CN213818186U - 一种高精度音频测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高精度音频测试系统，包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，滤波输入电路与运算放大器输入前置电路的输入端连接，运算放大器输入前置电路的输出端与音频解码芯片连接，音频解码芯片与微处理器连接。本实用新型采用专用音频解码芯片，只需要部分电阻电容外部器件，可以测试音频多个功能参数，电路设计难度小，调试容易，电子材料种类少，整体成本低，电路硬件调试少，工作集中在软件开发，测量的精度高和稳定性好，精度高，成本低。

Description

一种高精度音频测试系统

技术领域

本实用新型涉及消费电子产品领域，尤其涉及一种高精度音频测试系统。

背景技术

消费电子产品几乎都集成有音频方面的功能，这就需要与麦克风、喇叭相适应的电子电路和芯片。在产品生产阶段，为保证音频信号录入和播放的质量，对音频方面的测量十分必要。

音频的测试参数一般有频率、峰峰值、有效值、总谐波失真。针对这些测试，传统的测试方法为设计频率检测电路、数模转换电路、有效值检测电路，测量时通过单片机对这些电路进行功能切换。这种分散的功能模块检测电路，复杂度相对较高，受设计水平和多种分立器件自身特性影响，精度难以保证，整体电子材料成本高，功能调试与精度校准难度大。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高精度音频测试系统，采用专用音频解码芯片，将复杂的计算交给单片机软件系统来实现，简化了传统复杂的音频测试电路，减少元器件的数量，同时降低器件之间的相互干扰和器件自身的误差。

本实用新型提供一种高精度音频测试系统，包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，所述滤波输入电路与所述运算放大器输入前置电路的输入端连接，所述运算放大器输入前置电路的输出端与所述音频解码芯片连接，所述音频解码芯片与所述微处理器连接。

进一步地，还包括数字隔离器，所述音频解码芯片通过所述数字隔离器与所述微处理器连接。

进一步地，所述数字隔离器采用ADUM141和ADUM1441。

进一步地，所述微处理器采用STM32单片机。

进一步地，所述音频解码芯片采用CS5381芯片,所述运算放大器输入前置电路输出的左通道音频信号与所述CS5381芯片的模拟信号左通道差动输入引脚连接，所述运算放大器输入前置电路输出的右通道音频信号与所述CS5381芯片的模拟信号右通道差动输入引脚连接，所述CS5381芯片的静态电源引脚与所述滤波输入电路连接，所述CS5381芯片的复位引脚、溢出端口、串行音频输出接口模式选择引脚、主从模式选择引脚、使能高通滤波器引脚、模式选择引脚、主时钟分频器引脚经所述ADUM141和ADUM1441与所述STM32单片机的串行外设接口连接，所述CS5381芯片的串行音频数据输出引脚、串行时钟引脚与所述STM32单片机的安全数字输入输出接口连接，所述CS5381芯片的左右通道选择引脚与所述STM32单片机的模数转换引脚连接。

进一步地，还包括信号继电器，音频设备的左通道音频信号输出端和右通道音频信号输出端通过所述信号继电器与所述滤波输入电路连接。

进一步地，所述信号继电器采用G6K-2F-Y-TR-DC5。

进一步地，还包括开关电路，所述开关电路与所述信号继电器连接。

进一步地，所述开关电路采用NMOS管，所述NMOS管的栅极与源极之间接有电阻，所述NMOS管的栅极与STM32单片机的串行外设接口连接，所述NMOS管源极接地，所述NMOS管的漏极与所述信号继电器连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种高精度音频测试系统，包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，滤波输入电路与运算放大器输入前置电路的输入端连接，运算放大器输入前置电路的输出端与音频解码芯片连接，音频解码芯片与微处理器连接。本实用新型采用专用音频解码芯片，只需要部分电阻电容外部器件，可以测试音频多个功能参数，电路设计难度小，调试容易，电子材料种类少，整体成本低，电路硬件调试少，工作集中在软件开发，测量的精度高和稳定性好，精度高，成本低。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一种高精度音频测试系统原理框图；

