CN1120493C - 信号中断检测电路装置 - Google Patents

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Abstract

用于检测声音信号的信号中断的电路装置，包括整流器元件(4；17，19)，其输入端加入声音信号，和积分器元件(5；20)，整流器元件的输出加到该积分器。提供控制单元(6)，它将积分器元件输出和预定阈值比较，并在预定时间间隔内控制开关装置(7；21)以将积分器元件输出调整到阈值，若积分器元件输出在预定时限内小于或大于阈值，控制单元检测到信号中断。

Description

信号中断检测电路装置
本发明涉及一种用于检测声音信号的信号中断的电路装置，包括一整流器元件，在其输入端加入声音信号，和一积分器元件，整流器元件的输出信号加到该积分器。
这种电路装置可以从Philips IC TEA 0657得知。该已知电路装置用于检测在快卷方式时盒式磁带的磁带上的信号中断。在该已知电路装置中，声音信号首先通过整流器元件被整流，接着通过积分器元件被积分，再被加到第一比较器，其后接带有第二比较器的另一个积分器元件。积分器元件由电容器和电阻器构成。当第一比较器的输入信号在某一时间间隔内保持低于第一比较器的阈值时(该时间间隔基本上由第二积分器元件的时间常数限定)，则中断被检测到。
这种电路装置的最小可检测中断长度由第二积分器元件的时间常数确定，以后不能改变。
本发明的目的是提供一种用户友好的、多用途的、在开头段落中所限定的类型的电路装置。
为实现此目的，根据本发明提供了一个控制单元，该控制单元使积分器元件的输出信号和预定的阈值进行比较，控制单元在预定的间隔长度的时间间隔内控制开关装置，开关装置把积分器元件的输出信号调整到预定的信号参考值，如果积分器元件的输出信号在预定的时限内小于或大于阈值，则控制单元检测到信号中断。
如果在一时间间隔内加到电路的声音信号不存在任何中断，则积分器元件的整流和积分输出信号在该时间间隔内超过阈值，从而控制单元检测到没有中断发生。在时间间隔的末端，积分器元件输出信号被调整到预定的信号参考值，比如地电位，声音信号再次通过整流器元件和积分器元件被整流和积分。在没有任何中断的声音信号中，积分器元件的输出信号在下个时间间隔再次超过阈值，结果，控制单元检测到没有中断发生，在该时间间隔的末端，积分器元件输出信号被再次调整到信号参考值。
但是，当声音信号发生中断时，积分器元件的整流和积分输出信号在此时间间隔内不增加，结果，不超过阈值，于是发信号通知控制单元：声音信号可能发生中断。在时间间隔的末端，积分器元件输出信号被再次调到信号参考值，但是由于声音信号中的中断，积分器元件的输出信号相对信号参考值在此时间间隔内基本上没有改变。例如由于噪声信号的原因，积分器元件的输出信号相对信号参考值最多稍有增加。为得到可靠的中断检测，测量多个连续的时间间隔是有益的。如果积分器元件的输出信号在一定数量的连续的时间间隔内都没有达到阈值，则控制单元将此解释为信号中断，并且开始适当的控制功能。检测信号中断所必须的数量的时间间隔(在其中，积分器元件的输出信号不超过阈值)将由控制单元预置的时限所决定。该时限决定于所想要的最小被检测的中断长度。
由于所限定的在预定的间隔长度的时间间隔内将积分器元件的输出信号调整到预定信号参考值，检测非常短的信号中断也是可能的。最小被检测的中断长度是可以通过预定的时间间隔长度和预定的时限进行调整的。
通过本电路装置，声音信号的动态特性可以被检测和显示，比如积分器元件的输出信号被用来驱动条显示(bar display)。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于控制单元根据积分器元件的输出信号来设定阈值、时间间隔长度和/或时限。
一般来说，积分器元件的输出信号的噪声电平随着信号幅度的增加而增加。通过控制单元，能够根据幅度调整阈值，比如作为一个规定，阈值随着幅度的增加而增加。这使得能够保证可靠的中断检测，甚至对小幅度的信号也是如此。
