專(zhuān)利名稱(chēng)：音頻信號(hào)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信號(hào)處理技術(shù)，具體地說(shuō)，是一種音頻信號(hào)處理電路。
背景技術(shù)：
城市夜景通常由燈光和音樂(lè)組成，為了增加城市美感，控制過(guò)程中，燈光的變化需 要與音樂(lè)中主節(jié)奏的起伏變化相配合。因此，在聲控設(shè)備中往往需要一種音頻信號(hào)處理電路，它可以采集音樂(lè)信號(hào)，并將音樂(lè)中的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，取出音頻信號(hào)的幅度變量信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)聲光同步控制?，F(xiàn)有的音頻信號(hào)處理電路往往是針對(duì)語(yǔ)音處理，由于語(yǔ)音信號(hào)頻率與音樂(lè)中的音頻信號(hào)頻率存在差異，一般情況下不能通用。而且現(xiàn)有的音頻信號(hào)處理往往都是采用包絡(luò)檢波電路來(lái)檢測(cè)音頻信號(hào)的包絡(luò)變化，具有一定的直流分量，如果直接傳輸?shù)铰曇敉娇刂圃O(shè)備，控制設(shè)備不能達(dá)到最大動(dòng)態(tài)范圍。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種音頻信號(hào)處理電路，專(zhuān)門(mén)針對(duì)音樂(lè)中的音頻頻率范圍進(jìn)行處理，而且去除音頻信號(hào)中的直流分量，使其幅度變量具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，因此滿(mǎn)足聲控?zé)麸椀膽?yīng)用需求。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種音頻信號(hào)處理電路，其關(guān)鍵在于由低通濾波器、半周放大器、峰值檢波器、差分放大器以及谷值信號(hào)提取電路組成，所述低通濾波器的輸入端作為信號(hào)拾取端來(lái)采集音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述低通濾波器后送入所述半周放大器中，該半周放大器將接收的信號(hào)進(jìn)行半周整流和放大，然后輸出半周信號(hào)到所述峰值檢波器中，該峰值檢波器獲取所述半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)并將該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)送入所述差分放大器的正相輸入端，該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)還送入所述谷值信號(hào)提取電路中，該谷值信號(hào)提取電路提取所述包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)并將該谷值包絡(luò)線(xiàn)送入所述差分放大器的反相輸入端，所述差分放大器將正、反兩路信號(hào)進(jìn)行差分放大，最后輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。所述低通濾波器由運(yùn)放0P1、電容Cl、電阻R2以及電阻R5組成，所述電阻R2的一端作為信號(hào)拾取端，該電阻R2的另一端連接所述運(yùn)放OPl的反相輸入端，該運(yùn)放OPl的正相輸入端接地，在所述運(yùn)放OPl的反相輸入端和輸出端之間串接所述電容Cl，在該電容Cl的兩端并聯(lián)所述電阻R5，所述運(yùn)放OPl的輸出端為該低通濾波器的輸出端。經(jīng)過(guò)頻譜分析，由于大多數(shù)音樂(lè)的音頻信號(hào)主節(jié)奏的起伏主要體現(xiàn)在低頻段信號(hào)的幅度，為了達(dá)到更好的聲音同步效果，運(yùn)放0P1、電容C2、電阻R2和電阻R5組成低通濾波器，提升音頻信號(hào)中的低頻部分。所述半周放大器由電阻R1、二極管D1、運(yùn)放0P2以及電阻R3和電阻R4組成，所述電阻Rl的一端作為該半周放大器的輸入端，該電阻Rl的另一端連接所述運(yùn)放0P2的正相輸入端，所述電阻Rl的另一端還與所述二極管Dl的負(fù)極相連，該二極管Dl的正極接地，所述運(yùn)放0P2的反相輸入端與所述電阻R3的一端連接，該電阻R3的另一端接地，在運(yùn)放0P2的反相輸入端和輸出端之間還串接所述電阻R4，所述運(yùn)放0P2的輸出端為該半周放大器的
