CN107947745B - 带自检功能的音频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种带自检功能的音频功率放大器，涉及广播与扩音技术领域。该音频功率放大器包括音频接收端、单片机、切换电路、音频信号发生电路、功放板、信号处理电路及信号识别电路，信号识别电路与音频接收端电连接，单片机与信号识别电路及切换电路电连接，切换电路、功放板、信号处理电路及单片机依次电连接。该音频功率放大器无论音频接收端有无音频输入，单片机均能根据信号处理电路输出的直流电压信号判断音频功率放大器是否发生故障，从而实现故障自检功能，提高广播及报警的可靠性。

Description

带自检功能的音频功率放大器

技术领域

本发明涉及广播与扩音技术领域，具体而言，涉及一种带自检功能的音频功率放大器。

背景技术

功率放大器简称功放，俗称"扩音机"，是音响广播及报警系统中最基本的设备，其主要功能是把来自信号源的弱电信号进行放大，以驱动扬声器发出声音。功率放大器作为一种发热量较大、需要高电压、高电流驱动才能工作的部件，很容易发生故障。一旦发生故障，扬声器就无法发出声音，导致听众不能及时接收到信息，甚至产生安全性事件。例如，在一些紧急情况下，地震、火灾等，只有广播系统正常工作，才能确保人们的生命财产安全以及抢险救灾工作的顺利开展。

现有广播及报警系统中的功率放大器在发生故障后，检修人员往往不能及时发现，难以保障广播或报警的可靠性，人们的生命财产安全也会受到威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自检功能的音频功率放大器，该音频功率放大器具有故障自检功能，能够提高广播或报警的可靠性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

本发明提出一种带自检功能的音频功率放大器。所述音频功率放大器包括音频接收端、单片机、切换电路、音频信号发生电路、功放板、信号处理电路及信号识别电路，所述信号识别电路与所述音频接收端电连接，所述单片机与所述信号识别电路及所述切换电路电连接，所述切换电路、功放板、信号处理电路及所述单片机依次电连接；所述单片机用于通过所述信号识别电路判断所述音频接收端是否有音频信号输入，得到判断结果；并根据所述判断结果控制所述切换电路与所述音频信号发生电路或所述音频接收端电连接，以使所述音频接收端接收的音频信号或所述音频信号发生电路产生的音频信号通过所述切换电路输出至所述功放板；所述功放板用于对接收的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号输出至所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述放大后的音频信号进行处理，得到对应的直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机；所述单片机还用于依据所述判断结果以及所述直流电压信号确定所述音频功率放大器是否发生故障。

相对现有技术，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的带自检功能的音频功率放大器，所述音频功率放大器包括音频接收端、单片机、切换电路、音频信号发生电路、功放板、信号处理电路及信号识别电路，所述信号识别电路与所述音频接收端电连接，所述单片机与所述信号识别电路及所述切换电路电连接，所述切换电路、功放板、信号处理电路及所述单片机依次电连接；所述单片机用于通过所述信号识别电路判断所述音频接收端是否有音频信号输入，得到判断结果；并根据所述判断结果控制所述切换电路与所述音频信号发生电路或所述音频接收端电连接，以使所述音频接收端接收的音频信号或所述音频信号发生电路产生的音频信号通过所述切换电路输出至所述功放板；所述功放板用于对接收的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号输出至所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述放大后的音频信号进行处理，得到对应的直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机；所述单片机还用于依据所述判断结果以及所述直流电压信号确定所述音频功率放大器是否发生故障。该音频功率放大器无论有无音频输入，单片机均能根据所述信号处理电路输出的信号判断是否发生故障，达到了自检测故障的目的，避免了音频功率放大器出现故障时不能及时发现的问题，进而提高广播或报警的可靠性，保障人们的人身安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器的应用环境示意图。

图2示出了本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器的功能模块示意图。

图3示出了本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器的具体功能模块示意图。

图4示出了本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器的另一种功能模块示意图。

图标：10-音频功率放大器；20-扬声器；30-主控电路；40-切换开关；50-备用音频功率放大器；200-音频接收端；110-单片机；120-切换电路；130-音频信号发生电路；140-功放板；150-信号处理电路；160-信号识别电路；170-指示器；151-变压器；152-检波器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，为本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器10的应用环境示意图。所述音频功率放大器10用于接收音频信号，该音频信号经过放大处理后输出至扬声器20进行播放；所述音频功率放大器10还具备故障自检功能，在检测到发生故障时，能及时通知主控电路30。

