TWI527472B

TWI527472B - Composite audio control amplifier circuit

Info

Publication number: TWI527472B
Application number: TW102149166A
Authority: TW
Inventors: shui-mu Liu
Original assignee: shui-mu Liu
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-03-21
Also published as: TW201526668A

Description

複合式音響控制放大電路

本發明為一種音響控制放大電路，尤指一種可廣泛對超低音與低音頻段、原音平坦頻段、高音與超高音頻段的聲音提供彈性音質調整效果，以得到優質音效的複合式音響控制放大電路。

目前市面上的音響設備依其音質、成本、使用場合等各方面的考量可進行劃分，對於要求專業音響設備的人士而言，此類專業音響設備因為具有極高的製作成本故販售價格相對極高，不是一般消費者所能輕易負擔，該專業音響設備的使用族群為少數專業人士。

但對於多數的一般消費者而言，所接觸的音響設備應是一般的家用音響。此類型音響設備的製造成本相對降低很多，但所能提供的音質自然也會受到折扣，最常被詬病的問題無非是超低頻段、低頻段、高頻段、超高頻段的聲音效果表現不佳，例如低頻段聲音不夠低沉飽滿、缺乏彈性、無衝擊力等，高頻段聲音又太過單調、尖銳刺取、有雜音等。

請參考圖3，一般來講，一般家用音響的高、低音調整，在頻率介於20~20KHz之間的區域提供±16dB的範圍進行大幅度調整，但如此一來會破壞此區域整體的頻率響應曲線之平坦性，故音質調整效果仍無法令人滿意。而另外一種作法是為了要改善音響的低頻段聲音時，可特別外加一重低音電路以改善頻率在20~160Hz範圍的聲音頻段，但該額外增加的電路裝置無疑又是變相加重消費者的負擔。

針對現有一般音響中之音響控制放大電路無法為廣泛音域提供良好的音效，本發明之主要目的是提供一種可廣泛改善超低音與低音頻段、原音平坦頻段、高音與超高音頻段的聲音以提供良好音質，以相對較低成本之電路設計架構提供全面性的聲音改善效果。

為達成前述目的，本發明之音響控制放大電路包含有：

一音頻放大器，係連接一聲音信號輸入端子以接收一聲音信號，放大該聲音信號中所含之高音信號與低音信號；

一高音帶通濾波器電路，連接該音頻放大器之反相輸入端，包含至少一個高音帶通濾波器；

一低音帶通濾波器電路，連接該音頻放大器之反相輸入端，包含至少一個低音帶通濾波器；

一超低音與低音處理電路，係連接於該音頻放大器之輸出端，包含一低音增益調整器，進行該聲音信號中之超低音、低音信號的放大處理；

一超高音與高音處理電路，係連接於音頻放大器之輸出端，包含一高音增益調整器，進行該聲音信號中的高音、超高音信號的放大處理，並將該高音、超高音信號分化成具不同延遲時間之複數個高音信號；

一原音放大電路，連接在該聲音信號輸入端子，包含一原音放大器、一原音增益調整器，該原音增益調整器調整該聲音信號中之原音信號的放大。

本發明以前述架構可彈性調整不同頻率之增益，再加上低音、高音信號是以多迴路造成不同延遲時間的高音信號輸出、低音信號輸出，令低音的頻段具有穩定、震撼的音質；又在高音頻段中則具有清晰、嘹亮的聲音效果。因此，在電路架構相對簡單、低成本且不須加入額外電路的前提下，本發明複合式音響控制放大電路可對廣泛的音域提供優質的音效輸出。

請參考圖1所示，本發明複合式音響控制放大電路包含有一音頻放大器10、一高音帶通濾波器電路20、一低音帶通濾波器電路30、一超低音與低音處理電路40、一超高音與高音處理電路50與一原音放大電路60。

該音頻放大器10的輸入端接收來自該聲音信號輸入端子12的一聲音信號，其中聲音信號中可包含低音(含超低音)、原音、高音(含超高音)不同頻率的信號。

該高音帶通濾波器電路20連接到該音頻放大器10的反相輸入端，包含有一個以上的高音帶通濾波器220，本實施例中以複數個並列的高音帶通濾波器群組，例如以15、16、18、20、25、50KHz等分別負責不同頻率的高音帶通濾波器群組構成。每一個高音帶通濾波器群組中是以一個以上的高音帶通濾波器構成，不同頻率的高音帶通濾波器群組是由不同頻率的高音帶通濾波器220、221構成。如圖2所示，可針對15KHz~50KHz的頻率範圍提供約略呈45度上升的高音頻率響應曲線S1，約在頻率為50KHz處之增益最大。

