CN111147981B - 一种利用耳机做话筒的实验用音频放大电路 - Google Patents

Abstract

本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，包括第一和第二耳机插孔、运算放大器U2A和U2B、扬声器SP1和电压比较器U4，运算放大器U2A和U2B分别实现对第一耳机插孔中的左、右声道信号的放大，运算放大器U3实现对第一和第二耳机插孔信号单独或共同的信号放大，运算放大器U3的输出端接于U4的输入端，U4的输出端连接有若干用于指示U3所输出信号的音量大小的LED灯组。本发明的实验用音频放大电路，学生将自己随身携带的一个耳机或两个耳机插入相应的耳机插孔，采集自己制造的声音，扬声器将声音放大后播放出来，LED灯组将音量大小显示出来，有利于学生充分理解和掌握电路中元器件的工作原理，以便今后工作过程中合理运用和创造性设计。

Description

一种利用耳机做话筒的实验用音频放大电路

技术领域

本发明涉及一种音频放大电路，更具体的说，尤其涉及一种利用耳机做话筒的实验用音频放大电路。

背景技术

在模拟电路和数字电路的教学过程中，需要做许多相应的实验来加深学生对模拟电路、数字电路的理解，以便学生在今后的工作过程中能灵活运用。由于模拟电路和数字电路的电子元器件众多、电路复杂，学生能难达到充分理解和融会贯通的程度。音频信号（声音）作为最为常见的模拟信号，如果在实验过程中能对音频信号进行处理和表征，将会加深学生对模拟电路中元器件功能的认识、理解。

耳机，又是最为常见的音频扬声器，其作用是将发声电信号通过电磁原理转化为振动信号，最终振动信号转化为声音信号播放出来；同时，耳机又可作为拾音器（麦克）使用，如果在实验过程中，将耳机作为麦克使用，采集学生自己发出或制造的声音，并通过一定的显示电路（指示电路）显示出来，将会增加学生对实验的兴趣，加深学生对模拟电路和数字电路中电子元器件功能的认识、理解和运用。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种利用耳机做话筒的实验用音频放大电路。

本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，包括第一耳机插孔、第二耳机插孔、运算放大器U2A、运算放大器U2B、扬声器SP1和电压比较器U4，第一耳机插孔为只具有左右声道的耳机插孔，第二耳机插孔为具有耳机和话筒功能插头的插孔；其特征在于：第一耳机插孔中的左、右声道触片分别与运算放大器U2A、U2B的同相输入端相连接，U2A的同相输入端经接地电阻R20接地，U2A的反相输入端经隔直电容E5和电阻R22的串联电路接地，U2A的反相输入端与其输出端经电阻R24相连接；运算放大器U2B的同相输入端经接地电阻R21接地，U2B的反相输入端经隔直电容E6的和电阻R19的串联电路接地，U2B的反相输入端与其输出端经电阻R23相连接；U2A、U2B的输出端分别经电阻R25、电阻R26与隔直电容E7的正极相连接，电阻R25、R26实现第一耳机插孔左、右声道信号的混合；

第二耳机插孔的耳机触片经电阻R27接于电源正上，经电阻R28接于隔直电容E7的正极；第二耳机插孔的麦克触片经电阻R30接于电源正上，经电阻R29接于隔直电容E7的正极；E7的负极经电阻R31接于电源正上，经电位器RW2接于电源地上；

所述运算放大器U3的同相输入端接于电位器RW2的可变电阻端，U3的同相输入端经电阻R32接地，U3的反相输入端经隔直电容E8和电阻R33的串联电路接地，U3的反相输入端与其输出端经电阻R34相连接；扬声器SP1接于U3的输出端和电源地上，电容C1与电阻R35串联后电路与扬声器SP1相并联；运算放大器U3的输出端依次经电阻R36、二极管D5接于电压比较器U4的输入端，电压比较器U4的输出端连接有若干用于指示U3所输出信号的音量大小的LED灯组。

本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，所述二极管D5的阳极与电阻R36相连接，阴极与电压比较器U4的输入端相连接，所述二极管D5的阴极经电阻R37与电源地相连接，电阻R37的两端并联有电容E9。

本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，所述电压比较器U4采用型号为LM3914的10级精密电压比较器，LM3914的信号输入端Sin与二极管D5的阴极相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R38与其Rout端和RHI端均相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R39与电源地GND和RLO接线端相连接；所述LED灯组包含10个LED发光二极管，10个LED发光二极管的标号分别为LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13；10个LED发光二极管的阳极均接于电源正上，LM3914的十位输出端D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10分别与10个LED发光二极管LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13的阴极相连接。

