CN209571232U

CN209571232U - 一种信号自适应放大的多路音频记录设备

Info

Publication number: CN209571232U
Application number: CN201920692318.9U
Authority: CN
Inventors: 李智忠; 陈金文; 李景斌; 张多友; 李立煌; 李海涛; 何宪文; 张霞
Original assignee: Shanxi Dazhong Electronic Information Industry Group Co Ltd; PLA Navy Submarine College
Current assignee: Shanxi Dazhong Electronic Information Industry Group Co Ltd; PLA Navy Submarine College
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2019-11-01
Anticipated expiration: 2029-05-15

Abstract

本实用新型涉及音频记录设备，具体是一种信号自适应放大的多路音频记录设备。本实用新型解决了传统的音频记录设备不便于数据的查看和分析、信号强度发生突变时采集到的数据失真度高、零点漂移大、采集精度低的问题。一种信号自适应放大的多路音频记录设备，包括FPGA芯片、多个BNC接口、多个信号自适应放大电路、MIC接口、ADAU1977音频模数转换器、STM32F103RET6单片机、IMX6QARM处理器、SATA硬盘、PC上位机、第一继电器、第二继电器、LED显示屏、多个操作按键、多个状态指示灯；其中，BNC接口的数目与信号自适应放大电路的数目一致；各个BNC接口与各个信号自适应放大电路的输入端一一对应地连接。本实用新型适用于音频数据的采集。

Description

一种信号自适应放大的多路音频记录设备

技术领域

本实用新型涉及音频记录设备，具体是一种信号自适应放大的多路音频记录设备。

背景技术

目前，音频数据的采集普遍是采用音频记录设备来实现的。然而实践表明，传统的音频记录设备由于自身结构所限，存在如下问题：其一，传统的音频记录设备不具备数据监控功能，因此必需将数据从设备中导出才能进行数据的查看和分析，由此导致数据的查看和分析不方便。其二，传统的音频记录设备需要通过手动方式来调节放大倍数，而无法根据信号强度自动调节放大倍数，因此当信号强度发生突变时，会出现放大倍数与信号强度不匹配的现象，由此导致采集到的数据失真度高。其三，传统的音频记录设备存在零点漂移大、采集精度低的问题。基于此，有必要发明一种全新的音频记录设备及方法，以解决传统的音频记录设备不便于数据的查看和分析、信号强度发生突变时采集到的数据失真度高、零点漂移大、采集精度低的问题。

发明内容

本实用新型为了解决传统的音频记录设备不便于数据的查看和分析、信号强度发生突变时采集到的数据失真度高、零点漂移大、采集精度低的问题，提供了一种信号自适应放大的多路音频记录设备。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种信号自适应放大的多路音频记录设备，包括FPGA芯片、多个BNC接口、多个信号自适应放大电路、MIC接口、ADAU1977音频模数转换器、STM32F103RET6单片机、IMX6QARM处理器、SATA硬盘、PC上位机、第一继电器、第二继电器、LED显示屏、多个操作按键、多个状态指示灯；其中，BNC接口的数目与信号自适应放大电路的数目一致；各个BNC接口与各个信号自适应放大电路的输入端一一对应地连接；各个信号自适应放大电路的输出端均与ADAU1977音频模数转换器的输入端连接；各个信号自适应放大电路的控制端均与FPGA芯片的输出端连接；MIC接口的输出端与ADAU1977音频模数转换器的输入端连接；ADAU1977音频模数转换器的输出端与FPGA芯片的输入端连接；STM32F103RET6单片机与FPGA芯片双向连接；IMX6QARM处理器与STM32F103RET6单片机双向连接；SATA硬盘与IMX6QARM处理器双向连接；第一继电器的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；第一继电器的常闭端与FPGA芯片双向连接；第一继电器的常开端与PC上位机双向连接；第一继电器的公共端与IMX6QARM处理器双向连接；第二继电器的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；第二继电器的常闭端悬空；第二继电器的常开端与PC上位机双向连接；第二继电器的公共端与FPGA芯片双向连接；LED显示屏的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；各个操作按键均与STM32F103RET6单片机的输入端连接；各个状态指示灯均与STM32F103RET6单片机的输出端连接。

