CN205283790U - 声音采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及声音采集领域，本实用新型提供一种声音采集电路，其包括声音采集模块、滤波模块以及比较解码模块；声音采集模块采集声波信号，并将声波信号发送给滤波模块；滤波模块对声波信号进行滤波，并将滤波后的声波信号发送给比较解码模块；比较解码模块将滤波后的声波信号与基准电压进行比较后输出方波信号，通过比较解码电路解码声波信号，配合普通GPIO口即可完成声波的解码，电路结构简单，成本低廉。

Description

声音采集电路

技术领域

本实用新型涉及声音采集技术领域，尤其涉及一种声音采集电路。

背景技术

目前，具有模拟信号处理IP的芯片可以直接解析麦克风采集的声波信号，声波信号的频率在20Hz至20KHz之间，要正确采集到声波信号，芯片ADC采样频率一般要在信号最高频率的5倍甚至10倍以上，但部分芯片的ADC采样速率较低，如国民技术的Z8D16R的ADC采样速率约为2.5KHz，无法完成对声波信号的正确解析，为了解决上述缺陷，需要在芯片外围增加一个ADC模块或者更换其他ADC采样速率更高的芯片，导致成本较高。综上所述，现有技术中存在采用采样速率高的模数转换芯片对声音进行采集导致成本过高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种声音采集电路，旨在解决现有技术中存在采用采样速率高的模数转换芯片对声音进行采集导致成本过高的问题。

本实用新型是这样实现的，本实用新型第一方面提供一种声音采集电路，所述声音采集电路包括声音采集模块、滤波模块以及比较解码模块；

所述声音采集模块的输出端连接所述滤波模块的输入端，所述滤波模块的输出端连接所述比较解码模块的输入端；

所述声音采集模块采集声波信号，并将所述声波信号发送给所述滤波模块；

所述滤波模块对所述声波信号进行滤波，并将滤波后的声波信号发送给所述比较解码模块；

所述比较解码模块将滤波后的声波信号与基准电压进行比较后输出方波信号。

结合第一方面，作为第一方面的第一种实施方式，所述声音采集电路包括放大模块，所述放大模块的输入端连接所述滤波模块的输出端，所述放大模块的输出端连接所述比较解码模块的输入端；

所述放大模块将滤波后的声波信号进行放大后发送给所述比较解码模块。

结合第一方面及第一方面的第一种实施方式，所述比较解码模块为迟滞比较器；

所述迟滞比较器的输入端输入滤波后的声波信号，所述比较器的基准电压端输入基准电压信号，所述迟滞比较器的输出端为所述比较解码模块的输出端。

结合第一方面及第一方面的第一种实施方式，作为第一方面的第三种实施方式，所述比较解码模块的基准电压端接地；

所述比较解码模块输入的滤波后的声波信号为正信号时，所述比较解码模块输出高电平；

所述比较解码模块输入的滤波后的声波信号为负信号时，所述比较解码模块输出低电平。

结合第一方面的第二种实施方式，作为第一方面的第四种实施方式，所述比较解码模块包括第四十八电阻、第五十二电阻、第五十电阻以及第一比较器；

所述第五十二电阻的第一端、所述第四十八电阻的第一端以及第一比较器的同相输入端共接并构成所述比较解码模块的输入端，所述第五十二电阻的第二端以及所述第一比较器的反相输入端共接于地并构成基准电压端，所述第五十电阻的第一端连接供电电源，所述第五十电阻的第二端、所述第四十八电阻的第二端以及所述第一比较器的输出端共接并构成所述比较解码模块的输出端。

结合第一方面及第一方面的第一种实施方式，作为第一方面的第五种实施方式，所述比较解码模块包括第一直流偏置电路、第二直流偏置电路以及第二比较器；

所述第一直流偏置电路的输入端连接供电电源，所述第二直流偏置电路的第一输入端连接供电电源，所述第二直流偏置电路的第二输入端连接所述第二比较器的输出端，所述第一直流偏置电路的输出端以及所述第二直流偏置电路的输出端连接所述第二比较器的同相输入端，所述第二比较器的反相输入端为所述比较解码模块的输入端；

