CN1829392B - 啸声检测电路 - Google Patents

Abstract

在啸声检测电路中，音频信号电压生成器根据输入音频信号的电平生成音频信号电压；电容器可根据音频信号电压进行充放电，并获得监控电压；指示电路由监控电压激活并提供表示在输入音频信号中包含啸声噪声的报警；当音频信号电压低于监控电压时放电元件根据第一时间常数使电容器放电，从而降低监控电压；当音频信号电压高于监控电压时充电元件根据设定为比第一时间常数大的第二时间常数使电容器充电，从而升高监控电压以激活指示电路。

Description

啸声检测电路

技术领域

本发明涉及一种适用于音频混频器等中的啸声检测电路(howlingdetection circuit)。

背景技术

当啸声出现时，混频器等需要迅速确定啸声源并根据确定的啸声源进行电平控制，频率特性控制等。关于啸声检测方法，已经提出过多种技术。例如，日本专利公开号Heisei 4-277977公开一种技术，其通过测量音频信号中各频率成分(frequency component)的电平，将每一频率成分的已测电平与其他频率成分的已测电平相比较，并根据比较结果判断非自然高电平的频率成分是否出现在音频信号的频率成分中来检测啸声。

然而，上述技术的缺点在于需要如频率成分检测等的复杂程序，导致啸声检测电路的结构复杂以及在混频器等中安装啸声检测电路时成本增加。特别，因为混频器将多个输入信道的音频信号混合以产生一输出信号，所以每一输入信道都必须具有啸声检测电路，只要啸声出现，就可迅速确定输入信道中作为啸声源的信道。在这种结构中，需要与输入信道数目相对应的啸声检测电路，因而导致成本增加。

假设自麦克风输入的音频信号由放大器放大后经扬声器输出，然后反馈到麦克风。这样，如果出现这样的频率成分，即其增益在一个由输入音频信号到麦克风的环路中超过“1”，那么啸声在该频率成分中出现。一旦啸声出现，只要麦克风和扬声器之间的位置关系或放大器的增益没有变化，啸声就将不停地继续下去。同时，假设人声或自然乐器声通过麦克风输入。这样，在语音或声音中会出现“波节”。该波节可被视为在发出语音或声音期间输入音频信号的可变电平降落的时刻。在这点上，可以根据麦克风输入中是否出现“波节”来方便地确定是否曾经出现啸声。

发明内容

本发明是针对上述问题提出的，本发明的目的在于提供一种可以利用简单结构来检测啸声的啸声检测电路。

为达到上述目的，本发明具有如下结构特征。这里，符号标记为本发明的说明提供参考。

根据本发明，能够实现本发明上述或其他目的的啸声检测电路包括：音频信号电压生成器2，4，6和8，其根据输入音频信号的电平产生音频信号电压V2；电容器18；指示电路22，24，26，28和30，其根据监控电压V3而提供警报，该监控电压V3是指穿过电容器18的电压；放电元件12，当监控电压V3高于或等于音频信号电压V2，即音频信号电压V2低于或等于监控电压V3时，该放电元件12根据第一时间常数((C10+C18)R12)使电容器18放电；以及充电元件16，当监控电压V3低于音频信号电压V2，即音频信号电压V2高于监控电压V3时，该充电元件16根据第二时间常数(R16·C18)使电容器18充电，所述第二时间常数(R16·C18)大于第一时间常数((C10+C18)R12)。其中音频信号电压生成器产生音频信号电压，当输入音频信号无啸声噪声时该音频信号电压具有可变电压电平，并且当输入音频信号包含啸声噪声时该音频信号电压具有不变的电压电平，音频信号电压的可变电压电平驱动放电元件以避免监控电压升高，而音频信号电压的不变电压电平驱动充电元件以帮助监控电压升高。

优选地，本发明的啸声检测电路的音频信号电压生成器2，4，6和8包括：限幅器6，当输入音频信号的电平低于或等于预定值(齐纳电压Vz)时，使音频信号电压V2与输入音频信号电平基本成比例，并且当输入音频信号的电平超过预定值(齐纳电压Vz)时，限制音频信号电压V2的增长以抑制输入音频信号电平的升高。

这样，根据本发明，当监控电压高于或等于音频信号电压时电容器根据第一时间常数快速放电，而当监控电压低于音频信号电压时电容器根据第二时间常数缓慢充电。因此，如果位于输入音频信号的电平降低处的语音或声音的“波节”在说话期间出现，那么监控电压可以立刻下降，从而使利用简单结构来检测啸声成为可能。