輸出端。電阻Rl和二極管Dl組成半周整流器，當(dāng)輸入端的電壓大于接地電壓，二極管Dl截止，輸入信號(hào)的正半周通過(guò)電阻Rl進(jìn)入運(yùn)放0P2同相輸入端，電阻R3和電阻R4控制運(yùn)放0P2的增益。所述峰值檢波器由電阻R6、二極管D2、電阻R8以及電容C2組成，所述電阻R6的一端為該峰值檢波器的輸入端，該電阻R6的另一端與所述二極管D2的正極連接，該二極管D2的負(fù)極與所述電阻R8的一端連接，該電阻R8的另一端接地，所述二極管D2的負(fù)極還與所述電容C2的一端連接，該電容C2的另一端接地，所述電容C2的一端為該峰值檢波器的
輸出端。在峰值檢波器中，電阻R6的阻值需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻R8，當(dāng)一個(gè)音頻信號(hào)的正半周輸入時(shí)，信號(hào)通過(guò)電阻R6和二極管D2使電容C2快速充電到峰值電壓，信號(hào)達(dá)到峰值過(guò)后電容C2通過(guò)電阻R8放電，使其輸出音頻半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)。根據(jù)不同需求，所述電容C2與電阻R8組成放電電路，其時(shí)間常數(shù)為30ms IOOms，從而獲得較明顯的音頻起伏效果。所述谷值信號(hào)提取電路由運(yùn)放0P4、二極管D3、電阻R10、電容C3以及電阻R9組成，所述運(yùn)放0P4的正相輸入端為該谷值信號(hào)提取電路的輸入端，該運(yùn)放0P4的反相輸入端與輸出端連接，該運(yùn)放0P4的輸出端與所述二極管D3負(fù)極相連，該二極管D3的正極與所述電阻RlO的一端連接，該電阻RlO的另一端接地，該二極管D3的正極還與所述電容C3的一端連接，該電容C3的另一端接電源正極V+，該二極管D3的正極還與所述電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端為該谷值信號(hào)提取電路的輸出端。輸入的信號(hào)通過(guò)運(yùn)放0P4緩沖后由二極管D3和電容C3提取信號(hào)谷值，當(dāng)運(yùn)放0P4輸出電壓高于二極管D3正極端的電壓時(shí)，二極管D3截止，電容C3通過(guò)電阻RlO緩慢放電，電容C3和電阻RlO時(shí)間常數(shù)一般取IS以上，從而輸出信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)。所述差分放大器由運(yùn)放0P3、電阻R7以及可變電阻Wl組成，所述運(yùn)放0P3的正相輸入端與所述峰值檢波器的輸出端連接，所述運(yùn)放0P3的反相輸入端與所述谷值信號(hào)提取電路的輸出端連接，在運(yùn)放0P3的反相輸入端和輸出端之間串接所述電阻R7，該運(yùn)放0P3的輸出端與所述可變電阻Wl的一個(gè)固定端連接，該可變電阻Wl的另一固定端接地，該可變電阻Wl的滑動(dòng)端為信號(hào)輸出端輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。根據(jù)音樂(lè)中音頻信號(hào)的頻率范圍確定，所述低通濾波器的截止頻率為200Hz 500Hz。本實(shí)用新型的顯著效果是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)音樂(lè)中的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，而且去除了音頻信號(hào)中的直流分量，輸出的幅度變量信號(hào)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，滿(mǎn)足各種聲控?zé)麸椀膽?yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)聲光同步效果。
圖I是本實(shí)用新型的電路原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖；[0021]圖3為音頻輸入信號(hào)波形；圖4為音頻半周信號(hào)波形；圖5為音頻包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)波形；圖6是音頻包絡(luò)線(xiàn)的谷值信號(hào)波形；圖7是音頻信號(hào)幅度變化信號(hào)波形。