CN107979795A - 多音源智能侦测切换的音频切换器 - Google Patents

Abstract

本发明所得到的多音源智能侦测切换的音频切换器，采用具有减法器、比较器的检测模块来实现音频信号的侦测；采用具有N沟道的NMOS对管的音频切换模块实现功放音频信号的开关及切换功能；采用MCU对采样信号进行状态分析，进行音源的智能切换，摒弃了以往的机械开关或继电器模式，完全通过电路实现了音频的自动检测及切换，具有成本低，使用寿命长，智能化程度高的特点。

Description

多音源智能侦测切换的音频切换器

技术领域

本发明涉及一种音频切换器，特别是一种多音源智能侦测切换的音频切换器。

背景技术

随着汽车工业的蓬勃发展和电子科技的进步，汽车电子产品朝着多功能、智能化的方向迅速发展着，公交系统也不例外，公交车上往往存在多种媒体设备，包括智能报站器、电视机、喊话器等等。不同设备有着不同的供应商，有各自独立的功放系统，连接车声扬声器即可正常工作。

公交公司采购车辆时，扬声器线束已按常规方式预埋在车身之中，为满足公交运行需求，需后装各类产品，以报站器和电视机为例，两个设备需分享车声扬声器，如报站器使用左侧扬声器，电视机使用右侧扬声器，两组设备独立使用，看似互不影响，但在实际使用过程中，当公交车到达指定地点需进行报站时，报站语音掺杂着电视机的声音，对报站效果存在一定影响，部分乘客会因播报不清而出现错站、过站等。当存在三路或以上设备时，甚至需要共用某一组扬声器，设备之间会产生互扰甚至导致设备损坏。

目前市面上常用的功放信号切换装置多采用机械开关或继电器模式，两路功放音频信号分别接到单刀双掷开关的两侧或继电器两侧，开关或继电器公共端输出连接扬声器，当需要切换音源时，通过手动切换得以实现，该方式虽能实现大功率音频信号的切换，但实际操作需人工参与，而且功放信号电流较大，在开关过程中触点易打火氧化，使用寿命受开关电气性能所限，不适于应用在公交报站等需频繁切换的场景。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种多路音源智能侦测，并自动智能切换，且使用寿命长的多音源智能侦测切换的音频切换器。

本发明设计的多音源智能侦测切换的音频切换器，包括音频切换单元，MCU控制单元以及检测模块，所述的音频切换单元上设有音频输入和音频输出接口，MCU控制单元与音频切换单元连接，检测模块与MCU控制单元连接，且检测模块也与音频输入连接。

进一步的方案是，所述的音频切换单元包括由NMOS管，AUDIOIN接口、AUDIOOUT接口、CTRL+接口和CTRL-接口组成的开关电路，所述的AUDIOIN接口和AUDIOOUT接口之间对称的串联两个NMOS管，两个NMOS管的G脚均连接CTRL+接口，两个NMOS管的之间连接CTRL-接口，CTRL+与CTRL-之间通过变压器输入有电压V。

进一步的方案是，所述的检测模块包括运放U1A和运放U1B，运放U1A输入端连接音频的两个信号线，运放U1A的输出端通过半波整流电路连接到运放U1B的输入端，运放U1B的另一个输入端连接参考电平Vref，运放U1B的输出端连接到MCU控制单元。

本发明所得到的多音源智能侦测切换的音频切换器，采用减法器、比较器来实现音频信号的侦测；采用N沟道的NMOS对管实现功放音频信号的开关及切换功能；采用MCU对采样信号进行状态分析，进行音源的智能切换，摒弃了以往的机械开关或继电器模式，完全通过电路实现了音频的自动检测及切换，具有成本低，使用寿命长，智能化程度高的特点。

附图说明

图1是本发明的音频切换单元电路结构示意图。

图2是本发明音频切换单元NMOS管控制电路图。

图3是本发明的检测模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1。

如图1-3所示，本实施例描述的多音源智能侦测切换的音频切换器，包括音频切换单元，MCU控制单元以及检测模块，所述的音频切换单元上设有音频输入和音频输出接口，MCU控制单元与音频切换单元连接，检测模块与MCU控制单元连接，且检测模块也与音频输入连接。

所述的音频切换单元包括由NMOS管，AUDIOIN接口、AUDIOOUT接口、CTRL+接口和CTRL-接口组成的开关电路，所述的AUDIOIN接口和AUDIOOUT接口之间对称的串联两个NMOS管，两个NMOS管的G脚均连接CTRL+接口，两个NMOS管的之间连接CTRL-接口，CTRL+与CTRL-之间通过变压器输入有电压V。