尤其在快卷时，盒式磁带装置的盒式磁带的带速在磁带的始端和末端之间不是不变的，而是根据卷轴上的变化的卷动直径而变动的。因为盒式磁带装置的磁头基本上形成一个电感，感应电压的幅度随着带速的增加而增加，结果随着磁带速度的改变而改变。这种因为磁带速度改变的幅度变化可以通过相应的阈值调整来补偿，以使它们不影响中断检测。同样地，可以通过适当改变时间间隔长度或时限而使最小可检测的中断长度不受带速变动的影响。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于阈值、时间间隔长度和/或时限可以被用户设定，尤其可通过EEPROM或软件程序设定。
比如，如果本电路装置被用于车辆无线装置或车辆无线装置的盒式录音机，则能够在安装车辆无线装置或盒式录音机之前，通过EEPROM来调整阈值、时间间隔长度和/或时限。比如，车辆无线装置或盒式录音机的用户也可能通过控制盘操作软件程序，信息可以通过它传送给控制单元，由此用户可以独立地调整阈值、时间间隔长度和/或时限。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于控制单元可以被集成到一个微型计算机内。
整流器元件和积分器元件能够简单地由分立元件(二极管和电容)构成。控制单元由微型计算机实现。积分器元件的输出信号被加到微型计算机的控制输入端，在微型计算机中，积分器元件的输出信号通过模拟/数字变换器转换为数字信号。这样，能够通过数字信号处理算法或软件程序实现控制单元的进一步的功能。这种软件程序是高度灵活的，可以根据控制输入端的输入信号“在线”地控制阈值、时间间隔长度和/或时限，或者由用户通过EEPROM或控制面板设定这些参数。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于控制单元、整流器元件和积分器元件被集成为一个微型计算机的软件程序。
整流器元件、积分器元件和控制单元的功能可作为一个微型计算机的软件程序实现。这样的装置是高度灵活的，但是它需要足够的计算能力。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于电路装置被用于检测盒式磁带装置的磁带上的信号中断。
根据本发明的电路装置使得能够实现盒式磁带装置的音乐搜索系统能被实现，该音乐搜索系统在快卷方式下能够确定下一个音轨。
本发明的另一个有益的实施方案的特征在于电路装置被用于检测带有RDS的车辆无线装置所接收到的信号的信号中断。
带有RDS(无线数据系统)的车辆无线装置能自动确定某一被选电台的最强接收频率，并且随着车辆位置的改变而自动改变频率。为确保用户不觉察到这种频率改变，在被接收的信号的中断期间内实现这种改变是有益的。通过根据本发明的电路装置，被接收的信号中的这种信号中断能够被检测并被用于合适的频率改变。因为通过根据本发明的电路装置也能够检测到非常短的中断信号，所以比如能够使用在音轨中的低音(bass tones)和高声的低音(loud base tones)之间的短中断以便改变频率。
如上所描述，被检测的最小中断长度很容易被改变。结果，该电路装置可用于对所接收的RDS信号的信号中断检测和在带有盒式录音机的RDS车辆无线系统中的盒式磁带装置的磁带的信号中断检测。
当RDS信号被加到本电路装置时，控制单元选择非常短的最小中断以使非常短的中断可用于改变频率。当盒式磁带装置的信号被加到电路装置时，选择较长的信号中断以便只检测在两个音轨之间的较长的中断而不是一个音轨内的短中断。
根据本发明的电路最好用于音响设备、车辆无线装置或盒式录音机。
参照附图，将更详细地描述本发明的一个实施方案。包括如下附图：
图1是用于检测声音信号的信号中断的电路装置的实施方案的方块图，包括一个声源、一个放大器、一个整流器元件、一个积分器元件、一个开关装置和一个控制单元。
图2显示了图1所示的部件，即放大器、整流器元件、积分器元件、开关装置的例子。
图3显示了在没有发生中断的期间内声源所提供的声音信号的电压波形的例子。
图4显示了在声源提供图3所示的信号的期间内积分器元件的输出电压信号。
图5显示了在发生中断的期间内声源所提供的声音信号的电压波形的例子
图6显示了在声源提供图5所示的发生中断的信号的期间内，积分器元件的输出电压信号。
