CN102075829A - 音量调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种音量调节系统，用于接收音频输入装置输出的音频信号，对音频信号进行调节后传输到音频输出装置。音量调节系统包括：直流准位偏置电路、控制电路及音量处理电路。直流准位偏置电路用于将输入的交流音频信号施加直流偏置电流后得到具有直流成分的交流音频信号。控制电路用于根据音频输入装置输出的音频信号强度超过一预定值时产生相应的控制信号。音量处理电路根据控制信号对直流准位偏置电路输出的音频信号进行处理，使音量处理电路输出的音频信号的音量在音频输出装置允许的音量输出范围内。通过控制电路输出一增益量，对左声道、右声道输出的音频信号进行增益处理，使音量在该音频输出装置的音量范围内，避免了破音现象的产生。

Description

音量调节系统

技术领域

本发明涉及一种音量调节技术，尤其涉及一种音量调节系统。

背景技术

目前，移动电话、便携式音乐播放装置等电子仪器都包括有一个音频驱动电路用来驱动喇叭、耳机等声音产生装置发声。一般地，音频驱动电路包括一个数模转换器和一个放大器。数模转换器接收数字声音信号，并将其转换成模拟信号。放大器放大模拟信号并提供给声音产生装置据以发声。

实际应用中，喇叭或耳机等声音产生装置都有最大输出音量限制。若超过最大输出音量限制就会产生破音的现象。这种破音的现象常常会让使用者很困扰，而且有可能破坏某些高敏感度的元件。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可防止破音现象产生的音量调节系统。

一种音量调节系统，用于接收一个音频输入装置输出的音频信号，对该音频信号进行调节后传输到一个音频输出装置。该音量调节系统包括：一个直流准位偏置电路、一个控制电路及一个音量处理电路。该直流准位偏置电路用于将输入的交流音频信号施加直流偏置电流后得到一个具有直流成分的交流音频信号。该控制电路用于根据该音频输入装置输出的音频信号强度超过一预定值时产生相应的控制信号。该音量处理电路根据该控制信号对该直流准位偏置电路输出的音频信号进行处理，使该音量处理电路输出的音频信号的音量在该音频输出装置允许的音量输出范围内。

上述音量调节系统，在产生破音的情况下，通过控制电路来输出一个合适的增益量，对该音频输入装置的左声道、右声道输出的音频信号进行增益处理，使该音量处理电路输出的音量在该音频输出装置的音量范围内，避免了破音现象的产生。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的音量调节系统的电路框图。

图2A、图2B为图1中的音量调节系统的一种电路图。

具体实施方式

为了对本发明的音量调节系统做进一步的说明，举以下实施方式并配合附图进行详细说明。

请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的一种音量调节系统100用于接收一个音频输入装置20输入的音频信号，对该音频信号进行调节后传输到一个音频输出装置30，从而实现对该音频输出装置30的音量的自动调节，避免该音频输出装置30输出的音频信号产生破音的现象。具体地，该音频输入装置20输出的音频信号可以为单声道或多声道，本实施方式中，以两声道为例进行说明，即包括左声道(left channel，LC)输出信号及右声道(right channel，RC)输出信号。

该音量调节系统100包括一个直流准位偏置电路12、一个控制电路14及一个音量处理电路16。

该直流准位偏置电路12的输入端与该音频输入装置20相连接，输出端与该音量处理电路16相连接。一般地，该音频输入装置20输入的音频信号为交流音频信号，该直流准位偏置电路12用于将输入的交流音频信号施加直流偏置电压后得到一个具有直流成分的交流音频信号。

该控制电路14的输入端与该音频输入装置20相连接，输出端与该音量处理电路16相连接。该控制电路14用于根据该音频输入装置20输入的音频信号产生一个控制信号。

该音量处理电路16包括一个左声道增益控制电路162与一个右声道增益控制电路164，该音量处理电路16根据该控制信号对该直流准位偏置电路12输出的音频信号进行处理，使该音量处理电路16输出的音频信号的音量在该音频输出装置30允许的音量输出范围内。该音量处理电路16的输出端与该音频输出装置30相连接，使经过该音量处理电路16的音频信号经过该音频输出装置30输出声音。

