝牙单元（bluetooth part）、收音机单元（fm part）、液晶显示器（lcd display）、按键（key board）。
39.其中，微控制单元（mcu）通过输入信号增益控制单元（gain）连接环境噪音拾取单元（ambient sound level depand）。而且，微控制单元还连接对讲机（intercom）、电源管理单元（power manage）以及传感器（sensor），传感器（sensor）用于检测耳机佩戴情况，所述音频单元（audio）连接耳机放大器（headset amp），用于对处理后的外部环境噪音通过喇叭反应给使用者，使外部的噪音达到安全规定的标准范围内。
40.在本实施例中，所述蓝牙soc芯片的主控mcu包括支持sbc音频格式以及 aac格式文件的压缩解码，所述蓝牙soc芯片的主控mcu还包括可控制外部电路的io配置口，fm电台
控制模块5内置于蓝牙芯片模块3中。
41.其中，所述蓝牙soc芯片还连接有lcd显示器，所述lcd显示器支持显示fm频率、模式状态、对讲机频道、当前操作提示以及电池电量。
42.在本实施例中，参见图3所示，lcd显示器采用lcd-9segx4com显示器，lcd显示器为9路seg* 4路com矩阵显示的lcd显示器，支持显示fm频率、模式状态、对讲机频道、当前操作提示、电池电量等功能的显示。
43.参见图4所示，所述蓝牙soc芯片还连接有功能按键，功能按键与主控mcu的io配置口连接，可编程io用于电源开关机，用于蓝牙、fm收音机、对讲机模式循环切换，以及用于音量调节。通过功能按键完成音量加减，调节合适音量，组合io应用，可简化电路设计和最大化增强电路应用。
44.需要特别说明的是，所述蓝牙soc芯片的支持蓝牙v5.1版本的持br/edr/ble蓝牙设备类型。所述蓝牙soc芯片具有低功耗的优点，关机状态≤3ua，闲时≤5.0ma，音频流收发时≤12ma。所述蓝牙soc芯片还包括多个等级的射频输出功率，而且，内置dsp，可加载自主dnn神经网络、enc等麦克风降噪算法，可有效提升麦克风通话语音清醒度。同时，所述蓝牙soc芯片支持最多30段eq，改善喇叭与腔体配合的平滑度，支持sbc和aac音频压缩解码，延时最小低于60ms；所述蓝牙soc芯片内含丰富io配置口，可控制外部电路，获得更佳延展性；所述蓝牙soc芯片内置高灵敏度fm收音机功能，电调谐做多可储存10个高清电台。优选地，参见图6所示，所述蓝牙soc芯片采用ac6951c型号的单片机。
45.在本发明实施例中，参见图5所示，所述对讲机功能模块4包括对讲用数字信号处理器41以及与所述数字信号处理器41连接的射频（rf）发射机46、射频（rf）接收机48、频率综合器47、晶体振荡器44、幅移键控单元43、语音单元42以及电源管理单元45，用于射频信号的半双工收发及处理，进行工作频段、频点选择，进行对讲。
46.本技术中，所述对讲机功能模块4支持 24mhz～512mhz 工作频段，频点可选，采用半双工收发，信道间隔12.5-25 khz，最大射频（rf）发射功率为10dbm，供电电压为2.5v～3.3v，接收待机电流为2.3ma，最多支持 16 信道切换。
47.参见图9所示，所述电源管理单元包括电源管路电路，用于低纹波电压源供pcba板本体1上集成电路使用。其中，电源管路电路中包含反馈式电源软开关，关机后获得最低待机能耗≤5ua，所述电源管路电路带2.1v ldo稳压输出，保证前级放大电路获得稳定和低纹波的电压源，电源管理单元可调式dc-dc升压，以90%以上的工作效率获得稳定和低纹波电压源给外部电路使用，例如对讲机等。
48.所述传感器控制模块6包括佩戴传感器，佩戴传感器包括入耳检测电路以及外置触摸电路，用于对耳机的佩戴检测。所述传感器控制模块6还支持各种传感器接入，满足不同产品特定使用需求。
49.在本发明的一个实施例中，所述用于耳机的多功能拓展pcba主板还包括主动降噪模块，参见图7所示，主动降噪模块采用ac7006f8蓝牙内核处理器，支持2路反馈麦克风输入、1路数字通信麦克风输入和2路平衡喇叭输出，降噪深度大于30db，fb最低降噪频点＜35hz，整机降噪带宽，综合值＞10khz，anc+物理降噪，能够高清语音提示。
50.在本发明的一个实施例中，本发明的用于耳机的多功能拓展pcba主板还包括环境音动态压缩模块，参见图8所示，环境音动态压缩模块具有差分麦克风输入功能，有效抑制
