CN210405633U

CN210405633U - 一种数字录音装置

Info

Publication number: CN210405633U
Application number: CN201921539831.0U
Authority: CN
Inventors: 汪佳威
Original assignee: Wuhan Dingsen Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Dingsen Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2020-04-24
Anticipated expiration: 2029-09-17

Abstract

本实用新型提出了一种数字录音装置，通过直流电源供电方式代替传统交流电整流滤波变成稳定的直流电压的供电方式，可以输出的直流电压是稳定的，直流电电压随着时间的推移它的大小和方向都不会发生改变，使用直流电源供电可以最小化效果器噪声，保证输出电路的稳定，这样能够给录音器提供“干净”的电源，从而得到更加纯净的声音；通过在抗混叠滤波器中设置顺次电性连接的第一放大器、滤波器、第二放大器、压控衰减器和第三放大器，使得抗混叠滤波器具有很小的矩形系数和较好的带外抑制效果，所以在信号延拓频谱相邻很近的情况下依然可以很大程度上抑制信号混叠，减少了信号失真。

Description

一种数字录音装置

技术领域

本实用新型涉及数字录音领域，尤其涉及一种数字录音装置。

背景技术

朗读亭是一种高3米、占地约2.5平方米的亭子，内部有两个GO PRO摄像机以及一套完整的录音设备。朗读亭对周边环境以及电路环境要求较高，如果周围环境嘈杂或者电流和电压中存在谐波和杂波，录音设备记录的语音信号中就会含有较多的噪音。朗读亭在录音方面存在以下几个问题：

(1)传统典型的数字录音系统的原理是：语音输入信号首先进行滤波，然后进行A/D变换将输入的语音信号转换为数字信号，把经A/D变换后得到的用抽样形式表示的语音信号输入到DSP芯片中，DSP芯片对该入进行某种形式的处理(如语音编码等)，经过DSP芯片处理后的数字样值通过D/A变换为模拟样值，再进行平滑滤波就得到了连续的模拟波形，上述信号处理过程中，只对语音输入信号进行滤波处理，存在频率重叠现象，当混叠发生时，原始信号无法从取样信号还原，进而造成语音信号中存在较大的杂波；

(2)市面上的大多设备都是将交流电整流滤波变成稳定的直流电压后再给电路供电，交流供电方式输出电压不稳定，并且存在较大的干扰和谐波，使得录音信号中有较大的杂波。

因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种数字录音装置，其录音信号无杂音，录音效果好。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种数字录音装置，其录音信号无杂音，录音效果好。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种数字录音装置，包括麦克风、抗混叠滤波器、语音信号处理电路、直流电源和单片机；

麦克风的输出端通过抗混叠滤波器与语音信号处理电路的输入端电性连接，语音信号处理电路的输出端与单片机电性连接，直流电源的输出端分别与抗混叠滤波器、语音信号处理电路和单片机的电源端电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，直流电源为干电池或蓄电池。

在以上技术方案的基础上，优选的，抗混叠滤波器包括顺次电性连接的第一放大器、滤波器、第二放大器、压控衰减器和第三放大器；

麦克风的输出端与第一放大器的输入端电性连接，第三放大器的输出端通过语音信号处理电路与单片机电性连接。

进一步优选的，第一放大器、第二放大器和第三放大器的结构相同。

进一步优选的，第一放大器包括：电容C24-C26、电阻R23、电阻R24和运算放大器LM358；

麦克风的输出端通过顺次串联的电容C24和电阻R23与运算放大器LM358的反向输入端电性连接，运算放大器LM358的同向输入端通过电容C25接地，电阻R24并联在运算放大器LM358的反向输入端和输出端之间，运算放大器LM358的输出端通过电容C26与滤波器的输入端电性连接。

进一步优选的，滤波器为五阶有源巴特沃斯低通滤波器。

进一步优选的，单片机为TMS320VC5402芯片。

进一步优选的，压控衰减器包括HMC759衰减器；

HMC759衰减器的CLK、LE和SERIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的CLKOUT、BDR0和BDR1引脚一一对应电性连接，HMC759衰减器的RF1引脚与第二放大器的输出端电性连接，HMC759衰减器的RF2引脚与第三放大器的输入端电性连接。

进一步优选的，语音信号处理电路包括AIC32音频芯片；

AIC32音频芯片的CS、SDIN、SCLK、LRCOUT、LRCIN、DOUT、DIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的BFSX1、BDX1、BCLKX1、BFSR0、BFSX0、BDR0和BDX0引脚一一对应电性连接，AIC32音频芯片的BCLK引脚分别与TMS320VC5402芯片的BCLKX0和BCLKR0引脚电性连接。

本实用新型的一种数字录音装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过直流电源供电方式代替传统交流电整流滤波变成稳定的直流电压的供电方式，可以输出的直流电压是稳定的，直流电电压随着时间的推移它的大小和方向都不会发生改变，使用直流电源供电可以最小化效果器噪声，保证输出电路的稳定，这样能够给录音器提供“干净”的电源，从而得到更加纯净的声音；

