CN206775717U - 一种功放控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及音频技术领域，公开了一种功放控制电路，包括：取样模块、滤波整形模块、降压去噪模块、基准电压输出模块、比较控制模块、音频调节模块和功率放大模块；取样模块对功放输出的音频进行实时取样，样品音频经过滤波整形模块和降压去噪模块处理成稳定的直流电平信号，比较控制模块获取该直流电平信号的电压值以及基准电压输出模块输出的基准电压值，并将两个电压值进行比较，根据比较结果向音频调节模块发送音频调节信号，音频调节模块根据该信号调节音频输出幅度；本实用新型实施例提供的功放能实时调整功放的输出幅度，防止功放过载和失真，并通过简化电路设计降低了电路成本。

Description

一种功放控制电路

技术领域

本实用新型涉及音频技术领域，具体涉及一种功放控制电路。

背景技术

随着电子产品的普及，人们对音频产品的性能要求也越来越高，产品工程师在对音频产品进行设计时必须考虑到音频功放系统各种可靠性。

在目前的音频功放电路中，有着多种多样音频功放输出控制电路，其中最常用的防功放过载、失真的解决方案有以下两种：

方案1：用DSP(数字音频处理芯片)内置的DRC(动态范围控制模块)控制输出失真范围，提供功放过载保护。这个方案优点是通过软件控制电路，比较灵活；缺点是DSP的价格昂贵，生产投入成本太高，对于一些中低端的音频产品不适用。

方案2：在功放的输入端增加一个ALC(自动电平控制)集成电路，根据功放的输出调整ALC电路的参数，实现功放输出幅度的控制，使功放不过载；这个方案的优点是电路简单，成本也不高，但是不够灵活，生产的一致性无法控制。

因此，需要有一种更为可靠、的功放防过载解决方案来提高音频产品性能稳定性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型实施例提了一种功放控制电路，目的是为了解决现有防功放过载、失真的解决方案成本高、不够灵活的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

本实用新型实施例提了一种功放控制电路，包括：取样模块、滤波整形模块、降压去噪模块、基准电压输出模块、比较控制模块、音频调节模块和功率放大模块；

所述功率放大模块的输出端连接至扬声器和所述取样模块；所述取样模块的、所述滤波整形模块和所述降压去噪模块依次连接；所述降压去噪模块和所述基准电压输出模块分别连接至所述比较控制模块的第一输入端和第二输入端；所述比较控制模块、所述音频调节模块和所述功率放大模块依次连接；

所述功率放大模块输出端的音频信号依次经过所述取样模块、滤波整形模块和降压去噪模块后传输至所述比较控制模块，所述比较控制模块获取所述降压去噪模块输出的电压值和所述基准电压输出模块输出的基准电压值，将获取到的两个电压值进行比较，并根据比较结果向所述音频调节模块发送音频调节信号，所述音频调节模块接收所述音频调节信号后调节音频输出幅度。

进一步的，所述取样模块包括：第一电容、二极管和第一电阻；

其中，所述第一电容的自由端连接至所述功率放大模块的输出端，所述第一电阻的自由端连接至所述滤波整形模块。

进一步的，所述滤波整形模块包括第二电容和第三电容；

其中，所述第二电容的和所述第三电容的一端连接所述第一电阻，所述第二电容和所述第三电容的另一端接地。

进一步的，所述降压去噪模块包括：第二电阻、第三电阻和第四电容；

其中，所述第二电阻、第三电阻和第四电容的一端连接所述比较控制模块的第一输入端，所述第二电阻的另一端连接所述第一电阻的自由端，所述第三电阻和所述第四电容的另一端接地。