該低音帶通濾波器電路30連接到該音頻放大器10的反相輸入端，包含有一個以上的低音帶通濾波器。本實施例中包含複數個並列的低音帶通濾波器群組，例如以60、50、40、20、10、5Hz等分別負責不同頻率的低音帶通濾波器群組構成，每一個低音帶通濾波器群組中以一個以上的低音帶通濾波器構成，不同頻率的低音帶通濾波器群組是由不同頻率的低音帶通濾波器320、321構成。如圖2所示，可針對60Hz~5Hz的頻率範圍提供約略呈45度上升的低音頻率響應曲線S2，約在頻率為5Hz處之增益最大。從聲音信號輸入端子12接收的聲音信號經過高音帶通濾波器電路20、低音帶通濾波器電路30後，可濾除原音信號，僅允許超低音、低音、高音、超高音信號通過而由該音頻放大器10進行放大。

該超低音與低音處理電路40連接在該音頻放大器10的輸出端，其中，該超低音與低音處理電路40包含一低音增益調整器41、一低音放大器42、一個以上的低音帶通濾波器43。該低音增益調整器41可由一可變電阻構成，設在該音頻放大器10的輸出端，可調整從該音頻放大器10輸出的超低音、低音信號。該低音放大器42連接在低音增益調整器41的輸出端，該低音帶通濾波器43連接在低音放大器42之反相輸入端以濾除從音頻放大器10輸出的高音信號，使低音信號進入該低音放大器42進行放大，放大後的超低音、低音信號A可對外輸出。

該超高音與高音處理電路50連接在該音頻放大器10的輸出端，其中，該超高音與高音處理電路50包含一高音增益調整器51、一第一高音帶通濾波器52及一第二高音帶通濾波器53，可在第二高音帶通濾波器53的輸出再串聯更多的高音帶通濾波器，越後級的高音帶通濾波器所負責處理的聲音頻率是越高。該高音增益調整器51可由一可變電阻構成，設在該音頻放大器10的輸出端，可調整從該音頻放大器10輸出的高音、超高音信號。增益調整後的高音、超高音信號可通過該第一高音帶通濾波器52而產生一第一延遲高音信號C1，該第一延遲高音信號C1通過一電阻54而對外輸出，該第一高音帶通濾波器52與電阻54構成第一迴路。該第二高音帶通濾波器53與第一高音帶通濾波器52串接而構成第二迴路，該第一延遲高音信號C1通過該第二高音帶通濾波器53而成為第二延遲高音信號C2。與原高音信號相比較，該第一延遲高音信號C1之延遲時間較短，第二延遲高音信號C2之延遲時間較長。當第一、第二迴路上的兩信號C1、C2共同輸出後，將可獲得音質透明清晰細膩且環繞的高音與超高音音效。

該原音放大電路60連接該聲音信號輸入端子12，包含有一原音放大器及一原音增益調整器61。原音信號進入該原音放大器進行放大，放大後的原音信號利用該原音增益調整器61進行增益改變，該原音增益調整器61可由一可變電阻構成，可提供增益調整，原音頻率響應曲線如圖2的曲線S3所示，在20~20KHz之間具有良好的平坦性，提供平衡的原音音域。經由該原音增益調整器61調整後之原音平坦信號B對外輸出

本發明在前述超低音與低音處理電路40、超高音與高音處理電路50與原音放大電路60的輸出端可連接一混音電路70，由混音電路70合併、混音各電路調整、放大後的信號，再由一聲音信號輸出端子80對外輸出。

在本發明中，可分別以低音增益調整器41、高音增益調整器51及原音增益調整器61來彈性調整不同頻率之增益，再加上超低音、低音、高音與超高音部分是以各自的調整電路分別修飾調整後輸出，可獲得如圖2所示橫跨寬廣音域的完整的頻率響應曲線，在頻率重疊的部分，各自的處理電路皆會同時進行處理而使該點頻率的頻率響應呈現疊加效果；藉此，本發明在寬廣的原音音域20~20KHz中可使聲音整體呈現平衡分布；在超低音、低音的頻段中，係具有穩定、震撼的音質；在高音、超高音頻段中，則是具有清晰、嘹亮的聲音效果。

綜上所述，本發明至少具有以下數點功效：

1、本發明在音頻放大器10之反相輸入端設置該高音帶通濾波器電路20、低音帶通濾波器電路30後，再結合原音放大電路60可提供如圖2的完整頻率響應，為不同頻率的信號分別提供適當增益。在超低音、低音部分，隨著頻率漸低而提高增益，在高音、超高音部分，隨著頻率漸增而提高增益。