图2为本实用新型实施例的音频解码芯片示意图；

图3为本实用新型实施例的右通道对应的信号继电器、开关电路、滤波输入电路、运算放大器输入前置电路示意图；

图4为本实用新型实施例的左道对应的信号继电器、开关电路、滤波输入电路、运算放大器输入前置电路示意图；

图5为本实用新型实施例的第一数字隔离器示意图；

图6为本实用新型实施例的第二数字隔离器示意图；

图7为本实用新型实施例的第三数字隔离器示意图；

图8本实用新型实施例的微处理器示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

一种高精度音频测试系统，如图1所示，包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，滤波输入电路与运算放大器输入前置电路的输入端连接，运算放大器输入前置电路的输出端与音频解码芯片连接，音频解码芯片与微处理器连接。

在一实施例中，还包括数字隔离器，音频解码芯片通过数字隔离器与微处理器连接，使电路在互相通信时避免受损。还包括信号继电器，音频设备的左通道音频信号输出端和右通道音频信号输出端通过信号继电器与滤波输入电路连接，用于接通和断开左右通道电路。还包括开关电路，开关电路与信号继电器连接，用于选择左通道或右通道电路进行音频测试。如图3、图4所示，信号继电器采用G6K-2F-Y-TR-DC5，开关电路采用NMOS管，NMOS管的栅极与源极之间接有电阻，NMOS管的栅极与STM32单片机的串行外设接口连接，NMOS管源极接地，NMOS管的漏极与信号继电器连接。如图2所示，音频解码芯片采用CS5381芯片。如图5-图7所示，数字隔离器采用ADUM141和ADUM1441。如图8所示，微处理器采用STM32单片机。

如图2-图8所示，左通道音频信号输出端输出一对差分信号AUDIO_AMP_P1、AUDIO_AMP_N1至G6K-2F-Y-TR-DC5 RL10的4号和5号引脚，G6K-2F-Y-TR-DC5RL10的3号和6号引脚与滤波输入电路连接，NMOS管Q1的栅极与源极之间接有电阻R10，NMOS管的栅极与STM32单片机的串行外设接口AUDIO_AMP_IN1_EN连接，NMOS管源极接地，NMOS管的漏极与G6K-2F-Y-TR-DC5 RL10的8号引脚连接。

右通道音频信号输出端输出一对差分信号AUDIO_AMP_P2、AUDIO_AMP_N2至G6K-2F-Y-TR-DC5 RL8的4号和5号引脚，G6K-2F-Y-TR-DC5 RL8的3号和6号引脚与滤波输入电路连接，NMOS管Q1的栅极与源极之间接有电阻R23，NMOS管的栅极与STM32单片机的串行外设接口AUDIO_AMP_IN2_EN连接，NMOS管源极接地，NMOS管的漏极与G6K-2F-Y-TR-DC5 RL8的8号引脚连接。

运算放大器输入前置电路输出的左通道音频信号ALIN_P_FIL、ALIN_N_FIL与CS5381芯片的模拟信号左通道差动输入引脚AINL_P、AINL_N连接，运算放大器输入前置电路输出的右通道音频信号ARIN_P_FIL、ARIN_N_FIL与CS5381芯片的模拟信号右通道差动输入引脚AINR_P、AINR_N连接，CS5381芯片的静态电源引脚VQ经运算放大器与滤波输入电路的VCOM1接线端连接，STM32F765IGT6的PF8引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U6)的14号引脚与CS5381芯片的复位引脚ADC_RST_L连接，CS5381芯片的溢出端口ADC_OVFL_L经ADUM141E0BRWZ-RL(U2)的3号引脚与STM32F765IGT6的PF7引脚连接，STM32F765IGT6的PF4引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U6)的13号引脚与CS5381芯片的串行音频输出接口模式选择引脚ADC_I2S_LJ连接，STM32F765IGT6的PF9引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U10)的14号引脚与CS5381芯片的主从模式选择引脚ADC_MS连接，STM32F765IGT6的PF3引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U10)的13号引脚与CS5381芯片的使能高通滤波器引脚ADC_HPF连接，STM32F765IGT6的PF5引脚和PF6引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U6)的12号和6号引脚与CS5381芯片的模式选择引脚ADC_MO和ADC_M1连接，STM32F765IGT6的PF2引脚和PF6引脚经ADUM1441ARQZ-RL7(U10)的12号引脚与CS5381芯片的主时钟分频器引脚ADC_MDIV连接，CS5381芯片的串行音频数据输出引脚ADC_DOUT经ADUM141E0BRWZ-RL(U2)的4号引脚与STM32F765IGT6的PC12引脚连接，CS5381芯片的串行时钟引脚ADC_SCLK经ADUM141E0BRWZ-RL(U2)的11号引脚与STM32F765IGT6的PC10引脚连接，CS5381芯片的左右通道选择引脚ADC_LRCK经ADUM141E0BRWZ-RL(U2)的5号引脚与STM32F765IGT6的PA4引脚连接。

