CN201928238U - 用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，具有有线网络数字音频输入、无线网络数字音频输入和一路模拟音频输入，具有适合公共广播远距离传输的100V定压输出，具体构成包括有：微处理器、以太网物理层芯片、无线网络模块、数字音频处理和解码芯片、定压音频功率放大器，模拟音频输入端口，其中，微处理器分别与以太网物理层芯片、无线网络模块以及数字音频处理和解码芯片相连，数字音频处理和解码芯片通过定压音频功率放大器连接模拟音频输入端口。本实用新型结构简单，高度集成化，成本低廉，控制和操作很方便，可靠性和实时好，可免去布线的困难，可以辅助定位故障点，适应铁路信息系统智能化网络化。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种音频功率放大器，特别是涉及一种具有适合公共广播的100V定压输出适合远距离传输的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置。
背景技术
随着铁路信息系统智能化网络化程度的提高，尤其是近年来高速铁路的建设。铁路客运广播系统对广播设备的智能化网络化程度要求越来越高，音频功率放大器作为广播系统的核心设备，其智能化和网络化的程度直接决定了整个广播系统的数字化和智能化的程度。
目前业内的音频功率放大器基本都是模拟音频信号输入或者光纤调制数字信号输入。不具备网络接口或者无线网络接口，不能接收通过网络传输的数字音频信号，不能联网控制。需要架设专用的网络音频传输接收设备，集成化程度低，直接造成整个系统的设备种类和数量繁多，增加了整个系统的故障率。国外成套设备的成本相对高，开放性比较差，在复杂的应用场合需要特殊定制开发周期长，不利于推广。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，高度集成化，成本低廉的，适应铁路信息系统智能化网络化的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置。
本实用新型所采用的技术方案是：一种用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，具有有线网络数字音频输入、无线网络数字音频输入和一路模拟音频输入，具有适合公共广播远距离传输的100V定压输出，具体构成包括有：微处理器、以太网物理层芯片、无线网络模块、数字音频处理和解码芯片、定压音频功率放大器，模拟音频输入端口，其中，微处理器分别与以太网物理层芯片、无线网络模块以及数字音频处理和解码芯片相连，数字音频处理和解码芯片通过定压音频功率放大器连接模拟音频输入端口。
所述的微处理器包括有控制芯片和晶振芯片，所述的控制芯片为基于内核ARM-CORTEX3的高度集成化嵌入式MCU，具有USB OTG接口、用于连接以太网物理层芯片的标准MII接口、用于数字音频的标准IIS接口、内部集成大容量Flash存储器和高性能SRAM，所述的晶振芯片为25MHz高精度有源晶振连接到控制芯片的晶振输入管脚12脚。
所述的以太网物理层芯片包括有芯片和集成网络变压器的RJ45插座，所述的RJ45插座通过RD+、RD-、TD+和TD-四根线与芯片相连。
所述的无线网络模块包括有模块，与模块的1脚相连用于控制模块的电源接通和断开的开关三极管，与模块和开关三极管相连的两个相并联的电源滤波电容，所述的模块通过两根USB数据线USB_DM和USB_DP连接到微处理器的USB_OTG接口，模块从无线网络接收数据并通过USB数据线送入微处理器。
所述的数字音频处理和解码芯片，包括有芯片，所述的芯片通过两根I2C总线Audio_SDA和Audio_SCK连接到微处理器的I2C接口，接收微处理器的控制操作，通过4根线I2S_MCK I2S_CK I2S_WS和SDIN连接到微处理器的IIS接口，从微处理器接收音频数据，输出的模拟信号由14、15脚经过滤波后输出到定压音频功率放大器进行功率放大。
所述的定压音频功率放大器，是由放大芯片构成，所述的放大芯片的第一个模拟音频输入LINE_IN1端通过LINE_OUTA和LINE_OUTB连接到数字音频处理和解码芯片的模拟音频输出端，第二个模拟音频输入LINE_IN2端连接到所述的模拟音频输入端口，放大后的音频信号从OUTPUT端通过两根线连接到输出端口。
本实用新型的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，结构简单，高度集成化，成本低廉的，适应铁路信息系统智能化网络化，具有以下优点：
1、集成化程度非常高，电路简单，元器件很少，成本低廉有利于推广；
2、使用实时嵌入式系统控制，可靠性和实时好；
3：提供多种外围接口，控制和操作很方便；
4：配备无线网络支持无线组网，春运繁忙期间需要搭建临时广播系统的时候可免去布线的困难；
5、支持有线网络和无线网络的双网冗余并且可快速切换，在有线网络有故障的时候可以快速切换到无线网络而不影响正常广播。并且可以辅助定位故障点；
6、支持通过网络的远程控制和程序更新，方便现场使用和维护；
