CN105072241B - 一种对讲系统隔离变压器消侧音电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对讲系统隔离变压器消侧音电路，其特征在于：包括有第一级麦克风信号放大电路、音频变压器、减法器、直流偏置电路、第二级噪声压缩放大电路，麦克风输入信号经由第一级麦克风信号放大电路送至音频变压器，减法器的输入信号取自第一级麦克风信号放大电路中两个不同的采样点V1和V2，两不同采样点V1和V2信号分别送至减法器的反相端和同相端，经减法器处理后，信号再送入第二级噪声压缩放大电路，对本地侧音信号作衰减消除处理，这样的设计，优化改善模拟音频对讲系统驱动变压器，在全双工对讲下实现消侧音，可实现多个设备级联和相互独立。

Description

一种对讲系统隔离变压器消侧音电路

技术领域

本实用新型涉及处理音频信号的电子电路的技术领域，特别是用于对讲系统的四线转二线驱动隔离变压器消侧音电路。

背景技术

在车载对讲系统中，驱动隔离变压器的音频对讲四线转二线方案即简化了车体走线也增强了音频对讲系统的抗干扰能力，在车载对讲系统中具有一定的现实意义。

在模拟音频收发信号共用一个信道的对讲系统中，为减小侧音对通话效果的影响，所有对讲设备均需增加消侧音电路，消侧音电路一方面让音频发送信号按一定比例出现在传输线上，另一方面让本方音频接收电路获得的信号足够小，不至于说话者从己方喇叭听到自己的声音。同时，接收方的消侧音电路让传输线上的电压按一定比例出现在音频接收电路的输入端，从而接收方喇叭播放出声音。消侧音的方法通常有变量器法、电桥平衡法和相位抵消法。变量器法曾经在号盘式电话机中广泛应用，现今已被淘汰。电桥平衡法在按键电话机中普遍应用，但具有一定的局限性，且性能不够稳定，送受话信号必须放大才能满足要求。相位抵消法在无线对讲机和楼宇对讲系统中比较常见。目前常见的相位抵消法有多种电路形式，可以发现这些电路良莠混杂、谬误常出，且目前在车载模拟音频对讲系统均不能很好解决驱动变压器实现相位抵消消侧音。因此，现有技术还有待于改进和提高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种对讲系统隔离变压器消侧音电路，解决模拟音频对讲系统驱动变压器实现全双工对讲四线转二线电路并消除侧音的干扰。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种对讲系统隔离变压器消侧音电路，其特征在于：包括有第一级麦克风信号放大电路、音频变压器、减法器、直流偏置电路、第二级噪声压缩放大电路，麦克风输入信号经由第一级麦克风信号放大电路送至音频变压器，减法器的输入信号取自第一级麦克风信号放大电路中两个不同的采样点 (V1和V2)，两不同采样点(V1和V2)信号分别送至减法器的反相端和同相端，经减法器处理后，信号再送入第二级噪声压缩放大电路，对本地侧音信号作衰减消除处理。

进一步地，所述第一级麦克风信号放大电路包括输入级耦合电容(C9、C15)和功放驱动电路，功放驱动电路由功放(U1)及外围电阻(R18、R17、R16、R2、R6)、电容 (C14、C13)组成，其信号单端输入差分输出，通过调节电阻(R16)的阻值可控制差分信号幅值的大小；在功放(U1)输出端串接两个相等电阻(R2、R6)后驱动变压器，然后取电阻(R6)两端的信号作为减法器的输入信号的采样点输入至减法器，在配置电阻(R6)和电阻(R2)的阻值后，可将输入信号采样点(V1与V2)两信号在大于100Hz 的前提下相位差值接近零。

所述减法器由运算放大器(N1A)及外围的电容(C3、C5、C1、C2)和电阻(R3、 R1、R7、R10、R5、R8、R4)组成；本地麦克风信号在运算放大器(N1A)的正向和反向输入端的信号幅值可通过调节电阻(R7)、电阻(R10)的阻值进行调整，并使幅值相等；调节电阻(R1)与电阻(R3)的比例，可控制输出信号(Vout)幅值大小。

所述第二级噪声压缩放大电路由芯片(U2)、电阻(R9、R13、R14、R15)、电容(C4、C10、C11、C12)组成；调节电阻(R13、R15)的阻值可以调节降噪阀值和压缩放大倍数；采样电阻(R6)两端的信号输入至减法器，使得当音频总线信号输入本放大电路时，不同采样点(V2与V1)间点位差等于二分之一的音频总线信号；当采样本地信号时，采样点(V2)信号又经过电阻(R7)与电阻(R10)分压衰减，使采样总线过来的信号幅值大于采样本地的信号幅值。