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，一種音頻信號(hào)處理電路，由低通濾波器I、半周放大器2、峰值檢波器3、差分放大器4以及谷值信號(hào)提取電路5組成，所述低通濾波器I的輸入端作為信號(hào)拾取端來(lái)采集音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述低通濾波器I后送入所述半周放大器2中，該半周放大器2將接收的信號(hào)進(jìn)行半周整流和放大，然后輸出半周信號(hào)到所述峰值檢波器3中，該峰值檢波器3獲取所述半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)并將該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)送入所述差分放大器4的正相輸入端，該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)還送入所述谷值信號(hào)提取電路5中，該谷值信號(hào)提取電路5提取所述包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)并將該谷值包絡(luò)線(xiàn)送入所述差分放大器4的反相輸入端，所述差分放大器4將正、反兩路信號(hào)進(jìn)行差分放大，最后輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。如圖2所示，在具體實(shí)施過(guò)程中，所述低通濾波器I由運(yùn)放OPl、電容Cl、電阻R2以及電阻R5組成，所述電阻R2的一端作為信號(hào)拾取端，電阻R2的另一端連接運(yùn)放OPl的反相輸入端，運(yùn)放OPl的正相輸入端接地，在運(yùn)放OPl的反相輸入端和輸出端之間串接電容Cl，在電容Cl的兩端并聯(lián)所述電阻R5，所述運(yùn)放OPl的輸出端為該低通濾波器I的輸出端。所述半周放大器2由電阻R1、二極管D1、運(yùn)放0P2以及電阻R3和電阻R4組成，所述電阻Rl的一端作為該半周放大器2的輸入端，該電阻Rl的另一端連接所述運(yùn)放0P2的正相輸入端，所述電阻Rl的另一端還與所述二極管Dl的負(fù)極相連，該二極管Dl的正極接地，所述運(yùn)放0P2的反相輸入端與所述電阻R3的一端連接，該電阻R3的另一端接地，在運(yùn)放0P2的反相輸入端和輸出端之間還串接所述電阻R4，所述運(yùn)放0P2的輸出端為該半周放大器2的輸出端。所述峰值檢波器3由電阻R6、二極管D2、電阻R8以及電容C2組成，所述電阻R6的一端為該峰值檢波器3的輸入端，該電阻R6的另一端與所述二極管D2的正極連接，該二極管D2的負(fù)極與所述電阻R8的一端連接，該電阻R8的另一端接地，所述二極管D2的負(fù)極還與所述電容C2的一端連接，該電容C2的另一端接地，所述電容C2的一端為該峰值檢波器3的輸出端。根據(jù)不同需求，所述電容C2與電阻R8組成放電電路，其時(shí)間常數(shù)為30ms IOOms，從而獲得較明顯的音頻起伏效果。所述谷值信號(hào)提取電路5由運(yùn)放0P4、二極管D3、電阻R10、電容C3以及電阻R9組成，所述運(yùn)放0P4的正相輸入端為該谷值信號(hào)提取電路5的輸入端，該運(yùn)放0P4的反相輸入端與輸出端連接，該運(yùn)放0P4的輸出端與所述二極管D3負(fù)極相連，該二極管D3的正極與所述電阻RlO的一端連接，該電阻RlO的另一端接地，該二極管D3的正極還與所述電容C3的一端連接，該電容C3的另一端接電源正極V+，該二極管D3的正極還與所述電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端為該谷值信號(hào)提取電路5的輸出端。所述差分放大器4由運(yùn)放0P3、電阻R7以及可變電阻Wl組成，所述運(yùn)放0P3的正相輸入端與所述峰值檢波器3的輸出端連接，所述運(yùn)放0P3的反相輸入端與所述谷值信號(hào)提取電路5的輸出端連接，在運(yùn)放0P3的反相輸入端和輸出端之間串接所述電阻R7，該運(yùn)放0P3的輸出端與所述可變電阻Wl的一個(gè)固定端連接，該可變電阻Wl的另一固定端接地，該可變電阻Wl的滑動(dòng)端為信號(hào)輸出端輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。本實(shí)用新型的工作原理是 如圖3-圖7所示，由于大多數(shù)音樂(lè)的音頻信號(hào)主節(jié)奏的起伏主要體現(xiàn)在低頻段信號(hào)的幅度，為了達(dá)到更好的聲音同步效果，運(yùn)放0P1、電容C2、電阻R2和電阻R5組成低通濾波器1，提升音頻信號(hào)中的低頻部分，結(jié)合音樂(lè)中音頻信號(hào)的頻率范圍，所述低通濾波器I的截止頻率為200Hz 500Hz，400Hz為最優(yōu)。圖3所示的音頻信號(hào)通過(guò)低通濾波器I后從a點(diǎn)進(jìn)入半周放大器2中，由于電阻Rl和二極管Dl組成半周整流器，當(dāng)輸入端的電壓大于接地電壓，二極管Dl截止，輸入信號(hào)的正半周通過(guò)電阻Rl進(jìn)入運(yùn)放0P2同相輸入端，運(yùn)放0P2的增益由電阻R3和電阻R4控制，因此c點(diǎn)輸出圖4所示的音頻半周信號(hào)。