请结合图2A、图2B，该直流准位偏置电路12包括一个第一反向求和放大电路122及一个第二反向求和放大电路124。该第一反向求和放大电路122的输入端与该音频输入装置20的左声道输出相连接，输出端与该左声道增益控制电路162相连接。该第二反向求和放大电路124的输入端与该音频输入装置20的右声道输出相连接，输出端与该右声道增益控制电路164相连接。

具体地，该第一反向求和放大电路122包括一个第一放大器U1、一个第一电阻R1、一个第二电阻R2及一个第三电阻R3。该第一反向求和放大电路122的输入端1221与该音频输入装置20的左声道输出相连接。该第一放大器U1的正向输入端接地，负向输入端通过该第一电阻R1与该第一反向求和放大电路122的输入端相连接，并通过该第二电阻R2与该第一放大器U1的输出端相连接，另外还通过该第三电阻R3与该正电压端U相连接。

该第二反向求和放大电路124的结构与该第一反向求和放大电路122基本相同，不同之处在于，该第二反向求和放大电路124的输入端与该音频输入装置20的右声道输出相连接。本实施方式中，该第一放大器U1的正负电源端分别施加+12V和-12V的电压。该第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值均为10KΩ。

该控制电路14包括一个振幅侦测及放大电路142、一个放电电路144及一个触发电路146。

该振幅侦测及放大电路142用于侦测出该音频输入装置20输入的音频信号的负电压峰值，并将该负电压峰值转换为正电压峰值后输出至该放电电路144。具体地，该振幅侦测及放大电路142包括一个第二放大器U2、一个第一二极管D1、一个第二二极管D2及一个第三二极管D3。该第一二极管D1的阴极与该音频输入装置20的左声道输出相连接，该第二二极管D2的阴极与该音频输入装置20的右声道输出相连接。该第一二极管D1及该第二二极管D2的阳极均通过一个第四电阻R4与该第二放大器U2的负向输入端相连接。该第二放大器U2的负向输入端还通过一个第五电阻R5与输出端相连接，该第二放大器U2的正向输入端接地，该第三二极管D3的阳极与该放电电路144相连接。其中，该第一二极管D1及第二二极管D2在输入正电压的音频信号时处于截止状态，即保证该振幅侦测及放大电路142只能接收并通过负电压的音频信号，以便之后信号处理。该第三二极管D3保证输出正电压且可防止回流。本实施方式中，该第二放大器U2的正负电源端分别施加+12V和12V的电压。第四电阻R4的阻值为3KΩ，该第五电阻R5的阻值为12KΩ。

该放电电路144用于对该振幅侦测及放大电路142输出的正电压峰值进行分压处理。具体地，该放电电路144包括一个第一电容C1及四条支路。该第一电容C1的一端与该第三二极管D3的阴极相连接，另一端接地。为简便起见，以下只具体描述了四条支路中其中一条、即第一支路144a的具体电路结构。该第一支路144a包括一个输入端1441与一个输出端1442以及顺序串联在该输入端1441与地电势之间的一第六电阻R6及一第七电阻R7。具体地，该输入端1441连接至振幅侦测及放大电路142中的该第三二极管D3的阴极，该第六电阻R6与第七电阻R7的串接处构成输出端1442，连接至触发电路146。该放电电路144的其他各支路的结构与该第一支路144a基本相同，该四条支路的不同之处在于，各支路中的第六电阻R6的阻值互不相同。该第一电容C1用于积累电压，以供该放电电路144中的电阻分压以及触发该触发电路146。本实施方式中，该第一电容C1的电容量为22uF。该放电电路144的四条支路中的第六电阻R6的阻值依次增大，分别为5.9KΩ、8.45KΩ、11.8KΩ及15.8KΩ。该放电电路144的四条支路中的第七电阻R7的阻值均为10KΩ。

