CN100403755C - 可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置，它是由供语音话筒插入所用的语音话筒插座(1)、语音信号放大电路(2)、专供收集回声所用话筒插入的回声话筒插座(3)、回声信号放大电路(4)、回声信号相消电路(5)、相位转换电路(6)、信号分配电路(7)、语音信号输出电路(8)、功率放大电路(9)等电路连接而成。它是利用相位转换的方法将“正”的回声反馈转为“负”的回声反馈从而使啸叫不再发生；另一方面，又利用信号减法器的相减相消原理，用增设的话筒去专门收集回声信号，并以此信号与夹带有回声信号的讲话或演唱信号分别送到回声信号相消电路(5)，从而自动消除回声啸叫。具有结构简单，效果良好，无须特制话筒，容易制作普及等优点。

Description

可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置

技术领域：

本发明涉及一种音响装置，具体地说是一种可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置。

背景技术：

目前市面上出售的带话筒扩音的音响器材，包括卡拉OK机、功放机和扩音机…等，都存在着一个缺陷，就是输出功率调小一点时，达不到理想的扩音效果，而当把输出功率调大一点时，却又很容易产生十分令人讨厌的尖叫声的啸叫，这是由于话筒将语音转变成电流并进行功率放大，然后送到扩音喇叭或音箱喇叭以发出更大的声音以后，这种由喇叭发出的声音，它又可以通过声波直接的“幅射”或间接的一次或多次的“反射”而最终又回输到话筒上，这就是“回声反馈”。而这种“回声反馈”又使话筒产生出更大的“回声”感应电流，然后功率放大器又将这种“回声”感应电流再进行功率放大，又再由喇叭放出更大的“回声”声音，然后这“回声”声音又再经“幅射”或“反射”又再次回输到话筒产生新的“回声”电流…于是就因恶性循环而产生这种自激性的“回声啸叫”了。而这种“回声啸叫”就使得其音响器材的音量无法调至正常水平。而且这种“回声啸叫”，是尖声而刺耳的，不但使人感到难以忍受，而且会导致机器也无法再进行正常的工作，而更为严重的是：这种自激啸叫有时还会使喇叭或器材因自激过载而受到毁坏。

发明内容：

本发明的目的就在于为克服以上所述现有音响器材有时会产生啸叫的不足而研发的一种可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置。考虑到目前市面上出售的带话筒扩音的音响器材，包括卡拉OK机、功放机和扩音机…等之所以会产生这种令人讨厌的自激啸叫，其实质就是由于讲话话筒与放音喇叭之间有时会存在着较为强烈的“回声反馈”，即发生啸叫时，语音(为叙述方便，无论是讲话还是演唱的声音以下均简称为语音)话筒就不但有来自发言人或演唱者即时的语音输出，而且还必然夹带有由喇叭“回声反馈”所造成的“回声输出”。而正是这本不该有的“回声输出”，才导致了“回声啸叫”的发生。所以如果我们能够设法减弱，甚至完全抵消掉这语音话筒产生的这种“回声输出”，也就是说把这种有害的“回声输出”从语音话筒的输出信号中“消除”掉，那么就可以避免自激啸叫的发生了。另一方面，话筒扩音系统之所以会产生自激啸叫，就是因为存在着较为强烈的声信号“正”反馈，此时，如果能将“正”反馈变为“负”反馈，那么，啸叫也一样就不会发生。本发明正是按以上的思路而从技术上来加以实现的：它的方框原理示意图见图1，它特别设置了相位转换电路6，还设置了回声信号相消电路5，而它的相消工作是由供语音话筒插入所用的语音话筒插座1，语音信号放大电路2，供回声话筒插入所用的回声话筒插座3，回声信号放大电路4的相互配合而起作用的。然后还有信号分配电路7；语音信号输出电路8，功率放大电路9等功能电路相互连接而成。其相互连接关系为：供语音话筒插入所用的话筒插座1的信号输入端供外接话筒插入，而其信号输出端则与语音信号放大电路2的信号输入端相连接；语音信号放大电路2的信号输出端则与回声信号相消电路5中的一个信号输入端相连接；供回声话筒插入所用的话筒插座3的信号输入端供外接话筒插入，而其信号输出端则与回声信号放大电路4的信号输入端相连接；而回声信号放大电路4的信号输出端则与回声信号相消电路5中的另一个信号输入端相连接；回声信号相消电路5的信号输出端与相位转换电路6的信号输入端相连接；相位转换电路6的信号输出端与信号分配电路7的信号输入端相连接；信号分配电路7的信号输出端分别与语音信号输出电路8和功率放大电路9的信号输入端相连接；语音信号输出电路8的信号输出插座供对外音响扩音设备连接时输出话音信号用；功率放大电路9的信号输出端供外接喇叭时用。