所述第一直流偏置电路以及所述第二直流偏置电路向所述第二比较器提供参考电压；

所述第二比较器的反相输入端输入的滤波后的声波信号为正信号时，所述第二比较器输出高电平；

所述第二比较器的反相输入端输入的滤波后的声波信号为负信号时，所述第二比较器输出低电平。

结合第一方面的第四种实施方式，作为第一方面的第六种实施方式，所述第一直流偏置电路包括第四十四电阻和第四十六电阻，所述第二直流偏置电路包括第三十三电阻和第四十二电阻；

所述第四十四电阻的第一端为所述第一直流偏置电路的输入端，所述第四十四电阻的第二端连接所述第四十六电阻的第一端并构成所述第一直流偏置电路的输出端，所述第四十六电阻的第二端接地，所述第三十三电阻的第一端为所述第二直流偏置电路的第一输入端，所述第三十三电阻的第二端连接所述第四十二电阻的第一端并构成所述第二直流偏置电路的第二输入端，所述第四十二电阻的第二端为所述第二直流偏置电路的输出端。

结合第一方面的第二种实施方式，作为第一方面的第七种实施方式，所述放大模块包括第一三极管放大电路、第二三极管放大电路以及第三直流偏置电路；

所述第一三极管放大电路、所述第二三极管放大电路以及所述第三直流偏置电路依次串联连接。

结合第一方面的第六种实施方式，作为第一方面的第八种实施方式，所述第一三极管放大电路包括第三十八电阻、第四十一电阻、第四十五电阻、第四三极管以及第三电容，所述第二三极管放大电路包括第一电阻、第四电阻、第七电阻、第一三极管以及第二电容，所述第三直流偏置电路包括第三电阻和第五电阻；

所述第四十一电阻的第一端连接所述第四三极管的基极，所述第四十一电阻的第二端连接所述第三十八电阻的第一端、所述第四三极管的集电极以及所述第三电容的第一端，所述第三十八电阻的第二端连接供电电源，所述第四三极管的发射极连接所述第四十五电阻的第一端，所述第四十五电阻的第二端接地，所述第三电容的第二端连接所述第四电阻的第一端以及第一三极管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述第一三极管集电极、第二电容的第一端以及所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接供电电源，所述第一三极管的发射极连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端接地，所述第二电容的第二端、所述第三电阻的第一端以及所述第五电阻的第一端共接并构成所述放大模块的输出端，所述第三电阻的第二端连接供电电源，所述第五电阻的第二端接地。

本实用新型提供的一种声音采集电路，通过比较解码电路解码声波信号，配合普通GPIO口即可完成声波的解码，可在不具有模拟信号处理IP的芯片或者具有模拟信号处理IP但采样率不够的芯片上使用，电路结构简单，成本低廉，同时可采用通过三极管或者运算放大器电路来提高声波的接收距离，实现了接收较远距离的声波信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施例提供的一种声音采集电路的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例提供的一种声音采集电路的电路图；

图3是本实用新型另一种实施例提供的一种声音采集电路的结构示意图；

图4是本实用新型另一种实施例提供的一种声音采集电路中的放大模块的电路图；

图5是本实用新型另一种实施例提供的一种声音采集电路中的比较解码电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型一种实施例提供一种声音采集电路，声音采集电路包括声音采集模块101、滤波模块102以及比较解码模块103。

声音采集模块101的输出端连接滤波模块102的输入端，滤波模块102的输出端连接比较解码模块103的输入端。

声音采集模块101采集声波信号，并将声波信号发送给滤波模块102。

滤波模块102对声波信号进行滤波，并将滤波后的声波信号发送给比较解码模块103。

比较解码模块103将滤波后的声波信号与基准电压进行比较后输出方波信号。

对于声音采集模块101，具体的，声音采集模块101可以为麦克风或者传声器等声音采集器件。

对于滤波模块102，具体的，滤波模块102可以为电容等滤波器件。

对于比较解码模块103，作为一种实施方式，比较解码模块103为迟滞比较器；迟滞比较器的输入端输入滤波后的声波信号，迟滞比较器的基准电压端输入基准电压信号，迟滞比较器的输出端为比较解码模块103的输出端。

