專利名稱：音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，特別涉及ー種應(yīng)用在有源音箱中音頻輸入信號(hào)過大時(shí)的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了越來(lái)越多的音頻信號(hào)輸出設(shè)備，比如臺(tái)式電腦，筆記本，手機(jī)，MP3，CD機(jī)，高清播放器，電視機(jī)等。但是由于音頻信號(hào)輸出設(shè)備沒有ー個(gè)統(tǒng)ー的標(biāo)準(zhǔn)，所以造成了同一首歌曲利用不同設(shè)備輸出的音頻信號(hào)也大相徑庭，給有源音箱設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大障礙。有源音箱是在保證聲音不失真的前提下盡可能帶來(lái)最震撼的音效，但是由于音頻輸入信號(hào)的大小不統(tǒng)一，造成了有源音箱在設(shè)計(jì)時(shí)很難找到ー個(gè)合適的輸入信號(hào)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。用較小的輸入信號(hào)作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)出的有源音箱當(dāng)接入較大輸入信號(hào)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)聲音失真的情況，反之用大信號(hào)作為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)出的有源音箱當(dāng)接入較小信號(hào)時(shí)并不能達(dá)到有源音箱的輸出極限
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種應(yīng)用在有源音箱中音頻輸入信號(hào)過大時(shí)的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)。當(dāng)音頻輸入信號(hào)超出預(yù)期設(shè)定的值時(shí)可以自動(dòng)檢測(cè)到并通過處理器來(lái)發(fā)出指令給音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片，從而通過減小音頻信號(hào)増益來(lái)將音頻輸入信號(hào)控制在預(yù)期設(shè)定值之內(nèi)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型提供ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其包括音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片，與所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片相互連接的失真檢測(cè)電路，以及與所述失真檢測(cè)電路、音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片分別相互連接的處理器，所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片、失真檢測(cè)電路和處理器構(gòu)成ー個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。在一較佳的實(shí)施例中，所述處理器為微處理器。在ー較佳的實(shí)施例中，所述失真檢測(cè)電路包括電容、第一電阻、第二電阻、第一單向?qū)ㄆ骷?、第三電阻、運(yùn)算放大器、第四電阻、第二單向?qū)ㄆ骷约暗谌龁蜗驅(qū)ㄆ骷?，其中，所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片的輸入端用于接收音頻輸入信號(hào)，其輸出端連接電容，并通過電容連接第一電阻而接地；所述電容一端連接音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片的輸出端，另一端通過第二電阻連接第一單向?qū)ㄆ骷?；所述第一單向?qū)ㄆ骷欢诉B接第二電阻，另一端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端;所述第三電阻一端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端，另一端接地；所述第四電阻一端連接電壓源，另一端連接運(yùn)算放大器的反相輸入端；[0013]所述運(yùn)算放大器的反相輸入端連接第二單向?qū)ㄆ骷?，并通過第二單向?qū)ㄆ骷拥?，運(yùn)算放大器的輸出端連接第三單向?qū)ㄆ骷⑼ㄟ^第三單向?qū)ㄆ骷B接微處理器；所述微處理器一端連接第三單向?qū)ㄆ骷硪欢诉B接音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片的控制端。在一較佳的實(shí)施例中，所述第一單向?qū)ㄆ骷?、第二單向?qū)ㄆ骷?、第三單向?qū)ㄆ骷謩e為ニ極管。在ー較佳的實(shí)施例中，所述第一單向?qū)ㄆ骷⒌诙蜗驅(qū)ㄆ骷謩e為硅ニ極管。在一較佳的實(shí)施例中，所述第一單向?qū)ㄆ骷⒌诙蜗驅(qū)ㄆ骷?、第三單向?qū)ㄆ骷謩e為具有單向?qū)üδ艿碾娐方Y(jié)構(gòu)或集成電路。本實(shí)用新型提出的ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，利用處理器根據(jù)失真檢測(cè)電路進(jìn)行失真檢測(cè)來(lái)判斷音頻信號(hào)是否超過設(shè)定值，如果超過則通過處理器來(lái)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)給音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片，從而通過音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片減小音頻信號(hào)増益來(lái)將音頻輸入信號(hào)控制在預(yù)期設(shè)定值之內(nèi)，避免音頻輸入信號(hào)過大造成有源音箱輸出失真。相較于現(xiàn)有技木，本實(shí)用新型提出的ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于首先，接入任何大小的音頻輸入信號(hào)時(shí)都不會(huì)出現(xiàn)失真的情況。其次，在有源音箱設(shè)計(jì)過程中，可以盡可能發(fā)揮有源音箱后級(jí)放大電路的輸出能力。再者，在有源音箱設(shè)計(jì)過程中，可靈活應(yīng)用與移植該系統(tǒng)。根據(jù)不同型號(hào)的有源音箱輸出能力，用電路搭建設(shè)定出不同的音頻輸入信號(hào)預(yù)期值，當(dāng)超過預(yù)期值時(shí)有源音箱輸出才失真。