圖4所示的音頻半周信號(hào)從c點(diǎn)進(jìn)入峰值檢波器3中，由于電阻R6的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻R8，當(dāng)一個(gè)音頻信號(hào)的正半周輸入時(shí)，信號(hào)通過(guò)電阻R6和二極管D2使電容C2快速充電到峰值電壓，信號(hào)達(dá)到峰值過(guò)后電容C2通過(guò)電阻R8放電，使得d點(diǎn)輸出圖5所示的音頻半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)。圖5所示的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)從d點(diǎn)輸出，由于播放一個(gè)連續(xù)音樂(lè)時(shí)，音頻信號(hào)的幅度包絡(luò)線(xiàn)不會(huì)低到地電平，而且有一定直流分量，如果信號(hào)直接傳輸?shù)铰曇敉娇刂圃O(shè)備，控制設(shè)備不能達(dá)到最大動(dòng)態(tài)范圍，為去除d點(diǎn)輸出信號(hào)的直流分量，d點(diǎn)輸出的信號(hào)分成兩路分別輸入到運(yùn)放0P3和運(yùn)放0P4，d點(diǎn)輸出的一路信號(hào)通過(guò)運(yùn)放0P4緩沖后由二極管D3和電容C3提取信號(hào)谷值，當(dāng)運(yùn)放0P4輸出電壓高于二極管D3正極端的電壓時(shí)，二極管D3截止，電容C3通過(guò)電阻RlO緩慢放電，電容C3和電阻RlO時(shí)間常數(shù)一般取IS以上，從而在e點(diǎn)輸出信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)，e點(diǎn)輸出信號(hào)的波形如圖6所示。d點(diǎn)輸出的另一路信號(hào)送入到運(yùn)放0P3的正相輸入端，運(yùn)放0P3是一個(gè)的差分放大器，d點(diǎn)為正相輸入，e點(diǎn)為反相輸入，e點(diǎn)輸出的信號(hào)是d點(diǎn)輸出信號(hào)谷值包絡(luò)線(xiàn)，因此，運(yùn)放0P3輸出的信號(hào)為Vo= (Vd-Ve) *G，其中No為運(yùn)放0P3輸出信號(hào)電壓，Vd為d點(diǎn)輸出信號(hào)的電壓，Ve為e點(diǎn)輸出信號(hào)的電壓，G為運(yùn)放0P3的增益，增益由電阻R7和電阻R9決定，由于輸出信號(hào)是d點(diǎn)信號(hào)與它的谷值包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)相減，因此運(yùn)放0P3去除了 d點(diǎn)信號(hào)的直流分量，只輸出一個(gè)音頻信號(hào)幅度變化的值，如圖7所示，該值的動(dòng)態(tài)范圍較大，滿(mǎn)足各種聲控?zé)麸椀膽?yīng)用需求。
權(quán)利要求1.一種音頻信號(hào)處理電路，其特征在于由低通濾波器(I)、半周放大器(2)、峰值檢波器(3 )、差分放大器(4 )以及谷值信號(hào)提取電路(5 )組成，所述低通濾波器(I)的輸入端作為信號(hào)拾取端來(lái)采集音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)所述低通濾波器(I)后送入所述半周放大器(2)中，該半周放大器(2)將接收的信號(hào)進(jìn)行半周整流和放大，然后輸出半周信號(hào)到所述峰值檢波器(3)中，該峰值檢波器(3)獲取所述半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)并將該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)送入所述差分放大器(4)的正相輸入端，該包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)還送入所述谷值信號(hào)提取電路(5)中，該谷值信號(hào)提取電路(5 )提取所述包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)并將該谷值包絡(luò)線(xiàn)送入所述差分放大器(4)的反相輸入端，所述差分放大器(4)將正、反兩路信號(hào)進(jìn)行差分放大，最后輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述低通濾波器(I)由運(yùn)放0P1、電容Cl、電阻R2以及電阻R5組成，所述電阻R2的一端作為信號(hào)拾取端，該電阻R2的另一端連接所述運(yùn)放OPl的反相輸入端，該運(yùn)放OPl的正相輸入端接地，在所述運(yùn)放OPl的反相輸入端和輸出端之間串接所述電容Cl，在該電容Cl的兩端并聯(lián)所述電阻R5，所述運(yùn) 