CN200966147Y

CN200966147Y - 语音功率放大器

Info

Publication number: CN200966147Y
Application number: CN 200620123106
Authority: CN
Inventors: 朱铭锆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-08-01

Abstract

本实用新型公开了一种语音功率放大器，包括机箱，机箱内设有工作电路，工作电路包括模数转换模块、数字信号处理器模块、存储器模块、数模转换模块和功率单元；数字信号处理器模块包括高倍率数字滤波电路、噪声处理电路、平衡桥计算电路，工作时自动查找那些窄带高增益啸叫信号，并且自动生成一个与啸叫频率相同的窄带陷波器，并且自动调节陷波深度，用来抵消产生反馈的频率电平，经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的声反馈有效地抑制，从而实现自适应声反馈的抵消。可以有效抑制室内扩声啸叫，使语音更清晰，拾音距离更远，使用更方便，适用于房间内空间较大的场合，尤其适用于教学语音功放。

Description

语音功率放大器

技术领域

本实用新型涉及一种功率放大器，尤其涉及一种数字语音功率放大器。

背景技术

目前，公知的语音教学功放采用线性放大电路，其工作时，直接对模拟信号进行放大，工作期间必须工作于线性放大区，功率耗散较大，虽然采用推挽输出，减小了功率器件的承受功率，但在较大功率情况下，仍然对功率器件构成极大威胁，使功率输出受到限制。此外，传统的教学功放电路复杂，成本高。常常需要设计复杂的补偿电路和过流、过压、过热等保护电路，体积较大，效率较低(40％～60％)，故应用领域受到限制。

另外，目前的语音教学功放工作在大教室中极易产生声反馈，声反馈是一种扩声系统中经常出现的不正常现象，很多人习惯把声反馈直接称作是啸叫。

声反馈产生的原因主要有两种：第一是整套系统出现声反馈，这种情况经常发生，也就是在话筒和扬声器之间形成了环路，信号被不断放大，最终超出了系统的有效放大能力而产生啸叫。第二是系统内部出现反馈，例如：通道信号→辅助输出→效果器→输出通道→又去了辅助输出→又转回了效果器。这样就形成了一个从辅助通道到效果器之间的小循环，当环路电平增益达到一定数值，就会产生啸叫。

从以上分析产生啸叫的原因可以看出，要消除啸叫只能从切断反馈链路上着手。抑制声反馈主要有以下几种方法：

第一种是均衡器(调音台)采用陷波器，降低固定频率点，及频率点的电平增益从而达到解除啸叫的目的。目前用陷波器解决是最普遍的，由于均衡器的滤波器是固定不变的无法将其精确定位到回馈点，均衡器的滤波器带宽较宽，陷波深度较深。使用过程中将损失不少声频功率，是以牺牲部分系统资源为代价，提高扩声增益仅3-5dB。当出现明显的反馈频率时，用一个与反馈频率波形相反的陷波滤波器将反馈声抵消掉，达到消除反馈声的目的。传统上经常使用多频段房间均衡器来进行频响补偿，通过适当的调节，可以达到消除部分反馈声的效果。但是，由于房间均衡器的可调整频点是固定不变的，加之Q值随增益的增加而不断变大，所以用均衡器对单频进行处理的时候会使频谱宽度比较大，当大幅度推拉房间均衡器的推杆时，会严重影响临近的频率响应。这种滤波器称为可变Q值滤波器。其中Q值称作滤波器的频宽，它的定义是将滤波器标称电平下3dB(分贝)处的宽带频率和滤波器中心频率相比较的比值。

调整方便、价格低廉是房间均衡器的一大优点。但是它的缺点是显而易见的：频率已经固定，用户不能更改，而发生啸叫的频率点有可能是任意的声频，很难正好赶上是房间均衡器上面表示的频率点；Q值变化太大，对其它的频率响应有严重的影响，例如衰减了1.25KHZ频率，则1.5KHZ就一定会被影响到。

第二种是参量均衡器采用频率可调、Q值更高的陷波器，降低反馈频率点及电平增益从而达到解除啸叫的目的。

这种方式是用移频方式解决，是最有效的，并可大幅度提高扩声增益6-10dB。而移频器的工作原理是将调音台输出的信号做5-7Hz的频率提升，再经扬声器重放出去，切断声音正反馈链路，以达到抑制反馈的目的，由于移频器可大幅度提高扩声增益6-10dB，使话筒的灵敏度得以提高，传声距离达到3-6米，且价格适中非常合适以语言为主要内容的教学、会议扩声系统。