附图说明

图1为根据本发明示范实施方案的啸声检测电路的电路图。

具体实施方式

1.实施方案的结构

下面，将结合图1对本发明示范实施方案的啸声检测电路的结构进行说明。

本发明的啸声检测电路可置于混频器的每一输入信道以检测和显示相关输入信道内出现的啸声。在图1中，参考数字2表示放大器，其放大相关输入信道的输入音频信号S1并将放大的音频信号作为音频信号S2输出。通过电阻器4的音频信号S2施加通过齐纳二极管6。这里，当输入音频信号S1具有负极性时，齐纳二极管6负极的P1点的电压V1接近“0V”；而当输入音频信号S1具有正极性且放大器2的输出电平低于或等于齐纳二极管6的齐纳电压Vz时，齐纳二极管6负极的P1点的电压V1与输入音频信号S1的瞬时值成比例。当放大器2的输出电平超过齐纳电压Vz时，电压V1接近齐纳电压Vz。

这里，齐纳电压Vz设置为当啸声出现在输入音频信号S1中时音频信号S2的幅度期望达到的电平大小。如果音频信号S2的幅度超过齐纳电压Vz，那么电压V1具有齐纳电压Vz振幅大小的基本方波。这样，电压V1的波形基本不会受到输入音频信号S1电平变化的影响。电压V1通过二极管8施加到并联的电容器10和电阻器12上。结果，二极管8和电阻器12的结点P2点的电压V2具有平滑的电压V1波形。也就是说，在输入音频信号S1中出现啸声以及音频信号S2的幅度超过齐纳电压Vz的情况下，电压V2几乎是恒定的而与啸声的大小无关。这里，电容器10具有2.2μF的电容量C10，电阻器12具有1kΩ的阻抗R12。因此，如果音频信号S1的电平降低并且电压V1因此减小，那么电容器10内的电荷通过电阻器12快速放电，从而使电压V2快速减小。

接着信号电压V2通过二极管14和电阻器16的并联电路施加到电容器18上。这里，电容器18一端的P3点的电压为监控电压V3。二极管14的正极与P3点相连，负极与P2点相连。电阻器16具有68kΩ相对大的阻抗R16，并且电容器18具有22μF相对大的电容C18。结果，如果电压V2和V3之间的关系为V2＞V3，那么电阻器16和电容器18的相对大时间常数为R16·C18＝1.496，电容器18缓慢充电，从而使电压V3缓慢接近电压V2。另一方面，如果电压V2和V3之间的关系为V2＜V3，那么电流从电容器18经二极管14到电容器10，从而保持V2V3的状态。即V3-V2的值为二极管14最大的正向电压降(约0.6V)。这种状态下，因为电容器10和电容器18内的电荷通过电阻器12释放，故而放电的时间常数为(C10+C18)R12＝0.0242，约为充电时的1/60。

监控电压V3通过限流电阻器20施加到晶体管26的基极引出端。晶体管26的发射极引出端通过二极管28接地，电源30的预定直流(DC)电压通过电阻器24和用于啸声报警的发光二极管(LED)22施加到晶体管26的集电极引出端。假设处于导通状态的晶体管26的直流基极电压为VBE，二极管28的正向电压降为VD。这样，当监控电压V3高于或等于导通电压Von(＝VBE+VD)时，晶体管26打开，允许电流流过LED22、电阻器24、晶体管26以及二极管28，从而点亮LED22。

2.实施方案的工作方式

在上述结构中，当啸声出现在输入音频信号S1中以及音频信号S2的幅度超过齐纳二极管6的齐纳电压Vz时，电压V1具有齐纳电压Vz幅度大小的基本方波，并且信号电压V2立即升高到电压V1平滑的电平。这时，如果电压V2和V3之间的关系为V2＞V3，那么电容器18通过电阻器16缓慢的充电。在啸声出现的情况下，这一状态持续几秒后监控电压V3开始高于或等于导通电压Von。结果，晶体管26开始使LED22发光。因为混频器的各输入信道安装上述本发明的啸声检测电路，所以该混频器的各输入信道同样地提供有用于啸声报警的LED22，并且该LED22安装在混频器的控制板上。因此，如果LED22发光，那么使用者可以立刻知道在相关输入信道内啸声出现的概率高并从而迅速采取必要措施，包括降低相关输入信道的音量控制器。