由于在没有音频信号输入时，人们很难发现音频功率放大器10是否发生故障。而本发明实施例中的音频功率放大器10具备故障自检功能，无论音频功率放大器10有没有音频信号输入，均能在出现故障时及时发现故障，提高了广播与报警的可靠性。

在本实施例中，当音频功率放大器10检测到发生故障时，能及时向主控电路30发送提示信号，以提示主控电路30当前使用的音频功率放大器10发生故障；所述主控电路30在接收到所述提示信号后，控制切换开关40切换到备用音频功率放大器50来代替所述音频功率放大器10，从而保证广播或报警系统的正常工作。其中，所述提示信号可以是电压、电流信号，也可以是触点信号，本申请对此不做限定。

请参照图2，为本发明实施例所提供的带自检功能的音频功率放大器10的功能模块示意图。所述音频功率放大器10包括音频接收端200、单片机110、切换电路120、音频信号发生电路130、功放板140、信号处理电路150及信号识别电路160，所述信号识别电路160与所述音频接收端200电连接，所述单片机110与所述信号识别电路160及所述切换电路120电连接，所述切换电路120、功放板140、信号处理电路150及所述单片机110依次电连接。

所述单片机110用于通过所述信号识别电路160判断所述音频接收端200是否有音频信号输入，得到判断结果；并根据所述判断结果控制所述切换电路120与所述音频信号发生电路130或所述音频接收端200电连接，以使所述音频接收端200接收的音频信号或所述音频信号发生电路130产生的音频信号通过所述切换电路120输出至所述功放板140。

其中，所述单片机110用于当所述判断结果为所述音频接收端200有音频信号输入时，控制所述切换电路120与所述音频接收端200电连接；当所述判断结果为所述音频接收端200没有音频信号输入时，控制所述切换电路120与所述音频信号发生电路130电连接。在本实施例中，所述音频信号发生电路130所产生的音频信号可以是一个特定的音频信号，例如为频率接近20kHz的音频信号，因此人耳听不到这个特定音频，对广播没有影响；所述音频接收端200接收的音频信号为外部输入的音频信号，例如广播信号、报警信号等。

具体地，所述单片机110用于当判断所述音频接收端200有音频信号输入时，向所述切换电路120输出第一控制信号，所述切换电路120用于依据所述第一控制信号选择与所述音频接收端200电连接，所述音频接收端200接收的音频信号通过切换电路120输出至功放板140；当判断所述音频接收端200没有音频信号输入时，向所述切换电路120输出第二控制信号，所述切换电路120用于依据所述第二控制信号选择与所述音频信号发生电路130电连接，所述音频信号发生电路130产生的特定音频信号通过切换电路120输出至功放板140。

因此，所述切换电路120在单片机110的控制下，始终会与所述音频接收端200和所述音频信号发生电路130的其中一个电连接，所述功放板140要么接收音频接收端200接收的音频信号，要么接收音频信号发生电路130产生的音频信号，从而有利于实现对所述功放板140的故障检测，即便在没有外部音频信号输入的情况下，也能及时检测到功放板140是否出现故障。

在本实施例中，为了提高音频信号的判断准确性，所述信号识别电路160用于检测所述音频接收端200是否有音频信号输入，并在检测到所述音频接收端200有音频信号输入时，向所述单片机110输出识别信号，所述单片机110根据是否接收到所述识别信号可判断音频接收端200是否有音频信号输入。

其中，该信号识别电路160用于检测所述音频接收端200接收的信号的电压值是否达到所述第三预设值来判断是否有音频信号输入，当检测到所述音频接收端200接收的交流信号的电压值大于或等于所述第三预设值时，判断所述音频接收端200有音频信号输入；当检测到所述音频接收端200接收的交流信号的电压值小于所述第三预设值时，判断所述音频接收端200没有音频信号输入。例如，在信号识别电路160设置第三预设值为10mV，当信号识别电路160检测到音频接收端200的信号电压值大于或等于10mV时，判断有音频信号输入，并向单片机110输出识别信号；当信号识别电路160检测到音频接收端200的信号电压值小于10mV时，判断没有音频信号输入，则不向单片机110输出识别信号。

所述单片机110用于当接收到所述识别信号时，判断所述音频接收端200有音频信号输入；当没有接收到所述识别信号时，则判断所述音频接收端200没有音频信号输入。

所述功放板140用于对接收的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号输出至所述信号处理电路150。