但是，常见的参量均衡器主要有中心频率、增益和Q值这么三个参数的调整。应用到抑制反馈声上，可以做这样的应用：例如1.7KHZ出现了啸叫，可以将参量均衡器F(频率选择)旋钮调整到1.7KHZ，再将Q值调整到最窄，最后开始衰减增益，直到反馈声必须有精准的参数提供才能进行调整，所以用参量均衡器进行反馈声的抑制比较困难。

发明内容

本实用新型的目是提供一种可以有效抑制室内扩声啸叫，使语音更清晰，拾音距离更远，使用更方便的语音功率放大器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的语音功率放大器，包括机箱，机箱内设有工作电路，所述的工作电路包括模数转换模块、数字信号处理器模块、存储器模块、数模转换模块和功率单元；

所述模数转换模块通过传声器接收外部语音信号并将其转换为数字信号后输入给数字信号处理器模块，数字信号处理器模块将信号送入存储器模块存储和/或从存储器模块中取出信号进行处理；

数字信号处理器模块将处理后的数字信号输入给数模转换模块，数模转换模块将数字信号转换为模拟信号后输入给功率单元，功率单元将接收到的模拟信号进行放大处理后，通过扬声器输出。

所述的数字信号处理器模块包括高倍率数字滤波电路、噪声处理电路、平衡桥计算电路，工作时自动查找那些窄带高增益啸叫信号，并且自动生成一个与啸叫频率相同的窄带陷波器，并且自动调节陷波深度，用来抵消产生反馈的频率电平。

所述的高倍率数字滤波电路是一个具有二个输入端的自适应滤波器，它将本地的传声器输出作为一个主输入，而将本地扬声器的输入作为一个参考源，经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的声反馈有效地抑制，从而实现自适应声反馈的抵消。

所述的功率单元包括场效应管驱动器、大功率场效应管开关网络、∑变换功率音频滤波电路；

所述场效应管驱动器的信号输入端与数模转换模块的信号输出端连接；场效应管驱动器的信号输出端与大功率场效应管开关网络的信号输入端连接；大功率场效应管开关网络的信号输出端与∑变换功率音频滤波电路的信号输入端连接；∑变换功率音频滤波电路的信号输出端与扬声器连接。

所述的工作电路还包括电源模块，所述的电源模块包括变压器，用于将外部电源转换为工作电路的各个工作模块需要的各种工作电压。

所述的工作电路还包括控制模块，用于接收外部控制信号并将接收到的控制信号输入给数字信号处理器模块；也用于将数字信号处理器模块传来的信号反馈给外部控制系统。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的语音功率放大器，由于采用DSP(数字信号处理器)模块，包括高倍率数字滤波电路、噪声处理电路、平衡桥计算电路。工作时自动查找那些窄带高增益啸叫信号，并且自动生成一个与啸叫频率相同的窄带陷波器，并且自动调节陷波深度，用来抵消产生反馈的频率电平，高倍率数字滤波电路是一个具有二个输入端的自适应滤波器它将本地的传声器输出作为一个主输入，而将本地扬声器的输入作为一个参考源。经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的声反馈(回音)有效地抑制，从而实现自适应声反馈(回音)的抵消。可以有效抑制室内扩声啸叫、提高扩声增益，使语音更清晰，拾音距离更远，使用更方便。适用于房间内空间较大的场合，尤其适用于教学语音功放。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型较佳的具体实施方式是，包括机箱，机箱内设有工作电路，所述的工作电路如图1所示，包括AD(模数转换)模块、DSP(数字信号处理器)模块、存储器模块、DA(数模转换)模块和功率单元；

AD模块的主要作用是：通过传声器接收外部语音信号并将其转换为数字信号后输入给DSP数字信号处理器模块；

DSP模块对接收到的数字信号进行处理，或将信号送入存储器模块存储，或从存储器模块中取出信号进行处理，并将处理后的数字信号输入给DA模块；

DA模块将数字信号转换为模拟信号后输入给功率单元，功率单元将接收到的模拟信号进行放大处理后，通过扬声器输出。

本实用新型的DSP模块包括高倍率数字滤波电路、噪声处理电路、平衡桥计算电路。工作时自动查找那些窄带高增益啸叫信号，并且自动生成一个与啸叫频率相同的窄带陷波器，并且自动调节陷波深度，用来抵消产生反馈的频率电平，高倍率数字滤波电路是一个具有二个输入端的自适应滤波器它将本地的传声器输出作为一个主输入，而将本地扬声器的输入作为一个参考源。经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的声反馈(回音)有效地抑制，从而实现自适应声反馈(回音)的抵消。