放OPl的輸出端為該低通濾波器(I)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述半周放大器(2)由電阻R1、二極管D1、運(yùn)放0P2以及電阻R3和電阻R4組成，所述電阻Rl的一端作為該半周放大器(2)的輸入端，該電阻Rl的另一端連接所述運(yùn)放0P2的正相輸入端，所述電阻Rl的另一端還與所述二極管Dl的負(fù)極相連，該二極管Dl的正極接地，所述運(yùn)放0P2的反相輸入端與所述電阻R3的一端連接，該電阻R3的另一端接地，在運(yùn)放0P2的反相輸入端和輸出端之間還串接所述電阻R4，所述運(yùn)放0P2的輸出端為該半周放大器(2)的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述峰值檢波器(3)由電阻R6、二極管D2、電阻R8以及電容C2組成，所述電阻R6的一端為該峰值檢波器(3)的輸入端，該電阻R6的另一端與所述二極管D2的正極連接，該二極管D2的負(fù)極與所述電阻R8的一端連接，該電阻R8的另一端接地，所述二極管D2的負(fù)極還與所述電容C2的一端連接，該電容C2的另一端接地，所述電容C2的一端為該峰值檢波器(3)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述電容C2與電阻R8組成放電電路，其時(shí)間常數(shù)為30ms 100ms。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述谷值信號(hào)提取電路(5)由運(yùn)放0P4、二極管D3、電阻R10、電容C3以及電阻R9組成，所述運(yùn)放0P4的正相輸入端為該谷值信號(hào)提取電路(5)的輸入端，該運(yùn)放0P4的反相輸入端與輸出端連接，該運(yùn)放0P4的輸出端與所述二極管D3負(fù)極相連，該二極管D3的正極與所述電阻RlO的一端連接，該電阻RlO的另一端接地，該二極管D3的正極還與所述電容C3的一端連接，該電容C3的另一端接電源正極V+，該二極管D3的正極還與所述電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端為該谷值信號(hào)提取電路(5)的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述差分放大器(4)由運(yùn)放0P3、電阻R7以及可變電阻Wl組成，所述運(yùn)放0P3的正相輸入端與所述峰值檢波器(3)的輸出端連接，所述運(yùn)放0P3的反相輸入端與所述谷值信號(hào)提取電路(5)的輸出端連接，在運(yùn)放0P3的反相輸入端和輸出端之間串接所述電阻R7，該運(yùn)放0P3的輸出端與所述可變電阻Wl的一個(gè)固定端連接，該可變電阻Wl的另一固定端接地，該可變電阻Wl的滑動(dòng)端為信號(hào)輸出端輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的音頻信號(hào)處理電路，其特征在于所述低通濾波器(I)的截止頻率為200Hz 500Hz。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種音頻信號(hào)處理電路，其特征在于由低通濾波器、半周放大器、峰值檢波器、差分放大器以及谷值信號(hào)提取電路組成，低通濾波器采集音頻信號(hào)，半周放大器將信號(hào)進(jìn)行半周整流和放大，峰值檢波器獲取半周信號(hào)的包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)并送入差分放大器的正相輸入端，包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)還送入谷值信號(hào)提取電路中，提取出包絡(luò)線(xiàn)信號(hào)的谷值包絡(luò)線(xiàn)并將其送入差分放大器的反相輸入端，差分放大器將正、反兩路信號(hào)進(jìn)行差分放大，最后輸出音頻信號(hào)的幅度變化值。其顯著效果是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)音樂(lè)中的音頻信號(hào)進(jìn)行處理，去除了音頻信號(hào)中的直流分量，輸出的幅度變量信號(hào)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，滿(mǎn)足各種聲控?zé)麸椀膽?yīng)用需求。
文檔編號(hào)G10L19/00GK202422725SQ20122000909
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
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