CN108063599A - 音频放大电路及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种音频放大电路及其工作方法，音频放大电路包括信号放大模组、及与信号放大模组连接的扬声器；信号放大模组包括检测模块、及连接检测模块的功放单元；信号放大模组设有主输入端、阀值输入端、及参考端；检测模块分别与主输入端、阀值输入端及参考端连接；功放单元设有静音控制端、及音频输入端；功放单元的静音控制端与检测模块连接，功放单元的音频输入端连接音频放大电路的主输入端。本发明的音频放大电路及其工作方法通过检测模组以硬件的方式判断原始信号中是否包含胎音信号，功放单元可根据其静音控制端的电压水平而及时调整工作状态，因而音频放大电路可及时对胎音信号进行放大，同时过滤原始信号中的底噪。

Description

音频放大电路及其工作方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术，特别是涉及一种音频放大电路及其工作方法。

背景技术

超声胎音仪作为一种便携式医用电子仪器广泛应用于医疗机构或家庭中，是监测胎儿心跳的重要仪器。超声胎音仪一般基于多普勒超声检测的原理工作，但是由于多普勒超声检测的原理和电路固有的特性，在没有胎心信号，会有电路固有的噪声输出到扬声器，称为底噪。常规的去除这种底噪的方法，用MCU的ADC采样对输入的信号进行采样，然后判读是胎心信号还是底噪，如果是胎心信号，进行过采样，再通过ADC把胎心信号还原出来，经过音频功放和扬声器，还原胎音信号。然而，采用MCU方式去除底噪的方式，根据MCU的不同，胎心还原会有一定延时，且存在一定失真。

发明内容

基于此，本发明提供一种可过滤底噪，同时对胎心信号及时放大的音频放大电路及其工作方法。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种音频放大电路，包括信号放大模组、及与所述信号放大模组连接的扬声器；所述信号放大模组包括检测模块、及连接所述检测模块的功放单元；所述信号放大模组设有主输入端、阀值输入端、及参考端；所述检测模块分别与所述主输入端、所述阀值输入端及所述参考端连接；所述功放单元设有静音控制端、及音频输入端；所述功放单元的静音控制端与所述检测模块连接，所述功放单元的音频输入端连接所述音频放大电路的主输入端。

本发明的音频放大电路通过检测模组以硬件的方式判断原始信号中是否包含胎音信号，并调整功放单元的静音控制端的电压水平，使功放单元可根据其静音控制端的电压水平而及时调整工作状态，因而音频放大电路可及时对胎音信号进行放大，同时过滤原始信号中的底噪。

在其中一个实施例中，所述检测模块包括比较器U1、二极管D1、第一限流电阻R1、稳压元件C1、泄放电阻R2、、及开关管Q1；所述比较器U1的同相输入端连接所述信号放大模组的主输入端，所述比较器U1的反相输入端连接所述信号放大模组的阀值输入端；所述比较器U1的输出端连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极通过所述第一限流电阻R1与所述开关管Q1的控制端连接；所述开关管Q1的控制端通过所述稳压元件C1与所述信号放大模组的参考端连接，所述开关管Q1的控制端还通过所述泄放电阻R2与所述信号放大模组的参考端连接；所述开关管Q1的输出端与所述信号放大模组的参考端连接；所述开关管Q1的输入端连接所述功放单元。

在其中一个实施例中，所述检测模块还包括第二限流电阻R3，所述开关管Q1的输入端与第二限流电阻R3连接；所述功放单元的静音控制端与所述开关管Q1的输入端连接。

在其中一个实施例中，所述功放单元设有输出端；所述扬声器与所述功放单元的输出端连接。

在其中一个实施例中，所述稳压元件C1为电容。

在其中一个实施例中，所述开关管Q1为N MOS管。

在其中一个实施例中，所述二极管D1为肖特基二极管。

一种音频放大电路的工作方法，用于音频放大电路，所述音频放大电路包括包括信号放大模组、及与所述信号放大模组连接扬声器；所述信号放大模组包括检测模块、及连接所述检测模块的功放单元；所述功放单元设有静音控制端、及音频输入端；所述功放单元的静音控制端与所述检测模块连接；所述音频放大电路的工作方法包括：

所述检测模块根据原始信号的幅值而调整所述静音控制端的电压水平；

所述功放单元判断所述静音控制端的电压水平；

当所述静音控制端的电压水平与原始信号仅包含底噪时的情况对应，所述功放单元停止对原始信号进行放大或停止对所述扬声器进行输出；

当所述静音控制端的电压水平与原始信号包含胎音信号时的情况对应，所述功放单元对原始信号进行放大并向所述扬声器输出放大后的信号。

在其中一个实施例中，所述信号放大模组设有阀值输入端；所述检测模块与所述阀值输入端连接；所述阀值输入端输入与底噪幅值对应的截止参考电压；所述检测模块对原始信号和截止参考电压进行对比，当原始信号的幅值在短时间内间歇高于截止参考电压，所述检测模块使所述静音控制端连接至低电位；当原始信号的幅值持续低于截止参考电压，所述检测模块使所述静音控制端连接至高电位。