圖1為本實(shí)用新型 ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的ー實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)示意圖。具本實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。請(qǐng)參閱圖1，其是本實(shí)用新型ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其包括音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11，與所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11相互連接的失真檢測(cè)電路12，以及，與所述失真檢測(cè)電路12、音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11分別相互連接的處理器13。音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11、失真檢測(cè)電路12和處理器13構(gòu)成ー個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。本實(shí)用新型首先通過將音頻輸入信號(hào)輸入到音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11，通過音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11給音頻輸入信號(hào)施加増益，并使得音頻輸入信號(hào)變換成單方向的脈動(dòng)直流電；然后，再接入到失真檢測(cè)電路12，進(jìn)行失真檢測(cè)，在出現(xiàn)失真時(shí)，通過處理器13的檢測(cè)，由處理器13向音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；之后，音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片11根據(jù)調(diào)節(jié)信號(hào)，對(duì)輸入的音頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整音頻信號(hào)増益到一個(gè)適當(dāng)值，從而避免了音頻輸入信號(hào)造成有源音箱輸出失真。其中，在有源音箱電路設(shè)計(jì)中，失真檢測(cè)電路12通過利用運(yùn)算放大器同相與反相電位差不同造成運(yùn)算放大器輸出電平跳變的原理來(lái)檢測(cè)音頻輸入信號(hào)是否超出預(yù)期值。所述預(yù)期值為有源音箱輸出不失真的音頻信號(hào)值的上限。處理器13根據(jù)高低電平跳變來(lái)判斷有源音箱輸出是否會(huì)失真并控制音頻信號(hào)在預(yù)期值范圍，也即不會(huì)大于預(yù)期值。處理器13可以為微處通器(Micro Control Unit,簡(jiǎn)稱為MCU)。請(qǐng)參閱圖2，其是本實(shí)用新型ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的ー實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其包括音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21、電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2、第一單向?qū)ㄆ骷﨑1、第三電阻R3、運(yùn)算放大器22、第四電阻R4、第二單向?qū)ㄆ骷﨑2、第三單向?qū)ㄆ骷﨑3和微處理器23。在本實(shí)施例中，第一單向?qū)ㄆ骷﨑1、第二單向?qū)ㄆ骷﨑2、第三單向?qū)ㄆ骷﨑3可以分別為ニ極管，也可以為具有單向?qū)üδ艿碾娐方Y(jié)構(gòu)或集成電路。為了分別起見，以第一單向?qū)ㄆ骷﨑1、第二單向?qū)ㄆ骷﨑2、第三單向?qū)ㄆ骷﨑3分別為ニ極管來(lái)進(jìn)行舉例。另外，較佳地，第一單向?qū)ㄆ骷﨑1、第二單向?qū)ㄆ骷﨑2分別為硅ニ極管，所以第一單向?qū)ㄆ骷﨑l和第二單向?qū)ㄆ骷﨑2的正向管壓降為0. 7V。電容Cl、第一電阻R1、第二電阻R2、第一單向?qū)ㄆ骷﨑1、第三電阻R3、運(yùn)算放大器22、第四電阻R4、第二單向?qū)ㄆ骷﨑2、第三單向?qū)ㄆ骷﨑3構(gòu)成失真檢測(cè)電路。在本實(shí)施例中，上述ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的各個(gè)組件的連接關(guān)系如下所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的輸入端用于接收音頻輸入信號(hào)，其輸出端連接電容Cl，并通過電容Cl連接第一電阻Rl而接地，或者說(shuō)音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的輸出端依次連接電容Cl和第一電阻Rl而接地。