(2)通过设置抗混叠滤波器，消除频率混叠，对无用的高频信号进行衰减和滤除，防止频率混叠现象的发生，能够有效地提取有用信号；

(3)通过在抗混叠滤波器中设置顺次电性连接的第一放大器、滤波器、第二放大器、压控衰减器和第三放大器，使得抗混叠滤波器具有很小的矩形系数和较好的带外抑制效果，所以在信号延拓频谱相邻很近的情况下依然可以很大程度上抑制信号混叠，减少了信号失真。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种数字录音装置的结构图；

图2为抗混叠滤波器的第一放大器、滤波器的电路图；

图3为抗混叠滤波器的第二放大器、压控衰减器和第三放大器的电路图；

图4为本实用新型一种数字录音装置中语音信号处理电路的电路图；

图5为本实用新型一种数字录音装置中单片机的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种数字录音装置，包括麦克风、抗混叠滤波器、语音信号处理电路、直流电源和单片机。其连接方式为：麦克风的输出端通过抗混叠滤波器与语音信号处理电路的输入端电性连接，语音信号处理电路的输出端与单片机电性连接，直流电源的输出端分别与抗混叠滤波器、语音信号处理电路和单片机的电源端电性连接。其工作方式为：录音模式：麦克风输出语音信号至抗混叠滤波器，抗混叠滤波器消除频率混叠，对无用的高频信号进行衰减和滤除，经抗混叠滤波器处理后的模拟信号至语音信号处理电路，语音信号处理电路对模拟信号进行模数转换，转换后的数字信号输出至单片机的数字输入口；录音播放模式：单片机的数字输出口输出数字信号至语音信号处理电路，语音信号处理电路对数字信号进行数模转换，转换后的模拟信号输出至麦克风。

由于交流电中存在较大的干扰和谐波，使得录音信号中有较大的杂波，在录音时，这些杂波信号容易放大，并且在语音信号中非常明显。因此，为解决上述问题，在本实施例中，电源采用直流电源代替传统的交流电源，直流电源具有输出恒流恒压的功能，由于其输出稳定，使得电路中几乎没有杂波。其中，直流电源为可以充电的干电池或蓄电池。

抗混叠滤波器，消除频率混叠，对无用的高频信号进行衰减和滤除。在本实施例中，如图1所示，抗混叠滤波器包括顺次电性连接的第一放大器、滤波器、第二放大器、压控衰减器和第三放大器；麦克风的输出端与第一放大器的输入端电性连接，第三放大器的输出端通过语音信号处理电路与单片机电性连接。其中，第一放大器、第二放大器和第三放大器的结构相同。因此，在此只介绍第一放大器的结构和原理。其中，由于滤波器的插损比较大，最大的达到20dB，所以在滤波器之前添加20dB增益的第一放大器可以有效地补偿滤波器带来的信号功率衰减，第一放大器用于补偿滤波器的插损；由于抗混叠滤波电路是置于A/D模数转换器之前，A/D对于输入信号的幅度有一定要求，幅度变化过大的信号显然影响模数转换的质量，所以为保证信号转换的质量，抗混叠滤波器都必须加入增益控制功能，在本实施例中，选用压控衰减器与放大器结合的方式来调节信号幅度，为增加动态范围，选用的压控衰减器的衰减范围也要求较大，但单级放大器很难做到增益超过30dB，所以选用了2片放大器，并将这两片放大器命名为第二放大器和第三放大器。还需考虑放大器线性度，关注的参数就是放大器的1dB压缩点，当放大器的输出功率超过1dB压缩点时其非线性程度加剧，严重影响信号质量。所以需要将两个第二放大器和第三放大器分离，将压控衰减器放置于第二放大器和第三放大器之间，这样就避免了由于经过连续两级放大器后信号功率超过了放大器的1dB压缩点而使得系统产生严重的非线性，影响了输入到后端A/D的信号质量。

如图2所示，第一放大器包括：电容C24-C26、电阻R23、电阻R24和运算放大器LM358；具体的，麦克风的输出端通过顺次串联的电容C24和电阻R23与运算放大器LM358的反向输入端电性连接，运算放大器LM358的同向输入端通过电容C25接地，电阻R24并联在运算放大器LM358的反向输入端和输出端之间，运算放大器LM358的输出端通过电容C26与滤波器的输入端电性连接。

本实施例中，为获得最好的幅值响应，选用巴特沃斯滤波器，由于五阶有源巴特沃斯低通滤波器的频率特性曲线在截止点之前都是平坦的，因此，本实施例中，滤波器为五阶有源巴特沃斯低通滤波器，其电路结构如图2所示。

