CN214045985U

CN214045985U - 音频增益切换电路及音响

Info

Publication number: CN214045985U
Application number: CN202023169515.4U
Authority: CN
Inventors: 黄卫员; 余克球; 梁智聪; 李胜
Original assignee: TCL Technology Electronics Huizhou Co Ltd
Current assignee: TCL Technology Electronics Huizhou Co Ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2030-12-24

Abstract

本实用新型公开了一种音频增益切换电路及音响，涉及电子技术领域。本实用新型中，音频增益切换电路包括音频信号接入电路、放大电路和增益调节电路；音频信号接入电路接收待处理音频信号，并将所述待处理音频信号传输至所述放大电路；增益调节电路，接收到控制信号时，调节所述放大电路的放大倍率；放大电路根据所述放大倍率对所述待处理音频信号进行放大，获得目标信号。本实用新型能够根据用户需求调节放大电路的放大倍率，从而为不同音频输入信号配置不同增益，提高了增益电路的兼容性。

Description

音频增益切换电路及音响

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种音频增益切换电路及音响。

背景技术

音频播放设备通常需要输入的音频信号进行增益，以获得更好的声音效果，如音响设置等。其中，音响设备可不同音频输入设备连接，如麦克风或电吉他等。通常，对于不同的音频输入设备需要配置不同的输入接口及增益，例如，麦克风和电吉他的输出阻抗，输出的信号大小，工作的频率响应等不同，接口混用会导致声音变小、失真等异常。因此，如何提高增益电路的兼容性是亟待解决的技术问题。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种音频增益切换电路及音响，旨在解决现有技术中增益电路的兼容性不高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种音频增益切换电路，所述音频增益切换电路包括：音频信号接入电路、放大电路和增益调节电路；所述放大电路的第一输入端与所述音频信号接入电路的信号输出端连接，所述放大电路的第二输入端与所述增益调节电路的输出端连接；

所述音频信号接入电路，用于接收待处理音频信号，并将所述待处理音频信号传输至所述放大电路；

所述增益调节电路，用于在接收到控制信号时，调节所述放大电路的放大倍率；

所述放大电路，用于根据所述放大倍率对所述待处理音频信号进行放大，获得目标信号。

可选的，所述放大电路包括：第一放大器和第一电阻；其中，

所述第一放大器的正相输入端与所述音频信号接入电路的信号输出端连接，所述第一放大器的反相输入端与所述增益调节电路的输出端连接，所述第一电阻的第一端与所述第一放大器的输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一放大器的反相输入端连接。

可选的，所述放大电路还包括：第二放大器和第二电阻；其中，

所述第二放大器的正相输入端与所述音频信号接入电路的信号输出端连接，所述第二放大器的输出端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一放大器的正相输入端连接；所述第二放大器的输出端与所述第二放大器的反相输入端连接。

可选的，所述增益调节电路包括：第三电阻、第四电阻和开关器；其中，

所述第三电阻的第一端与预设偏置信号端连接，所述第三电阻的第二端与所述放大电路的第二输入端连接，所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述开关器的第一触点端连接，所述开关器的第二触点端与所述第三电阻的第一端连接，所述开关器的控制端与控制信号端连接。

可选的，所述增益调节电路还包括偏置电压输出电路；所述偏置电压输出电路的输入端与第一预设电源连接，所述偏置电压输出电路的第一输出端与所述放大电路的第一输入端连接，所述偏置电压输出电路的第二输出端与所述第三电阻的第一端连接；

所述偏置电压输出电路的第一输出端的输出电压值与所述偏置电压输出电路的第二输出端的输出电压值相等。

可选的，所述偏置电压输出电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；其中，

所述第五电阻的第一端分别与所述第一预设电源及所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端、第七电阻的第一端、所述第二电容的第一端及所述第三电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第七电阻的第一端与所述放大电路的第一输入端连接，所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述音频信号接入电路包括：第三电容和音频信号接口；其中，