其中，所述功放板140接收的音频信号为所述音频接收端200或者所述音频信号发生电路130输出的。需要说明的是，所述功放板140还可通过所述切换开关40与所述扬声器20电连接，功放板140对接收的音频信号放大处理后，不仅输出至所述信号处理电路150进行处理，而且还输出至扬声器20，由扬声器20向指定区域播放，但如果是音频信号发生电路130产生的特定音频信号，因其频率接近20kHz，因此人耳不会听到这个特定音频信号。

所述信号处理电路150用于对所述放大后的音频信号进行处理，得到对应的直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机110。

在本实施例中，由于单片机110直接处理经过所述功放板140放大的信号相对困难，因此需要所述信号处理电路150对所述放大后的音频信号进行降压和检波处理。如图3所示，所述信号处理电路150包括变压器151及检波器152，所述变压器151与所述功放板140、所述检波器152均电连接，所述检波器152与所述单片机110电连接。

其中，所述变压器151用于对所述功放板140输出的所述放大后的音频信号进行降压，并将降压后的信号输出至所述检波器152；所述检波器152用于对所述降压后的信号进行检波，得到所述直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机110。

所述单片机110还用于依据所述判断结果以及所述直流电压信号确定所述音频功率放大器10是否发生故障。

在本实施例中，所述单片机110用于当所述判断结果为所述音频接收端200有音频信号输入时，判断所述直流电压信号的电压值是否小于第一预设值；若所述直流电压信号的电压值小于所述第一预设值，则确定所述音频功率放大器10发生故障；若所述直流电压信号的电压值大于或等于所述第一预设值，则确定所述音频功率放大器10未发生故障。当所述音频接收端200有音频信号输入时，所述音频接收端200接收的音频信号依次经过功放板140放大、变压器151降压处理后输出至检波器152，检波器152检波处理得到对应的直流电压信号输出至单片机110；由于所述音频接收端200接收的音频信号不是固定的，因此，在实践中，可设置第一预设值(例如，为0.1V)，在所述直流电压信号的电压值小于所述第一预设值时，则认为发生故障；在所述直流电压信号的电压值大于或等于所述第一预设值时，则认为没有发生故障。例如，在所述音频接收端200有音频信号输入的情况下，若单片机110接收的直流电压信号的电压值小于0.1V，则单片机110确定该音频功率放大器10发生故障；若单片机110接收的直流电压信号的电压值大于或等于0.1V，则单片机110确定该音频功率放大器10未发生故障。

在本实施例中，所述单片机110用于当所述判断结果为所述音频接收端200没有音频信号输入时，判断所述直流电压信号的电压值是否小于第二预设值；若所述直流电压信号的电压值小于所述第二预设值，则确定所述音频功率放大器10发生故障；若所述直流电压信号的电压值大于或等于所述第二预设值，则确定所述音频功率放大器10未发生故障。当所述音频接收端200没有音频信号输入时，所述音频信号发生电路130产生的特定音频信号依次经过功放板140放大、变压器151降压处理后输出至检波器152，检波器152检波处理得到对应的直流电压信号输出至单片机110；由于所述音频信号发生电路130产生的特定音频信号是固定的，因此，在实践中，可以设计所述检波器152输出的直流电压信号的电压值在小于所述检波器152在音频功率放大器10正常情况下输出的直流电压信号的电压值的一半以下时，判定音频功率放大器10发生故障。例如，在定压功放板140的额定值为100V时，设置音频信号发生电路130产生的特定音频信号经过功放板140后输出的电压值为5V，经过变压器151和检波器152后输出的电压值为2V，则在音频接收端200没有音频信号输入时，如果所述检波器152输出的直流电压信号的电压值小于1V(即第二预设值)，则判定音频功率放大器10发生故障。

进一步地，如图4所示，为了使单片机110在判断音频功率放大器10发生故障时，能够及时提示检修人员，所述音频功率放大器10还包括指示器170，所述指示器170与所述单片机110电连接，所述指示器170还可与所述主控电路30电连接。

所述单片机110还用于在确定所述音频功率放大器10发生故障时，控制所述指示器170发出指示信号，该指示信号可用于提醒检修人员音频功率放大器10发生故障。其中，所述指示器170可以是警示灯，所述单片机110通过控制警示灯点亮达到提醒的目的。

容易理解地，所述指示器170发出的指示信号也可以是上述的提示信号，主控电路30在根据该指示信号能够及时控制切换开关40切换到备用音频功率放大器50来代替音频功率放大器10工作，保证系统的正常运行。