在本实施方式中，比较解码模块的结构简单，并在电路中加入了迟滞比较功能，减小了误触发信号的产生。

具体的，比较解码模块103的基准电压端接地，比较解码模块103输入的滤波后的声波信号为正信号时，比较解码模块103输出高电平，比较解码模块103输入的滤波后的声波信号为负信号时，比较解码模块103输出低电平。

具体的，比较解码模块103的电路结构如下：比较解码模块103包括第四十八电阻R48、第五十二电阻R52、第五十电阻R50以及第一比较器U1。

第五十二电阻R52的第一端、第四十八电阻R48的第一端以及第一比较器U1的同相输入端共接并构成比较解码模块103的输入端，第五十二电阻R52的第二端以及第一比较器U1的反相输入端共接于地并构成基准电压端，第五十电阻R50的第一端连接供电电源，第五十电阻R50的第二端、第四十八电阻R48的第二端以及第一比较器U1的输出端共接并构成比较解码模块103的输出端。

其中，第一比较器U1的同相输入端接滤波后的声波信号，反相输入端接地，输出为方波信号。

在本实施方式中，比较解码模块的结构简单，并在电路中加入了迟滞比较功能，其中，第四十八电阻R48、第五十二电阻R52以及第一比较器U1构成了迟滞比较器，其减小了误触发信号的产生。

本实用新型另一种实施例提供一种声音采集电路，声音采集电路包括声音采集模块101、放大模块104、滤波模块102以及比较解码模块103。

声音采集模块101的输出端连接滤波模块102的输入端，滤波模块102的输出端连接放大模块104的输入端，放大模块104的输出端连接比较解码模块103的输入端。

声音采集模块101采集声波信号，并将声波信号发送给滤波模块102。

滤波模块102对声波信号进行滤波，并将滤波后的声波信号发送给放大模块104。

放大模块104将滤波后的声波信号进行放大后发送给比较解码模块103。

比较解码模块103将滤波后的声波信号与基准电压进行比较后输出方波信号。

对于声音采集模块101，具体的，声音采集模块101可以为麦克风或者传声器等声音采集器件。

对于滤波模块102，具体的，滤波模块102可以为电容等滤波器件。

对于放大模块104，具体的，放大模块104包括第一三极管Q1放大电路、第二三极管放大电路以及第三直流偏置电路；

第一三极管Q1放大电路、第二三极管放大电路以及第三直流偏置电路依次串联连接。

具体的，放大模块104的具体电路结构如下：

第一三极管Q1放大电路包括第三十八电阻R38、第四十一电阻R41、第四十五电阻R45、第四三极管Q4以及第三电容C3，第二三极管放大电路包括第一电阻R1、第四电阻R4、第七电阻R7、第一三极管Q1以及第二电容C2，第三直流偏置电路包括第三电阻R3和第五电阻R5。

第四十一电阻R41的第一端连接第四三极管Q4的基极，第四十一电阻R41的第二端连接第三十八电阻R38的第一端、第四三极管Q4的集电极以及第三电容C3的第一端，第三十八电阻R38的第二端连接供电电源，第四三极管Q4的发射极连接第四十五电阻R45的第一端，第四十五电阻R45的第二端接地，第三电容C3的第二端连接第四电阻R4的第一端以及第一三极管Q1的基极，第四电阻R4的第二端连接第一三极管Q1集电极、第二电容C2的第一端以及第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接供电电源，第一三极管Q1的发射极连接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接地，第二电容C2的第二端、第三电阻R3的第一端以及第五电阻R5的第一端共接并构成放大模块104的输出端，第三电阻R3的第二端连接供电电源，第五电阻R5的第二端接地。

对于比较解码模块103，作为另一种实施方式，比较解码模块103包括第一直流偏置电路、第二直流偏置电路以及第二比较器U2；

第一直流偏置电路的输入端为电压输入端，第二直流偏置电路的第一输入端为电压输入端，第二直流偏置电路的第二输入端连接第二比较器U2的输出端，第一直流偏置电路的输出端以及第二直流偏置电路的输出端连接第二比较器U2的同相输入端，第二比较器U2的反相输入端为比较解码模块103的输入端；