本发明的有益效果是：本发明的实验用音频放大电路，通过设置第一和第二耳机插孔、运算放大器U2A、U2B和U3以及电压比较器U4，具有左右声道的耳机插入第一耳机插孔作为麦克使用，实现对左、右声道音频信号的拾取和混合；含有的话筒的耳机插入第二耳机插孔作为麦克使用，实现对耳机和话筒音频信号的拾取和混合，第一、第二耳机插孔可单独进行音频信号采集，也可同时使用，如一个采集歌声一个采集背景声。第一、第二耳机单独或共同拾取的音频信号经运算放大器U3的放大后，一路输出至扬声器SP1进行播放，另一路经二极管D5整流以及电阻R37和电容E9的处理后转化为直流信号，输入至电压比较器U4与基准电压进行比较，比较结果经电压比较器U4输出并驱动若干LED发光二极管进行音量显示，音量越高所能驱使LED发光二极管所能显示的数量越多；这样，在实验过程中，每位学生将自己随身携带的一个耳机或两个耳机插入相应的耳机插孔，利用耳机做话筒（麦克），采集自己制造的声音，扬声器将声音放大后播放出来，LED灯组将音量大小显示出来，同时学生还可通过调节电位器RW2来观察输入端直流电位对放大电路静态工作点的影响，有利于学生充分理解和掌握模拟电路和数字电路中元器件的工作原理，以便今后工作过程中合理运用和创造性设计。

附图说明

图1为本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路的电路图。

图中：1第一耳机插孔，2第二耳机插孔，3运算放大器U2A，4运算放大器U2B，5运算放大器U3，6电压比较器U4，7扬声器SP1。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路的电路图，其由第一耳机插孔1、第二耳机插孔2、运算放大器U2A、运算放大器U2B、运算放大器U3、电压比较器U4、扬声器SP1以及电位器RW2构成，所示的第一耳机插孔1用于与具有左右声道的耳机相配合，具有左右声道的耳机插入第一耳机插孔1后作为麦克（话筒）使用，由于这种动圈话筒的信号强度较弱，需要利用运算放大器U2A和U2B进行放大。所示的第二耳机插孔2用于插入含有耳机和话筒的耳机，具有耳机和话筒功能的耳机插入第二耳机插孔2后作为麦克之用，实现音频信号的拾取。第一耳机插孔1和第二耳机插孔2可单独使用，即只进行一个麦克的信号采集，可以同时使用，同时进行两个麦克的信号采集，如一个采集学生歌唱的音乐声，一个采集音乐背景音。

所示第一耳机插孔1的左、右声道触片分别与运算放大器U2A和运算放大器U2B的同相输入端相连接，U2A的同相输入端经接地电阻R20接地，U2A的反相输入端依次经隔直电容E5和电阻R22接地，U2A的反相输入端与其输出端经电阻R24相连接，这样，电阻R22、R24和电容E5构成了U2A的反馈比例支路，实现对第一耳机插孔1输入的音频信号的拾取和放大。

所示运算放大器U2B的同相输入端经电阻R21接地，U2B的反相输入端依次经电容E6和电阻R19接地，U2B的反相输入端经电阻R23与其输出端相连接，这样，电阻R19、R23和电容E6构成了运算放大器U2B的反馈比例支路，实现对第一耳机插孔1输入的音频信号的拾取和放大。所示运算放大器U2A的输出端经电阻R25与隔直电容E7的正极相连接，U2B的输出端经电阻R26与隔直电容E7的正极相连接，电阻R25和电阻R26实现对左、右声道信号放大后的混合。

所示第二耳机插孔2的耳机触片经电阻R27接于5V电源的正极上，经电阻R28接于隔直电容E7的正极；第二耳机插孔2的话筒（麦克）触片经电阻R30接于5V电源的正极上，经电阻R29接于隔直电容E7的正极，电阻R28和R29实现对耳机信号和话筒信号的混合。

电阻R31和电位器RW2串联后的两端分别接于5V电源正和电源地上，电位器RW2的可变电阻端接于运算放大器U3的同相输入端，这样，通过调节电位器RW2可改变运算放大器U3同相输入端的电位大小，因此，将电阻R31与电位器RW2的连接处作为学生实验的观测点，外界电压表或示波器，便于学生观察输入端直流电位对后续U3音频放大电路的静态工作点的影响。电位器RW2还可用于调节第一耳机插孔1和第二耳机插孔2信号音量和麦克风音量大小。

运算放大器U3的同相输入端经电阻R32接地，U3的反相输入端依次经电容E8和电阻R33接地，U3的反相输入端经电阻R34与其输出端相连接，这样，电阻R33、R34和电容E8构成了运算放大器U3的负反馈电路，实现对输入音频信号的放大。扬声器SP1的供电端接于U3的输出端和地上，电容C1与电阻R35串联后与扬声器SP1并联，这样，经运算放大器U3放大处理后的音频通过扬声器SP1播放出来，使参加实验的学生从听觉上对放大处理后的音频信号进行识别。