综上所述，本发明实施例提供的带自检功能的音频功率放大器包括音频接收端、单片机、切换电路、音频信号发生电路、功放板、信号处理电路及信号识别电路，所述信号识别电路与所述音频接收端电连接，所述单片机与所述信号识别电路及所述切换电路电连接，所述切换电路、功放板、信号处理电路及所述单片机依次电连接；所述单片机用于通过所述信号识别电路判断所述音频接收端是否有音频信号输入，得到判断结果；并根据所述判断结果控制所述切换电路与所述音频信号发生电路或所述音频接收端电连接，以使所述音频接收端接收的音频信号或所述音频信号发生电路产生的音频信号通过所述切换电路输出至所述功放板；所述功放板用于对接收的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号输出至所述信号处理电路；所述信号处理电路用于对所述放大后的音频信号进行处理，得到对应的直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机；所述单片机还用于依据所述判断结果以及所述直流电压信号确定所述音频功率放大器是否发生故障。该音频功率放大器无论有无音频输入，单片机均能根据所述功放板输出的信号判断是否发生故障，达到了自检测故障的目的，避免了音频功率放大器出现故障时不能及时发现的问题，进而提高广播或报警的可靠性，保障人们的人身安全。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (6)

1.一种带自检功能的音频功率放大器，其特征在于，所述音频功率放大器包括：音频接收端、单片机、切换电路、音频信号发生电路、功放板、信号处理电路及信号识别电路，所述信号识别电路与所述音频接收端电连接，所述单片机与所述信号识别电路及所述切换电路电连接，所述切换电路、功放板、信号处理电路及所述单片机依次电连接；

所述单片机用于通过所述信号识别电路判断所述音频接收端是否有音频信号输入，得到判断结果；当所述判断结果为所述音频接收端有音频信号输入时，控制所述切换电路与所述音频接收端电连接；当所述判断结果为所述音频接收端没有音频信号输入时，控制所述切换电路与所述音频信号发生电路电连接，以使所述音频接收端接收的音频信号或所述音频信号发生电路产生的音频信号通过所述切换电路输出至所述功放板；

所述功放板用于对接收的音频信号进行放大，并将放大后的音频信号输出至所述信号处理电路；

所述信号处理电路用于对所述放大后的音频信号进行处理，得到对应的直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机；

所述单片机还用于当所述判断结果为所述音频接收端有音频信号输入时，判断所述直流电压信号的电压值是否小于第一预设值，若所述直流电压信号的电压值小于所述第一预设值，则确定所述音频功率放大器发生故障，若所述直流电压信号的电压值大于或等于所述第一预设值，则确定所述音频功率放大器未发生故障；当所述判断结果为所述音频接收端没有音频信号输入时，判断所述直流电压信号的电压值是否小于第二预设值，若所述直流电压信号的电压值小于所述第二预设值，则确定所述音频功率放大器发生故障，若所述直流电压信号的电压值大于或等于所述第二预设值，则确定所述音频功率放大器未发生故障。

2.如权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述信号识别电路用于检测所述音频接收端是否有音频信号输入，并在检测到所述音频接收端有音频信号输入时，向所述单片机输出识别信号。

3.如权利要求2所述的音频功率放大器，其特征在于，所述单片机用于当接收到所述识别信号时，判断所述音频接收端有音频信号输入；当没有接收到所述识别信号时，判断所述音频接收端没有音频信号输入。

4.如权利要求2所述的音频功率放大器，其特征在于，所述信号识别电路用于当检测到所述音频接收端接收的交流信号的电压值大于或等于第三预设值时，判断所述音频接收端有音频信号输入；当检测到所述音频接收端接收的交流信号的电压值小于所述第三预设值时，判断所述音频接收端没有音频信号输入。

5.如权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述信号处理电路包括变压器及检波器，所述变压器与所述功放板、所述检波器均电连接，所述检波器与所述单片机电连接；

所述变压器用于对所述功放板输出的所述放大后的音频信号进行降压，并将降压后的信号输出至所述检波器；

所述检波器用于对所述降压后的信号进行检波，得到所述直流电压信号，并将所述直流电压信号输出至所述单片机。

6.如权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述音频功率放大器还包括指示器，所述指示器与所述单片机电连接；

所述单片机还用于在确定所述音频功率放大器发生故障时，控制所述指示器发出指示信号。