进一步的，所述基准电压输出模块包括：第四电阻、第五电阻和第五电容；

所述第四电阻、第五电阻和第五电容的一端连接至所述比较控制模块的第二输入端，所述第四电阻的另一端连接至电源，所述第五电阻和第五电容的另一端接地。

进一步的，所述功率放大模块包括串联的过滤降压单元和信号放大单元；

所述过滤降压单元的输入端连接至所述音频调节模块的输出端，所述信号放大单元的输出端连接至所述扬声器。

进一步的，所述过滤降压单元包括：第六电容、第六电阻和第七电阻，同时采用信号放大器作为所述信号放大单元；

所述第六电容和第六电阻串联；所述地六电容的自由端连接至所述音频调节模块的输出端；所述第六电阻的自由端和所述第七电阻的一端连接至所述信号放大器的同相输入端；所述第七电阻的另一端接地；所述信号放大器的输出端连接至扬声器。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实施例提供的功放控制系统，通过不断对功放输出的音频信号进行取样，并将样品音频信号的电压和预设的基准电压进行比较，如果样品音频信号的电压值大于预设的基准电压值，则降低音频信号的音频幅度，以保证功放系统不过载、失真，本实用新型实施例提供的功放控制电路通过简化电路设计降低了电路成本；同时，能实时对功放音频信号进行取样并调整功放的输出幅度，防止功放过载和失真；对功放音频进行调整和控制的周期可自由调整，比较灵活，适用性广。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的功放控制电路的电路示意图；

图2为本实用新型实施例提供的功率放大模块的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的功放控制电路的电路图。

附图标记说明：10-取样模块、20-滤波整形模块、30-降压去噪模块、40-基准电压输出模块、50-比较控制模块、60-音频调节模块、70-功率放大模块、71-过滤降压单元、72-信号放大单元、C1-第一电容、C2-第二电容、C3-第三电容、C4-第四电容、C5-第五电容、C6-第六电容、D1-二极管、R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-第三电阻、R4-第四电阻、R5-第五电阻、R6-第六电阻、R7-第七电阻、U1-单片机、U2-音量调节IC、U3-信号放大器，SP1-扬声器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行全面描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以有许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供给这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的属于是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型实施例提供的功放控制电路的电路示意图，在本实用新型实施方式中，本实用新型实施例提供了一种功放控制电路，包括：取样模块10、滤波整形模块20、降压去噪模块30、基准电压输出模块40、比较控制模块50、音频调节模块60、功率放大模块70；

所述功率放大模块70连接扬声器SP1和所述取样模块10，所述取样模块10、所述滤波整形模块20和所述降压去噪模块30依次连接；所述降压去噪模块30和所述基准电压输出模块40分别连接至所述比较控制模块50的第一输入端和第二输入端；所述比较控制模块50、所述音频调节模块60和所述功率放大模块70依次连接。

具体地，所述取样模块10的一端和所述功率放大模块70的输出端一并连接至扬声器SP1；所述取样模块10的另一端通过所述滤波整形模块20和所述降压去噪模块30的一端连接；所述降压去噪模块30的另一端连接至所述比较控制模块50的第一输入端；所述基准电压输出模块40的输入端连接至电源(图未示)，所述基准电压输出模块40的输出端连接至所述比较控制模块50的第二输入端；所述比较控制模块50的输出端连接至所述音频调节模块60的输入端，所述音频调节模块60的输出端连接至所述功率放大模块70的输入端；

所述取样模块10用于对功率放大模块70输出的音频信号进行取样，提取所述音频信号后进行整流处理成直流电平信号，并将所述直流电平信号传输给所述滤波整形模块20，所述滤波整形模块20将所述直流电平信号滤波整形成更稳定的直流电平信号，并将该更稳定的直流电平信号传输至所述降压去噪模块30做降压和高频信号过滤处理后，从所述比较控制模块50的第一输入端输入；所述基准电压输出模块40将所述电源电压降压、高频信号过滤后得到基准电压，所述基准电压由所述比较控制模块50的第二输入端输入；所述比较控制模块50读取所述直流电平信号的电压值，并将所述直流电平信号的电压值和所述基准电压的电压值进行比较，并根据比较结果向所述音频调节模块60发送音频调节信号，所述音频调节模块60接收所述音频调节信号后调节音频输出幅度，具体地，如果所述直流电平信号的电压值大于所述基准电压的电压值，则向所述音频调节模块60发送降低音频信号幅度的信号，所述音频调节模块60收到所述信号后对内部的音频信号做降幅处理，并将降幅处理后的音频信号输出至所述功率放大模块70，所述功率放大模块70将所述降幅处理后的音频信号放大后输出到扬声器SP1发声。

