CN206212258U - 一种车载音频电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载音频电路，包括：音频输入端，用于输入音频信号；插拔POP音消除模块，与音频输入端连接，增益自动控制模块，与插拔POP音消除模块连接；音频处理器，与增益自动控制模块连接，功率放大器，与音频处理器连接，微控制单元，与插拔POP音消除模块和增益自动控制模块分别进行连接，微控制单元接收插拔POP音消除模块的插拔动作检测信号、向插拔POP音消除模块发出POP消除使能信号；微控制单元接收增益自动控制模块的电平比较信号、向增益自动控制模块进行增益控制；本实用新型利用插拔POP音消除模块和增益自动控制模块，消除了POP音，并实时监控输入信号幅值，避免了失真情况。

Description

一种车载音频电路

技术领域

本实用新型涉及车载音频领域，更具体地，涉及一种车载音频电路。

背景技术

随着科技的发展和功能需求的日益多样化，车载多媒体收放机已经不仅仅局限于收音机和CD功能，很多车型的收放机增加了一些外部模拟音频输入功能。此项功能可以将很多种移动音频源输入到汽车收放机，通过汽车喇叭聆听。理论上，该功能可以支持所有模拟音频输入，例如手机、MP3播放器、手持CD播放机、车载DVD碟机等，但由于不同播放器的输出电路不同，输出功率不同，不同媒体文件的音量大小也不相同等原因，导致了车载收放机在应对不同的音频输入设备时存在两个问题：1.音频接口插拔信号线时存在有POP噪音；2.当输入音频信号过大时，输出会发生了削顶削底失真。

问题1产生的原因：设备插拔POP是由于插入和拔出设备时，音频链路上的隔直电容两端电压发生突变导致快速充放电过程引起的，为解决插拔POP问题，需要解决隔直电容的充放电问题；目前现有的解决方案有：

(1)采用去除隔直电容的方案，如图1所示，即在原来的设计上去除音频隔直电容，故没有电容的充放电过程，输入信号直通到后级，结构简单；但由于汽车电子工作环境比较恶劣，输入端口极有可能存在高压、静电干扰等，取消隔直电容后，这些干扰信号会直接干扰音频处理模块，极有可能导致音频模块的损坏，引入风险点，降低了设计的可靠性。

(2)在输入端叠加直流偏置电路，如图2所示，偏置电压的值与后端处理器输入引脚的偏置电压一致，音频输入设备在上电初始化过程中就对隔直电容冲电，在插拔信号时避免了隔直电容充放电的过程，因此电容两端的电压没有发生突变，所以可以避开POP音。但由于输入设备的未知性，在输入端口叠加直流偏置有可能在因为偏置电压高损坏音频输入设备，再者由于偏置电路是持续工作的，所以系统存在持续的偏置电路电流，工作效率相对低下的问题。

问题2产生的原因：由于输入信号过大超过收放机内部音频处理模块输入最大限值引起的，为解决这类失真问题，要保证输入音频设备的输出电压峰峰值在最大输入限值以内，现有的解决方法有：

(1)音频输入端硬性降低输入电压值，例如采用电阻分压或者运放衰减的方式，如图3所示，电阻R11和R12组成了衰减网络，输入信号电平经过R11和R12分压衰减后输入到音频处理器，结构比较简单。采用电阻分压或者运放衰减这个方式，无论输入设备的输出音量大小如何，整体的音量都会衰减到设定的比例值；当输入设备的输出幅度比较小时，经过衰减网络后，进入到音频处理模块的信号幅度就变得更小，此时若要与其他音源做输出平衡匹配，那么后端的音频处理器的增益值需要更大；所有放大器都有一定的底噪的，叠加在输出的噪声幅度与增益值成正比关系，所以这种先衰减后放大的方法在音频输入的链路上引入了噪声，导致整体信噪比的降低；而且由于外接音源设备的输出功率大小不定，衰减系数很难确定，衰减取小了没作用，取大了则音频信噪比参数恶化。

(2)手动降低外置输入音源的音量的大小，当外接输入设备的输出功率较大时，也通过手动调小外接设备的输出音量，使其减小到汽车收放机输入限幅范围内。但不同的多媒体文件的输出功率不同，极有可能在播放不同的多媒体文件时需要多次更改音量来避免失真问题。这种做法需要用户在使用过程中进行手动调节；在行车过程中，如果突然出现某首歌曲音量过大失真时，驾驶员迫不得已去调节音量时会分神，有可能导致交通事故的发生，安全性欠佳。