所述的检测模块包括运放U1A和运放U1B，运放U1A输入端连接音频的两个信号线，运放U1A的输出端通过半波整流电路连接到运放U1B的输入端，运放U1B的另一个输入端连接参考电平Vref，运放U1B的输出端连接到MCU控制单元。

本实施例所描述的多音源智能侦测切换的音频切换器，利用NMOS管道双向导通、较小的Rds值及大电流特性，实现功放音频信号的开关，音频切换单元由多个图1所示的模块所组成，实现功放音频信号的切换。如图1所示，工作时，功放音频信号AUDIO+、AUDIO-输入到S1端，当NMOS管Q1、Q2、Q3、Q4导通时，AUDIO+、AUDIO-转换为AUDIO+_OUT、AUDIO-_OUT输出到扬声器。

难点在于当Q1、Q2、Q3、Q4导通时，D点电平随着S1电平状态变化，电平状态在VDD与-VDD之间变化，如果在G端施加一个固定电平，G点与D点之间的压差会出现不足与将NMOS管打开，Q1、Q2、Q3、Q4将处于截止状态，音频播放存在断断续续的情况。因此如何解决音频播放时，NMOS管道导通问题能为本案的关键。本实施例采用已D点作为参考点，在G的“悬浮”一个固定电压V，使CTL+-CTL-始终等于V。由于NMOS管栅极控制电压参考的电平并不是整个电路的GND，而是由NMOS管所在的电路所决定。如图2所示，在NMOS管控制电路中加入变压器，通过控制变压器初级线圈输入电压的有无来控制NMOS管G点与D点的压差，这个压差由变压器次级线圈输出通过整流后得出，当CTL+-CTL-=V时，Q1、Q2、Q3、Q4导通，扬声器播放当前音源的音频，反之，当CTL+-CTL-=0时，Q1、Q2、Q3、Q4处于截止状态，不播放该路音频，达到关断扬声器的效果。

本实施例解决的另一个问题是功放音频信号的侦测问题，如图3所示，功放输出驱动一个扬声器需两根信号线，分别为AUDIO+和AUDIO-，本实施例中采用对比两根信号线的信号，通过减法器将信号做减法处理，以1KHZ标准音频信号为例，运放U1A的1脚输出为1KHZ正弦波，通过电容C3进行隔直处理，二极管D1、电容C4进行半波整流得到一个直流电平信号AUDIO_MIX，输入到运放U1B的负端。运放U1B在本实施例中作为比较器使用，其正端预设一个参考电平Vref，Vref电平可通过MCU控制单元进行调节，通过比较AUDIO_MIX与Vref电平状态，得到AUDIO_DEC的值并传送给MCU控制单元，当Vref高于AUDIO_MIX时，AUDIO_DEC为高电平，反之则为低电平，MCU控制单元以此作为切换音源信号的依据。

整个多音源智能侦测切换的音频切换器的工作流程如下所述：上电后进行系统初始化，初始化完成后MCU控制单元通过检测模块实时监测音源1是否有声音输入，如无声音输入，则关闭音源1通道，打开音源2通道播放音源2的音频信号，在播放过程中，检测模块继续检测音源1是否有声音输入，当检测到音源1有声音输入时，关闭音源2通道，打开音源1通道开始播放音源1的音频信号，此时MCU会检测音源1音频是否播放完毕，如播放完毕，延时一段时间后关闭音源1通道，打开音源2通道播放音源2的音频信号，以保证音源1语音信号播放的完整性。

Claims (3)

1.一种多音源智能侦测切换的音频切换器，包括音频切换单元，MCU控制单元以及检测模块，其特征是所述的音频切换单元上设有音频输入和音频输出接口，MCU控制单元与音频切换单元连接，检测模块与MCU控制单元连接，且检测模块也与音频输入连接。

2.根据权利要求1所述的多音源智能侦测切换的音频切换器，其特征是所述的音频切换单元包括由NMOS管，AUDIOIN接口、AUDIOOUT接口、CTRL+接口和CTRL-接口组成的开关电路，所述的AUDIOIN接口和AUDIOOUT接口之间对称的串联两个NMOS管，两个NMOS管的G脚均连接CTRL+接口，两个NMOS管的之间连接CTRL-接口，CTRL+与CTRL-之间通过变压器输入有电压V。

3.根据权利要求1所述的多音源智能侦测切换的音频切换器，其特征是所述的检测模块包括运放U1A和运放U1B，运放U1A输入端连接音频的两个信号线，运放U1A的输出端通过半波整流电路连接到运放U1B的输入端，运放U1B的另一个输入端连接参考电平Vref，运放U1B的输出端连接到MCU控制单元。