其简单的工作原理是这样的：如果话筒扩音系统出现了啸叫，那么就意味着有“正”的声反馈存在，所以马上启用相位转换电路6进行相位转换，使之由“正”的声反馈，变成“负”的声反馈，啸叫声就可以马上得以消除。而如果经转换相位之后，啸叫声仍未能消除的话，那就意味着引致啸叫的回声可能还不止一处，这时就再动用以回声治回声的“回声信号相消电路5”和与之相配合工作的：供语音话筒插入所用的语音话筒插座1，语音信号放大电路2，供回声话筒插入所用的回声话筒插座3，回声信号放大电路4等功能电路。其以回声治回声的原理是：首先设法将引致啸叫的回声源找到，其方法是：特别增设了供一个或多个回声话筒插入用的回声话筒插座3，专门用于插接供收集回声的话筒所用。也由于这增设的话筒是专门用作收集回声的，所以就可以根据需要，而将其调节到既离供讲话或演唱所用的话筒较远些而又有利于收集回声的任何角度和指向，从而就可以准确地收集到回叫声，而又尽可能地减少受语音信号的影响。然后把这些由回叫声检测话筒所检测到的回声信号输入到回声信号放大电路4进行回声信号放大，然后将此放大了的回声信号送到回声信号相消电路5的一个信号输入端，与此同时，供语音话筒插入所用的语音话筒插座1所插入的供讲话或演唱所用的话筒，其所感应到的夹带有回声信号的语音信号经语音信号放大电路2所放大后，则被送到回声信号相消电路5的另一个信号输入端，而这个回声信号相消电路5其实就是一个信号减法器电路，所以原先夹杂于语音信号的回声信号就被收集来的回声信号所相减相消而只剩下语音信号了，这个已自动消除了回声信号的语音信号再经信号分配电路7，就可以一路送到语音信号输出电路8，供信号输出用，另一路送到功率放大电路9进行功率放大然后供喇叭放音，就不会产生令人讨厌的回声啸叫了！

本发明与现有技术相比，其有益效果是，它不但能自动消除“回声啸叫”的产生，而且结构简单，又可以使用普通的话筒而无须特制，所以也容易推广普及。

附图说明：

图1如前所述，是本发明的方框原理示意图。

图2是本发明其中的一个实施例原理示意图。图中的元器件符号：J1-J6均为插座，W1-W5均为可调阻值的电位器，A1-A4均为运算放大器，K为选择开关，Ap为功率放大器，Y为喇叭。