实用新型内容

基于以上的技术问题，本实用新型提供一种在保证原有音频输入功能的情况下，解决外部音源连接过程中的POP音和失真问题的车载音频电路。

本实用新型具体的技术方案是：一种车载音频电路，包括：音频输入端，用于输入音频信号；插拔POP音消除模块，与所述的音频输入端连接，用于去除音频输入端接线过程中的插拔POP音；增益自动控制模块，与所述的插拔POP音消除模块连接，用于监测输入的音频信号的幅度并对增益的大小进行自动控制；音频处理器，与所述的增益自动控制模块连接，用于处理经增益自动控制模块处理后的音频信号；功率放大器，与所述的音频处理器连接，用于将经音频处理器处理后的音频信号的输出；所述的微控制单元接收所述的插拔POP音消除模块的插拔动作检测信号、向所述的插拔POP音消除模块发出POP消除使能信号；所述的微控制单元接收增益自动控制模块的电平比较信号、向增益自动控制模块进行增益控制。

上述的插拔POP音消除模块检测插拔动作决定POP消除功能的启动与否，增益自动控制模块检测输入信号线的电平，通过调整增益将输出信号幅值控制在后级允许的输入范围内，该电路结构简单，易于实现，在传统的音频输入链路中嵌入插拔POP音消除模块和增益自动控制模块，利用这两个模块去除接线过程中插拔POP音和防止信号失真问题。

优选地，所述的车载音频电路还包括扬声器，所述的扬声器与所述的功率放大器的输出端连接，用于放大音频信号。

优选地，所述的插拔POP音消除模块包括：第一信号输入端、第一信号输出端、检测输出端，POP音消除使能端，所述的第一信号输入端与所述的音频输入端；所述的检测输出端和POP音消除使能端同时与微控制单元连接；插拔检测模块，连接在第一信号输入端与检测输出端之间，用于检测音频信号的状态；第一电容C1，所述的第一电容C1一端接地，另一端与第一信号输入端连接；第一电阻R1、第二电阻R2，三极管Q1，所述的第一电阻R1连接在POP音消除使能端与第二电阻R2之间；所述的第二电阻R2并联在所述的三极管的基极和发射极之间；所述的三极管Q1的发射极接地；所述的三极管Q1的集电极与信号输入端连接，所述的三极管Q1的初始状态为导通；第二电容C2，连接在所述的三极管Q1的集电极和第一信号输出端之间。

优选地，所述的增益自动控制模块包括：增益控制信号输入端、增益控制信号输出端，第二信号输入端，第二信号输出端；所述的增益控制信号输入端和增益控制信号输出端同时与微控制单元连接；所述的第二信号输入端与所述的第一信号输出端连接；增益控制模块，同时与增益控制信号输入端、第二信号输入端和第二信号输出端连接；所述的增益控制模块将音频信号输入到增益控制模块，增益控制模块对输入的音频信号进行增益处理后，通过第二信号输出端输出；所述的增益控制模块的初始值为1；比较器，所述的比较器的同相输入端与第二信号输入端之间连接有一开关，所述开关为选择开关S1；所述的选择开关S1的另一端与增益控制模块的输出端连接；所述的选择开关S1的初始状态为与比较器的同相输入端连接；所述的比较器的同相输入端还连接有第三电阻R3，所述的第三电阻R3另一端与一偏置电压连接；所述的比较器的反相输入端连接有第四电阻R4；所述的比较器的输出端与增益控制信号输出端连接。

优选地，所述的增益控制模块包括运算放大器，所述的运算放大器的同相输入端连接有一接地的第五电阻R5，反相输入端连接有第六电阻R6；所述的反相输入端和所述的运算放大器的输出端之间还并联有一调节电阻RF。

优选地，所述的开关为继电器、三极管或场效应管。

与现有技术相比，本实用新型使用和优化汽车收放机的外接音频输入接口，通过增加插拔POP音消除模块，对音频输入设备进行自动识别和监测，自动滤除POP音和控制输出信号值；再者通过增加增益自动控制模块对输入的音频信号进行反复的识别和判断，实时监控输入信号幅值，从而保证给到后级的信号在其输入限值内，避免了失真情况。

附图说明

图1为背景技术的去除隔直电容的音频电路结构示意图。

图2为背景技术的输入端叠加直流偏置电路的音频电路结构示意图。

图3为背景技术的电阻分压方式的音频电路结构示意图。

图4为本实施例1车载音频电路的结构示意图。

图5为图4的插拔POP音消除模块的结构示意图。

图6为图5的插拔POP音消除模块的工作流程图。

图7为图4的增益自动控制模块的结构示意图。

图8为图4的增益自动控制模块的工作流程图。

图9为图7的增益自动控制模块的结构示意图。

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

具体实施方式

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。

本实用新型提供一种车载音频电路，参照图4所示，在第一实施例中，该车载音频电路包括：音频输入端，用于输入音频信号；

插拔POP音消除模块，与音频输入端连接，用于去除音频输入端接线过程中的插拔POP音；

增益自动控制模块，与插拔POP音消除模块连接，用于监测输入的音频信号的幅度并对增益的大小进行自动控制；

音频处理器，与增益自动控制模块连接，用于处理经增益自动控制模块处理后的音频信号；功率放大器，与音频处理器连接，用于将经音频处理器处理后的音频信号的输出；

微控制单元，与插拔POP音消除模块和增益自动控制模块分别进行连接，该微控制单元接收插拔POP音消除模块的插拔动作检测信号、向插拔POP音消除模块发出POP消除使能信号；微控制单元还接收增益自动控制模块的电平比较信号、向增益自动控制模块进行增益控制。

