CN2245309Y

CN2245309Y - 数控式音频信号四选一监听自动切换器

Info

Publication number: CN2245309Y
Application number: CN 95204826
Authority: CN
Inventors: 张凤良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1997-01-15
Anticipated expiration: 2005-03-15

Abstract

数控式音频信号四选一监听自动切换器，是在广播和电视节目播出时监示选择切换的装置，是由电子控制及数字驱动电路、模拟开关、切换显示器及电平显示器、电源电路及轻触按钮、输入输出端子、外壳组成的。双四选一模拟开关在数字驱动信号的作用下以一定周期按一定程序将平衡输入的四路音频信号以扫描方式自动完成切换。具有工作稳定、可靠的优点。可用于对音频和视频的多路监控。

Description

数控式音频信号四选一监听自动切换器

本实用新型涉及广播节目播出监示选择切换装置。

电视节目和广播节目在播出过程中，为提高节目播出系统中音频信号工作的可靠性，需要为发射切换和监听切换提供同一内容、互相对应的一路主、多路备的音频信号。通常情况下，设置一台音频监视器，把多路音频信号转换成在同屏幕上直观显示的电平信号。然而这样只能说明各路音频信号的“有”或“无”，对音频信号的监听，只能按下相应的监听切换选择开关，以达到对各路音频信号监控的目的，这样显得很不方便，而且琴键式选择开关，使用长久以后会发生触点氧化，产生接触不良的现象，给工作带来麻烦。

本实用新型的目的是提供一种数控式音频信号四选一监听自动切换器。以提高监控效果和播出质量。

本实用新型的要点是：数控式音频信号四选一监听自动切换器是由电子控制及数字驱动电路、切换显示器及电平显示器、轻触按钮、电源电路、输入、输出端子、外壳组成。双四选一模拟开关在数字驱动信号的作用下，以一定周期，按一定程序，将平衡输入的四路音频信号以扫描方式(正程→逆程→正程……)自动完成切换。在输出端(公共端)以平衡方式输出的音频信号送至监听装置的输入端，这样即可完成了音频信号四选一监听的自动切换。在切换的面板上，红色LED七段数码管将切换过程显示出来，数字式电平显示器将监听信号电平用绿色LED七段数码管以数字方式显示出来。同时在自动选择、手动选择、手动触发、自动复位/手动复位四支轻触按钮上方的四支LED发光二极管分别作出相应的指示。电子控制及数字驱动电路包括：时钟脉冲发生器、功能选择电路、复位电路、计数器、编程电路、模拟开关。

图1为数控式音频信号四选一监听自动切换器工作方框图。

图2为本实用新型的电子控制、数字驱动电路及其切换显示电路的电原理图。

图3为数字式电平显示器方框图。

图4为数字式电平显示器电原理图。

图5为数控式音频信号四选一监听自动切换器面板结构图。

图6为电源电路。

图1～图4、图6中，1-连续时钟脉冲发生器由IC₁(NE555：时基电路)、电阻R₁～R₂、电容C₁构成；2-单次时钟脉冲发生器由电阻R₈、R₁₀、电容C₄、AN₃(轻触按钮)构成；3-功能选择电路由AN₁～AN₂(轻触按钮)、电阻R₃～R₄、电容C₂～C₃、二极管D₁～D₂(1N4148)、YF₁～YF₄(与非门)、K₁～K₂(模拟开关)构成；4-计数器由IC₂(CD4017：十进制计数/分配器)构成；5-复位电路由AN₄(轻触按钮)、电阻R₉、YF₅～YF₇(与非门)、K₃～K₄(模拟开关)构成；6-编程电路由二极管D₄、D₆、D₇、D₉、D₁₁、D₁₂(1N4148)、电阻R₁₂～R₁₃构成；7-模拟开关电路由IC₃(CD4052：双四选一模拟开关)完成；8-输入、输出端子由JX-15完成；9-十进制-BCD编码器由二极管D₁₃～D₁₇(1N4148)、电阻R₁₄～R₁₇构成；10-BCD码-七段译码由IC₄(CD4511：BCD-7段锁存/译码器)完成；11-切换显示器LED七段数码管为BS314201；12-电源电路由B(变压器)、二极管D₂₀～D₂₃(1N4005)、电容C₇～C₉、IC₉(AN7812：12v稳压)完成；在13-声音电平显示器中，31-倍压式信号输入电路由电容C₅～C₆、二极管D₁₈～D₁₉(2Ap9)完成；32-跳点式电路驱动器由IC₅(LM3914：点/线电平驱动电路)、电阻R₃₄～R₄₅完成；33-十线-四线编码由IC₆(CD40147：10线-4线BCD优先编码器)完成；34-反向器YF₈～YF₁₁(CD4011：与非门)完成；35-BCD码-七段译码由IC₇(CD4511：BCD-7段锁存/译码器)完成；36-LED七段数码管为CA5011。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：连续时钟脉冲发生器1及单次时钟脉冲发生器2输出的时钟脉冲分别送至功能选择电路3，在其公共端输出的连续时钟脉冲或单次时钟脉冲送到计数器4，在时钟脉冲作用下，计数器4输出的数字驱动信号经编程电路6输出两位二进制地址码用来驱动双四选一模拟开关7，由输入/输出端8完成音频信号的四路输入，一路输出。而计数器4输出的数字驱动信号经编码器9完成十进制-BCD码的变换后，输出的BCD码由译码器10进行译码，七段数码切换显示器11将音频信号的切换过程显示出来，复位电路5为计数器4提供一复位信号。