所述的功率单元包括场效应管驱动器、大功率FET(场效应管)开关网络、∑变换功率音频滤波电路；所述场效应管驱动器的信号输入端与DA模块的信号输出端连接；场效应管驱动器的信号输出端与大功率场效应管FET开关网络的信号输入端连接；大功率场效应管FET开关网络的信号输出端与∑变换功率音频滤波电路的信号输入端连接；∑变换功率音频滤波电路的信号输出端与扬声器连接。功率单元接收DA模块传来的模拟信号，并进行放大处理后，通过扬声器输出。

所述的工作电路还包括电源模块，所述的电源模块包括变压器，用于将外部电源转换为工作电路的各个工作模块需要的各种工作电压。一般是将外部220V交流电转换为12～48V的直流电，供工作电路的各个工作模块使用。

所述的工作电路还包括控制模块，用于接收外部控制信号并将接收到的控制信号输入给DSP模块；也用于将DSP模块传来的信号反馈给外部控制系统。

如图2所示为本实用新型的电路原理图。

本实用新型的技术方案的核心是：基于DSP技术的麦克风反馈抵消器核心模块，可以有效抑制室内扩声啸叫、提高扩声增益，使语音更清晰，拾音距离更远，使用更方便。

本实用新型实现抑制室内扩声啸叫、提高扩声增益的原理是：

DSP模块采用数字反馈声抑制器，可以简单和自动地设置在动态和静态模式中，结合更加尖锐的Q值(滤波器的频宽)，以达到最大程度减少声反馈的目的，保持原始声源的音频特性，以达到最大程度减少声反馈的效果。

反馈声抑制器的工作原理就是相当于一台自动调协参量均衡器，其陷波器的Q值更高。工作时自动查找那些窄带高增益啸叫信号，并且自动生成一个与啸叫频率相同的窄带陷波器，并且自动调节陷波深度，用来抵消产生反馈的频率电平。这种方式比起房间均衡器抑制啸叫来，速度快、不需要人为干预，还精准了中心频率，使Q值极窄，从而对其它无关频率没有造成什么影响。

当用房间均衡器来进行频谱修整的时候，如果相邻的推杆同时向下拉动，则会严重影响该频率的频率响应，破坏声音结构，而使用反馈声抑制器具有精准频点的窄带滤波器，则不会出现这种情况。对房间均衡器的可变Q值的问题，这会在深度吸收增益的情况下对邻近频率造成较大的影响。反馈声抑制器采用了恒定Q值的窄带滤波器，也就是无论陷波深度如何增加，Q值始终保持在窄带的固定数值上，即使有严重的啸叫出现，也不会对相邻的频率造成大的影响。

本实用新型采用自适应声反馈抵消系统，此系统是一个具有二个输入端的自适应滤波器，它将本地的传声器输出作为一个主输入，而将本地扬声器的输入作为一个参考源。经过自适应干扰抵消处理后，能够将本地传声器输出经室内声场馈至传声器的电声反馈(回音)有效地抑制，从而实现自适应声反馈(回音)的抵消。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种语音功率放大器，包括机箱，机箱内设有工作电路，所述工作电路电连接有传声器和扬声器，其特征在于，所述的工作电路包括模数转换模块、数字信号处理器模块、存储器模块、数模转换模块和功率单元；

所述模数转换模块的输入端与传声器电连接，输出端与数字信号处理器模块电连接；

所述存储器模块与数字信号处理器模块电连接；

所述数模转换模块的输入端与数字信号处理器模块电连接，输出端与功率单元的输入端电连接；

所述功率单元的输出端与扬声器电连接。

2、根据权利要求1所述的语音功率放大器，其特征在于，所述的数字信号处理器模块包括高倍率数字滤波电路、噪声处理电路、平衡桥计算电路。

3、根据权利要求2所述的语音功率放大器，其特征在于，所述的高倍率数字滤波电路为自适应滤波器，具有二个输入端，其中一个输入端与本地传声器的输出端电连接；另一个输入端与本地扬声器的输入端电连接。

4、根据权利要求1所述的语音功率放大器，其特征在于，所述的功率单元包括场效应管驱动器、大功率场效应管开关网络、∑变换功率音频滤波电路；

所述场效应管驱动器的信号输入端与数模转换模块的信号输出端电连接；场效应管驱动器的信号输出端与大功率场效应管开关网络的信号输入端电连接；大功率场效应管开关网络的信号输出端与∑变换功率音频滤波电路的信号输入端电连接；∑变换功率音频滤波电路的信号输出端与扬声器电连接。

5、根据权利要求1至4任一项所述的语音功率放大器，其特征在于，所述的工作电路还包括电源模块，所述的电源模块包括变压器。

6、根据权利要求1至4任一项所述的语音功率放大器，其特征在于，所述的工作电路还包括控制模块，所述控制模块与数字信号处理器模块电连接。