所述第三电容的第一端与所述音频信号接口的信号输出引脚连接，所述第三电容的第二端与所述放大电路的第一输入端连接。

可选的，所述音频信号接入电路还包括第八电阻；所述第八电阻的第一端与所述音频信号接口的信号输出引脚连接，所述第八电阻的第二端接地。

可选的，所述音频信号接入电路还包括第九电阻；所述第九电阻的第一端与第二预设电源连接，所述第九电阻的第二端与所述音频信号接口的第一检测引脚的第一端连接，所述第一检测引脚的第二端与所述音频信号接口的第二检测引脚的第一端接触式连接，所述第二检测引脚的第二端接地，所述第九电阻的第二端与预设接入检测信号端连接。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种音响，所述音响包括如上文所述的音频增益切换电路。

本实用新型中，音频增益切换电路包括音频信号接入电路、放大电路和增益调节电路；音频信号接入电路接收待处理音频信号，并将所述待处理音频信号传输至所述放大电路；增益调节电路，接收到控制信号时，调节所述放大电路的放大倍率；放大电路根据所述放大倍率对所述待处理音频信号进行放大，获得目标信号。本实用新型能够根据用户需求调节放大电路的放大倍率，从而为不同音频输入信号配置不同增益，提高了增益电路的兼容性。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型音频增益切换电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型音频增益切换电路第二实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型音频增益切换电路第三实施例的电路结构示意图；

图4为本实用新型音频增益切换电路一实施例的偏置电压输出电路的电路结构图；

图5为本实用新型音频增益切换电路第四实施例的电路结构示意图；

图6为第一种增益切换信号频响仿真图；

图7为第二种增益切换信号频响仿真图；

图8为第三种增益切换信号频响仿真图；

图9为第一种增益切换信号瞬态分析图；

图10为第二种增益切换信号瞬态分析图；

图11为第三种增益切换信号瞬态分析图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	音频信号接入电路	A1～A2	第一至第二放大器
200	放大电路	R1～R9	第一至第九电阻
				300	增益调节电路	C1～C4	第一至第四电容
3001	偏置电压输出电路	K	开关器
				VCC	稳压电源	P	预设接入检测信号端
J	音频信号接口

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本实用新型音频增益切换电路第一实施例的电路结构示意图。

在第一实施例中，音频增益切换电路包括音频信号接入电路100、放大电路200和增益调节电路300；放大电路200的第一输入端与音频信号接入电路100的信号输出端连接，放大电路200的第二输入端与增益调节300电路的输出端连接。

可以理解的的是，音频增益切换电路可用于音响设备中，音频增益切换电路的输出与音响设备的喇叭连接，从而将增益后的信号进行播放。

音频信号接入电路100，用于接收待处理音频信号，并将待处理音频信号传输至所述放大电路。

需要说明的是，待处理音频信号是指外部音频输入设备(如麦克风、电吉他等)输入的音频信号。音频信号接入电路100可设置音频接口用于接收处理音频信号，音频接口的规格可以为6.5mm。为了降低成本，本实施例中可仅设置一个6.5mm的音频接口，通过一个音频接口兼容多种音频输入设备，使用户不用为不同音频输入设备配置不同的音响。

增益调节电路300，用于在接收到控制信号时，调节放大电路的放大倍率。

需要说明的是，控制信号可以由于用户手动触发，如通过按压音响设备上设置的按钮来触发；或者由音响设备中的主控芯片触发，主控芯片可以在检测到音频输入设备连接时，根据音频输入设备的类型生成控制信号。

可以理解的是，放大电路200通常由放大器组成，放大器的放大倍率由外围电路中的电阻决定。增益调节电路300调节放大电路200的放大倍率的方式可以为调整放大器的外围电路的阻值，例如，接入电阻等。

需要说明的是，增益调节电路300可预先为放大电路200设置不同的放大倍率，如3倍或5倍；在根据接入的音频输入设备切换不同的放大倍率。例如，当音频输入设备为麦克风时，增益调节电路300将放大倍率切换至3倍；当音频输入设备为电吉他时，增益调节电路300将放大倍率切换至5倍。

放大电路200，用于根据放大倍率对待处理音频信号进行放大，获得目标信号。

可以理解的是，放大电路200根据自身的放大倍率对待处理音频信号进行放大，完成相应的增益过程，获得目标信号。该目标信号可传输至音响设备的喇叭，以进行播放。

在第一实施例中，音频增益切换电路包括音频信号接入电路、放大电路和增益调节电路；音频信号接入电路接收待处理音频信号，并将所述待处理音频信号传输至所述放大电路；增益调节电路，接收到控制信号时，调节所述放大电路的放大倍率；放大电路根据所述放大倍率对所述待处理音频信号进行放大，获得目标信号。本实用新型能够根据用户需求调节放大电路的放大倍率，从而为不同音频输入信号配置不同增益，提高了增益电路的兼容性。