電容Cl 一端連接音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的輸出端，另一端通過第二電阻R2連接第一單向?qū)ㄆ骷﨑1。 第一單向?qū)ㄆ骷﨑l —端連接第二電阻R2，另一端連接運(yùn)算放大器22的同相輸入端。第三電阻R3 —端連接運(yùn)算放大器22的同相輸入端，另一端接地。第四電阻R4—端連接電壓源，另一端連接運(yùn)算放大器22的反相輸入端。運(yùn)算放大器22的反相輸入端連接第二單向?qū)ㄆ骷﨑2，并通過第二單向?qū)ㄆ骷﨑2接地，運(yùn)算放大器22的輸出端連接第三單向?qū)ㄆ骷﨑3，并通過第三單向?qū)ㄆ骷﨑3連接微處理器23。微處理器23—端連接第三單向?qū)ㄆ骷﨑3，另一端連接音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的控制端。為便于理解，將舉例進(jìn)行說(shuō)明，以當(dāng)音頻信號(hào)峰峰值大于2. 8V時(shí)即會(huì)造成有源音箱輸出失真為例，進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，上述ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)的各個(gè)組件的工作原理如下所述音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的接ロ設(shè)置有輸入端、輸出端以及控制端，其中，(I)輸入端用于接收音頻輸入信號(hào)；(2)音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21對(duì)音頻輸入信號(hào)施加増益，比如OdB，_5dB等，再通過輸出端進(jìn)行輸出；(3)音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的控制端，可以通過微處理器23給控制端發(fā)送指令(比如調(diào)節(jié)信號(hào))從而設(shè)定音頻輸入信號(hào)的増益大小。音頻輸入信號(hào)經(jīng)過音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21后串聯(lián)ー個(gè)第一單向?qū)ㄆ骷﨑1，為了保證第一單向?qū)ㄆ骷﨑l正常工作，第一單向?qū)ㄆ骷﨑l與第二電阻R2串聯(lián)，并且在第一單向?qū)ㄆ骷﨑l與第二電阻R2兩端分別并聯(lián)第一電阻Rl與第三電阻R3進(jìn)行接地，然后音頻輸入信號(hào)通過第一單向?qū)ㄆ骷﨑l后，輸入到運(yùn)算放大器22的同相輸入端；電壓源先后串聯(lián)第四電阻R4與第二單向?qū)ㄆ骷﨑2，然后接地，同時(shí)將第二單向?qū)ㄆ骷﨑2的正極端與運(yùn)算放大器22的反相輸入端相連接，這樣得到電壓比較基準(zhǔn)值Uin-;運(yùn)算放大器22的輸出端串聯(lián)第三單向?qū)ㄆ骷﨑3后接入到微處理器23的輸入端。由于第一單向?qū)ㄆ骷﨑l與第二單向?qū)ㄆ骷﨑2都采用硅ニ極管，所以第一單向?qū)ㄆ骷﨑l與第二單向?qū)ㄆ骷﨑2的正向管壓降為0. 7V。設(shè)音頻輸入信號(hào)經(jīng)過第一單向?qū)ㄆ骷﨑l半波整流后電壓為UAudio，音頻輸入信號(hào)峰峰值為2*UAudio，運(yùn)算放大器22的正相輸入端電壓為Uin+，根據(jù)運(yùn)算放大器22的工作原理以及電路有以下計(jì)算公式(I)當(dāng)Uin+> Uin-時(shí)輸出高電平；當(dāng)Uin+< Uin-時(shí)輸出低電平；且Uin-=0. 7V ；(2)當(dāng)UAudio < 0. 7V時(shí),第一單向?qū)ㄆ骷﨑l不導(dǎo)通,所以O(shè)V = Uin+< Uin-,運(yùn)算放大器22的輸出端輸出低電平；此時(shí)有源音箱輸出不會(huì)失真；(3)當(dāng)0.7V 彡UAudio彡1. 4V時(shí)，第一單向?qū)ㄆ骷﨑l導(dǎo)通，所以UAudio-O. 7 =Uin+ ^ Uin-，運(yùn)算放大器22的輸出端輸出低電平；此時(shí)有源音箱輸出不會(huì)失真；(4)當(dāng) UAudio >1. 4V 時(shí)，第一單向?qū)ㄆ骷﨑l 導(dǎo)通,所以 UAudio-0. 7 = Uin+>Uin-，運(yùn)算放大器22的輸出端輸出高電平；此時(shí)有源音箱輸出會(huì)失真。從以上計(jì)算可以看出當(dāng)音頻輸入信號(hào)峰峰值2*UAudio超過2. 8V時(shí)就會(huì)失真，失真時(shí)運(yùn)算放大器22的輸出端輸出會(huì)從低電平變成高電平。所以可以得到結(jié)論，當(dāng)運(yùn)算放大器22的輸出端輸出高電平時(shí)說(shuō)明音頻輸入信號(hào)過大，會(huì)造成有源音箱輸出失真，從而實(shí)現(xiàn)了失真檢測(cè)。微處理器23的ー個(gè)端(可以稱為輸入端)通過第三單向?qū)ㄆ骷﨑3與運(yùn)算放大器22的輸出端相接，另一端與音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的控制端相連接，當(dāng)微處理器23的輸入端檢測(cè)到運(yùn)算放大器22輸出高電平的信號(hào)時(shí)，經(jīng)過邏輯處理產(chǎn)生一組減小音頻信號(hào)増益的調(diào)節(jié)信號(hào)輸出到音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21的控制端，從而控制音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片21對(duì)音頻輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)減小音頻信號(hào)峰峰值到2. 8V以內(nèi)，這樣就避免了有源音箱輸出失真。