图3所示方框图中，倍压式信号输入电路31完成输入音频信号的倍压检波后，将其送到跳点式电平驱动器32的输入端，其输出的点状驱动信号经编码器33完成十线-四线的编码后，由反向器34完成BCD码的反向，经译码器35完成BCD码-七段数码的译码，最后由LED七段数码显示器36将音频信号以数码方式显示出来。

图4为本实用新型的数字式声音电平显示器电原理图。二极管D₁₈、D₁₉、电容C₅、C₆构成倍压式信号输入电路，IC₅(LM3914：点/线电平驱动电路)、电阻R₃₆～R₄₅为点状电平驱动部分，IC₆(CD40147)为十线-四线BCD码高位优先编码器，该编码器为负逻辑电路，即：输入、输出低电平有效，“真”＝“L”电平，“假”＝“H”电平，IC7(CD4511)为BCD码-七段锁存译码器，由反向器YF₈～YF₁₁完成CD40147-CD4511的逻辑电平变换。十线-四线BCD码高位优先编码器(CD40147)的输入、输出电平变换过程为：当第15脚为“L”电平，编码输出为：“HHHH”＝0000_B，反向后变为0000，对应数码管显示为0；当第11脚为“L”电平，编码输出为“HHHL”＝0001_B，反向后变为0001，对应数码管显示为1……当第5脚为“L”电平时，编码器输出为“LHHH”＝1000_B，反向后变为1000，对应数码管显示为8；当第10脚为“L”电平时，编码器输出为“LHHL”＝1001_B，经反向后为1001，对应数码管显示为9。

因此，当跳点式电平驱动电路LM3914的第5脚(信号输入端)输入音频信号时，其10路输出端总会有与输入的声音电平相对应的一路为低电平，而其它9路输出均为高电平。LM3914的10路输出端的高电平与低电平之间的变化经CMOS数字电路编码、译码，最后由七段数码管以0、1、2、3、4、5、6、7、8、9的方式显示出来。

由图2可知，时基电路IC₁(NE555)、电阻R₁、R₂、电容C₁组成连续时钟脉冲发生器，它是一自激多谐振荡电路，根据实际工作的需要可将振荡周期确定在3秒～5秒之间，而单次时钟脉冲发生器则由电阻R₈、R₁₀、电容C₄、按钮AN₃构成。连续时钟脉冲及单次时钟脉冲分别经模拟开关K₁、K₂转换后送到十进制计数器CD4017的时钟输入端，模拟开关K₁、K₂分别受控于与非门YF₁～YF₃。当计数器CD4017的第14脚有时钟脉冲输入时，其10路输出端按顺序依次输出高电平，在任意时刻计数器CD4017的10路输出端中，只有一路为高电平，而其它9路均为低电平。与非门YF₅～YF₇、按钮AN₄、电阻R₉、模拟开关K₃、K₄构成自动/手动复位电路，由于使用了十进制计数器CD4017的10路输出端的前6路，故将第7路输出(5脚)通过模拟开关K₄与其复位端(第15脚)联接，模拟开关K₃、K₄分别受控于施密特触发器的两个输出端，平时与非门YF₆输出低电平，YF₇输出高电平，开关K₃、K₄分别于常开与常闭，此时计数器CD4017处于自动复位状态，当触发按钮AN₄时，施密特触发器的两个输出端状态翻转，与非门YF₆输出高电平，YF₇输出低电平，开关K₃闭合，K₄关断，使计数器CD4017处于手动复位，这就形成了十进制计数器的自动/手动复位功能。