2、本發明又進一步以超低音與低音處理電路40、超高音與高音處理電路50來分別潤飾超低音、低音與高音、超高音的音質，提供更優質的聲音輸出。

3、本案在無須額外加入重低音放大器的前提下，以體積小、成本低的優勢就可達到寬廣音域的音質改善，極適合應用於各式低成本或家用音響產品。

10‧‧‧音頻放大器
12‧‧‧聲音信號輸入端子
20‧‧‧高音帶通濾波器電路
220、221‧‧‧高音帶通濾波器
30‧‧‧低音帶通濾波器電路
320、321‧‧‧低音帶通濾波器
40‧‧‧超低音與低音處理電路
41‧‧‧低音增益調整器
42‧‧‧低音放大器
43‧‧‧低音帶通濾波器
50‧‧‧超高音與高音處理電路
51‧‧‧高音增益調整器
52‧‧‧第一高音帶通濾波器
53‧‧‧第二高音帶通濾波器
54‧‧‧電阻
60‧‧‧原音放大電路
61‧‧‧原音增益調整器
70‧‧‧混音電路
80‧‧‧聲音信號輸出端子
S1‧‧‧高音頻率響應曲線
S2‧‧‧低音頻率響應曲線
S3‧‧‧原音頻率響應曲線
A‧‧‧超低音與低音信號
C1‧‧‧第一延遲高音信號
C2‧‧‧第二延遲高音信號
B‧‧‧原音平坦信號

圖1：本發明複合式音響控制放大電路之詳細電路圖。圖2：本發明複合式音響控制放大電路之頻率響應曲線示意圖。圖3：既有音響設備之頻率響應曲線示意圖。

10‧‧‧音頻放大器

12‧‧‧聲音信號輸入端子

20‧‧‧高音帶通濾波器電路

220、221‧‧‧高音帶通濾波器

30‧‧‧低音帶通濾波器電路

320、321‧‧‧低音帶通濾波器

40‧‧‧超低音與低音處理電路

41‧‧‧低音增益調整器

42‧‧‧低音放大器

43‧‧‧低音帶通濾波器

50‧‧‧超高音與高音處理電路

51‧‧‧高音增益調整器

52‧‧‧第一高音帶通濾波器

53‧‧‧第二高音帶通濾波器

54‧‧‧電阻

60‧‧‧原音放大電路

61‧‧‧原音增益調整器

70‧‧‧混音電路

80‧‧‧聲音信號輸出端子

A‧‧‧超低音與低音信號

C1‧‧‧第一延遲高音信號

C2‧‧‧第二延遲高音信號

B‧‧‧原音平坦信號

Claims

一種複合式音響控制放大電路，包含：一音頻放大器，係連接一聲音信號輸入端子以接收一聲音信號；一高音帶通濾波器電路，連接該音頻放大器之反相輸入端，包含至少一個高音帶通濾波器；一低音帶通濾波器電路，連接該音頻放大器之反相輸入端，包含至少一個低音帶通濾波器；其中該聲音信號中之超高音與高音信號以及超低音與低音信號經由該音頻放大器放大；一超低音與低音處理電路，係連接於該音頻放大器之一輸出端，包含一低音增益調整器，進行該音頻放大器輸出之超低音、低音信號的放大處理；一超高音與高音處理電路，係連接於該音頻放大器之該輸出端，包含一高音增益調整器、一第一高音帶通濾波器以及一第二高音帶通濾波器；該高音增益調整器進行該音頻放大器輸出之信號的放大處理；該第一高音帶通濾波器濾除放大後的低音、超低音信號，以輸出延遲時間較短的一第一延遲高音信號；該第二高音帶通濾波器串聯該第一高音帶通濾波器，以接收該第一延遲高音信號，且輸出延遲時間較長的一第二延遲高音信號，該超高音與高音處理電路共同輸出該第一延遲高音信號與該第二延遲高音信號；及一原音放大電路，連接在該聲音信號輸入端子，包含一原音放大器、一原音增益調整器，該原音增益調整器調整該聲音信號中之原音信號的放大。
如請求項1所述之複合式音響控制放大電路，該超低音與低音處理電路包含：該低音增益調整器，連接在該音頻放大器之輸出端，調整該聲音信號中之超低音、低音信號的增益；一低音放大器，連接在該低音增益調整器之輸出端，放大該超低音、低音信號；一低音帶通濾波器，連接在該低音放大器之反相輸入端，以放大超低音、低音信號益並濾除該聲音信號中之中音、高音信號。
如請求項1所述之複合式音響控制放大電路，該原音放大電路包含：該原音放大器，係連接該聲音信號輸入端子，用以放大該原音信號，該原音放大器之輸出端連接該原音增益調整器之輸入端。
如請求項3所述之複合式音響控制放大電路，該高音帶通濾波器電路包含有15KHz至50KHz的複數個高音帶通濾波器；該低音帶通濾波器電路包含有5Hz至60Hz的複數個低音帶通濾波器。
如請求項4所述之複合式音響控制放大電路，該高音帶通濾波器電路包含有15KHz至50KHz的複數個高音帶通濾波器；該低音帶通濾波器電路包含有5Hz至60Hz的複數個低音帶通濾波器。
如請求項5所述之複合式音響控制放大電路，該高音增益調整器、該低音增益調整器及該原音增益調整器為可變電阻。
如請求項6所述之複合式音響控制放大電路，進一步包含一混音電路，該混音電路連接該超低音與低音處理電路、該超高音與高音處理電路與該原音增益調整器的輸出端，用以進行混音處理並將混音後的信號由一聲音信號輸出端子對外輸出。