参照图2，图2为本实用新型音频增益切换电路第二实施例的电路结构示意图。基于第一实施例，提出音频增益切换电路第二实施例。

在第二实施例中，放大电路200包括第一放大器A1和第一电阻R1；其中，第一放大器A1的正相输入端与音频信号接入电路100的信号输出端连接，第一放大器A1的反相输入端与增益调节电路300的输出端连接，第一电阻R1的第一端与第一放大器A1的输出端连接，第一电阻R1的第二端与第一放大器A1的反相输入端连接。

可以理解的是，第一放大器A1的放大倍率由第一电阻R1与增益调节电路300之间的比值决定。通过调节增益调节电路300对应的等效电阻，可以调整第一放大器A1的放大倍率。同时，在反馈回路上设置第四电容，有利于稳定输出信号的电压。

为了增强驱动能力，在本实施例中，放大电路200还包括第二放大器A2和第二电阻R2；其中，第二放大器A2的正相输入端与音频信号接入电路100的信号输出端连接，第二放大器A2的输出端与第二电阻R2的第一端连接，第二电R2阻的第二端与第一放大器A1的正相输入端连接；第二放大器A2的输出端与第二放大器A2的反相输入端连接。

需要说明的是，为了防止音频信号接入电路100接入的音频信号距离第一放大器A1太远，容易被干扰，通过增加第二放大器A2，实现电压跟随，可保持信号的稳定性。此外，为进一步提高信号的稳定性，还可以在第二放大器A2的输出端设置接地电容。

在第二实施例中，设置第一放大器构成放大电路，通过调节增益调节电路与第一电阻之间的比值，调节放大电路的放大倍率，以实现对待处理音频信号的增益。同时增设第二放大器实现电压跟随，避免待处理音频信号被干扰。

参照图3，图3为本实用新型音频增益切换电路第三实施例的电路结构示意图。基于第一实施例和第二实施例，提出音频增益切换电路第三实施例。本实施例以第二实施例为基础进行说明。

在第三实施例中，增益调节电路300包括第三电阻R3、第四电阻R4和开关器K；其中，第三电阻R3的第一端与预设偏置信号端连接，第三电阻R3的第二端与放大电路100的第二输入端连接，第四电阻R4的第一端与第三电阻R3的第二端连接，第四电阻R4的第二端与开关器K的第一触点端连接，开关器K的第二触点端与第三电阻R3的第一端连接，开关器K的控制端与控制信号端连接。

需要说明的是，控制信号端用于接收控制信号。控制信号端可与音响设备上设置的按钮连接，控制信号通过按压按钮来触发控制信号。控制信号端还可以与音响设备中的主控芯片连接，主控芯片可以在检测到音频输入设备连接时，根据音频输入设备的类型生成控制信号。

可以理解的是，当开关器K断开时，第一放大器A1的放大倍率由第一电阻R1与第三电阻R3之间的阻值比例决定；当开关器K闭合时，第一放大器A1的放大倍率由第一电阻R1与第三电阻R3、第四电阻R4之间的阻值比例决定。

需要说明的是，通常在切换不同反馈电阻时，在切换的空隙阻抗无穷大，造成放大倍数很大，从而有噪音输出。而本实施例在切换放大倍数时，没有直接在输出和输入的反馈电阻上做切换，即使开关切换过程中有空隙，由于第三电阻R3的存在，稳定了放大倍数，因而不会造成放大倍数无穷大，所以没有噪音输出。

此外，为了进一步提高放大电路的稳定性，增益调节电路300还包括偏置电压输出电路3001；偏置电压输出电路3001的输入端与第一预设电源连接，偏置电压输出电路3001的第一输出端与放大电路100的第一输入端连接，偏置电压输出电路3001的第二输出端与第三电阻R3的第一端连接；偏置电压输出电路3001的第一输出端的输出电压值与所述偏置电压输出电路3001的第二输出端的输出电压值相等。