另一方面，即使在没有啸声的状态下音频信号S2的幅度偶尔也会超过齐纳电压Vz。然而，在输入音频信号S1是对应如通过麦克风输入的如人声或普通乐器声的情况下，语音或声音的“波节”，即电平降落的时刻，出现在音频信号S2中。当音频信号S2的电平降落时，电压V2立即下降以与电压V3相等。接着，电容器10和电容器18内存储的电荷通过电阻器12快速释放，以使电压V2和V3变得足够低。这样，如果输入音频信号S1仅包含人声或普通乐器声的话，电容器18内存储的电荷在电压V3达到导通电压Von之前便释放，因此LED22不发光。

如上所述，音频信号电压生成器产生音频信号电压V2，当输入音频信号V1无啸声噪声(howling noise)时该音频信号电压V2具有可变电压电平，当输入音频信号V1包含啸声噪声时该音频信号电压V2具有不变的电压电平。音频信号电压V2的可变电压电平驱动放电元件12以防止监控电压V3升高，而音频信号电压V2的不变电压电平驱动充电元件16以帮助监控电压V3升高。

如上所述，根据本发明的实施方案，可以利用简单的电路检测输入音频信号S1中出现的啸声。特别地，当音频信号S1的电平缓慢由“0”上升时，电压V2与音频信号S1的幅度成比例地缓慢增长。然而，当音频信号S2的幅度达到齐纳二极管6的齐纳电压Vz后，电压V2受限以保持基本恒定。因此，当啸声出现时，可以根据基本相同的基于啸声持续时间的基准来检测啸声的出现，而几乎与啸声的电平无关。

3.改进的实施方案

尽管为了说明性目的已经公开本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员可以理解如下所述的各种改变、增加、替换都是可能的。

(1)尽管本发明上述实施方案中公开的电容器18的充电时间常数约为其放电时间常数的60倍，但是时间常数比并不仅限于此。只要充电时间常数大于放电时间常数就能够取得本发明的效果。例如，充电时间常数优选为放电时间常数的10倍或更多，更优选地为30倍或更多，最优选地为50倍或更多。

如上所述，充电时间常数设置为大于放电时间常数的10倍，更优选地为30倍或更多，并且最优选地为50倍或更多，以便与电容器18的充电相比放电元件12使电容器18快速放电，与电容器18的放电相比充电元件16使电容器缓慢充电。典型地，放电时间设置为小于0.1秒而充电时间设置为大于1秒。

(2)尽管上述实施方案公开的啸声检测电路应用于音频混频器，但本发明并不仅限于此。本发明的啸声检测电路能够应用在各类音频设备的啸声检测中。例如，上述实施方案的电路可置于在单独的麦克风中。这样，假设LED22发光，相关麦克风的使用者就能够识别在相关麦克风中出现的啸声，并从而采取必要措施，包括改变麦克风的方向。

Claims (4)

1.一种啸声检测电路，包括：

音频信号电压生成器，其根据输入音频信号的电平生成音频信号电压；

电容器，其根据音频信号电压进行充放电，并获得监控电压；

指示电路，其通过监控电压激活以提供表示在输入音频信号中包含啸声噪声的报警；

放电元件，当音频信号电压低于监控电压时其根据第一时间常数使电容器放电，从而降低监控电压；以及

充电元件，当音频信号电压高于监控电压时其根据设定为比第一时间常数大的第二时间常数使电容器充电，从而升高监控电压以激活指示电路，

其中音频信号电压生成器产生音频信号电压，当输入音频信号无啸声噪声时该音频信号电压具有可变电压电平，并且当输入音频信号包含啸声噪声时该音频信号电压具有不变的电压电平，音频信号电压的可变电压电平驱动放电元件以避免监控电压升高，而音频信号电压的不变电压电平驱动充电元件以帮助监控电压升高。

2.如权利要求1所述的啸声检测电路，其中音频信号电压生成器包括：限幅器，当输入音频信号的电平低于预定值时该限幅器使音频信号电压与输入音频信号的电平成比例，并且当输入音频信号的电平超过预定值时该限幅器限制音频信号电压的增长以抑制输入音频信号电平的升高。

3.如权利要求1所述的啸声检测电路，其中第二时间常数设置为大于第一时间常数的10倍，以便与电容器的充电相比放电元件使电容器快速放电，以及与电容器的放电相比充电元件使电容器缓慢充电。

4.如权利要求3所述的啸声检测电路，其中第二时间常数设置为大于第一时间常数的50倍。

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