在其中一个实施例中，当所述功放单元检测到静音控制端为高电位，则停止对原始信号的放大或停止对所述扬声器进行输出；当所述功放单元检测到所述静音控制端为低电位，则对原始信号进行放大并向所述扬声器输出放大后的信号。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的音频放大电路的电路图；

图2为本发明的一较佳实施例音频放大电路的工作方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，为本发明一较佳实施方式的音频放大电路100，用于对原始信号中的胎音信号进行放大。该音频放大电路100包括信号放大模组10、及与信号放大模组10连接的扬声器20；信号放大模组10包括检测模块30、及连接检测模块30的功放单元40；信号放大模组10设有主输入端Os、阀值输入端Vt、及参考端Ref；检测模块30分别与主输入端Os、阀值输入端Vt及参考端Ref连接；功放单元40设有静音控制端Mute、及音频输入端Ad；功放单元40的静音控制端Mute与检测模块30连接，功放单元40的音频输入端Ad连接音频放大电路100的主输入端Os；原始信号经主输入端Os输入至信号放大模组10，检测模块30对原始胎音信号的幅值进行判断，检测模块30根据对原始信号的幅值判断结果控制与电源接通的功放单元40的运行状态，从而，在识别到胎音信号时，功放单元40及时对胎压信号进行放大并输出至扬声器20中，当未检测到胎音信号时，功放单元40停止放大工作，避免功放单元40对底噪进行放大、使扬声器输出噪声；信号放大模组10的参考端Ref连接外部电路的参考地。

检测模块30包括比较器U1、二极管D1、第一限流电阻R1、稳压元件C1、泄放电阻R2、开关管Q1、及第二限流电阻R3；比较器U1的同相输入端连接信号放大模组10的主输入端Os，比较器U1的反相输入端连接信号放大模组10的阀值输入端Vt；比较器U1的输出端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极通过第一限流电阻R1与开关管Q1的控制端连接；开关管Q1的控制端通过稳压元件C1与信号放大模组10的参考端Ref连接，开关管Q1的控制端还通过泄放电阻R2与信号放大模组10的参考端Ref连接；开关管Q1的输出端与信号放大模组10的参考端Ref连接；开关管Q1的输入端连接功放单元40，开关管Q1的输入端还通过第二限流电阻R3与外部电源连接。

具体地，稳压元件C1为电容；开关管Q1为N MOS管；二极管D1为肖特基二极管。

功放单元40还设有电源引脚，功放单元40的电源引脚与电源连接；功放单元40获得工作电源后，根据静音控制端Mute的电压水平而判断是否需要对原始信号进行放大，或判断是否对扬声器20进行输出；功放单元40设有输出端。

具体地，功放单元40的静音控制端Mute与开关管Q1的输入端连接；扬声器20与功放单元40的输出端连接。

音频放大电路100运行时，原始信号经信号放大模组10的主输入端Os分别输入至比较器U1的同相输入端、及功放单元40的音频输入端Ad；比较器U1的反相输入端连接至阀值输入端Vt，信号放大模组10的阀值输入端Vt输入一根据底噪幅值而确定的截止参考电压；比较器U1对比原始信号与截止参考电压，当原始信号中包含胎音信号时，由于胎音信号部分的幅值较大，原始信号的幅值间歇或持续大于截止参考电压，比较器U1的输出端输出高电平，比较器U1的输出端通过二极管D1及第一限流电阻R1向稳压元件C1充入电荷，使开关管Q1的控制端的电压上升，当开关管Q1的控制端的电压大于开关管Q1的导通电压时，开关管Q1的输入端与输出端之间导通，使功放单元40的静音控制端Mute处于低电位，接通电源的功放单元40在检测到静音控制端Mute处于低电位后，立即对原始信号进行放大并向扬声器20输出放大后的信号；由于胎音信号为波动的信号，因此在出现胎音信号的期间，可能间断出现原始信号幅值小于截止参考电压，由于比较器U1的输出端与电阻R1之间连接有二极管D1，故可避免稳压元件C1上的电荷从比较器U1上流失、导致开关管Q1频繁关断、使静音控制端Mute的电压不稳定、最终影响胎音信号的放大效果；由于二极管D1为肖特基二极管，故二极管D1可快速截止，从而进一步减少稳压元件C1的电荷经比较器U1流失，使开关管Q1的导通更稳定。

当原始信号中的胎音信号消失后，原始信号中仅包含底噪，由于底噪的振动幅值小于截止参考电压，比较器U1的输出端输出低电平，二极管D1截止，稳压元件C1上的电荷通过泄放电阻R2流走，使开关管Q1的控制端的电压快速下降，Q1及时截止，使静音控制端Mute的电压上升至高电位，接通电源的功放单元40在检测到静音控制端Mute处于高电位后，立即停止对原始信号进行放大或停止向扬声器20输出信号，从而避免了底噪经放大后输出至扬声器20。