具体工作过程如下：设备上电后，其默认进入数据监控模式；在数据监控模式下，STM32F103RET6单片机实时控制第一继电器失电、第二继电器得电，由此使得第一继电器的常闭端和公共端接通、第二继电器的常开端和公共端接通；然后，待采集的各路音频信号经各个BNC接口实时输入至各个信号自适应放大电路，并经各个信号自适应放大电路进行滤波放大后实时输入至ADAU1977音频模数转换器，然后经ADAU1977音频模数转换器进行模数转换后实时输入至FPGA芯片；与此同时，待采集的环境噪声信号经MIC接口实时输入至ADAU1977音频模数转换器，并经ADAU1977音频模数转换器进行模数转换后实时输入至FPGA芯片；然后，FPGA芯片对接收到的各路音频信号和环境噪声信号进行实时处理，并将处理得到的音频数据和环境噪声数据一方面实时发送至STM32F103RET6单片机，另一方面经第一继电器实时发送至IMX6QARM处理器，第三方面经第二继电器实时发送至PC上位机；然后，STM32F103RET6单片机将接收到的音频数据和环境噪声数据实时发送至LED显示屏进行显示，IMX6QARM处理器将接收到的音频数据和环境噪声数据实时发送至SATA硬盘进行存储，PC上位机对接收到的音频数据和环境噪声数据进行实时监控；在上述过程中，FPGA芯片根据接收到的各路音频信号的强度对各个信号自适应放大电路的放大倍数进行自动调节，由此使得各个信号自适应放大电路的放大倍数与各路音频信号的强度相匹配。在数据监控过程中，若要进行数据导出，则用户通过PC上位机实时发出数据导出命令；数据导出命令依次经第二继电器、FPGA芯片实时发送至STM32F103RET6单片机；STM32F103RET6单片机根据接收到的数据导出命令实时控制第一继电器得电、第二继电器失电，由此使得第一继电器的常开端和公共端接通、第二继电器的常闭端和公共端接通，从而使得设备进入数据导出模式；然后，IMX6QARM处理器实时读取SATA硬盘中的音频数据和环境噪声数据，并将读取到的音频数据和环境噪声数据经第一继电器实时发送至PC上位机，由此实现数据导出。待数据导出完成后，用户通过PC上位机实时发出数据监控命令；数据监控命令依次经第一继电器、IMX6QARM处理器实时发送至STM32F103RET6单片机；STM32F103RET6单片机根据接收到的数据监控命令实时控制第一继电器失电、第二继电器得电，由此使得第一继电器的常闭端和公共端接通、第二继电器的常开端和公共端接通，从而使得设备重新进入数据监控模式。

基于上述过程，与传统的音频记录设备相比，本实用新型所述的一种信号自适应放大的多路音频记录设备通过采用全新的结构和原理，具备了如下优点：其一，本实用新型具备了数据监控功能，因此无需将数据从设备中导出即可进行数据的查看和分析，由此使得数据的查看和分析更方便。其二，本实用新型实现了根据信号强度自动调节放大倍数，因此即使信号强度发生突变，也不会出现放大倍数与信号强度不匹配的现象，由此使得采集到的数据失真度降低。其三，本实用新型的零点漂移更小、采集精度更高。

本实用新型结构合理、设计巧妙，有效解决了传统的音频记录设备不便于数据的查看和分析、信号强度发生突变时采集到的数据失真度高、零点漂移大、采集精度低的问题，适用于音频数据的采集。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中信号自适应放大电路的结构示意图。

