CN105071886A - 一种车载广播系统音频总线复用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种车载广播系统音频总线复用系统，发送端采用单端转差分信号发送到总线，接收端从差分转单端获取音频信号，在收发方式切换上采用单刀双掷的继电器同时切换驱动器输入和输出信号，有效的避免了驱动器的输入输出信号的串扰，控制继电器的信号是单片机控制的，单片机根据列车主从信号和连挂信号判断该司机室音频收发状态，控制继电器实现广播音频的收或发的功能。采用本发明的音频复用系统的列车主从切换间能实现主从两端同时监听，连挂后故障车也能实现音频广播，并且音频质量好，同时节省板卡的开发费用，改善车载广播系统的性能。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通的车载广播系统技术领域，具体涉及一种车载广播系统音频总线复用系统。
背景技术
列车广播系统中，单列车中车厢与车厢因为距离较长，音频广播信号需要驱动放大通过差分信号发送到总线上传输以减少长距传输对音频信号的干扰，因为驱动器放大后的差分信号在总线上长距传输抗干扰能力强。在接收端也需要加驱动器将总线上差分信号取下，这是因为音频信号在总线上传输会衰减并且总线还挂载其它设备会取下音频信号。在列车到达终点后，行驶方向改变，列车车头车尾需要进行主从切换，音频广播信号从列车主端发出，主端把音频信号放大后发送到总线上，而从端需要接收音频信号实现从端监听广播的功能；此外，某列车故障后同另一列车连挂，这时故障车需要从另一列车接收广播总线音频信号，从而实现故障车的音频广播；这就需要列车首尾两个司机室不仅有作为主端时的音频驱动放大功能，又有作为从端时接收音频信号的功能，但是驱动器只能是单向的。目前列车广播系统中存在列车主从切换后从端不能监听广播，或者列车主从端同时放大驱动后出现音频叠加严重影响音质，连挂后故障车接收不到广播音频信号等问题。要解决这些问题，需要每一列车的司机室既能发送广播音频信号，又能接收音频信号，发送和接收广播音频信号动作的根据是列车主从信号和列车连挂信号，并且需要采取一种稳定的抗干扰能力强的音频信号传输方式。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种车载广播系统音频总线复用系统，实现列车司机室广播音频信号收发切换的功能，既能将音频信号驱动放大后发送到总线上，又能接收总线上的音频信号，本发明在发送端采用单端转差分信号发送到总线，接收端从差分转单端获取音频信号，在收发方式切换上采用单刀双掷的继电器同时切换驱动器输入和输出信号，有效的避免了驱动器的输入输出信号的串扰，控制继电器的信号是单片机控制的，单片机根据列车主从信号和连挂信号判断该司机室音频收发状态，控制继电器实现广播音频的收或发的功能。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种车载广播系统音频总线复用系统，包括音频信号发送链路和音频信号接收链路，所述音频信号发送链路用于将背板音频信号发送到音频总线上，其包括：广播音频线，所述背板音频线连接第一单刀双掷开关的动端，所述第一单刀双掷开关的第一不动端连接第一音频功放的单端信号输入端，所述第一音频功放的差分信号输出端连接第二单刀双掷开关的第一不动端，所述第二单刀双掷开关的动端连接并通过变压器升压后连接音频总线；
所述音频信号接收链路用于从音频总线上接收音频信号，其包括：音频总线，所述音频总线连接并通过变压器降压后连接第二单刀双掷开关的动端，所述第二单刀双掷开关的第二不动端连接第二音频功放的差分信号输入端，所述第二音频功放的单端信号输出端连接第一单刀双掷开关的第二不动端，所述第一单刀双掷开关的动端连接广播音频线。
进一步的，所述第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关的动端分别由第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器控制在对应不动端之间切换。
进一步的，该总线复用系统还包括基于单片机控制的电路结构：单片机的GPIO口分别连接第一电阻R72和第二电阻R76一端，第一电阻R72的另一端连接第三电阻R73的一端和第一NPN晶体管Q8的第1脚，第二电阻R76的另一端连接第四电阻R77的一端和第二NPN晶体管Q9的第1脚，第三电阻R73和第四电阻R77的另一端接地，第一NPN晶体管Q8和第二NPN晶体管Q9的第2脚接地，第一NPN晶体管Q8的第3脚连接二极管D3的一端和第二单刀双掷继电器U5的第12脚，第二NPN晶体管Q9的第3脚连接二极管D4的一端和第一单刀双掷继电器U9的第12脚，二极管D3的另一脚连接电源VCC和第二单刀双掷继电器U5的第1脚，第二单刀双掷继电器U5的第3脚连接第一电容C17的一端，第4脚连接变压器T3的第1脚，第5脚连接第一音频功放U10的第8脚，第10脚连接第二电容C18的一端，第9脚连接变压器T3的第4脚，第8脚连接第一音频功放U10的第5脚，第一电容C17的另一端连接第五电阻R12的一端，第五电阻R12的另一端连接第二音频功放U4的第2脚、第三电容C54和第六电阻R11的一端，第三电容