请参阅图2，为本实用新型实施例提供的功率放大模块的电路示意图，在本实用新型实施方式中，所述功率放大模块70包括串联的过滤降压单元71和信号放大单元72；具体的，所述过滤降压单元71的输入端连接至所述音频调节模块60的输出端，所述过滤降压单元71的输出端连接至所述信号放大单元72的同相输入端，所述信号放大单元72的输出端即为所述功率放大模块70的输出端，其连接至所述扬声器SP1；

所述过滤降压单元71对音频调节模块60输出的音频信号做直流过滤以及降压处理后，输入到所述信号放大单元70中进行信号放大，放大后的音频信号从所述信号放大单元72的输出端输出到所述扬声器SP1发声。

请参阅图3，为本实用新型实施例提供的功放控制电路的电路图，在本实用新型一种较佳实施例中，所述取样模块10包括串联的第一电容C1、二极管D1和第一电阻R1，其中，所述第一电容C1的自由端连接至所述功率放大模块70的输出端，所述第一电阻R1的自由端连接至所述滤波整形模块(20)；具体的，所述第一电容C1的一端和所述功率放大模块70的输出端连接至所述扬声器SP1，所述第一电容C1的另一端连接所述二极管D1的正极，所述二极管D1的负极连接所述第一电阻R1；

所述第一电容C1提取所述信号放大器72输出的音频信号并过滤掉所述音频信号里的直流信号，再由所述二极管D1将所述音频信号整流成脉动直流电平信号，该脉动直流电平信号经过第一电阻R1分压后传输至所述滤波整形模块20。

请参阅图3，在实用新型一种较佳实施例中，所述滤波整形模块20包括并联的第二电容C2和第三电容C3；其中，所述第二电容C2和所述第三电容C3的一端连接所述第一电阻R1的自由端，所述第二电容C2和所述第三电容C3的另一端接地；

所述第二电容C2，第三电容C3将所述脉动电平信号滤波整形成直流电平信号；优选的，所述脉动信号经过所述第二电容C2，第三电容C3的滤波整形处理之后成为纹波在100毫伏以内的直流电平信号。

请参阅图3，在实用新型一种较佳实施例中，所述降压去噪模块30包括：第二电阻R2、第三电阻R3和第四电容C4；

其中，所述第二电阻R2、第三电阻R3和第四电容C4的一端连接所述比较控制模块50的第一输入端，所述第二电阻R2的另一端连接所述第一电阻R1的自由端，所述第三电阻R3和所述第四电容C4的另一端接地；

所述第二电阻R2和第三电阻R3组成分压电路，对所述直流电平信号进行降压处理，具体的，假设所述直流电平信号的电压值为Vi，降压处理之后的直流电平信号的电压值为Vo，那么降压后的电压值为Vo＝R3/(R2+R3)*Vi；所述第四电容C4对降压后的直流电平信号进行高频信号过滤后传输至所述比较控制模块50，该直流电平信号的电压为音频信号的电压，简称音频电压。

请参阅图3，在本实用新型一种较佳实施例中，所述基准电压输出模块40包括：第四电阻R4、第五电阻R5和第五电容C5；

所述第四电阻R4、第五电阻R5和第五电容C5的一端连接至所述比较控制模块50的第二输入端，所述第四电阻R4的另一端连接至电源，所述第五电阻R5和第五电容C5的另一端接地；

所述电源向所述基准电压输出模块40提供直流电平信号，所述第四电阻R4和第五电阻R5组成分压电路，对所述直流电流进行降压处理，所述第五电容C5对降压后的直流电平信号进行高频信号过滤，滤除所述直流电平信号的高频段信号，最后所述直流电平信号输入到所述比较控制模块50中，该直流电平信号的电压为人为设定的基准电压，所述基准电压可根据实际需要改变电源大小或者第四电阻R4、第五电阻R5的阻值来改变。