为使抗混叠滤波器在一定范围内可调节信号幅度，所以采用了压控衰减器和放大器组合的方式来控制信号的输出幅度，在选择压控衰减器时，主要需要考虑压控衰减器的可调范围及带宽，并要求器件的插损要小，尽量减小功率损耗。在本实施例中，如图3所示，压控衰减器包括HMC759衰减器，HMC759衰减器的CLK、LE和SERIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的CLKOUT、BDR0和BDR1引脚一一对应电性连接，HMC759衰减器的RF1引脚与第二放大器的输出端电性连接，HMC759衰减器的RF2引脚与第三放大器的输入端电性连接。

本实施例中，单片机的作用是接收语音信号处理电路输出的数字信号并存储，在本实施例中，单片机为TMS320VC5402芯片，由于TMS320VC5402芯片引脚图密集，不便于观看，因此，如图5所示，本实施例只给出了TMS320VC5402芯片与其他芯片的连接示意图。

语音信号处理电路，对麦克风输出的模拟信号进行模数转换，对单片机输出的数字信号进行数模转换。在本实例中，提高电路的集成度和减小体积，本实施例中，如图4所示，语音信号处理电路包括AIC32音频芯片；AIC32音频芯片的CS、SDIN、SCLK、LRCOUT、LRCIN、DOUT、DIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的BFSX1、BDX1、BCLKX1、BFSR0、BFSX0、BDR0和BDX0引脚一一对应电性连接，AIC32音频芯片的BCLK引脚分别与TMS320VC5402芯片的BCLKX0和BCLKR0引脚电性连接。其中，AIC32音频芯片是TI公司的一款高性能立体声音频A/D、D/A放大电路。AIC23的模数转换和数模转换部件高度集成在芯片内部，采用了先进的过采样技术。AIC23的外部硬件接口分为模拟口和数字口。模拟口是用来输入输出音频信号的，支持线路输入和麦克风输入；有两组数字接口，其一是由/CS、SDIN、SCLK和MODE构成的数字控制接口。

本实施例的工作原理为：麦克风输出语音信号至抗混叠滤波器，抗混叠滤波器消除频率混叠，对无用的高频信号进行衰减和滤除，经抗混叠滤波器处理后的模拟信号至语音信号处理电路，语音信号处理电路对模拟信号进行模数转换，转换后的数字信号输出至单片机的数字输入口，此时完成录音功能，当需要播放录音时，单片机的数字输出口输出数字信号至语音信号处理电路，语音信号处理电路对数字信号进行数模转换，转换后的模拟信号输出至麦克风。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种数字录音装置，其特征在于：包括麦克风、抗混叠滤波器、语音信号处理电路、直流电源和单片机；

所述麦克风的输出端通过抗混叠滤波器与语音信号处理电路的输入端电性连接，语音信号处理电路的输出端与单片机电性连接，直流电源的输出端分别与抗混叠滤波器、语音信号处理电路和单片机的电源端电性连接。

2.如权利要求1所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述直流电源为干电池或蓄电池。

3.如权利要求1所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述抗混叠滤波器包括顺次电性连接的第一放大器、滤波器、第二放大器、压控衰减器和第三放大器；

所述麦克风的输出端与第一放大器的输入端电性连接，第三放大器的输出端通过语音信号处理电路与单片机电性连接。

4.如权利要求3所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述第一放大器、第二放大器和第三放大器的结构相同。

5.如权利要求4所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述第一放大器包括：电容C24-C26、电阻R23、电阻R24和运算放大器LM358；

所述麦克风的输出端通过顺次串联的电容C24和电阻R23与运算放大器LM358的反向输入端电性连接，运算放大器LM358的同向输入端通过电容C25接地，电阻R24并联在运算放大器LM358的反向输入端和输出端之间，运算放大器LM358的输出端通过电容C26与滤波器的输入端电性连接。

6.如权利要求3所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述滤波器为五阶有源巴特沃斯低通滤波器。

7.如权利要求5所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述单片机为TMS320VC5402芯片。

8.如权利要求7所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述压控衰减器包括HMC759衰减器；

所述HMC759衰减器的CLK、LE和SERIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的CLKOUT、BDR0和BDR1引脚一一对应电性连接，HMC759衰减器的RF1引脚与第二放大器的输出端电性连接，HMC759衰减器的RF2引脚与第三放大器的输入端电性连接。

9.如权利要求7所述的一种数字录音装置，其特征在于：所述语音信号处理电路包括AIC32音频芯片；

所述AIC32音频芯片的CS、SDIN、SCLK、LRCOUT、LRCIN、DOUT、DIN引脚分别与TMS320VC5402芯片的BFSX1、BDX1、BCLKX1、BFSR0、BFSX0、BDR0和BDX0引脚一一对应电性连接，AIC32音频芯片的BCLK引脚分别与TMS320VC5402芯片的BCLKX0和BCLKR0引脚电性连接。