本實(shí)用新型提出的ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，利用微處理器根據(jù)失真檢測(cè)電路進(jìn)行失真檢測(cè)(運(yùn)算放大器輸出端的脈沖波形)來(lái)判斷音頻信號(hào)是否超過設(shè)定值，如果超過則通過微處理器來(lái)發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)給音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片，從而通過音頻信號(hào)増益數(shù)控芯片減小音頻信號(hào)増益來(lái)將音頻輸入信號(hào)控制在預(yù)期設(shè)定值之內(nèi)，避免音頻輸入信號(hào)過大造成有源音箱輸出失真。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提出的ー種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)在于首先，接入任何大小的音頻輸入信號(hào)時(shí)都不會(huì)出現(xiàn)失真的情況。其次，在有源音箱設(shè)計(jì)過程中，可以盡可能發(fā)揮有源音箱后級(jí)放大電路的輸出能力。再者，在有源音箱設(shè)計(jì)過程中，可靈活應(yīng)用與移植該系統(tǒng)。根據(jù)不同型號(hào)的有源音箱輸出能力，用電路搭建設(shè)定出不同的音頻輸入信號(hào)預(yù)期值，當(dāng)超過預(yù)期值時(shí)有源音箱輸出才失真。[0053]這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置，以及用其它組件和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其 它變形和改變。
權(quán)利要求1.一種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片，與所述音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片相互連接的失真檢測(cè)電路，以及與所述失真檢測(cè)電路、音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片分別相互連接的處理器，所述音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片、失真檢測(cè)電路和處理器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器為微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述失真檢測(cè)電路包括電容、第一電阻、第二電阻、第一單向?qū)ㄆ骷⒌谌娮?、運(yùn)算放大器、第四電阻、第二單向?qū)ㄆ骷约暗谌龁蜗驅(qū)ㄆ骷?，其中，所述音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片的輸入端用于接收音頻輸入信號(hào)，其輸出端連接電容，并通過電容連接第一電阻而接地；所述電容一端連接音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片的輸出端，另一端通過第二電阻連接第一單向?qū)ㄆ骷?；所述第一單向?qū)ㄆ骷欢诉B接第二電阻，另一端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端；所述第三電阻一端連接運(yùn)算放大器的同相輸入端，另一端接地；所述第四電阻一端連接電壓源，另一端連接運(yùn)算放大器的反相輸入端；所述運(yùn)算放大器的反相輸入端連接第二單向?qū)ㄆ骷?，并通過第二單向?qū)ㄆ骷拥?，運(yùn)算放大器的輸出端連接第三單向?qū)ㄆ骷⑼ㄟ^第三單向?qū)ㄆ骷B接微處理器；所述微處理器一端連接第三單向?qū)ㄆ骷硪欢诉B接音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片的控制端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單向?qū)ㄆ骷?第二單向?qū)ㄆ骷?、第三單向?qū)ㄆ骷謩e為二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單向?qū)ㄆ骷?第二單向?qū)ㄆ骷謩e為硅二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單向?qū)ㄆ骷?第二單向?qū)ㄆ骷?、第三單向?qū)ㄆ骷謩e為具有單向?qū)üδ艿碾娐方Y(jié)構(gòu)或集成電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種音源自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其包括音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片，與所述音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片相互連接的失真檢測(cè)電路，以及與所述失真檢測(cè)電路、音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片分別相互連接的處理器，所述音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片、失真檢測(cè)電路和處理器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。本實(shí)用新型當(dāng)音頻輸入信號(hào)超出預(yù)期設(shè)定的值時(shí)可以自動(dòng)檢測(cè)到并通過處理器來(lái)發(fā)出指令給音頻信號(hào)增益數(shù)控芯片，從而通過減小音頻信號(hào)增益來(lái)將音頻輸入信號(hào)控制在預(yù)期設(shè)定值之內(nèi)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK202873032SQ20122045283
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者張冰, 雪琦 申請(qǐng)人:深圳市堡視電器有限公司