请参阅图3，在本实用新型一种较佳实施例中，采用单片机U1作为所述比较控制模块50；可选的，所述单片机U1采用引脚数为18针的STC11F××系列型号的单片机，所述单片机U1的第13针引脚(P67端口)作为所述比较控制模块50的第一输入端，所述单片机U1的第18针引脚(P51端口)作为所述比较控制模块50的第二输入端，所述单片机U1的第1、2针引脚(P52端口和P53端口)一并作为所述比较控制模块50的输出端，所述单片机U1的第1、2针引脚分别输出时钟信号和数据信号；所述单片机U1分别接收所述降压去噪模块30和所述基准电压输出模块40输入的直流电平信号，并将接收到的两个直流电平信号的电压值进行比较，即比较所述基准电压和所述音频电压的大小，如果所述音频电压大于所述基准电压，则所述单片机U1向所述音频调节模块发送降低音频幅度的信号；所述比较的周期可以由单片机U1设定，这样即可实现对音频调整的周期的控制。

请参阅图3，在本实用新型一种较佳实施例中，采用音频调节IC(集成电路)作为所述音频调节模块60；可选的，所述音频调节IC采用ET2259××系列型号的音频IC，所述音频调节IC一共有8个接口，按阿拉伯数字1到8顺序编号，所述音频调节IC的第3、第4接口(数据信号和时钟信号接口)一并作为音频调节模块60的输入端，分别接收所述单片机U1发送的数据信号和时钟信号；所述音频调节IC的第8接口(输出接口)作为所述音频调节模块60的输出端；

所述音频调节IC用于产生和调节音频信号，所述音频调节IC接收到所述比较控制模块50发出的降低音频幅度信号后，降低其内部的音频信号的幅度，并将降幅后的音频信号传输给所述功率放大模块70。

参阅图3，在本实用新型一种较佳实施例中，所述过滤降压单元71包括第六电容C6、第六电阻R6和第七电阻R7，采用信号放大器U3作为所述信号放大单元72；

所述第六电容C6和第六电阻R6串联；所述第六电容C6的自由端连接至所述音频调节模块60的输出端，即所述音频调节IC的第8接口；所述第六电阻R6的自由端和所述第七电阻R7的一端连接至所述信号放大器U3的同相输入端，所述第七电阻R7的另一端接地；所述信号放大器U3的输出端连接至扬声器SP1；

所述第六电容C6对所述音频调节模块60输出的音频信号进行直流电平过滤；所述第六电阻R6和所述第7电阻R7组成分压单元，对所述音频信号进行降压处理；所述信号放大模器U3将降压处理后的音频信号进行信号放大后输入到扬声器SP1发声。

为了更好的解释本实用新型，请一并参阅图1和图3，本实用新型实施例提供的功放控制系统的工作过程如下：

所述音频调节模块60输出的音频信号经过所述第一电容C1时，直流电平信号被所述第一电容C1滤除，所述音频信号变为交流音频信号，所述交流音频信号再经过所述二极管D1整流变为脉动直流电平信号；所述脉动直流电平信号进一步经过所述第二电容C2、第三电容C3的滤波整形处理后变为直流电平信号；所述直流电平信号进一步经过所述第二电阻R2、第三电阻R3进行降压处理以及经过第四电容C4进行高频信号过滤处理变成杂讯较少的直流电平信号，该直流电平信号从所述比较控制模块50的第一输入端输入；所述基准电压输出模块40通过将直流电源经过所述第四电阻R4和第五电阻R5降压以及经过所述第五电容C5进行高频信号过滤处理之后得到基准直流电平信号，该基准直流电平信号从所述比较控制模块50的第二输入端输入，所述比较控制模块50将第一输入端、第二输入端接收到的两个直流电平信号的电压大小进行比较，如果第一输入端接收到的直流电平信号的电压值大于第二输入端接收到的直流电平信号的电压值，则向所述音频调节模块60发送降低音频幅度的信号，所述音频调节模块60接收到所述信号之后降低其内部音频信号的幅度，并将降幅后的音频信号输出至所述第六电容C6，所述音频信号经过第六电容C6的直流电平信号过滤处理以及第六电阻R6、第七电阻R7降压处理之后，再经过所述信号放大器U3对所述音频信号进行放大后传输到扬声器SP1发声。