具体实施方式：

图1是本发明实施例的方框原理示意图。图中各方框图为：方框1是供语音话筒插入所用的语音话筒插座，方框2是语音信号放大电路，方框3是供回声话筒插入所用的回声话筒插座，方框4是回声信号放大电路，方框5是回声信号相消电路，方框6是相位转换电路，方框7是信号分配电路，方框8是语音信号输出电路，方框9是功率放大电路。其中：供语音话筒插入所用的语音话筒插座1是供外接1个或1个以上话筒插入以作为讲话或演唱时所用的话筒插座；语音信号放大电路2是一个带输入或输出信号强度调节的话筒信号放大电路；供回声话筒接入所用的回声话筒插座3是供外接1个或1个以上话筒插入以作为回声检测时所用的话筒插座；回声信号放大电路4是一个带输入或输出信号强度调节的话筒信号放大电路；回声信号相消电路5是一个信号减法器电路，即其输出信号是由其输入信号之间的信号相减相消作用后再输出剩余信号的功能电路；相位转换电路6是一个用开关控制是否接入的反相器；信号分配电路7是一个以电容器将信号分配的电路；语音信号输出电路8是一个以插座型式方便对外输出信号的电路。以上各功能电路均可根据需要由集成电路或分立元件所组成。

图2是本发明其中的一个具体实施例原理示意图。这是一个具有三个语音话筒输入和两个回声检测话筒输入的可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置。这里之所以设置了两个回声检测话筒输入，是考虑到有时引致产生啸叫的回声可能不仅仅是一处，所以根据需要特别设置了两个供回声检测话筒接入的插座。在图2中，供语音话筒插入所用的语音话筒插座1由J1、J2、J3所组成。语音信号放大电路2由W1、C1、R1；W2、C2、R2；W3、C3、R3；R4、R5、R6与运放A1共同连接所组成。供回声话筒插入所用的回声话筒插座3由J4、J5所组成。回声信号放大电路4由W4、C7、R20；W5、C8、R21；R9、R10、R19与运放A2进行电连接所组成。回声信号相消电路5由C4、R12、R11、R7、R8、R17、R18、C6与运放A3所组成。相位转换电路6由C5、R16、R15、R13、R14与运放A4进行电连接所组成。信号分配电路7由R23、C9、C10所组成。语音信号输出电路8由C9、R22与J6共同连接所组成。功率放大电路9由C10与傻瓜功放模块Ap以及喇叭外接线端子N1、N2相连接所组成。其相互位置及相互连接关系为：供语音话筒插入所用的语音话筒插座1之J1，J2，J3的各内接触片引线分别与电位器W1、W2、W3的上固定端相连接，而电位器W1、W2、W3的各可调节输出端分别与语音信号放大电路2的信号输入电容C1、C2、C3相连接；供回声话筒插入所用的回声话筒插座3之J4、J5各内接触片引线分别与电位器W4、W5的上固定端相连接，而电位器W4、W5的各可调节信号输出端分别与回声信号放大电路4的信号输入电容C7、C8相连接；回声信号相消电路5之运放A3一正一负的两个输入端，其中的一个输入端与语音信号放大电路2即A1的信号输出端相连接；而运放A3的另一个信号输入端则与回声信号放大电路4也即是运放A2的输出端相连接；相位转换电路6的输入端与回声信号相消电路5之运放A3的输出端相连接；其相位选择开关K的选择脚即开关第2脚与信号分配电路7的信号输入端即C9、C10、R23相连接，选择开关K的第1脚与运放A3的输出端相连接，选择开关K的第3脚与运放A4的输出端相连接；信号分配电路7的信号输出端则分别与语音信号输出电路8之C9和功率放大电路9之电容C10相连接。以上电路的主要器件型号：外接话筒插座J1-J5可选用与普通话筒插头外径相配套之孔径的普通插座，而为了美观和一致，信号输出插座J6也可选用同样型号的插座。各运算放大器A1-A4可选用四集成运放LM324，电位器W1、W2、W3、W4、W5、可选WH5-1型，相位选择开关K可选任何型号的单刀双掷开关，Ap可选型号为PS60的“傻瓜”式的功率放大模块。