本实施例的插拔POP音消除模块检测插拔动作决定POP消除功能的启动与否，增益自动控制模块检测输入信号线的电平，通过调整增益将输出信号幅值控制在后级允许的输入范围内，该电路结构简单，易于实现，在传统的音频输入链路中嵌入插拔POP音消除模块和增益自动控制模块，利用这两个模块去除接线过程中插拔POP音和防止信号失真问题。

基于第一实施例，在第二实施例中，车载音频电路还包括扬声器，该扬声器与所述的功率放大器的输出端连接，用于放大音频信号。

基于第一实施例或第二实施例，在第三实施例中，如图5所示，插拔POP音消除模块包括：第一信号输入端、第一信号输出端、检测输出端，POP音消除使能端，所述的第一信号输入端与所述的音频输入端；所述的检测输出端和POP音消除使能端同时与微控制单元连接；插拔检测模块，连接在第一信号输入端与检测输出端之间，用于检测音频信号的状态；

还包括：第一电容C1，C1的一端接地，另一端与第一信号输入端连接；

第一电阻R1、第二电阻R2，三极管Q1，所述的第一电阻R1连接在POP音消除使能端与第二电阻R2之间；所述的第二电阻R2并联在所述的三极管的基极和发射极之间；所述的三极管Q1的发射极接地；所述的三极管Q1的集电极与信号输入端连接，所述的三极管Q1的初始状态为导通；

第二电容C2，连接在三极管Q1的集电极和第一信号输出端之间。

该插拔检测模块监控外接音频设备的接入和拔出，一旦有插拔动作时，插拔检测模块根据之前的记忆状态区分设备接入和拔出的动作，将动作信号反馈给微控制单元，微控制单元根据动作控制三极管Q1动作实现第二电容C2的充电和钳位动作。

其中，三极管Q1的初始状态为导通，上电时先对第二电容C2进行充电，保证后续在音频输入设备插入之前第二电容C2已经充满电，防止第二电容C2在有设备接入时形成充电回路产生POP音，第一电容C1为皮法级别的电容，用于抵御静电干扰。

当有音频输入设备接入时，微控制单元控制三极管Q1关闭，音频输入信号有效输出给到后级。

当连接的设备拔出时，微控制单元控制三极管Q1导通，音频输入信号被钳在0电位，防止音频输入信号在拔出时发生电平的突变，解决拔出时产生POP音问题，插拔POP音消除模块具体的工作流程如图6所示。

基于第三实施例，在第四实施例中，如图7所示，增益自动控制模块包括：增益控制信号输入端、增益控制信号输出端，第二信号输入端，第二信号输出端；其中，增益控制信号输入端和增益控制信号输出端同时与微控制单元连接；第二信号输入端与所述的第一信号输出端连接；

该模块还包括增益控制模块，其同时与增益控制信号输入端、第二信号输入端和第二信号输出端连接；增益控制模块将音频信号输入到增益控制模块，增益控制模块对输入的音频信号进行增益处理后，通过第二信号输出端输出；所述的增益控制模块的初始值为1；

比较器，比较器的同相输入端与第二信号输入端之间连接有一开关，开关为选择开关S1；选择开关S1的另一端与增益控制模块的输出端连接；所述的选择开关S1的初始状态为与比较器的同相输入端连接；比较器的同相输入端还连接有第三电阻R3，所述的第三电阻R3另一端与一偏置电压连接；比较器的反相输入端连接有第四电阻R4；所比较器的输出端与增益控制信号输出端连接。

由于音频信号是上下摆动的，所以本实施例在输入音频信号施加了偏置电压Vref，此时进入比较模块的同相输入端的电平Vin+Vref，此电平与反向输入端的Vpeak信号，即后端音频处理器允许输入的最大信号幅值进行比较，根据比较结果，控制信号链路的增益，保证输出功率在后级的允许输入范围内。