图1概略地显示了用于检测声音信号的信号中断的电路装置的方块图。声源1具有把声音信号加到放大器3的信号输出端2。比如，声源1可以是使用盒式磁带的盒式录音机，声音信号可以是记录在磁带上的，而相互之间是由通过根据本发明的电路装置检测的中断而被分隔开的。声源1的另一个可能的例子是车辆无线装置的RDS(无线数据系统)调谐器，该例中声音信号是调谐器所接收到的信号。RDS系统调谐器自动确定某一被用户选择的电台的最好接收频率，并且当车辆位置改变时自动改变频率。为保证用户不听到这种频率改变，合乎需要的情况是在被传送的信号的中断内实现频率改变。通过根据本发明电路装置，也可以实现这种中断检测。
声源1提供的声音信号在放大器3被放大，接着被加到整流器元件4。如果声源1提供的声音信号的幅度足够大，则放大器3能够省去。经整流器元件整流的声音信号被加到积分器元件5，积分器元件5具有积分器输出端5a。积分器输出端5a和控制单元6的控制输入端6a及开关装置7相连。控制单元6具有第一控制输出端6b，第一控制输出端6b和开关装置7的控制输入端7a相连。如果控制单元6把控制信号或控制脉中从第一控制输出端6b传送到开关装置7的控制输入端7a，则积分器元件5的信号输出端5a就被接到预定的信号参考值，比如地电位。控制单元6具有第二控制输出端6c，第二控制输出端6c和声源1的控制输入端1a相连。
控制单元可以通过比如微型计算机来实现。整流器元件4、积分器元件5和开关装置7可以由分立元件来实现。但是，也可能把整流器元件4、积分器元件5和开关装置7集成为微型计算机的软件程序。
接着，一个图上未显示的模拟-数字转换器把加到控制单元6的控制输入端6a的积分器元件5的模拟输出信号转换为数字信号。控制单元6执行控制程序，通过这个程序，来自控制输入端6a的数字化输入信号被进一步处理。控制单元6的控制程序以预定的阈值来比较来自控制输入端6a的数字化输入信号。阈值可以被存储例如在控制单元6能利用的EEPROM中，图上未显示，或者，阈值可由用户通过输入单元输入到控制单元，图上未显示。另外，控制程序可根据控制输入端6a的输入信号的幅度或其他参数自动控制阈值。控制程序的相应的算法最好是阈值随控制输入端6a的输入信号的输入幅度的增加而增加。控制输入端6a的数字化输入信号也可以用来例如驱动条显示(bardisplay)以显示声音信号的动态特性。控制单元6的控制程序也通过第一控制输出端6b来控制开关装置7的开关操作。控制单元6在预定间隔长度的间隔内将控制脉冲传送到开关装置7的控制输入端7a，结果，开关装置7使积分器输出端5a连到一固定的参考电位，该电位最好是地电位。如果声音信号不发生任何中断，则积分器元件5的输出信号在间隔内超过阈值，控制单元6的控制程序检测到在声音信号中没有发生中断。但是，如果在声音信号中发生中断，则积分器元件5的输出信号在处于中断内的间隔期间不增加，因而它不超过阈值。在限定最小中断长度的预定时限后，控制程序通过第二控制输出端6c向声源1的控制输入端1a提供一个脉冲或信号，由此向声源指示：控制单元6已在声音信号中检测到中断。控制程序使得(一)时间间隔长度(控制单元6便是按此时间间隔长度控制开关装置7的)和(二)时限(控制单元6即是在此时限之后检测信号中断并把它传送给声源1的)都能根据控制输入端的输入信号来被控制。另外，用户能通过比如被控制单元6利用的EEPROM来调整时间间隔长度和时限。
图2是图1的放大器3、整流器元件4、积分器元件5和开关装置7的电路图。
晶体管10的基极通过电阻11被接到正直流电位+U，及通过电阻12被接到参考电位。声音信号FA通过电容13被加到晶体管10的基极。晶体管10的集电极通过电阻14被接到正直流电位+U，晶体管10的发射极通过电阻15被接到参考电位。晶体管10的集电极通过电容16和二极管17而与图1的控制单元6的控制输入端6a相串联。电容16和二极管17之间的节点通过电容18被接到参考电位，同时通过和电容18并联的二极管19被接到参考电位。控制输入端6a通过电容20和参考电位相连。晶体管21的集电极被连到控制输入端6a，发射极被接到参考电位，基极通过电阻22被连到图1所示的控制单元的控制输出端6b。