该触发电路146用于根据经过该放电电路144的音频信号的强度不同而触发，产生驱动该音量处理电路16的相应的控制信号。该触发电路146包括结构相同的四条支路。该触发电路146的四条支路分别与该放电电路144的四条支路对应连接。为简便起见，以下只具体描述了四条支路中的一条，即第一支路146a的具体电路结构。该第一支路146a包括一个输入端1461与一个输出端1462、以及连接在该输入端1461与该输出端1462的一比较器A、一第八电阻R8及一第二电容C2。该第一支路146a的输入端1461与该放电电路144的第一支路144a的输出端1442相连接，该比较器A的正向输入端与该触发电路146的第一支路146a的输入端1461相连接，负向输入端与该正电压端U相连接，该比较器A的负电源端接地，该第八电阻R8的一端与该比较器A的正电源端相连接，该第二电容C2的一端接地，该第八电阻R8的另一端、该第二电容C2的另一端及该比较器A的输出端共同连接至该第一支路146a的输出端。各支路中的比较器A均具有一触发电压值，从输入端1461输入的音频信号的强度达到该触发电压值后该比较器A则被触发。其中，该第二电容C2均起稳压的作用。本实施方式中，比较器A的正负电源端分别施加+12V和0的电压。该第二电容C2的电容量为0.1uF。该第八电阻R8的阻值为4.7KΩ。本实施方式中，该正电压端U所接的电压为+3.3V。

该左声道增益控制电路162根据该触发电路146输出的控制信号对该直流准位偏置电路12输出的左声道输出的音频信号进行增益处理。具体地，该左声道增益控制电路162包括一放大电路1621及一开关电路1622。

该放大电路1621包括一输入端1621a、一输出端1621b以及连接在该输入端1621a与该输出端1621b之间的一第三放大器U3、一第九电阻R9及一第十电阻R10。该放大电路1621的输入端1621a与该第一反向求和放大电路122的输出端1222相连接。该放大电路1621的输出端1621b与该音频输出装置30相连接。该第三放大器U3的正向输入端接地，负向输入端通过该第九电阻R9与该放大电路1621的输入端1621a相连接，且通过该第十电阻R10与该第三放大器U3的输出端相连接。

该开关电路1622包括四条支路，该开关电路1622的四条支路分别与该触发电路146的四条支路对应连接。为简便起见，以下亦只具体描述了四条支路中其中一条、即第一支路1622a的具体电路结构。该第一支路1622a包括一输入端1623、一输出端1624以及连接在该输入端1623与该输出端1624之间的一个可控开关K及一个第十一电阻R11。该第一支路1622a的输入端1623与该触发电路146a的对应支路的输出端1462相连接，输出端1624与该第三放大器U3的负向输入端相连接。该可控开关K的输入端通过该第十一电阻R11与该放大电路1621的输出端1621b相连接，输出端与该第三放大器U3的负向输入端相连接，控制端连接至第一支路1622a的输出端1623相连接。该开关电路1622的其他支路的结构与该开关电路1622的第一支路1622a基本相同，该开关电路1622各支路的不同之处在于，各支路中的第十一电阻R11的阻值可以相同也可以不同。本实施方式中，第三放大器U3的正负电源端分别施加+12V和-12V的电压。第九电阻R9、第十电阻R10的阻值均为10KΩ，该开关电路1622的四条支路中的第十一电阻R11的阻值依次减小，分别为90KΩ、72KΩ、56KΩ及42KΩ。

该右声道增益控制电路164根据该触发电路146输出的控制信号对该直流准位偏置电路12输出的右声道输出的音频信号进行增益处理。具体地，该右声道增益控制电路164的结构与该左声道增益控制电路162基本相同。不同之处在于，该右声道增益控制电路164中的放大电路1621的输入端与该第二反向求和放大电路124的输出端相连接。