具体实施方式

所述信号自适应放大电路包括第一TLC2652运算放大器、AD8253仪表放大器、第二TLC2652运算放大器、第一至第四电感L1~L4、第一至第五电容C1~C5；第一电感L1的一端作为信号自适应放大电路的输入端，另一端通过第一电容C1与第一TLC2652运算放大器的正输入端连接；第一TLC2652运算放大器的负输入端接地；第一TLC2652运算放大器的输出端通过第二电容C2与AD8253仪表放大器的正输入端连接；AD8253仪表放大器的负输入端接地；AD8253仪表放大器的输出端通过第三电容C3与第二TLC2652运算放大器的正输入端连接；第二TLC2652运算放大器的负输入端接地；第二TLC2652运算放大器的输出端与第四电容C4的一端连接；第四电容C4的另一端作为信号自适应放大电路的输出端；AD8253仪表放大器的控制端作为信号自适应放大电路的控制端；第五电容C5的一端接地，另一端通过第一电容C1与第一TLC2652运算放大器的正输入端连接；第二电感L2的一端接地，另一端与第一TLC2652运算放大器的输出端连接；第三电感L3的一端接地，另一端与AD8253仪表放大器的输出端连接；第四电感L4的一端接地，另一端与第二TLC2652运算放大器的输出端连接。

Claims

1.一种信号自适应放大的多路音频记录设备，其特征在于：包括FPGA芯片、多个BNC接口、多个信号自适应放大电路、MIC接口、ADAU1977音频模数转换器、STM32F103RET6单片机、IMX6QARM处理器、SATA硬盘、PC上位机、第一继电器、第二继电器、LED显示屏、多个操作按键、多个状态指示灯；其中，BNC接口的数目与信号自适应放大电路的数目一致；各个BNC接口与各个信号自适应放大电路的输入端一一对应地连接；各个信号自适应放大电路的输出端均与ADAU1977音频模数转换器的输入端连接；各个信号自适应放大电路的控制端均与FPGA芯片的输出端连接；MIC接口的输出端与ADAU1977音频模数转换器的输入端连接；ADAU1977音频模数转换器的输出端与FPGA芯片的输入端连接；STM32F103RET6单片机与FPGA芯片双向连接；IMX6QARM处理器与STM32F103RET6单片机双向连接；SATA硬盘与IMX6QARM处理器双向连接；第一继电器的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；第一继电器的常闭端与FPGA芯片双向连接；第一继电器的常开端与PC上位机双向连接；第一继电器的公共端与IMX6QARM处理器双向连接；第二继电器的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；第二继电器的常闭端悬空；第二继电器的常开端与PC上位机双向连接；第二继电器的公共端与FPGA芯片双向连接；LED显示屏的输入端与STM32F103RET6单片机的输出端连接；各个操作按键均与STM32F103RET6单片机的输入端连接；各个状态指示灯均与STM32F103RET6单片机的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种信号自适应放大的多路音频记录设备，其特征在于：所述信号自适应放大电路包括第一TLC2652运算放大器、AD8253仪表放大器、第二TLC2652运算放大器、第一至第四电感（L1~L4）、第一至第五电容（C1~C5）；第一电感（L1）的一端作为信号自适应放大电路的输入端，另一端通过第一电容（C1）与第一TLC2652运算放大器的正输入端连接；第一TLC2652运算放大器的负输入端接地；第一TLC2652运算放大器的输出端通过第二电容（C2）与AD8253仪表放大器的正输入端连接；AD8253仪表放大器的负输入端接地；AD8253仪表放大器的输出端通过第三电容（C3）与第二TLC2652运算放大器的正输入端连接；第二TLC2652运算放大器的负输入端接地；第二TLC2652运算放大器的输出端与第四电容（C4）的一端连接；第四电容（C4）的另一端作为信号自适应放大电路的输出端；AD8253仪表放大器的控制端作为信号自适应放大电路的控制端；第五电容（C5）的一端接地，另一端通过第一电容（C1）与第一TLC2652运算放大器的正输入端连接；第二电感（L2）的一端接地，另一端与第一TLC2652运算放大器的输出端连接；第三电感（L3）的一端接地，另一端与AD8253仪表放大器的输出端连接；第四电感（L4）的一端接地，另一端与第二TLC2652运算放大器的输出端连接。