CN112218223A - 一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路 - Google Patents

一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，包括广播音频功放和n个扬声器，所述广播音频功放通过总线IN1/总线IN2连接一个扬声器掉线检测模块的OUT1/OUT2两端，而且，每只扬声器内并联了一只1MΩ的诊断电阻，使得每只扬声器消耗48uA的直流电流，n为大于0的自然数；其中：扬声器通过阻抗匹配音频变压器BY、音频电容CY/电容CY’并联扬声器掉线检测模块；广播音频功放的音频信号以110V定压形式输出，且在其内部产生DC48V的直流电压，所述直流电压通过两个音频扼流圈分别连接总线IN1和总线IN2；扬声器掉线检测模块包括电压无极性取电电路、差分放大电路和采样隔离电路，检测量程大、且能自动适应“被检测物理量”；以适应挂接不同数量扬声器的情况；检测物理量“隔离采样”；差分放大电路检测“被检测物理量”和“被检测物理量的变化量”。

Description

一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路
技术领域
本发明属于通讯设备的掉线检测领域，涉及一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路。
背景技术
在应急广播领域，广播系统的功放通过2根总线(称为广播总线)与多只扬声器连接，扬声器通过阻抗匹配音频变压器并联在广播总线上；功放的音频信号以峰峰110V定压形式输出，在功放内部产生有DC48V的直流电压，经过2个音频扼流圈施加在广播总线上；“扬声器掉线检测模块”挂接在广播总线上，每只模块的出口可接多只扬声器，正常情况下对所接扬声器在线与否进行监视，当有1只或几只扬声器掉线时，模块会通过T+\T-口输出一个经过光隔离的具有足够宽度的脉冲信号。
发明内容
本发明的目的在于：提供了一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，解决了上述问题的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，包括广播音频功放和n个扬声器，所述广播音频功放通过总线IN1/总线IN2连接一个扬声器掉线检测模块，n为大于0的自然数；
其中：扬声器通过阻抗匹配音频变压器BY、音频电容CY/电容CY’并联扬声器掉线检测模块的接口OUT1/接口OUT2，同时每只扬声器内并联了一只1MΩ的诊断电阻；广播音频功放的音频信号以110V定压形式输出，且在其内部产生DC48V的直流电压，所述直流电压通过两个音频扼流圈分别连接总线IN1和总线IN2；扬声器掉线检测模块包括电压无极性取电电路、自适应差分放大电路和采样隔离电路；
所谓自适应差分是指，当被检测物理量因为OUT1/OUT2所并接的扬声器数量不同时(比如1只-30只)，能够保持正确的工作状态(T1导通)并准确检出物理量的变化量。【因为T1的基极得到了100％的被检物理量Vi，而T2的基极由于RJ1\RJ2的分压，得到了97％的被检物理量Vi’；并且Vi是可以紧跟扬声器在线数量的变化而变化，而由于设置了大电容CJ2，Vi’只能缓慢变化，其时间常数约为(RJ9+RC1)*CJ2；
电压无极性取电电路从总线IN1/总线IN2取得工作电源，并对差分放大电路和采样隔离电路供电；通常，取样电路中应在R1-DU1-R2的DU1加音频旁路电容(比如CC1)，但由于DU1的输出设有大容量的滤波电容，其容抗远小于R1+R2，故可取消DU1的音频旁路电容而节约成本、提高可靠性。
采样隔离电路采集n个扬声器的采样电流nI，并通过隔离光耦UC1的输出端输出到三极管T1/三极管T2的基级；从隔离光耦UC1的输出端到三极管T2基级的连接线路上串联电阻RJ9，隔离光耦UC1的输出端与电阻RJ9之间连接电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接地，且电阻RC2将采样电流nI形成用于监测的电压信号Vi；电阻RJ9与三极管T2的基级之间连接电阻RC10一端，电阻电阻RC10另一端接地；
具体原理：采样隔离电路包括电容CC1\桥式电路DC1\隔离光耦UC1\电阻RC1\电阻RC2，采集n个扬声器的采样电流nI，并通过隔离光耦UC1的输出端输出RC2上；这就是被检物理量Vi；Vi一方面直接通过RJ6输入给T1基极，另一方面经过RJ9-RJ10的分压衰减并通过CJ2的稳定输入给T2基极；这样，T1的基极可以迅速跟进Vi的变化，而T2的基极只能缓慢跟进Vi的变化；隔离光耦UC1使得本模块检测电路的“地”浮起，并且只与R1\R2接入IN1\IN2的位置有关，真正实现‘单点浮地’，以保证本检测电路的可靠性，加上本检测电路以U2光电隔离输出，使得本模块实现完全的采样、检测、输出隔离；可以最大限度地放宽下级应用限制。