第一直流偏置电路以及第二直流偏置电路向第二比较器U2提供参考电压；

第二比较器U2的反相输入端输入的滤波后的声波信号为正信号时，第二比较器U2输出高电平；

第二比较器U2的反相输入端输入的滤波后的声波信号为负信号时，第二比较器U2输出低电平。

具体的，比较解码模块103的电路结构如下：第一直流偏置电路包括第四十四电阻R44和第四十六电阻R46，第二直流偏置电路包括第三十三电阻R33和第四十二电阻R42；

第四十四电阻R44的第一端为第一直流偏置电路的输入端，第四十四电阻R44的第二端连接第四十六电阻R46的第一端并构成第一直流偏置电路的输出端，第四十六电阻R46的第二端接地，第三十三电阻R33的第一端为第二直流偏置电路的第一输入端，第三十三电阻R33的第二端连接第四十二电阻R42的第一端并构成第二直流偏置电路的第二输入端，第四十二电阻R42的第二端为第二直流偏置电路的输出端。

本实用新型实施例的工作过程为：经过滤波后的声波信号输入放大模块104，经过两级放大之后叠加一个直流偏置输入到第二比较器U2负极，第二比较器U2正极接一个相同的直流偏置电路作为参考电平，放大后的声波信号中的正信号经过第二比较器U2之后输出高电平，放大后的声波信号中的负信号经过第二比较器U2之后输出低电平，最终输出方波信号。

其中，第二比较器电路都加入了迟滞比较功能，尽量减小误触发信号产生。

在上述第一种实施方式中，电路结构简单，当时当麦克风在距离较远时接收到的信号比较弱，比较器可能无法判读出声音信号，或者出现判断错误的情况，灵敏度相对较弱，该电路适合在声源较近以及声音较大的场合使用；在第二种实施方式中电路相对较复杂，通过两级放大电路之后，将麦克风收到的声波信号进行放大，使电路的灵敏度较高，可接受较远距离的声音信号。

本实用新型实施例提供的声音采集电路效果如下：

1.通过麦克风接收声波信号，并通过三极管放大电路实现信号放大，以提高接收灵敏度。

2.对于无处理模拟信号IP或外围的单片机可以通过此方案实现对声波信号的采集及解析。

3.对于有模拟信号处理IP或外围的单片机，但是采样率不够的，也可以通过此方案实现声音采集及解析。

4.通过比较器解析声波信号，实现方便，成本低廉。

5.比较器采用迟滞输入方案，提高接收信号的准确率及灵敏度。

本实用新型提供的一种声音采集电路，通过比较解码电路解码声波信号，配合普通GPIO口即可完成声波的解码，可在不具有模拟信号处理IP的芯片或者具有模拟信号处理IP但采样率不够的芯片上使用，方案简单，成本低廉，同时可采用通过三极管或者运算放大器电路来提高声波的接收距离，实现了接收较远距离的声波信号。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种声音采集电路，其特征在于，所述声音采集电路包括声音采集模块、滤波模块以及比较解码模块；

所述声音采集模块的输出端连接所述滤波模块的输入端，所述滤波模块的输出端连接所述比较解码模块的输入端；

所述声音采集模块采集声波信号，并将所述声波信号发送给所述滤波模块；

所述滤波模块对所述声波信号进行滤波，并将滤波后的声波信号发送给所述比较解码模块；

所述比较解码模块将滤波后的声波信号与基准电压进行比较后输出方波信号。

2.如权利要求1所述的声音采集电路，其特征在于，所述声音采集电路包括放大模块，所述放大模块的输入端连接所述滤波模块的输出端，所述放大模块的输出端连接所述比较解码模块的输入端；