因功放单元40始终处于通电待机状态，通过检测静音控制端Mute的电压水平，可快速启动对胎音信号的放大，避免了硬件结构上所带来的延迟，使扬声器20中的输出声音与原始信号中的胎音信号保持良好的同步。

请参阅图2，为本发明一较佳实施方式的音频放大电路100的工作方法，包括：

S10：检测模块30根据原始信号的幅值而调整静音控制端Mute的电压水平；

具体地，检测模块30对原始信号和截止参考电压进行对比，当原始信号的幅值在短时间内间歇或持续高于截止参考电压，检测模块30使静音控制端Mute连接至低电位；当原始信号的幅值持续低于截止参考电压，检测模块30使静音控制端Mute连接至高电位。

S20：功放单元40判断静音控制端Mute的电压水平；

S30：当静音控制端Mute的电压水平与原始信号仅包含底噪时的情况对应，功放单元40停止对原始信号进行放大或停止对扬声器20进行输出；

具体地，当功放单元检测到静音控制端Mute为高电位，则停止对原始信号进行放大或停止对扬声器20进行输出。

S40：当静音控制端Mute的电压水平与原始信号包含胎音信号时的情况对应，功放单元40对原始信号进行放大并向扬声器20输出放大后的信号；

具体地，当功放单元40检测到静音控制端Mute为低电位，则对原始信号进行放大并向扬声器20输出放大后的信号。

本实施例中，通过检测模组以硬件的方式判断原始信号中是否包含胎音信号，并调整功放单元的静音控制端的电压水平，使功放单元可根据其静音控制端的电压水平而及时调整工作状态，因而音频放大电路可及时对胎音信号进行放大，同时过滤原始信号中的底噪。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种音频放大电路，其特征在于，包括信号放大模组、及与所述信号放大模组连接的扬声器；所述信号放大模组包括检测模块、及连接所述检测模块的功放单元；所述信号放大模组设有主输入端、阀值输入端、及参考端；所述检测模块分别与所述主输入端、所述阀值输入端及所述参考端连接；所述功放单元设有静音控制端、及音频输入端；所述功放单元的静音控制端与所述检测模块连接，所述功放单元的音频输入端连接所述音频放大电路的主输入端。

2.根据权利要求1所述的音频放大电路，其特征在于，所述检测模块包括比较器U1、二极管D1、第一限流电阻R1、稳压元件C1、泄放电阻R2、、及开关管Q1；所述比较器U1的同相输入端连接所述信号放大模组的主输入端，所述比较器U1的反相输入端连接所述信号放大模组的阀值输入端；所述比较器U1的输出端连接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极通过所述第一限流电阻R1与所述开关管Q1的控制端连接；所述开关管Q1的控制端通过所述稳压元件C1与所述信号放大模组的参考端连接，所述开关管Q1的控制端还通过所述泄放电阻R2与所述信号放大模组的参考端连接；所述开关管Q1的输出端与所述信号放大模组的参考端连接；所述开关管Q1的输入端连接所述功放单元。

3.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述检测模块还包括第二限流电阻R3，所述开关管Q1的输入端与第二限流电阻R3连接；所述功放单元的静音控制端与所述开关管Q1的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的音频放大电路，其特征在于，所述功放单元设有输出端；所述扬声器与所述功放单元的输出端连接。

5.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述稳压元件C1为电容。

6.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述开关管Q1为N MOS管。

7.根据权利要求2所述的音频放大电路，其特征在于，所述二极管D1为肖特基二极管。

8.一种音频放大电路的工作方法，用于音频放大电路，所述音频放大电路包括包括信号放大模组、及与所述信号放大模组连接扬声器；所述信号放大模组包括检测模块、及连接所述检测模块的功放单元；所述功放单元设有静音控制端、及音频输入端；所述功放单元的静音控制端与所述检测模块连接；所述音频放大电路的工作方法包括：

所述检测模块根据原始信号的幅值而调整所述静音控制端的电压水平；

所述功放单元判断所述静音控制端的电压水平；

当所述静音控制端的电压水平与原始信号仅包含底噪时的情况对应，所述功放单元停止对原始信号进行放大或停止对所述扬声器进行输出；

当所述静音控制端的电压水平与原始信号包含胎音信号时的情况对应，所述功放单元对原始信号进行放大并向所述扬声器输出放大后的信号。

9.根据权利要求8所述的音频放大电路的工作方法，其特征在于，所述信号放大模组设有阀值输入端；所述检测模块与所述阀值输入端连接；所述阀值输入端输入与底噪幅值对应的截止参考电压；所述检测模块对原始信号和截止参考电压进行对比，当原始信号的幅值在短时间内间歇高于截止参考电压，所述检测模块使所述静音控制端连接至低电位；当原始信号的幅值持续低于截止参考电压，所述检测模块使所述静音控制端连接至高电位。

10.根据权利要求8所述的音频放大电路的工作方法，其特征在于，当所述功放单元检测到静音控制端为高电位，则停止对原始信号的放大或停止对所述扬声器进行输出；当所述功放单元检测到所述静音控制端为低电位，则对原始信号进行放大并向所述扬声器输出放大后的信号。