自适应差分放大电路包括三极管T1和三极管T2，其中输入的电压信号Vi通过电阻RJ9和电阻RJ10分压，实际输出电压信号为Vi'，且当Vi'＜Vi时：输出电平VC2＞VC1，三极管T1导通，输出光耦U2无输出；且当Vi'大于Vi时：输出电平VC2＜VC1，三极管T2导通，输出光耦U2输出端转导通状态。
进一步，所述电压无极性取电电路包括桥式电路DU1，桥式电路DU1第一交流输入端通过电阻R1连接总线IN1、第二交流输入端通过电阻R2连接总线IN2、第一直流输出端接地、第二直流输出端通过电容C1接地。
进一步，所述采样隔离电路包括电容CC1，电容CC1的一端并联扬声器和桥式电路DCI的第一交流输入端，电容CC1的另一端并联桥式电路DCI的第二交流输入端和总线IN2；桥式电路DCI的第一直流输出端和第二直流输出端均连接隔离光耦UC1的输入端，隔离光耦UC1的输出端通过电阻RC1与桥式电路DU1第二直流输出端连接。
进一步，所述电阻RJ10与三极管T2的基级之间连极性电容CJ2一端，极性电容CJ2另一端接地。
进一步，所述扬声器包括并不限于30个。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.检测量程大、且能自动适应“被检测物理量”；以适应挂接不同数量扬声器的情况；
2.检测物理量“隔离采样”；差分放大电路检测“被检测物理量”和“被检测物理量的变化量”，
3、检测结果以光电隔离的方式进行脉冲输出；脉冲隔离输出、电路简单、成本低。
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，其中：
图1是本发明掉线检查电路示意图；
图2是本发明扬声器掉线检测模块电路示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。
需要说明的是，术语“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。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
本发明较佳实施例提供的一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，如图1、图2所示，包括广播音频功放和n个扬声器，所述广播音频功放通过总线IN1/总线IN2连接一个扬声器掉线检测模块，n为大于0的自然数；
其中：扬声器通过阻抗匹配音频变压器BY、音频电容CY/电容CY’并联扬声器掉线检测模块的接口OUT1/接口OUT2，同时每只扬声器内并联了一只1MΩ的诊断电阻；广播音频功放的音频信号以110V定压形式输出，且在其内部产生DC48V的直流电压，所述直流电压通过两个音频扼流圈分别连接总线IN1和总线IN2；音频扼流圈起阻隔总线IN1/总线IN2的110V音频信号进入直流电源的作用。
扬声器掉线检测模块包括电压无极性取电电路、自适应差分放大电路和采样隔离电路；
电压无极性取电电路从总线IN1/总线IN2取得工作电源，并对差分放大电路和采样隔离电路供电；采样隔离电路采集n个扬声器的采样电流nI，并通过隔离光耦UC1的输出端输出到三极管T1/三极管T2的基级；从隔离光耦UC1的输出端到三极管T2基级的连接线路上串联电阻RJ9，隔离光耦UC1的输出端与电阻RJ9之间连接电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接地，且电阻RC2将采样电流nI形成用于监测的电压信号Vi；电阻RJ9与三极管T2的基级之间连接电阻RC10一端，电阻电阻RC10另一端接地；
自适应差分放大电路包括三极管T1和三极管T2，其中输入的电压信号Vi通过电阻RJ9和电阻RJ10分压，实际输出电压信号为Vi'，且当Vi'＜Vi时：输出电平VC2＞VC1，三极管T1导通，输出光耦U2无输出；且当Vi'大于Vi时：输出电平VC2＜VC1，三极管T2导通，输出光耦U2输出端转导通状态。
具体检测时，首先通过无极性取电电路在总线IN1/总线IN2上取得工作电源：并对差分放大电路和采样隔离电路供电，然后通过采样隔离电路采集扬声器的采样电路，n个扬声器的采样电流nI，每只扬声器48uA；若该模块接30只扬声器，待检电流则为48*30＝1440uA
当有1只掉线时，待检电流减少48uA，即减少48/1440＝3.3％；
采样电流nI通过隔离光耦UC1，隔离光耦UC1将采样电流nI按比例地转移到其输出端，通过电阻RC2，在电阻RC2上形成用于检测的电压信号Vi，具体的本电路不对电阻值RC2电阻值做限定，根据实际情况选用合适的RC2电阻值以获得合适的信号电压，