7、提供模拟音频信号的输入端口，在支持网络音频传输的同时支持了传统的模拟音频信号输入，扩大了使用范围。
附图说明
图1是本实用新型的整体构成框图；
图2是本实用新型微处理器的电路原理图；
图3是本实用新型以太网物理层芯片的电路原理图；
图4是本实用新型无线网络模块的电路原理图；
图5是本实用新型数字音频处理和解码芯片的电路原理图；
图6是本实用新型定压音频功率放大器的电路原理图；
其中：
1：微处理器 2：以太网物理层芯片
3：无线网络模块 4：数字音频处理和解码芯片
5：定压音频功率放大器 6：模拟音频输入端口
具体实施方式
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置是如何实现的。
如图1所示，本实用新型的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，具有有线网络数字音频输入、无线网络数字音频输入和一路模拟音频输入，具有适合公共广播远距离传输的100V定压输出，具体构成包括有：微处理器1、以太网物理层芯片2、无线网络模块3、数字音频处理和解码芯片4、定压音频功率放大器5，模拟音频输入端口6，其中，，微处理器1通过MII接口连接以太网物理层芯片2，微处理器1通过USB OTG接口连接无线网络模块3，微处理器1通过IIS接口连接数字音频处理和解码芯片4，所述的数字音频处理和解码芯片4通过音频线缆连接到定压音频功率放大器5，所述的定压音频功率放大器5还通过音频线缆连接到模拟音频输入端口6。以太网物理层芯片2和无线网络模块3在微处理器1的控制下从网络接收数字音频信号和控制命令并送入微处理器1内部，微处理器接收到数字音频信号和控制命令以后进行分析和处理，把应该处理的数字音频送入数字音频处理和解码芯片4进行音效处理并解码为模拟音频信号，然后把模拟音频信号送入定压音频功率放大器5进行功率放大。模拟音频输入端口6可以从外部接收模拟音频信号直接送入定压音频功率放大器5进行功率放大，以便提供对外部模拟信源设备的放大功能。
如图2所示，所述的微处理器1包括有控制芯片U9A和晶振芯片U2，所述的控制芯片U9A是一颗基于最新内核ARM-CORTEX3的高度集成化嵌入式MCUU9A，具体型号为STM32F107VCT。具有USB OTG接口、用于连接以太网物理层芯片的标准MII接口、用于数字音频的标准IIS接口、内部集成大容量Flash存储器和高性能SRAM，因此一颗芯片就可以组成最小数字系统，所述的晶振芯片U2为25MHz高精度有源晶振连接到控制芯片U9A的晶振输入管脚12脚，之所以采用高精度有源晶振是为了保证音频信号采样率的精度和稳定性。
控制芯片U9A的外围管脚标注了信号的名称，其中管脚23、24、25、26、32、35、36、95、47、48、51、52、34、33、18、17、16一共17根线为以太网物理层MII接口用于连接以太网物理层芯片2；管脚70和71为USB OTG接口用于连接无线网络模块3；管脚29、78、79、80为IIS接口用于连接数字音频处理和解码芯片4，管脚67为MCO输出用于向以太网物理层芯片2提供时钟；管脚92和93为I2C接口用于控制数字音频处理和解码芯片4进行音效处理。
如图3所示，所述的以太网物理层芯片2包括有芯片U1和集成网络变压器的RJ45插座CN1，所述的芯片U1的具体型号为DP83848CVV，具有U1，10M/100M通信速度自适应，具有标准MII接口，并通过标准的MII接口一共17根线连接到微处理器1，所述的RJ45插座CN1用于连接外部以太网线，并通过RD+、RD-、TD+和TD-四根线与芯片U1相连，来自以太网的音频数据通过RJ45插座CN1进入芯片U1内部处理，然后通过MII接口进入微处理器1。
如图4所示，所述的无线网络模块3支持802.11/b/g/n标准，具有USB 2.0全速接口，通过USB 2.0接口和微处理器1的USB OTG连接。所述的无线网络模块3包括有模块U7，与模块U7的1脚相连用于控制模块U7的电源接通和断开的开关三极管Q61型号是S8550，与模块U7和开关三极管Q61相连的两个相并联的电源滤波电容C13、C16，其中，开关三极管Q61的基极通过电阻R12连接到微处理器的WLAN_PWR管脚，微处理器把WLAN_PWR管脚设置为低电平Q61导通，U7开始供电工作；微处理器把WLAN_PWR管脚设置为高电平Q61截至，U7断电停止工作。所述的模块U7通过两根USB数据线USB_DM和USB_DP连接到微处理器1的USB_OTG接口，模块U7从无线网络接收数据并通过USB数据线送入微处理器1。
如图5所示，所述的数字音频处理和解码芯片4，支持标准PCM格式的立体声音频CODEC，支持98DB动态范围的立体声音频输出接口，支持数字音效信号处理，具有标准IIS接口，通过IIS接口和微处理器1的IIS接口连接。所述的数字音频处理和解码芯片4，包括有芯片U13，具体型号为CS42L52，该芯片内部集成了立体声音频CODEC和数字音效处理模块，所述的芯片U13通过两根I2C总线Audio_SDA和Audio_SCK连接到微处理器1的I2C接口，接收微处理器1的控制操作。通过4根线I2S_MCK I2S_CK I2S_WS和SDIN连接到微处理器1的IIS接口，从微处理器1接收音频数据，音频数据通过U13内部处理和解码以后转换为双声道的模拟音频信号从管脚14和15输出，输出的模拟信号经过电容C43、C44，电阻R72、R73以及电阻R10、R11，电容C17、C18滤波网络以后输出到定压音频功率放大器5进行功率放大。