切换开关由CD4052(双四选一模拟开关)完成，在十进制计数器CD4017的作用下，经二极管编程电路，在CD4052的第10脚、第9脚得到按正程→逆程→正程……以扫描方式变化的二进制地址码，使CD4052内部的两路四选一模拟开关按相应的地址码被选通，达到自动切换。由于电视节目或广播节目中音频信号的阻抗为600Ω以平衡方式传输，因此CD4052的两路开关中第12、1；14、5；15、2；11、4分别构成音频信号的四路平衡式输入，而第13、3脚则构成一路平衡式输出。在编程电路中，二极管D₄、D₆、D₇；D₉、D₁₁、D₁₂分别以“或”逻辑方式向双四选一模拟开关CD4052输入端提供其所需的两位二进制地址码。

工作过程：

一、自动切换：

(1)开机瞬间，由于12v电源通过电阻R₃对电容C₃的充电作用，使与非门YF₁输出高电平，与非门YF₃输出低电平，模拟开关K₁导通，K₂关闭，功能选择电路处于自动位置，按动一下按钮AN₄使与非门YF₆输出高电平，YF₇输出低电平，模拟开关K₃闭合、K₄关闭，使计数器CD4017强迫复位，其第3脚输出高电平，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为00(B＝0，A＝0)，监听信号输出端CH5自动切换到第1路，BCD码输出为0001，经译码器CD4511译码，红色数码管显示CH1。

(2)当连续时钟脉冲发生器中时基电路NE555输出第1个时钟脉冲时，计数器CD4017的第2脚为高电平，此时二极管D4正偏，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为01(B＝0，A＝1)，监听信号输出端CH5自动切换到第2路，BCD编码输出为0010，经译码器CD4511译码，红色数码管显示CH2。

(3)当时基电路NE555输出第2个时钟脉冲时，计数器CD4017的第4脚为高电平，此时二极管D₉正偏，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为10(B＝1，A＝0)，监听信号输出端CH5自动切换到第3路，BCD编码输出为0011，经译码器CD4511译码，红色数码管显示CH3。

(4)当时基电路NE555输出第3个时钟脉冲时，计数器CD4017的第7脚为高电平，此时二极管D₇、D₁₂正偏，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为11(B＝1，A＝1)，监听信号输出端CH5自动切换到第4路，BCD编码输出为0100，经译码器CD4511译码，红色数码管显示CH4。至此，监听信号的正程切换结束。

(5)当时基电路NE555输出第4个时钟脉冲时，计数器CD4017的第10脚为高电平，此时二极管D₁₁正偏，由于D₁₁、D₉构成“或”门关系，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为10(B＝1，A＝0)，监听信号输出端CH5又自动切换到第3路。又因为二极管D₁₀、D₈构成“或”门关系，BCD码输出为0011，经译码器CD4511译码。红色数码管显示CH3。

(6)当时基电路NE555输出第5个时钟脉冲时，计数器CD4017的第1脚为高电平，此时二极管D₆、D₄均为正偏，由于D₆、D₄构成“或”门关系，所以，双四选一模拟开关CD4052输入地址码为01(B＝0，A＝1)，监听信号输出端CH5自动切换到第2路，又因为二极管D₅、D₃构成“或”门关系，BCD编码输出为0010，经译码器CD4511译码，红色数码管显示为CH2。

(7)当时基电路NE555输出第6个时钟脉冲时，计数器CD4017的第5脚为高电平，此时施密特触发器中与非门YF₇输出的高电平使模拟开关K₄导通，使计数器CD4017的第5脚的高电平经模拟开关K₄后为第15脚(置位端)提供一复位信号，即计数器CD4017的第3脚输出高电平，CD4052输入地址码为00(B＝0，A＝0)，监听信号输出端CH5自动切换到第1路，至此又完成了第4路→第1路音频信号逆程期间的自动切换。

(8)当时基电路NE555输出第7个时钟脉冲时，计数器CD4017的第2脚为高电平……又开始了第1路(CH1)→第4路(CH4)监听信号正程期间的自动切换。

综上所述，只要为十进制计数器CD4017的时钟脉冲输入端(第14脚)提供一连续的时钟脉冲，其输出端通过二极管编程电中，为双四选一模拟开关CD4052地址码输入端提供相应的两位二进制地址码，从而达到四入一出平衡(600Ω)监听信号按正程→逆程→正程→……以扫描方式自动切换的目的，同时红色数码管作出相应的指示。