音频变压器由变压器(T1)、TVS管(D5)、磁珠(L6、L7)、滤波电容(C40)组成。

所述直流偏置电路由运算放大器(N1B)及外围的电容(C6、C7)和电阻(R11、 R12)组成，通过电阻(R11、R12)分压运使算放大器(N1B)同向端电压为运算放大器(N1B)供电电压的二分之一倍，将运使算放大器(N1B)的反向输入端与输出端短接，实现电压跟随，为减法器提供基准电压。

本实用新型的技术方案，具有优点如下：

1.本实用新型实现了工业中驱动个变压器的全双工对讲四线转二线电路，优化了对讲系统的走线，使多个设备可以直接通过一组总线相连。

2.本实用新型解决了在驱动变压器的情况下利用相位抵消法消侧音方法中因相位差带来的侧音干扰问题。

3.本实用新型利用变压器的隔离特性实现了多个设备级联和相互独立性。解决了多个设备级联时各设备之间的干扰和级联时需要联调的麻烦。

4.本实用新型中变压器采用功放差分驱动，从而其具有较强的驱动能力和带负载能力，解决了常见的因长距离传输和过载带来的压降问题。

5.相对其他全双工对讲四线转二线电路本实用新型具有电构简洁精巧、成本低廉、易实现等特点。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图。

图2是本实用新型的电路原理图。

图3是图1中的第一级麦克风信号放大电路的电路图。

图4是图1中的音频变压器的电路图。

图5是图1中的直流偏置电路的电路图。

图6是图1中的减法器的电路图。

图7是图1中的第二级噪声压缩放大电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1和图2，本实施例的消侧音电路包括有第一级麦克风信号放大电路、音频变压器、减法器、直流偏置电路、第二级噪声压缩放大电路。

参见图2和图3，所述第一级麦克风信号放大电路包括输入级耦合电容C9、C15 和功放驱动电路，功放驱动电路由功放U1及外围电阻R18、R17、R16、R2、R6，电容 C14、C13组成。本放大电路实现信号单端输入差分输出，通过调节电阻R16的阻值可以控制差分信号幅值的大小。加入耦合电容C9、C15主要目的是通交隔直的作用，直流分量的引入对运算放大器级联的静态工作点设置要求更高，且会降低电路的稳定性，加入耦合电容后可将各部分的运算放大器单独设置静态工作点，相互之间不会有干扰。用功放驱动变压器可以增强音频总线的负载能力，功放是差分输出，音频总线信号幅值则是功放U1输出端的单端电压2倍，这样引入减法器消侧音的信号得到衰减，有利于降低侧音的幅值。

参见图2和图4，音频变压器由变压器T1、TVS管D5、磁珠L6、L7，滤波电容C40 组成。用音频变压器做对外接口，实现了各设备间的相互隔离，提高系统的稳定性。运用变压器的隔离优点，当变压器原边系统出现故障如短路、过压等，变压器次边系统不会受到损坏和干扰。TVS管D5可有效抑制总线的高压，通过磁珠L6、L7和滤波电容C40 滤除总线上高频信号，抑制外界高频信号的干扰。

参见图2和图6，所使用的减法器由运算放大器N1A及外围的电容C3、C5、C1、 C2和电阻R3、R1、R7、R10、R5、R8、R4组成，采用结合运算放大器搭建的相位抵消法，通过调节电阻R7与R10的阻值，使本地麦克风信号在运算放大器NIA的正向与反向输入端信号幅值相等，如图6中减法器的输出信号Vout＝(V2×R10/(R7+R10)-V1)×R1/R3, 调节电阻R1与R3的比例，可以控制输出信号Vout的幅值大小。关键特点在于减法器输入信号的采样点V1、V2，由图2和图6可见，在功放U1输出端串接两个相等电阻R2、 R6后驱动变压器，然后取电阻R6两端的信号输入至减法器，在合理配置电阻R6和R2 的阻值后，可将输入信号采样点V1与V2两信号在大于100Hz的前提下相位差值接近零，实现相位抵消法消侧音，采样点V1与V2的相位差值是重要条件之一。