本实施例的工作原理如下：使用时，将要供讲话或演唱所用的普通话筒插入J1，J2或J3，这时放大器A1就负责将由供语音话筒插入所用的语音话筒插座1送来的夹带有回声信号在内的语音信号进行放大，然后将放大了的信号输出到回声相消电路5之运放A3的一个输入端，而将作为回叫声检测所用的普通话筒则将它插入到供回声话筒插入所用的回声话筒插座3即J4或J5，同时将其话筒放置得离发言或演唱者远一点而又向着产生回声的方向，这样它就主要是收集感应到回声信号而无发言或演唱者的语音信号，此回声信号再经放大器之A2将回声信号放大后再输出到回声相消电路5之运放A3的另一个输入端，这样，运放A3在此就成了一个差分放大器，而差分放大器的信号输出就是由它的两个输入信号之差决定的，因而就起了一个信号相减相消的信号减法器作用。也即是说，这时就可以利用由运放A2送来的回声信号去抵消由运放A1送来的语音信号中所夹带的回声信号了。当然其抵消的程度还取决于两个输入信号的大小，如果两个输入信号其大小是相等的话，那么相互抵消的效果就最佳。为此，就专门设置了可对收集来的回声信号幅度进行调整的电位器W4和W5，使用时调整它，就可使抵消的效果达至理想。这时输出的就只有发言或演唱者的语音信号而自动消除了回声信号的再输出。然后将比无回声的语音信号送到功率放大模块Ap进行功率放大，就可以供接于N1、N2接线端子上的喇叭放音或通过C9、R22送到插座J6，以便通过插头连线将语音信号输送到另一音响扩音设备去放音，从而达到自动消除回声啸叫，提高话筒扩音效果的目的。

本发明在更多的具体的实施例中，其语音话筒和回声检测话筒均可以根据实际需要，设计成只用一个或可用两个以上的多个话筒和与此数目相对应的话筒输入电路。而回声信号相消电路5其实质就是一个信号减法器电路，所以除可用运放式差分电路外，也可用其他器材构成而能起到相同作用的其他任何同功能电路，即只要其输出信号是由其输入信号之间的信号相减相消作用后再输出剩余信号的其他功能电路都行。另外，为节约制作成本，在图1的方框原理图中，也可以在信号输出电路或功率放大电路之间只取其一，也即是说：既可以只保留信号输出电路而不要功率输出电路，以便利用原有的音响设备作功放；又或者只保留功率输出电路而不要信号输出电路，以求简洁…等。而以上所述的各种具体做法均由本发明所派生，所以均应看作是本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可自动消除回声啸叫的话筒扩音装置，包括供语音话筒插入所用的语音话筒插座(1)、语音信号放大电路(2)、信号分配电路(7)、语音信号输出电路(8)、功率放大电路(9)、其特征在于：它还包括由话筒插座组成用于供回声话筒插入以作为回声检测时所用的：回声话筒插座(3)、由带信号强度调节的音频放大电路所组成的：回声信号放大电路(4)、由信号减法器电路所组成的：回声信号相消电路(5)、由开关控制其是否接入反相器所组成的：相位转换电路(6)，即由以上这些功能电路相互连接而成；其相互连接关系为：供语音话筒插入所用的语音话筒插座(1)的信号输入端供外接语音话筒插入，而其信号输出端则与语音信号放大电路(2)的信号输入端相连接；语音信号放大电路(2)的信号输出端则与回声信号相消电路(5)中的一个输入端相连接；供回声话筒插入所用的回声话筒插座(3)的信号输入端供外接话筒插入，而其信号输出端则与回声信号放大电路(4)的信号输入端相连接；而回声信号放大电路(4)的信号输出端则与回声信号相消电路(5)中的另一个输入端相连接；回声信号相消电路(5)的信号输出端与相位转换电路(6)的信号输入端相连接；相位转换电路(6)的信号输出端与信号分配电路(7)的信号输入端相连接；信号分配电路(7)的信号输出端分别与语音信号输出电路(8)和功率放大电路(9)的信号输入端相连接；语音信号输出电路(8)的输出插座供对外音响扩音设备连接时输出话音信号用；功率放大电路(9)的信号输出端供外接喇叭时用。

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