如图6所示，所述的定压音频功率放大器5，是由放大芯片U30构成，具有标准100V定压输出可用于公共广播的长距离传输，具有两路音频输入，所述的放大芯片U30的第一个模拟音频输入LINE_IN1端通过LINE_OUTA和LINE_OUTB连接到数字音频处理和解码芯片4的模拟音频输出端，第二个模拟音频输入LINE_IN2端连接到所述的模拟音频输入端口6，放大后的音频信号从OUTPUT端通过两根线连接到输出端口。
本实用新型的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，使用基于最先进的ARM-Cortex3内核的互联性微处理器，高度集成化。微处理器连接以太网物理层芯片和无线网络模块以及数字音频处理和解码芯片。可进行有线网络和无线网络进行双重组网，方便使用的同时实现了双网冗余。在微处理器的控制下从两个网络接收数字音频信号。然后送入数字音频处理和解码芯片进行处理并转换为模拟音频信号，转换的模拟音频信号再送入音频功率放大器进行放大。音频功率放大器采用了定压功放以便适合铁路客运广播的远距离传输，所用的定压功率放大器具有两路模拟音频输入，其中一路用于直接输入模拟音频信号。
Claims (6)
1.一种用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，具有有线网络数字音频输入、无线网络数字音频输入和一路模拟音频输入，具有适合公共广播远距离传输的100V定压输出，其特征在于，具体构成包括有：微处理器(1)、以太网物理层芯片(2)、无线网络模块(3)、数字音频处理和解码芯片(4)、定压音频功率放大器(5)，模拟音频输入端口(6)，其中，微处理器(1)分别与以太网物理层芯片(2)、无线网络模块(3)以及数字音频处理和解码芯片(4)相连，数字音频处理和解码芯片(4)通过定压音频功率放大器(5)连接模拟音频输入端口(6)。
2.根据权利要求1所述的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，其特征在于，所述的微处理器(1)包括有控制芯片(U9A)和晶振芯片(U2)，所述的控制芯片(U9A)为基于内核ARM-CORTEX3的高度集成化嵌入式MCU(U9A)，具有USB OTG接口、用于连接以太网物理层芯片的标准MII接口、用于数字音频的标准IIS接口、内部集成大容量Flash存储器和高性能SRAM，所述的晶振芯片(U2)为25MHz高精度有源晶振连接到控制芯片(U9A)的晶振输入管脚12脚。
3.根据权利要求1所述的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，其特征在于，所述的以太网物理层芯片(2)包括有芯片(U1)和集成网络变压器的RJ45插座(CN1)，所述的RJ45插座(CN1)通过RD+、RD-、TD+和TD-四根线与芯片(U1)相连。
4.根据权利要求1所述的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，其特征在于，所述的无线网络模块(3)包括有模块(U7)，与模块(U7)的1脚相连用于控制模块(U7)的电源接通和断开的开关三极管(Q61)，与模块(U7)和开关三极管(Q61)相连的两个相并联的电源滤波电容(C13、C16)，所述的模块(U7)通过两根USB数据线USB_DM和USB_DP连接到微处理器(1)的USB_OTG接口，模块(U7)从无线网络接收数据并通过USB数据线送入微处理器(1)。
5.根据权利要求1所述的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，其特征在于，所述的数字音频处理和解码芯片(4)，包括有芯片(U13)，所述的芯片(U13)通过两根I2C总线Audio_SDA和Audio_SCK连接到微处理器(1)的I2C接口，接收微处理器(1)的控制操作，通过4根线I2S_MCKI2S_CK I2S_WS和SDIN连接到微处理器(1)的IIS接口，从微处理器(1)接收音频数据，输出的模拟信号由14、15脚经过滤波后输出到定压音频功率放大器(5)进行功率放大。
6.根据权利要求1所述的用于铁路客运广播系统的多功能网络音频功率放大器装置，其特征在于，所述的定压音频功率放大器(5)，是由放大芯片(U30)构成，所述的放大芯片(U30)的第一个模拟音频输入LINE_IN1端通过LINE_OUTA和LINE_OUTB连接到数字音频处理和解码芯片(4)的模拟音频输出端，第二个模拟音频输入LINE_IN2端连接到所述的模拟音频输入端口(6)，放大后的音频信号从OUTPUT端通过两根线连接到输出端口。
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