声音信号FA通过电容13被加到作为放大器的晶体管10。被放大的输出信号通过二极管17和19被整流，然后通过电容20被积分。晶体管21和电容20并联，起开关的作用，当晶体管21的基极从控制输入端6a接收到一个控制脉冲或控制信号时，在预定的时刻使电容20放电。整流信号被加到控制输入端6a。为使比如噪声的干扰的影响减少到最小，电容13、16和18给电路一个带通(band-pass)特性。比如，如果电路装置被用来检测盒式磁带的磁带上的中断，则电容20在快进或快速倒卷动方式时通过由控制单元6的控制输出端控制的晶体管21被放电，比如，每10毫秒被放电几微秒。在此之后，立即由控制单元6的模拟/数字转换器(图上未显示)测量控制单元6的控制输入端6a上的模拟电压。在模拟信号FA的信号中断期间，在电容21上的模拟信号在通过晶体管21放电后，保持在一个低于被控制程序所确定的阈值的水平上，结果，如果该阈值在预定的时限内没有被超过，则控制单元6检测到信号中断。
图3显示了对于时间轴t绘制的没有任何信号中断的声音信号的电压波形V。
图4显示了当图3所示的声音信号被加到如图1和2所示的根据本发明的电路装置时，对于时间轴t绘制的在控制单元6的控制输入端6a的输入信号的电压波形V。
在T1、T2、T3、T4和T5时刻，积分器输出端5a被接到参考电位，电容20被接到参考电位，这样，它通过晶体管21被放电。在这些单独的T1、T2、T3、T4和T5时刻之间，声音信号被积分，在控制单元6的控制输入端6a处的信号非连续地增加，并在各个T1、T2、T3、T4和T5时刻之间的每个时间间隔之内超过阈值S。
图5显示了对于时间轴t绘制的在时间期间IV内具有信号中断的声音信号的电压波形V。
图6显示了当如图5所示的声音信号被加到如图1、图2所示的根据本发明的电路装置时，对于时间轴t绘制的控制单元6的控制输入端6a的输入信号的电压波形图。图6的时间轴以不同于图4的方式表示。电容20通过晶体管21(图2)被放电到参考电位，积分器元件5的输出端5a通过开关装置7(图1)按图6的每个方框接到参考电位10次，即，在T10和T30时刻之间发生20次放电。可以明显地看出，在中断IV的位置，积分器元件的输出信号基本上保持不变，结果，在各个时间间隔内，阈值S没有被超过。根据在控制程序中设下的中断长度的规定，当出现一定数量的阈值不被超过的间隔后，检测到发生中断。

Claims (10)

1、一种用于检测声音信号的信号中断的电路装置，包括一整流器元件(4；17，19)，在其输入端加入声音信号，和一积分器元件(5；20)，所述整流器元件(4；17，19)的输出信号加到该积分器，其特征在于，提供有一控制单元(6)，该控制单元(6)使积分器元件(5；20)的输出信号和预定阈值进行比较，控制单元(6)在预定的间隔长度的时间间隔内控制开关装置(7；21)，开关装置将积分器元件(5；20)的输出信号调整到一预定信号参考值，如果积分器元件的输出信号在预定时限内小于或大于阈值，则控制单元(6)检测到信号中断。
2、根据权利要求1的电路装置，其特征在于，控制单元(6)根据积分器元件(5；20)的输出信号调整阈值、时间间隔长度和/或时限。
3、根据权利要求1的电路装置，其特征在于，阈值、时间间隔长度和/或时限可以由用户设定，尤其可通过EEPROM或软件程序设定。
4、根据权利要求1到3中任一项的电路装置，其特征在于，预定的时限包括至少两个时间间隔。
5、根据权利要求1到4中任一项的电路装置，其特征在于，控制单元(6)被集成到一微型计算机内。
6、根据权利要求1到5中任一项的电路装置，其特征在于，控制单元(6)、整流器元件(4；17，19)和积分器元件(5；20)被集成为一个微型计算机的软件程序。
7、根据权利要求1到6中任一项的电路装置，其特征在于，该电路装置被用于盒式磁带装置的磁带上的信号中断检测。
8、根据权利要求1到7中任一项的电路装置，其特征在于，该电路装置被用于带RDS的车辆无线装置所接收的信号的信号中断检测。
9、一种声音装置，包括根据权利要求1到8中任一项的电路装置。
10、一种盒式录音机，包括根据权利要求1到8中任一项的电路装置。
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