本实用新型实施例提供的功放控制系统，通过不断对功放音频信号进行取样，并将样品音频信号的电压和预设的基准电压进行比较，如果样品音频信号的电压值大于预设的基准电压值，则降低音频信号的音频幅度，以保证功放系统不过载、失真，本实用新型实施例提供的功放控制电路通过简化电路设计降低了电路成本；同时，能实时对功放音频信号进行取样并调整功放的输出幅度，防止功放过载和失真；对功放音频进行调整和控制的周期可自由调整，比较灵活，适用性广。

本实用新型不局限于上述实施方式和实施例，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种功放控制电路，其特征在于，包括：取样模块(10)、滤波整形模块(20)、降压去噪模块(30)、基准电压输出模块(40)、比较控制模块(50)、音频调节模块(60)和功率放大模块(70)；

所述功率放大模块(70)的输出端连接至扬声器和所述取样模块(10)；所述取样模块(10)、所述滤波整形模块(20)和所述降压去噪模块(30)依次连接；所述降压去噪模块(30)和所述基准电压输出模块(40)分别连接至所述比较控制模块(50)的第一输入端和第二输入端；所述比较控制模块(50)、音频调节模块(60)和功率放大模块(70)依次连接；

所述功率放大模块(70)输出端的音频信号依次经过所述取样模块(10)、滤波整形模块(20)和降压去噪模块(30)后传输至所述比较控制模块(50)，所述比较控制模块(50)获取所述降压去噪模块(30)输出的电压值和所述基准电压输出模块(40)输出的基准电压值，将获取到的两个电压值进行比较，并根据比较结果向所述音频调节模块(60)发送音频调节信号，所述音频调节模块(60)接收所述音频调节信号后调节音频输出幅度。

2.如权利要求1所述的功放控制电路，其特征在于，所述取样模块(10)包括串联的第一电容(C1)、二极管(D1)和第一电阻(R1)；

其中，所述第一电容(C1)的自由端连接至所述功率放大模块(70)的输出端，所述第一电阻(R1)的自由端连接至所述滤波整形模块(20)。

3.如权利要求2所述的功放控制电路，其特征在于，所述滤波整形模块(20)包括并联的第二电容(C2)和第三电容(C3)；

其中，所述第二电容(C2)和所述第三电容(C3)的一端连接所述第一电阻(R1)的自由端，所述第二电容(C2)和所述第三电容(C3)的另一端接地。

4.如权利要求3所述的功放控制电路，其特征在于，所述降压去噪模块(30)包括：第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电容(C4)；

其中，所述第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电容(C4)的一端连接所述比较控制模块(50)的第一输入端，所述第二电阻(R2)的另一端连接所述第一电阻(R1)的自由端，所述第三电阻(R3)和所述第四电容(C4)的另一端接地。

5.如权利要求4所述的功放控制电路，其特征在于，所述基准电压输出模块(40)包括：第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第五电容(C5)；

所述第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第五电容(C5)的一端连接至所述比较控制模块(50)的第二输入端，所述第四电阻(R4)的另一端连接至电源，所述第五电阻(R5)和第五电容(C5)的另一端接地。

6.如权利要求1-5任一项所述的功放控制电路，其特征在于，所述功率放大模块(70)包括串联的过滤降压单元(71)和信号放大单元(72)；

所述过滤降压单元(71)的输入端连接至所述音频调节模块(60)的输出端，所述信号放大单元(72)的输出端连接至所述扬声器。

7.如权利要求6所述的功放控制电路，其特征在于，所述过滤降压单元(71)包括：第六电容(C6)、第六电阻(R6)和第七电阻(R7)，同时采用信号放大器(U3)作为所述信号放大单元(72)；

所述第六电容(C6)和第六电阻(R6)串联；所述第六电容(C6)的自由端连接至所述音频调节模块(60)的输出端；所述第六电阻(R6)的自由端和所述第七电阻(R7)的一端连接至所述信号放大器(U3)的同相输入端，所述第七电阻(R7)的另一端接地；所述信号放大器(U3)的输出端连接至扬声器。