在实际应用中，经过该左、右声道增益控制电路162、164后的信号需要经过一个可以滤除直流信号的电容，将信号还原使之可以通过该音频输出装置30(如：喇叭)输出。

可以理解，该音频输入装置20输出的音频信号可以不分为左声道输出及右声道输出，而是只输出一路，对应音频输入装置20输出的一路音频信号，该音量调节系统100的直流准位偏置电路12只需包括一个反向求和放大电路、振幅侦测及放大电路142只需包括一个连接至音频输入装置20的二极管、音量处理电路只需包括一个声道增益控制电路。

该音频输入装置20的左声道输出及右声道输出分别输出一个音频信号，该音频信号分别经过该直流准位偏置电路12及该振幅侦测及放大电路142，经过该振幅侦测及放大电路142及该放电电路144进行处理后若该触发电路146无法得到触发，则说明该音频信号经过放大后不会产生破音现象，该音频信号直接经过该左、右声道增益控制电路162、164内的放大电路1621输出至该音频输出装置30输出。否则，若该音频信号的强度超出一预定值时，该振幅侦测及放大电路142侦测出音频信号的峰值电压，输出至该第一电容C1，该放电电路144中的各支路对该第一电容C1中积累的电压进行分压，该第一电容C1累积电压至一定数值后会触发相应的触发电路146的一条或多条支路导通，使该一条或多条支路中的比较器A输出高电平，从比较器A中输出的高电平使相应的该左声道增益电路162及该右声道增益电路164中的可控开关K导通，从而改变加在该第三放大器U3中的负向输入端及输出端之间的电阻值来降低该第三放大器U3的放大倍数，保证该左声道输出、右声道输出进行增益处理后通过该音频输出装置30输出的音量不会出现破音的现象。本实施方式中，经过该放电电路144的第一支路后该触发电路146的第一支路被触发，则对应的比较器A输出为高电平时，控制该左、右声道增益电路162、164的开关电路1622的第一支路1622a中的可控开关K导通，音频信号输出增益为90％。依次类推，分别还可以达到80％、70％及60％三级增益。

可以理解，音频输入装置20的输出可以为一个声道或多个声道，只要相应的改变该振幅侦测及放大电路142中的第一二极管D1或第二二极管D2的数量及音量处理电路16中的增益控制电路的数量即可实现。

可以理解，若想改变增益的级数以及每级的增益量，则可以通过增加该放电电路144、该触发电路146、该左声道增益电路162及该右声道增益电路164中开关电路1622的支路的数量以及每支路中元件的相应参数来实现。

上述音量调节系统，在产生破音的情况下，通过控制电路来输出一个合适的增益量，对该音频输入装置的左声道输出、右声道输出的音频信号进行增益处理，使该音量处理电路输出的音量在该音频输出装置的音量范围内，避免了破音现象的产生。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种音量调节系统，用于接收一个音频输入装置输出的音频信号，对该音频信号进行调节后传输到一个音频输出装置，该音量调节系统包括：

一个直流准位偏置电路，其用于将输入的交流音频信号施加直流偏置电流后得到一个具有直流成分的交流音频信号；

一个控制电路，其用于根据该音频输入装置输出的音频信号强度超过一预定值时产生相应的控制信号；

一个音量处理电路，其根据该控制信号对该直流准位偏置电路输出的音频信号进行处理，使该音量处理电路输出的音频信号的音量在该音频输出装置允许的音量输出范围内。

2.如权利要求1所述的音量调节系统，其特征在于：该控制电路包括：一个振幅侦测及放大电路，其用于侦测出该音频输入装置输入的音频信号的负电压峰值，并将该负电压峰值转换为正电压峰值；一个放电电路，其用于对该振幅侦测及放大电路输出的正电压峰值进行分压处理；及一个触发电路，具有一触发电压值，其根据该放电电路的输出值达到该触发电压值后触发，产生驱动音量处理电路的控制信号。