通过输入滤波电路耦合交流信号，允许可测量范围的频率无衰减通过，再经运算放大器输入前置电路提高信号输入阻抗和对信号衰减或放大进行增益调节。音频解码电路采用集成芯片，24位采样精度，支持到192kHz音频信号，并将此进行数模转换，转换的数字数据流传输至STM32F407ZGT6单片机。STM32F407ZGT6单片机对整个测量电路进行控制，并对ADC转换后的音频数字数据流，运用C语言编程进行傅里叶计算，求得有效值、峰峰值、频率、总谐波失真。最后将数据通过数据端口发给电脑软件显示出来。

本实用新型提供一种高精度音频测试系统，包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，滤波输入电路与运算放大器输入前置电路的输入端连接，运算放大器输入前置电路的输出端与音频解码芯片连接，音频解码芯片与微处理器连接。本实用新型采用专用音频解码芯片，只需要部分电阻电容外部器件，可以测试音频多个功能参数，电路设计难度小，调试容易，电子材料种类少，整体成本低，电路硬件调试少，工作集中在软件开发，测量的精度高和稳定性好，精度高，成本低。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高精度音频测试系统，其特征在于：包括滤波输入电路、运算放大器输入前置电路、音频解码芯片、微处理器，所述滤波输入电路与所述运算放大器输入前置电路的输入端连接，所述运算放大器输入前置电路的输出端与所述音频解码芯片连接，所述音频解码芯片与所述微处理器连接。

2.如权利要求1所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：还包括数字隔离器，所述音频解码芯片通过所述数字隔离器与所述微处理器连接。

3.如权利要求2所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：所述数字隔离器采用ADUM141和ADUM1441。

4.如权利要求3所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：所述微处理器采用STM32单片机。

5.如权利要求4所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：所述音频解码芯片采用CS5381芯片,所述运算放大器输入前置电路输出的左通道音频信号与所述CS5381芯片的模拟信号左通道差动输入引脚连接，所述运算放大器输入前置电路输出的右通道音频信号与所述CS5381芯片的模拟信号右通道差动输入引脚连接，所述CS5381芯片的静态电源引脚与所述滤波输入电路连接，所述CS5381芯片的复位引脚、溢出端口、串行音频输出接口模式选择引脚、主从模式选择引脚、使能高通滤波器引脚、模式选择引脚、主时钟分频器引脚经所述ADUM141和ADUM1441与所述STM32单片机的串行外设接口连接，所述CS5381芯片的串行音频数据输出引脚、串行时钟引脚与所述STM32单片机的安全数字输入输出接口连接，所述CS5381芯片的左右通道选择引脚与所述STM32单片机的模数转换引脚连接。

6.如权利要求1所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：还包括信号继电器，音频设备的左通道音频信号输出端和右通道音频信号输出端通过所述信号继电器与所述滤波输入电路连接。

7.如权利要求6所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：所述信号继电器采用G6K-2F-Y-TR-DC5。

8.如权利要求6所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：还包括开关电路，所述开关电路与所述信号继电器连接。

9.如权利要求8所述的一种高精度音频测试系统，其特征在于：所述开关电路采用NMOS管，所述NMOS管的栅极与源极之间接有电阻，所述NMOS管的栅极与STM32单片机的串行外设接口连接，所述NMOS管源极接地，所述NMOS管的漏极与所述信号继电器连接。

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