C54和第六电阻R11的另一端连接到第二音频功放U4的第1脚和第七电阻R9的一端，第七电阻R9的另一端连接到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第二音频功放U4的第4脚和第八电阻R71的一端接地，第八电阻R71的另一端连接第九电阻R70的一端和第二音频功放U4的第5脚，第九电阻R70的另一端和第二音频功放U4的第8脚连接VCC端，第二电容C18的另一端连接第十电阻R69的一端，第十电阻R69的另一端连接第二音频功放U4的第3脚、第6脚和第7脚，二极管D4的另一端连接VCC端和第一单刀双掷继电器U9的第1脚，第一单刀双掷继电器U9的第4脚连接广播音频信号PA+端，第一单刀双掷继电器U9的第5脚连接第四电容C37的一端，第一单刀双掷继电器U9的第9脚与广播音频信号PA-端同时接地，第四电容C37的另一端连接第十一电阻R75的一端，第十一电阻R75的另一端连接第一音频功放U10的第4脚、第十二电阻R8和第五电容C13的一端，第十二电阻R8和第五电容C13的另一端连接第一音频功放U10的第5脚，第一音频功放U10的第6脚连接VCC端，第一音频功放U10的第7脚接地，第一音频功放U10的第2脚和第3脚连接第六电容C38的一端，第六电容C38的另一端接地，变压器T3的第5脚连接音频总线信号PA+端，变压器T3的第8脚连接音频总线信号PA-端。
进一步的，所述第一音频功放U10实现音频单端转差分，单端信号从第四电容C37的左端进入，差分信号从第一音频功放U10的第5脚和第8脚输出。
进一步的，所述第二音频功放U4实现音频差分信号转单端，差分信号从第一电容C17、第二电容C18左端进入，单端信号从第二音频功放U4的第1脚经过第七电阻R9右端输出。
进一步的，所述第二音频功放U4内包括运算放大器A和运算放大器B，其中第3脚作为运算放大器A的参考电压，该参考电压是从运算放大器B的输出电压跟随得到的，用于使参考点电压更加稳定。
进一步的，所述音频信号发送链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第5脚，第9脚打到第8脚，广播音频信号从第一单刀双掷继电器U9的第4脚进，从第5脚出，再经过第一音频功放U10的放大差分输出到第二单刀双掷继电器U5的第5脚和第8脚，再从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚输出到变压器T3升压后，再传输到音频总线上。
进一步的，所述音频信号接收链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第3脚，第9脚打到第10脚，音频总线信号经过变压器T3降压后从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚进入，从第3脚和第10脚输出，再经过第二音频功放U4的差分转单端输出到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第3脚与第4脚相连，音频信号就输入到广播音频线上。
本发明的有益效果是:
采用本发明的音频复用系统的列车主从切换间能实现主从两端同时监听，连挂后故障车也能实现音频广播，并且音频质量好，同时节省板卡的开发费用，改善车载广播系统的性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是本发明电路图。
图中标号说明：1、广播音频线，2、第一单刀双掷开关，21、动端，22、第一不动端，23、第二不动端，3、第一音频功放，4、第二单刀双掷开关，41、动端，42、第一不动端，43、第二不动端，5、变压器，6、音频总线，7、第二音频功放。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种车载广播系统音频总线复用系统，包括音频信号发送链路和音频信号接收链路，所述音频信号发送链路用于将背板音频信号发送到音频总线上，其包括：广播音频线1，所述背板音频线1连接第一单刀双掷开关2的动端21，所述第一单刀双掷开关2的第一不动端22连接第一音频功放3的单端信号输入端，所述第一音频功放3的差分信号输出端连接第二单刀双掷开关4的第一不动端42，所述第二单刀双掷开关4的动端41连接并通过变压器5升压后连接音频总线6；
所述音频信号接收链路用于从音频总线上接收音频信号，其包括：音频总线6，所述音频总线6连接并通过变压器5降压后连接第二单刀双掷开关4的动端41，所述第二单刀双掷开关4的第二不动端43连接第二音频功放7的差分信号输入端，所述第二音频功放7的单端信号输出端连接第一单刀双掷开关2的第二不动端23，所述第一单刀双掷开关2的动端21连接广播音频线1。
所述第一单刀双掷开关2和第二单刀双掷开关4的动端分别由第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器控制在对应不动端之间切换。