3.如权利要求2所述的音量调节系统，其特征在于：该直流准位偏置电路包括至少一个反向求和放大电路，该至少一个反向求和放大电路的输入端与该音频输入装置的至少一个声道的输出相连接，输出端与该音量处理电路相连接。

4.如权利要求3所述的音量调节系统，其特征在于：该音量处理电路包括至少一个与该反向求和放大电路对应的增益控制电路，该增益控制电路根据触发电路输出的控制信号对该直流准位偏置电路输出的音频信号进行增益处理。

5.如权利要求4所述的音量调节系统，其特征在于：该反向求和放大电路包括一个第一放大器、一个第一电阻、一个第二电阻及一个第三电阻，该反向求和放大电路的输入端与该音频输入装置的输出相连接，该第一放大器的正向输入端接地，负向输入端通过该第一电阻与该反向求和放大电路的输入端相连接，并通过该第二电阻与该第一放大器的输出端相连接，另外还通过该第三电阻与一正电压端相连接。

6.如权利要求5所述的音量调节系统，其特征在于：该振幅侦测及放大电路包括一个第二放大器、与输入对应的至少两个二极管，该其中一个二极管的阴极与该音频输入装置的输出相连接，阳极通过一个第四电阻与该第二放大器的负向输入端相连接，该第二放大器的负向输入端还通过一个第五电阻与输出端相连接，该第二放大器的正向输入端接地，另一个二极管的阳极与输出端相连接。

7.如权利要求6所述的音量调节系统，其特征在于：该放电电路包括一个第一电容及至少一条支路，该第一电容的一端与该第三二极管的阴极相连接，另一端接地，该放电电路的每个支路均包括一个第六电阻及一个第七电阻，该放电电路的每个支路的输入端与该第三二极管的阴极相连接，每一支路的第六电阻的一端与该支路的输入端相连接，另一端与该支路的输出端相连接，每一支路的第七电阻的一端与该支路的输出端相连接，另一端接地，该放电电路的每个支路中的第六电阻的阻值互不相同。

8.如权利要求7所述的音量调节系统，其特征在于：该触发电路包括与该放电电路的各支路的数量相同且与该放电电路的各支路对应相连的支路，每个支路包括一个输入端与一个输出端、以及连接在该输入端与该输出端的一比较器、一第八电阻及一第二电容，每个支路的输入端与该放电电路的对应支路的输出端相连接，每个支路的比较器的正向输入端与该支路的输入端相连接，负向输入端与该正电压端相连接，负电源端接地，每个支路的第八电阻的一端与该支路中比较器的正电源端相连接，每个支路的第二电容的一端接地，每个支路的第八电阻的另一端、第二电容的另一端及比较器的输出端共同连接至该支路的输出端。

9.如权利要求8所述的音量调节系统，其特征在于：该增益控制电路包括一个放大电路及开关电路，该放大电路包括一个第三放大器、一个第九电阻及一个第十电阻，该放大电路的输入端与该反向求和放大电路的输出端相连接，该第三放大器的正向输入端接地，负向输入端通过该第九电阻与该放大电路的输入端相连接，且通过该第十电阻与该第三放大器的输出端相连接，该开关电路包括与该触发电路的各支路的数量相同且与该触发电路的各支路对应相连的支路，该开关电路的每个支路包括一输入端、一输出端以及连接在该输入端与该输出端之间的一个可控开关及一个第十一电阻，每个支路的输入端与该触发电路的对应支路的输出端相连接，输出端与该第三放大器的负向输入端相连接，每个支路的可控开关的输入端通过该支路的第十一电阻与该放大电路的输出端相连接，输出端与该第三放大器的负向输入端相连接，控制端与该触发电路的对应支路的输出端相连接。

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