来自cdma蜂窝网及基站，wifi宽带数字信号或对讲机模拟或数字射频信号等辐射与共模信号干扰，实时drc动态压缩反馈网络，压缩比＞60db，最远拾音距离达100米，可调压缩阈值，用于符合欧盟最新最大音压值≤82db分贝值标准，压缩释放时间，在100ms～3s范围可调节，可调闭环增益，最大增益达100db，工作电压低至2.1v。
51.本发明还提供了一种耳机，所述耳机包含所述用于耳机的多功能拓展pcba主板。本发明将多个功能模块集成于同一pcba板本体1上，在耳机现有的模拟电路控制模块2的模拟电路基础上，增加蓝牙芯片模块3，利用蓝牙芯片模块3的数字芯片电路控制，实现更多种功能集合或传感器的集合，增加耳机的产品功能，拓展产品的应用场景及体验，满足不同场景及客户的需求。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，包括pcba板本体以及集成于所述pcba板本体上的模拟电路控制模块、蓝牙芯片模块、对讲机功能模块、fm电台控制模块以及传感器控制模块；所述模拟电路控制模块包括用于对拾取的外部环境噪音处理降噪的模拟电路；所述蓝牙芯片模块与模拟电路控制模块连接，用于蓝牙连接；所述对讲机功能模块、fm电台控制模块以及传感器控制模块与所述蓝牙芯片模块连接，用以完成对讲、fm电台收听以及传感器接入。2.根据权利要求1所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述蓝牙芯片模块包括蓝牙soc芯片，所述蓝牙soc芯片包含主控mcu，所述主控mcu支持br/edr/ble蓝牙设备类型，所述主控mcu内置数字信号处理器（dsp）用于将接收的模拟信号转换为数字信号。3.根据权利要求2所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述蓝牙soc芯片的主控mcu包括支持sbc音频格式以及 aac格式文件的压缩解码，所述蓝牙soc芯片的主控mcu还包括可控制外部电路的io配置口，fm电台控制模块内置于蓝牙芯片模块中。4.根据权利要求3所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述蓝牙soc芯片还连接有lcd显示器，所述lcd显示器支持显示fm频率、模式状态、对讲机频道、当前操作提示以及电池电量。5.根据权利要求4所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述蓝牙soc芯片还连接有功能按键，功能按键与主控mcu的io配置口连接，可编程io用于电源开关机，用于蓝牙、fm收音机、对讲机模式循环切换，以及用于音量调节。6.根据权利要求5所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述对讲机功能模块包括对讲用数字信号处理器以及与所述数字信号处理器连接的射频发射机、射频接收机、频率综合器、晶体振荡器、幅移键控单元、语音单元以及电源管理单元，用于射频信号的半双工收发及处理，进行工作频段、频点选择，进行对讲。7.根据权利要求6所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述电源管理单元包括电源管路电路，用于低纹波电压源供pcba板本体上集成电路使用。8.根据权利要求7所述的用于耳机的多功能拓展pcba主板及耳机，其特征在于，所述传感器控制模块包括佩戴传感器，佩戴传感器包括入耳检测电路以及外置触摸电路，用于对耳机的佩戴检测。9.一种耳机，其特征在于，所述耳机包含权利要求1-8中任一所述的多功能拓展pcba主板。

技术总结
本发明涉及一种用于耳机的多功能拓展PCBA主板及耳机，包括PCBA板本体以及集成于所述PCBA板本体上的模拟电路控制模块、蓝牙芯片模块、对讲机功能模块、FM电台控制模块以及传感器控制模块；所述模拟电路控制模块包括用于对拾取的外部环境噪音处理降噪的模拟电路；所述蓝牙芯片模块与模拟电路控制模块连接，用于蓝牙连接；所述对讲机功能模块、FM电台控制模块以及传感器控制模块与所述蓝牙芯片模块连接，用以完成对讲、FM电台收听以及传感器接入。本发明将多个功能模块集成于同一PCBA板本体上，在耳机现有的模拟电路控制模块的模拟电路基础上，增加蓝牙芯片模块，利用蓝牙芯片模块的数字芯片电路控制，实现更多种功能集合或传感器的集合，增加耳机的产品功能，拓展产品的应用场景及体验，满足不同场景及客户的需求。满足不同场景及客户的需求。满足不同场景及客户的需求。


技术研发人员：胡沛霖 朱小平 李镇江 梁毅
受保护的技术使用者：广州市行动者科技有限责任公司
技术研发日：2022.03.03
技术公布日：2023/9/12