参照图2所示，该总线复用系统还包括基于单片机控制的电路结构：单片机的GPIO口分别连接第一电阻R72和第二电阻R76一端，第一电阻R72的另一端连接第三电阻R73的一端和第一NPN晶体管Q8的第1脚，第二电阻R76的另一端连接第四电阻R77的一端和第二NPN晶体管Q9的第1脚，第三电阻R73和第四电阻R77的另一端接地，第一NPN晶体管Q8和第二NPN晶体管Q9的第2脚接地，第一NPN晶体管Q8的第3脚连接二极管D3的一端和第二单刀双掷继电器U5的第12脚，第二NPN晶体管Q9的第3脚连接二极管D4的一端和第一单刀双掷继电器U9的第12脚，二极管D3的另一脚连接电源VCC和第二单刀双掷继电器U5的第1脚，第二单刀双掷继电器U5的第3脚连接第一电容C17的一端，第4脚连接变压器T3的第1脚，第5脚连接第一音频功放U10的第8脚，第10脚连接第二电容C18的一端，第9脚连接变压器T3的第4脚，第8脚连接第一音频功放U10的第5脚，第一电容C17的另一端连接第五电阻R12的一端，第五电阻R12的另一端连接第二音频功放U4的第2脚、第三电容C54和第六电阻R11的一端，第三电容C54和第六电阻R11的另一端连接到第二音频功放U4的第1脚和第七电阻R9的一端，第七电阻R9的另一端连接到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第二音频功放U4的第4脚和第八电阻R71的一端接地，第八电阻R71的另一端连接第九电阻R70的一端和第二音频功放U4的第5脚，第九电阻R70的另一端和第二音频功放U4的第8脚连接VCC端，第二电容C18的另一端连接第十电阻R69的一端，第十电阻R69的另一端连接第二音频功放U4的第3脚、第6脚和第7脚，二极管D4的另一端连接VCC端和第一单刀双掷继电器U9的第1脚，第一单刀双掷继电器U9的第4脚连接广播音频信号PA+端，第一单刀双掷继电器U9的第5脚连接第四电容C37的一端，第一单刀双掷继电器U9的第9脚与广播音频信号PA-端同时接地，第四电容C37的另一端连接第十一电阻R75的一端，第十一电阻R75的另一端连接第一音频功放U10的第4脚、第十二电阻R8和第五电容C13的一端，第十二电阻R8和第五电容C13的另一端连接第一音频功放U10的第5脚，第一音频功放U10的第6脚连接VCC端，第一音频功放U10的第7脚接地，第一音频功放U10的第2脚和第3脚连接第六电容C38的一端，第六电容C38的另一端接地，变压器T3的第5脚连接音频总线信号PA+端，变压器T3的第8脚连接音频总线信号PA-端。
所述第一音频功放U10实现音频单端转差分，单端信号从第四电容C37的左端进入，差分信号从第一音频功放U10的第5脚和第8脚输出。
所述第二音频功放U4实现音频差分信号转单端，差分信号从第一电容C17、第二电容C18左端进入，单端信号从第二音频功放U4的第1脚经过第七电阻R9右端输出。
所述第二音频功放U4内包括运算放大器A和运算放大器B，其中第3脚作为运算放大器A的参考电压，该参考电压是从运算放大器B的输出电压跟随得到的，用于使参考点电压更加稳定，该输出电压具体指的是属于运算放大器B的第5、第6、第7脚输出电压，作为参考电压给运算放大器A的INA+端，即第3脚。
所述音频信号发送链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第5脚，第9脚打到第8脚，广播音频信号从第一单刀双掷继电器U9的第4脚进，从第5脚出，再经过第一音频功放U10的放大差分输出到第二单刀双掷继电器U5的第5脚和第8脚，再从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚输出到变压器T3升压后，再传输到音频总线上。
所述音频信号接收链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第3脚，第9脚打到第10脚，音频总线信号经过变压器T3降压后从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚进入，从第3脚和第10脚输出，再经过第二音频功放U4的差分转单端输出到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第3脚与第4脚相连，音频信号就输入到广播音频线上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，包括音频信号发送链路和音频信号接收链路，所述音频信号发送链路用于将背板音频信号发送到音频总线上，其包括：广播音频线（1），所述背板音频线（1）连接第一单刀双掷开关（2）的动端（21），所述第一单刀双掷开关（2）的第一不动端（22）连接第一音频功放（3）的单端信号输入端，所述第一音频功放（3）的差分信号输出端连接第二单刀双掷开关（4）的第一不动端（42），所述第二单刀双掷开关（4）的动端（41）连接并通过变压器（5）升压后连接音频总线（6）；
所述音频信号接收链路用于从音频总线上接收音频信号，其包括：音频总线（6），所述音频总线（6）连接并通过变压器（5）降压后连接第二单刀双掷开关（4）的动端（41），所述第二单刀双掷开关（4）的第二不动端（43）连接第二音频功放（7）的差分信号输入端，所述第二音频功放（7）的单端信号输出端连接第一单刀双掷开关（2）的第二不动端（23），所述第一单刀双掷开关（2）的动端（21）连接广播音频线（1）。