二极管D5的阳极经电阻R36接于运算放大器U3的输出端上，阴极经电阻R37接地，电阻R36起限流隔直作用，电阻R37的两端并联有电容E9，二极管D5的阴极还与电压比较器U4的输入端相连接。二极管D5实现音频信号的半波整流，电阻R37和电容E9将整流后的音频信号转化为直流信号，输入至电压比较器U4中。改变电阻R37和电容E9的参数可以调节时间常数。

所示的电压比较器U4采用型号为LM3914的10级精密电压比较器，二极管D5的阴极与LM3914的信号输入端Sin相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R38与其Rout端和RHI端均相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R39与电源地GND和RLO接线端相连接，改变电阻R38和电阻R39二者的比例，可以调节用于表征音量大小的LED灯排的指示灵敏度。所示LED灯组包含10个LED发光二极管，10个LED发光二极管的标号分别为LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13；10个LED发光二极管的阳极均接于电源正上，LM3914的十位输出端D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10分别与10个LED发光二极管LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13的阴极相连接。

电压比较器LM3914通过将输入的音频信号大小与基准电压进行比较，当音频信号的音量较大时，其与基准电压的差值也较大，基准电压会驱使更高多位的LED发光二极管进行发光显示，当音频信号的音量较小时，其与基准电压的差值也较小，基准电压会驱使较少的LED发光二极管进行发光显示，以使实验人员从视觉上识别语音信号的音量大小。

Claims (3)

1.一种利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，包括第一耳机插孔（1）、第二耳机插孔（2）、运算放大器U2A（3）、运算放大器U2B（4）、扬声器SP1（7）和电压比较器U4（6），第一耳机插孔为只具有左右声道的耳机插孔，第二耳机插孔为具有耳机和话筒功能插头的插孔；其特征在于：第一耳机插孔中的左、右声道触片分别与运算放大器U2A、U2B的同相输入端相连接，U2A的同相输入端经接地电阻R20接地，U2A的反相输入端经隔直电容E5和电阻R22的串联电路接地，U2A的反相输入端与其输出端经电阻R24相连接；运算放大器U2B的同相输入端经接地电阻R21接地，U2B的反相输入端经隔直电容E6的和电阻R19的串联电路接地，U2B的反相输入端与其输出端经电阻R23相连接；U2A、U2B的输出端分别经电阻R25、电阻R26与隔直电容E7的正极相连接，电阻R25、R26实现第一耳机插孔左、右声道信号的混合；具有左右声道的耳机插入第一耳机插孔（1）后作为麦克使用，具有耳机和话筒功能的耳机插入第二耳机插孔（2）后作为麦克之用；

第二耳机插孔的耳机触片经电阻R27接于电源正上，经电阻R28接于隔直电容E7的正极；第二耳机插孔的麦克触片经电阻R30接于电源正上，经电阻R29接于隔直电容E7的正极；E7的负极经电阻R31接于电源正上，经电位器RW2接于电源地上；

运算放大器U3的同相输入端接于电位器RW2的可变电阻端，U3的同相输入端经电阻R32接地，U3的反相输入端经隔直电容E8和电阻R33的串联电路接地，U3的反相输入端与其输出端经电阻R34相连接；扬声器SP1接于U3的输出端和电源地上，电容C1与电阻R35串联后电路与扬声器SP1相并联；运算放大器U3的输出端依次经电阻R36、二极管D5接于电压比较器U4的输入端，电压比较器U4的输出端连接有若干用于指示U3所输出信号的音量大小的LED灯组。

2.根据权利要求1所述的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，其特征在于：所述二极管D5的阳极与电阻R36相连接，阴极与电压比较器U4的输入端相连接，所述二极管D5的阴极经电阻R37与电源地相连接，电阻R37的两端并联有电容E9。

3.根据权利要求1或2所述的利用耳机做话筒的实验用音频放大电路，其特征在于：所述电压比较器U4采用型号为LM3914的10级精密电压比较器，LM3914的信号输入端Sin与二极管D5的阴极相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R38与其Rout端和RHI端均相连接，LM3914的基准电压端REJ经电阻R39与电源地GND和RLO接线端相连接；所述LED灯组包含10个LED发光二极管，10个LED发光二极管的标号分别为LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13；10个LED发光二极管的阳极均接于电源正上，LM3914的十位输出端D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9、D10分别与10个LED发光二极管LE4、LE5、LE6、LE7、LE8、LE9、LE10、LE11、LE12、LE13的阴极相连接。

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