电压信号Vi通过电阻RJ9\RJ10分压，使得输入到三极管T2基级的电压信号为Vi'，正常情况下Vi'为Vi的98％左右，检测信号Vi大于Vi'而使三极管T1导通，此时输出电平VC2＞VC1,而输出光耦U2无输出；当有扬声器掉线时，Vi会突然降低到Vi'以下，此时三极管T2导通三极管T1截止，此时输出电平翻转：VC1＞VC2，光耦U2的输入发光管被驱动，光耦U2输出端转导通状态；即检查到扬声器的掉线情况。
实施例二
图2所示，本实施例在实施例一的基础上，优选地，由DU1、R1、R2、C1组成无极性取电电路；使得“扬声器掉线检测模块电路”不分极性地接入总线IN1/总线IN2入口，该电路都获得对GND端48V的直流电压，该电压作为“扬声器掉线检测模块电路”的工作电压。电阻RJ10与三极管T2的基级之间连极性电容CJ2一端，极性电容CJ2另一端接地，电容极性CJ2用于保持Vi’的稳定，当有扬声器掉线时，Vi会突然降低到Vi'以下，此时三极管T2导通三极管T1截止，此时输出电平翻转：VC1＞VC2，光耦U2的输入发光管被驱动，光耦U2输出端转导通状态；极性电容CJ2在T2导通时会通过电阻RJ5和电阻RJ9放电，从而使Vi'逐渐降低，而后电阻RJ9与电阻RJ10的分压作用显现，差分电路回到三极管T1导通三极管T2截止的原始状态，整个一个扬声器掉线的响应过程完成，选择合适的CJ2的容量以确定合适的响应过程时间。
优选地，扬声器内部设1MΩ的直流电阻，该电阻RY并联在“总线IN1/总线IN2”上，48V直流电压通过该电阻RY形成48/1MΩ＝48uA的直流电流；扬声器内CY\CY'两只通交隔直电容，使总线IN1/总线IN2的音频信号通过CY\CY'两只通交隔直电容而施加到音频变压器上，从而使变压器次级的扬声器发声。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，其特征在于：包括广播音频功放和n个扬声器，所述广播音频功放通过总线IN1/总线IN2连接一个扬声器掉线检测模块，n为大于0的自然数；
其中：通过阻抗匹配音频变压器BY、音频电容CY/电容CY’并联扬声器掉线检测模块的接口OUT1/接口OUT2，同时每只扬声器内并联了一只1MΩ的诊断电阻；广播音频功放的音频信号以110V定压形式输出，且在其内部产生DC48V的直流电压，所述直流电压通过两个音频扼流圈分别连接总线IN1和总线IN2；扬声器掉线检测模块包括电压无极性取电电路、自适应差分放大电路和采样隔离电路；
电压无极性取电电路从总线IN1/总线IN2取得工作电源，并对差分放大电路和采样隔离电路供电；采样隔离电路采集n个扬声器的采样电流nI，并通过隔离光耦UC1的输出端输出到三极管T1/三极管T2的基级；从隔离光耦UC1的输出端到三极管T2基级的连接线路上串联电阻RJ9，隔离光耦UC1的输出端与电阻RJ9之间连接电阻RC2的一端，电阻RC2另一端接地，且电阻RC2将采样电流nI形成用于监测的电压信号Vi；电阻RJ9与三极管T2的基级之间连接电阻RC10一端，电阻电阻RC10另一端接地；
自适应差分放大电路包括三极管T1和三极管T2，其中输入的电压信号Vi通过电阻RJ9和电阻RJ10分压，实际输出电压信号为Vi'，且当Vi'＜Vi时：输出电平VC2＞VC1，三极管T1导通，输出光耦U2无输出；且当Vi'大于Vi时：输出电平VC2＜VC1，三极管T2导通，输出光耦U2输出端转导通状态。
2.根据权利要求1所述的一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，其特征在于：所述电压无极性取电电路包括桥式电路DU1，桥式电路DU1第一交流输入端通过电阻R1连接总线IN1、第二交流输入端通过电阻R2连接总线IN2、第一直流输出端接地、第二直流输出端通过电容C1接地。
3.根据权利要求1所述的一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，其特征在于：所述采样隔离电路包括电容CC1，电容CC1的一端并联扬声器和桥式电路DCI的第一交流输入端，电容CC1的另一端并联桥式电路DCI的第二交流输入端和总线IN2；桥式电路DCI的第一直流输出端和第二直流输出端均连接隔离光耦UC1的输入端，隔离光耦UC1的输出端通过电阻RC1与桥式电路DU1第二直流输出端连接。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，其特征在于：所述电阻RJ10与三极管T2的基级之间连极性电容CJ2一端，极性电容CJ2另一端接地。
5.根据权利要求4所述的一种差分式定压音频输出总线扬声器掉线检测电路，其特征在于：所述扬声器包括并不限于30个。
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