2.根据权利要求1所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述第一单刀双掷开关（2）和第二单刀双掷开关（4）的动端分别由第一单刀双掷继电器和第二单刀双掷继电器控制在对应不动端之间切换。
3.根据权利要求1或2所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，该总线复用系统还包括基于单片机控制的电路结构：单片机的GPIO口分别连接第一电阻R72和第二电阻R76一端，第一电阻R72的另一端连接第三电阻R73的一端和第一NPN晶体管Q8的第1脚，第二电阻R76的另一端连接第四电阻R77的一端和第二NPN晶体管Q9的第1脚，第三电阻R73和第四电阻R77的另一端接地，第一NPN晶体管Q8和第二NPN晶体管Q9的第2脚接地，第一NPN晶体管Q8的第3脚连接二极管D3的一端和第二单刀双掷继电器U5的第12脚，第二NPN晶体管Q9的第3脚连接二极管D4的一端和第一单刀双掷继电器U9的第12脚，二极管D3的另一脚连接电源VCC和第二单刀双掷继电器U5的第1脚，第二单刀双掷继电器U5的第3脚连接第一电容C17的一端，第4脚连接变压器T3的第1脚，第5脚连接第一音频功放U10的第8脚，第10脚连接第二电容C18的一端，第9脚连接变压器T3的第4脚，第8脚连接第一音频功放U10的第5脚，第一电容C17的另一端连接第五电阻R12的一端，第五电阻R12的另一端连接第二音频功放U4的第2脚、第三电容C54和第六电阻R11的一端，第三电容C54和第六电阻R11的另一端连接到第二音频功放U4的第1脚和第七电阻R9的一端，第七电阻R9的另一端连接到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第二音频功放U4的第4脚和第八电阻R71的一端接地，第八电阻R71的另一端连接第九电阻R70的一端和第二音频功放U4的第5脚，第九电阻R70的另一端和第二音频功放U4的第8脚连接VCC端，第二电容C18的另一端连接第十电阻R69的一端，第十电阻R69的另一端连接第二音频功放U4的第3脚、第6脚和第7脚，二极管D4的另一端连接VCC端和第一单刀双掷继电器U9的第1脚，第一单刀双掷继电器U9的第4脚连接广播音频信号PA+端，第一单刀双掷继电器U9的第5脚连接第四电容C37的一端，第一单刀双掷继电器U9的第9脚与广播音频信号PA-端同时接地，第四电容C37的另一端连接第十一电阻R75的一端，第十一电阻R75的另一端连接第一音频功放U10的第4脚、第十二电阻R8和第五电容C13的一端，第十二电阻R8和第五电容C13的另一端连接第一音频功放U10的第5脚，第一音频功放U10的第6脚连接VCC端，第一音频功放U10的第7脚接地，第一音频功放U10的第2脚和第3脚连接第六电容C38的一端，第六电容C38的另一端接地，变压器T3的第5脚连接音频总线信号PA+端，变压器T3的第8脚连接音频总线信号PA-端。
4.根据权利要求3所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述第一音频功放U10实现音频单端转差分，单端信号从第四电容C37的左端进入，差分信号从第一音频功放U10的第5脚和第8脚输出。
5.根据权利要求3所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述第二音频功放U4实现音频差分信号转单端，差分信号从第一电容C17、第二电容C18左端进入，单端信号从第二音频功放U4的第1脚经过第七电阻R9右端输出。
6.根据权利要求3所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述第二音频功放U4内包括运算放大器A和运算放大器B，其中第3脚作为运算放大器A的参考电压，该参考电压是从运算放大器B的输出电压跟随得到的，用于使参考点电压更加稳定。
7.根据权利要求3所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述音频信号发送链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第5脚，第9脚打到第8脚，广播音频信号从第一单刀双掷继电器U9的第4脚进，从第5脚出，再经过第一音频功放U10的放大差分输出到第二单刀双掷继电器U5的第5脚和第8脚，再从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚输出到变压器T3升压后，再传输到音频总线上。
8.根据权利要求3所述的车载广播系统音频总线复用系统，其特征在于，所述音频信号接收链路中，第一单刀双掷继电器U9和第二单刀双掷继电器U5的第4脚打到第3脚，第9脚打到第10脚，音频总线信号经过变压器T3降压后从第二单刀双掷继电器U5的第4脚和第9脚进入，从第3脚和第10脚输出，再经过第二音频功放U4的差分转单端输出到第一单刀双掷继电器U9的第3脚，第3脚与第4脚相连，音频信号就输入到广播音频线上。
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