参见图2和图7，所述第二级噪声压缩放大电路由芯片U2、电阻R9、R13、R14、 R15和电容C4、C10、C11、C12组成。利用其自动降噪压缩的特点，调节电阻R13、R15 可以调节降噪阀值和压缩放大倍数，本放大电路可将小于降噪阀值的信号滤除、而大于降噪阀值的信号按压缩放大的倍数比例输出。本放大电路在总线挂载多个设备的同时，输入信号采样点V1和V2的幅值是重要条件之一，采样电阻R6两端的信号输入至减法器，可以使得当音频总线信号输入本放大电路时，输入信号采样点V2与V1间点位差等于1/2的音频总线信号；当采样本地信号时，采样点V2信号又经过电阻R7、R10分压衰减，这样保证了采样总线过来的信号幅值大于采样本地的信号幅值，为后级消除小信号提供了优越的条件，可以使得总线过来的信号在第二级噪声压缩放大电路传输，而本地信号在第二级噪声压缩放大电路衰减消除。即使因挂载数量引起输入信号采样点V1 和V2的幅值差的变化，只要合理配置电阻R7与电阻R10，均可以实现本地信号(即侧音)在第二级噪声压缩放大电路衰减消除。

参见图2和图5，直流偏置电路由运算放大器N1B及外围的电容C6、C7和电阻 R11、R12组成。通过运算放大器组建的电压跟随器，为减法器提供基准电压，通过电阻 R11、R12分压使运算放大器N1B同向端电压为运算放大器N1B供电电压的1/2倍，将运算放大器N1B的反向输入端与输出端短接，实现电压跟随器。因其电压跟随具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，高的输入阻抗可以减轻对信号源的影响，几乎从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负裁输出电流时几乎不在内部引起电压降，可视为电压源，从而提高了抗干扰能力。

本实施例中，运算放大器的具体型号是LM6482，芯片U2的具体型号是SSM2167，功放U1的具体型号是LM4781。

应当理解的是，本专利的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本专利所附权利要求的保护范围，这里不再赘述。

Claims (4)

1.一种对讲系统隔离变压器消侧音电路，包括有第一级麦克风信号放大电路、音频变压器、减法器、直流偏置电路、第二级噪声压缩放大电路，麦克风输入信号经由第一级麦克风信号放大电路送至音频变压器，减法器的输入信号取自第一级麦克风信号放大电路中两个不同的采样点(V1和V2)，两不同采样点(V1和V2)信号分别送至减法器的反相端和同相端，经减法器处理后，信号再送入第二级噪声压缩放大电路，对本地侧音信号作衰减消除处理，其特征在于：所述第一级麦克风信号放大电路包括输入级耦合电容(C9、C15)和功放驱动电路，功放驱动电路由功放(U1)及外围电阻(R18、R17、R16、R2、R6)、电容(C14、C13)组成，其信号单端输入差分输出，通过调节电阻(R16)的阻值可控制差分信号幅值的大小；在功放(U1)输出端串接两个相等电阻(R2、R6)后驱动变压器，然后取电阻(R6)两端的信号作为减法器的输入信号的采样点输入至减法器，在配置电阻(R6)和电阻(R2)的阻值后，可将输入信号采样点(V1与V2)两信号在大于100Hz的前提下相位差值接近零。

2.根据权利要求1所述的消侧音电路，其特征在于：所述第二级噪声压缩放大电路由芯片(U2)、电阻(R9、R13、R14、R15)、电容(C4、C10、C11、C12)组成；调节电阻(R13、R15)的阻值可以调节降噪阀值和压缩放大倍数；采样电阻(R6)两端的信号输入至减法器，使得当音频总线信号输入本放大电路时，不同采样点(V2与V1)间点位差等于二分之一的音频总线信号；当采样本地信号时，采样点(V2)信号又经过电阻(R7)与电阻(R10)分压衰减，使采样总线过来的信号幅值大于采样本地的信号幅值。

3.根据权利要求1或2所述的消侧音电路，其特征在于：音频变压器由变压器(T1)、TVS管(D5)、磁珠(L6、L7)、滤波电容(C40)组成。

4.根据权利要求3所述的消侧音电路，其特征在于：所述直流偏置电路由运算放大器(N1B)及外围的电容(C6、C7)和电阻(R11、R12)组成，通过电阻(R11、R12)分压运使算放大器(N1B)同向端电压为运算放大器(N1B)供电电压的二分之一倍，将运使算放大器(N1B)的反向输入端与输出端短接，实现电压跟随，为减法器提供基准电压。