二、手选切换：

实际工作中，考虑到电视节目和广播节目在播出过程中出现的特殊情况，需要固定监听其中一路信号的质量，所以增设了由电阻R₈、R₁₀、电容C₄、轻触按钮AN₃构成的单次脉冲发生器，按动一下功能选择电路中的手选按钮AN₂，与非门YF₃输出高电平，模拟开关K₂导通，功能选择处于手选状态，功能指示发光二极管LED₃为红色，手选指示发光二极管LED₁为红色，此时每触发一次AN₃，计数器CD4017的第14脚将得到一单次时钟脉冲，其输出端对应作一次翻转，从而完成音频信号四选一监听的手动切换。选择手动切换方式可以达到有针对性的监听或比较其中一路信号的目的。

本实用新型采用的数控式切换，克服了机械式(琴键或继电器)切换的缺点，具有无噪声，无跳动、工作稳定、可靠的优点，若引入场控信号，增加相应的缓冲电路，对视频信号进行场控切换，实行视频信号的多路监视的自动切换，应用范围还可扩大到车站、仓库等安全监控部门。

Claims

1.数控式音频信号四选一监听自动切换器，有外壳、输入输出端子、显示屏、按钮和电源，其特征是，设有驱动信号切换的电子控制及数字驱动电路，以及在显示屏上的显示切换过程的切换显示器[11]和由数字式电平显示电路驱动的电平显示器[36]，其中电子控制及数字驱动电路的组成和连接为：

产生脉冲信号的连续时钟脉冲发生器[1]与单次时钟脉冲发生器[2]分别经功能选择电路[3]的公共输出端与计数器[4]相接，其一路输出经编程电路[6]连接被驱动的双四选一模拟开关电路[7]接至输入/输出端子[8]，同时计数器[4]输出的另一路是经编码器[9]、译码器[10]接至显示音频切换过程的七段数码切换显示器[11]，另外与计数器[4]连接的还有为其提供复位信号的复位电路[5]。

2.按照权利要求1所说的数控式音频信号四选一监听自动切换器，其特征是所说的切换显示器[11]是由红色LED七段数码管组成；

电平显示器[36]是由绿色LED七段数码管组成；电平显示电路是由将监听音频信号输入倍压检波的倍压信号电路[31]经跳点式电平驱动器[32]接编码器[33]再接反向器[34]后，经译码器[35]到显示监听信号的数字式电平显示器[36]组成；

连续时钟脉冲发生器[1]是由时基电路NE555，电阻R₁～R₂，电容C₁组成；

单次时钟脉冲发生器[2]是由电阻R₈、R₁₀按钮开关AN₃电容C₃组成；

功能选择电路[3]是由与非门YF₁～YF₄(CD 4011)，模拟开关K₁(1/4CD4066)、K₂(1/4CD4066)、电阻R₃～R₄、电容C₂、二极管D₁～D₂(1N4148)、发光二极管LED₁～LED₃组成；

计数器[4]及复位电路[5]是由十进制计数器CD4017及与非门YF₅～YF₇(3/4CD4011)、模拟开关K₃(1/4CD4066)、K₄(1/4CD4066)、电阻R₉、按钮开关AN₄、发光二极管LED₄组成；

编程电路[6]是由二极管D₄、D₆、D₇、D₉、D₁₁、D₁₂(1N4148)、电阻R₁₂～R₁₃组成；

模拟开关电路[7]是由CD4052(双四选一模拟开关)组成；

十进制-BCD编程器[9]是由二极管D₁₃～D₁₇(1N4148)、电阻R₁₄～R₁₇组成；

3.按照权利要求1或2所说的数控式音频信号四选一监听自动切换器，其特征是所说的倍压式输入电路[31]是由电容C₅～C₆、二极管D₁₈～D₁₉(2AP9)组成；

跳点式电平驱动器[32]是由点/线电平驱动电路LM3914、电阻R₃₄～R₄₅组成；

十线-四线优先编码器[33]是由数字电路CD40147组成；

反向器[34]及BCD-七段译码器[35]分别由与非门YF₈～YF₁₁(CD4011)及七段锁存/译码器CD4511组成。

4.按照权利要求1或2所说的数控式音频信号四选一监听自动切换器，其特征是还设有由发光二极管LED₂(绿色)组成的自动选择指示；由发光二极管LED₁(绿色)组成的手动选择指示；红色为自动禁止(手动状态)、绿色为手动禁止(自动状态)的LED₃双色发光二极管，以及在绿色为自复位状态、红色为手动复位状态的LED₄双色发光二极管。