比较模块的选择开关S1在初始状态下是连接到比较器的同相输入端；选择开关S1由微控制单元控制；增益控制模块的初始值为1。

输入音频信号进入到比较器与原先设定的Vpeak进行比较后，判断输入信号是否过大。

若输入音频信号在允许范围内，则保持当前的增益状态；

若输入音频信号超出所允许的范围，微控制单元通过线性降低增益值，反复比较判断直至输出信号在允许范围内，该增益自动控制模块的工作流程如图8所示：

基于第四实施例，在第五实施例中，如图9所示，增益控制模块包括运算放大器，运算放大器的同相输入端连接有一接地的第五电阻R5，反相输入端连接有第六电阻R6；反相输入端和运算放大器的输出端之间还并联有一调节电阻RF。

如图9所示，增益控制模块由反向比例运算电路组成，调节电阻RF为反馈电阻，该反馈电阻的值由微控制单元控制。

输出信号幅值为：

如上述公式所示，输出信号大小由反馈电阻RF和输入电阻、第六电阻R6的比值决定，因此可以通过调整反馈电阻RF的值更改增益值，从而限制输出信号幅度。

基于第四或第五实施例，在第六实施例中，开关可以选择继电器、三极管或场效应管中的一种。

以上为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本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，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种车载音频电路，其特征在于，包括：音频输入端，用于输入音频信号；

插拔POP音消除模块，与所述的音频输入端连接，用于去除音频输入端接线过程中的插拔POP音；

增益自动控制模块，与所述的插拔POP音消除模块连接，用于监测输入的音频信号的幅度并对增益的大小进行自动控制；

音频处理器，与所述的增益自动控制模块连接，用于处理经增益自动控制模块处理后的音频信号；

功率放大器，与所述的音频处理器连接，用于将经音频处理器处理后的音频信号的输出；

微控制单元，与插拔POP音消除模块和增益自动控制模块分别进行连接，所述的微控制单元接收所述的插拔POP音消除模块的插拔动作检测信号、向所述的插拔POP音消除模块发出POP消除使能信号；所述的微控制单元接收增益自动控制模块的电平比较信号、向增益自动控制模块进行增益控制。

2.如权利要求1所述的车载音频电路，其特征在于，所述的车载音频电路还包括扬声器，所述的扬声器与所述的功率放大器的输出端连接，用于放大音频信号。

3.如权利要求1或2所述的车载音频电路，其特征在于，所述的插拔POP音消除模块包括：第一信号输入端、第一信号输出端、检测输出端，POP音消除使能端，所述的第一信号输入端与所述的音频输入端；所述的检测输出端和POP音消除使能端同时与微控制单元连接；

插拔检测模块，连接在第一信号输入端与检测输出端之间，用于检测音频信号的状态；

第一电容C1，所述的第一电容C1一端接地，另一端与第一信号输入端连接；

第一电阻R1、第二电阻R2，三极管Q1，所述的第一电阻R1连接在POP音消除使能端与第二电阻R2之间；所述的第二电阻R2并联在所述的三极管的基极和发射极之间；所述的三极管Q1的发射极接地；所述的三极管Q1的集电极与信号输入端连接，所述的三极管Q1的初始状态为导通；

第二电容C2，连接在所述的三极管Q1的集电极和第一信号输出端之间。

4.如权利要求3所述的车载音频电路，其特征在于，所述的第一电容C1为皮法级别的电容。

5.如权利要求4所述的车载音频电路，其特征在于，所述的增益自动控制模块包括：

增益控制信号输入端、增益控制信号输出端，第二信号输入端，第二信号输出端；所述的增益控制信号输入端和增益控制信号输出端同时与微控制单元连接；所述的第二信号输入端与所述的第一信号输出端连接；

增益控制模块，同时与增益控制信号输入端、第二信号输入端和第二信号输出端连接；所述的增益控制模块将音频信号输入到增益控制模块，增益控制模块对输入的音频信号进行增益处理后，通过第二信号输出端输出；所述的增益控制模块的初始值为1；

比较器，所述的比较器的同相输入端与第二信号输入端之间连接有一开关，所述开关为选择开关S1；所述的选择开关S1的另一端与增益控制模块的输出端连接；所述的选择开关S1的初始状态为与比较器的同相输入端连接；所述的比较器的同相输入端还连接有第三电阻R3，所述的第三电阻R3另一端与一偏置电压连接；所述的比较器的反相输入端连接有第四电阻R4；所述的比较器的输出端与增益控制信号输出端连接。

6.如权利要求5所述的车载音频电路，其特征在于，所述的增益控制模块包括运算放大器，所述的运算放大器的同相输入端连接有一接地的第五电阻R5，反相输入端连接有第六电阻R6；所述的反相输入端和所述的运算放大器的输出端之间还并联有一调节电阻RF。

7.如权利要求6所述的车载音频电路，其特征在于，所述的开关为继电器、三极管或场效应管。