所述放大模块将滤波后的声波信号进行放大后发送给所述比较解码模块。

3.如权利要求1或2所述的声音采集电路，其特征在于，所述比较解码模块为迟滞比较器；

所述迟滞比较器的输入端输入滤波后的声波信号，所述迟滞比较器的基准电压端输入基准电压信号，所述迟滞比较器的输出端为所述比较解码模块的输出端。

4.如权利要求1或2所述的声音采集电路，其特征在于，所述比较解码模块的基准电压端接地；

所述比较解码模块输入的滤波后的声波信号为正信号时，所述比较解码模块输出高电平；

所述比较解码模块输入的滤波后的声波信号为负信号时，所述比较解码模块输出低电平。

5.如权利要求4所述的声音采集电路，其特征在于，所述比较解码模块包括第四十八电阻、第五十二电阻、第五十电阻以及第一比较器；

所述第五十二电阻的第一端、所述第四十八电阻的第一端以及第一比较器的同相输入端共接并构成所述比较解码模块的输入端，所述第五十二电阻的第二端以及所述第一比较器的反相输入端共接于地并构成基准电压端，所述第五十电阻的第一端连接供电电源，所述第五十电阻的第二端、所述第四十八电阻的第二端以及所述第一比较器的输出端共接并构成所述比较解码模块的输出端。

6.如权利要求1或2所述的声音采集电路，其特征在于，所述比较解码模块包括第一直流偏置电路、第二直流偏置电路以及第二比较器；

所述第一直流偏置电路的输入端连接供电电源，所述第二直流偏置电路的第一输入端连接供电电源，所述第二直流偏置电路的第二输入端连接所述第二比较器的输出端，所述第一直流偏置电路的输出端以及所述第二直流偏置电路的输出端连接所述第二比较器的同相输入端，所述第二比较器的反相输入端为所述比较解码模块的输入端；

所述第一直流偏置电路以及所述第二直流偏置电路向所述第二比较器提供参考电压；

所述第二比较器的反相输入端输入的滤波后的声波信号为正信号时，所述第二比较器输出高电平；

所述第二比较器的反相输入端输入的滤波后的声波信号为负信号时，所述第二比较器输出低电平。

7.如权利要求6所述的声音采集电路，其特征在于，所述第一直流偏置电路包括第四十四电阻和第四十六电阻，所述第二直流偏置电路包括第三十三电阻和第四十二电阻；

所述第四十四电阻的第一端为所述第一直流偏置电路的输入端，所述第四十四电阻的第二端连接所述第四十六电阻的第一端并构成所述第一直流偏置电路的输出端，所述第四十六电阻的第二端接地，所述第三十三电阻的第一端为所述第二直流偏置电路的第一输入端，所述第三十三电阻的第二端连接所述第四十二电阻的第一端并构成所述第二直流偏置电路的第二输入端，所述第四十二电阻的第二端为所述第二直流偏置电路的输出端。

8.如权利要求2所述的声音采集电路，其特征在于，所述放大模块包括第一三极管放大电路、第二三极管放大电路以及第三直流偏置电路；

所述第一三极管放大电路、所述第二三极管放大电路以及所述第三直流偏置电路依次串联连接。

9.如权利要求8所述的声音采集电路，其特征在于，所述第一三极管放大电路包括第三十八电阻、第四十一电阻、第四十五电阻、第四三极管以及第三电容，所述第二三极管放大电路包括第一电阻、第四电阻、第七电阻、第一三极管以及第二电容，所述第三直流偏置电路包括第三电阻和第五电阻；

所述第四十一电阻的第一端连接所述第四三极管的基极，所述第四十一电阻的第二端连接所述第三十八电阻的第一端、所述第四三极管的集电极以及所述第三电容的第一端，所述第三十八电阻的第二端连接供电电源，所述第四三极管的发射极连接所述第四十五电阻的第一端，所述第四十五电阻的第二端接地，所述第三电容的第二端连接所述第四电阻的第一端以及第一三极管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述第一三极管集电极、第二电容的第一端以及所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接供电电源，所述第一三极管的发射极连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端接地，所述第二电容的第二端、所述第三电阻的第一端以及所述第五电阻的第一端共接并构成所述放大模块的输出端，所述第三电阻的第二端连接供电电源，所述第五电阻的第二端接地。