需要说明的是，偏置电压输出电路3001用于为放大电路提高直流中点偏置电压。设第一放大器A1输出的信号电压为Vout，待处理音频信号电压为Vin，偏置电压输出电路3001的第一输出端的输出电压值为V1，偏置电压输出电路3001的第二输出端的输出电压值V2，开关器K闭合，则存在以下关系：

其中，R3//R4表示第三电阻R3与第四电阻R4并联后的电阻。在V1＝V2时，可以得到

需要说明的是，通常第一放大器A1的输入需要设置隔直电容，反馈回路设置下地的隔直电容，以只放大直流，不放大交流。而本实施方式通过V1＝V2，以直流的差法计算进行信号放大，使得输出还是中点电位。

此外，在运放的输入直流偏置发生瞬态的改变时，同样会出现噪声。而在本实施例中，放大电路直流偏置无论切换开关是否拨动，直流电平没有发生变化，不会产生噪声。

需要说明的是，通常偏置电压输出电路3001的输出电压值为V1和输出电压值V2可分别设置相应的供电电路。为降低成本，本实施例还提出了一种偏置电压输出电路的电路结构图。参照图4，图4为偏置电压输出电路的电路结构图。

在本实施例中，偏置电压输出电路3001包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2；其中，第五电阻R5的第一端分别与第一预设电源及第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端接地，第五电阻R5的第二端分别与第六电阻R6的第一端、第七电阻R7的第一端、第二电容C2的第一端及第三电阻R3的第一端连接，第六电阻R6的第二端接地，第七电阻R7的第一端与放大电路100的第一输入端连接，第二电容C2的第二端接地。

需要说明的是，第一预设电源可为稳压电源VCC，电压可为3.3V或5V，其具体数值可根据用户需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。稳压电源VCC通过第五电阻R5、第六电阻R6分压然后经过第二电容C2稳压，输出至第一放大器A1做直流中点电压偏置；同时再经过第七电阻R7给到第二放大器A2做中点电压。通常，第七电阻R7的阻值需要选得较大，一般在100kΩ以上，目的是防止输入的交流信号因为第七电阻R7和第二电容C2造成分压，而减小信号。

可以理解的是，在实现兼容两种不同的音频增益幅度时，常采用先放大然后再减小，或者先减小后放大的方案。但去存在缺噪声被放大了，最终导致信噪比下降的缺点。而本实施方式通过波动开关直接切换运放的增益，在输入大信号的情况下，使得音频增益减小，从而实现噪音放大倍数小，最终音响输出的噪音小，使得最终输出纯净的音频声音。

在本实施例中，增益调节电路在切换增益时，不会造成放大倍数无穷大；且在切换开关拨动时，直流电平没有发生变化，不会产生噪声。

参照图5，图5为本实用新型音频增益切换电路第四实施例的电路结构示意图。基于第一实施例、第二实施例和第三实施例，提出音频增益切换电路第四实施例。本实施例以第三实施例为基础进行说明。

在本实施例中，音频信号接入电路100包括：第三电容C3和音频信号接口J；其中，第三电容C3的第一端与音频信号接口J的信号输出引脚连接，第三电容C3的第二端与放大电路100的第一输入端连接。

需要说明的是，音频信号接口J可以为6.5mm的音频接口，音频信号接口J与音频输入设备连接后，通过信号输出引脚将待处理音频信号传输至放大电路100。

可以理解的是，第三电容C3的作用隔直流，通交流，防止前端输入的待处理音频信号夹杂了直流分量，造成放大电路100工作不正常。

为了进一步提高抗干扰能力，在本实施例中，音频信号接入电路100还包括第八电阻R8；第八电阻R8的第一端与音频信号接口J的信号输出引脚连接，第八电阻R8的第二端接地。

可以理解的是，第八电阻R8的目的是实现音频输入设备的输入阻抗要求。通常设计选择10KΩ～100KΩ。第八电阻R8可以减小输入阻抗，提高抗干扰的能力，还可以改善声频响应。

此外，为了提高音频增益切换电路的可用性，在本实施中，所述音频信号接入电路100还包括第九电阻R9；第九电阻R9的第一端与第二预设电源连接，第九电阻R9的第二端与音频信号接口的第一检测引脚的第一端连接，第一检测引脚的第二端与音频信号接口的第二检测引脚的第一端接触式连接，第二检测引脚的第二端接地，第九电阻R9的第二端与预设接入检测信号端P连接。

需要说明的是，第二预设电源为稳压电源VCC，电压可为3.3V或5V，其具体数值可根据用户需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。预设接入检测信号端P可以音响设备的主控芯片连接，用于检测是否存在音频输入设备插入。在没有音频输入设备插入时，第一检测引脚与第二检测引脚之间接触连接，在音频输入设备插入时，第一检测引脚与第二检测引脚之间断开连接。此时，由于第九电阻R9上拉，预设接入检测信号端P的由低电平变为高电平，从而实现插入检测。

参照图6～8，图6为第一种增益切换信号频响仿真图，图7为第二种增益切换信号频响仿真图，图8为第三种增益切换信号频响仿真图。

通过本实施例的音频增益切换电路的波形进行仿真，以输入音频信号为电吉他信号为例，电吉他输入20Hz～20KHz频响在11.12dB-9.788dB＝1.332dB在±3dB范围内。通过图6～图8可以看出，从684.801Hz至1.014MHz，急剧衰减了36.12dB，有效滤除空间干扰。

另外，参照图9～11，图9为第一种增益切换信号瞬态分析图，图10为第二种增益切换信号瞬态分析图，图11为第三种增益切换信号瞬态分析图。

通过本实施例的音频增益切换电路的输入输出波形进行检测，信号分析结果如图9～11所示。在图9中，下方波形为输入信号50mV，上方波形为输出信号，输出波形发生了多次变化，即开关器K发生多次切换。从图中可以看出，在波形发生变化时，没有出现切换噪声。对图9进行放大，获得图10及图11，对切换时刻进行详细观察。在图10中，下方波形为输入信号50mV，上方波形为输出波形，增益切换为从大增益切换至小增益。在图11中，下方波形为输入信号50mV，上方波形为输出波形，增益切换为从小增益切换至大增益。从图中可以看出，输出波形没有发生较大突变大，切换过程中没有出现切换噪音。

在本实施例中，音频信号接入电路设置有隔直电容，以滤除直流分量，保证放大电路工作正常。同时，设置接地电阻，降低输入阻抗，提高抗干扰的能力，还可以改善声频响应。此外，还设置设置插入检测功能，提高音频增益切换电路的可用性。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种音响，该音响包括如前述的音频增益切换电路。由于本音响采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种音频增益切换电路，其特征在于，所述音频增益切换电路包括：音频信号接入电路、放大电路和增益调节电路；所述放大电路的第一输入端与所述音频信号接入电路的信号输出端连接，所述放大电路的第二输入端与所述增益调节电路的输出端连接；

2.如权利要求1所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述放大电路包括：第一放大器和第一电阻；其中，

3.如权利要求2所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述放大电路还包括：第二放大器和第二电阻；其中，

4.如权利要求1-3中任一项所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述增益调节电路包括：第三电阻、第四电阻和开关器；其中，

5.如权利要求4所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述增益调节电路还包括偏置电压输出电路；所述偏置电压输出电路的输入端与第一预设电源连接，所述偏置电压输出电路的第一输出端与所述放大电路的第一输入端连接，所述偏置电压输出电路的第二输出端与所述第三电阻的第一端连接；

6.如权利要求5所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述偏置电压输出电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；其中，

7.如权利要求1-3中任一项所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述音频信号接入电路包括：第三电容和音频信号接口；其中，

8.如权利要求7所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述音频信号接入电路还包括第八电阻；所述第八电阻的第一端与所述音频信号接口的信号输出引脚连接，所述第八电阻的第二端接地。

9.如权利要求7所述的音频增益切换电路，其特征在于，所述音频信号接入电路还包括第九电阻；所述第九电阻的第一端与第二预设电源连接，所述第九电阻的第二端与所述音频信号接口的第一检测引脚的第一端连接，所述第一检测引脚的第二端与所述音频信号接口的第二检测引脚的第一端接触式连接，所述第二检测引脚的第二端接地，所述第九电阻的第二端与预设接入检测信号端连接。

10.一种音响，其特征在于，所述音响包括如权利要求1-9中任一项所述的音频增益切换电路。