專利名稱：音量調節系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種音量調節技術，尤其涉及一種音量調節系統。
背景技術：
目前，移動電話、便攜式音樂播放裝置等電子儀器都包括有一個音頻驅動電路用 來驅動喇叭、耳機等聲音產生裝置發聲。一般地，音頻驅動電路包括一個數模轉換器和一個 放大器。數模轉換器接收數字聲音信號，并將其轉換成模擬信號。放大器放大模擬信號并 提供給聲音產生裝置據以發聲。實際應用中，喇叭或耳機等聲音產生裝置都有最大輸出音量限制。若超過最大輸 出音量限制就會產生破音的現象。這種破音的現象常常會讓使用者很困擾，而且有可能破 壞某些高敏感度的元件。
發明內容
有鑒于此，有必要提供一種可防止破音現象產生的音量調節系統。一種音量調節系統，用于接收一個音頻輸入裝置輸出的音頻信號，對該音頻信號 進行調節后傳輸到一個音頻輸出裝置。該音量調節系統包括一個直流準位偏置電路、一個 控制電路及一個音量處理電路。該直流準位偏置電路用于將輸入的交流音頻信號施加直流 偏置電流后得到一個具有直流成分的交流音頻信號。該控制電路用于根據該音頻輸入裝置 輸出的音頻信號強度超過一預定值時產生相應的控制信號。該音量處理電路根據該控制信 號對該直流準位偏置電路輸出的音頻信號進行處理，使該音量處理電路輸出的音頻信號的 音量在該音頻輸出裝置允許的音量輸出范圍內。上述音量調節系統，在產生破音的情況下，通過控制電路來輸出一個合適的增益 量，對該音頻輸入裝置的左聲道、右聲道輸出的音頻信號進行增益處理，使該音量處理電路 輸出的音量在該音頻輸出裝置的音量范圍內，避免了破音現象的產生。
圖1為本發明較佳實施方式的音量調節系統的電路框圖。圖2A、圖2B為圖1中的音量調節系統的一種電路圖。
具體實施例方式為了對本發明的音量調節系統做進一步的說明，舉以下實施方式并配合附圖進行 詳細說明。請參閱圖1，本發明較佳實施方式提供的一種音量調節系統100用于接收一個音 頻輸入裝置20輸入的音頻信號，對該音頻信號進行調節后傳輸到一個音頻輸出裝置30，從 而實現對該音頻輸出裝置30的音量的自動調節，避免該音頻輸出裝置30輸出的音頻信號 產生破音的現象。具體地，該音頻輸入裝置20輸出的音頻信號可以為單聲道或多聲道，本實施方式中，以兩聲道為例進行說明，即包括左聲道(left channel,LC)輸出信號及右聲道 (right channel, RC)輸出信號。 該音量調節系統100包括一個直流準位偏置電路12、一個控制電路14及一個音量 處理電路16。該直流準位偏置電路12的輸入端與該音頻輸入裝置20相連接，輸出端與該音量 處理電路16相連接。一般地，該音頻輸入裝置20輸入的音頻信號為交流音頻信號，該直流 準位偏置電路12用于將輸入的交流音頻信號施加直流偏置電壓后得到一個具有直流成分 的交流音頻信號。該控制電路14的輸入端與該音頻輸入裝置20相連接，輸出端與該音量處理電路 16相連接。該控制電路14用于根據該音頻輸入裝置20輸入的音頻信號產生一個控制信號。該音量處理電路16包括一個左聲道增益控制電路162與一個右聲道增益控制電 路164，該音量處理電路16根據該控制信號對該直流準位偏置電路12輸出的音頻信號進行 處理，使該音量處理電路16輸出的音頻信號的音量在該音頻輸出裝置30允許的音量輸出 范圍內。該音量處理電路16的輸出端與該音頻輸出裝置30相連接，使經過該音量處理電 路16的音頻信號經過該音頻輸出裝置30輸出聲音。請結合圖2A、圖2B，該直流準位偏置電路12包括一個第一反向求和放大電路122 及一個第二反向求和放大電路124。該第一反向求和放大電路122的輸入端與該音頻輸入 裝置20的左聲道輸出相連接，輸出端與該左聲道增益控制電路162相連接。該第二反向求 和放大電路1 的輸入端與該音頻輸入裝置20的右聲道輸出相連接，輸出端與該右聲道增 益控制電路164相連接。具體地，該第一反向求和放大電路122包括一個第一放大器Ul、一個第一電阻Rl、 一個第二電阻R2及一個第三電阻R3。該第一反向求和放大電路122的輸入端1221與該音 頻輸入裝置20的左聲道輸出相連接。該第一放大器Ul的正向輸入端接地，負向輸入端通 過該第一電阻Rl與該第一反向求和放大電路122的輸入端相連接，并通過該第二電阻R2 與該第一放大器Ul的輸出端相連接，另外還通過該第三電阻R3與該正電壓端U相連接。該第二反向求和放大電路124的結構與該第一反向求和放大電路122基本相同， 不同之處在于，該第二反向求和放大電路IM的輸入端與該音頻輸入裝置20的右聲道輸出 相連接。本實施方式中，該第一放大器Ul的正負電源端分別施加+12V和-12V的電壓。該 第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3的阻值均為IOKΩ。該控制電路14包括一個振幅偵測及放大電路142、一個放電電路144及一個觸發 電路146。該振幅偵測及放大電路142用于偵測出該音頻輸入裝置20輸入的音頻信號的負 電壓峰值，并將該負電壓峰值轉換為正電壓峰值后輸出至該放電電路144。具體地，該振幅 偵測及放大電路142包括一個第二放大器U2、一個第一二極管D1、一個第二二極管D2及一 個第三二極管D3。該第一二極管Dl的陰極與該音頻輸入裝置20的左聲道輸出相連接，該 第二二極管D2的陰極與該音頻輸入裝置20的右聲道輸出相連接。該第一二極管Dl及該第 二二極管D2的陽極均通過一個第四電阻R4與該第二放大器U2的負向輸入端相連接。該 第二放大器U2的負向輸入端還通過一個第五電阻R5與輸出端相連接，該第二放大器U2的正向輸入端接地，該第三二極管D3的陽極與該放電電路144相連接。其中，該第一二極管 Dl及第二二極管D2在輸入正電壓的音頻信號時處于截止狀態，即保證該振幅偵測及放大 電路142只能接收并通過負電壓的音頻信號，以便之后信號處理。該第三二極管D3保證輸 出正電壓且可防止回流。本實施方式中，該第二放大器U2的正負電源端分別施加+12V和 12V的電壓。第四電阻R4的阻值為IΩ，該第五電阻R5的阻值為11Ω。該放電電路144用于對該振幅偵測及放大電路142輸出的正電壓峰值進行分壓處 理。具體地，該放電電路144包括一個第一電容Cl及四條支路。該第一電容Cl的一端與該 第三二極管D3的陰極相連接，另一端接地。為簡便起見，以下只具體描述了四條支路中其 中一條、即第一支路14 的具體電路結構。該第一支路14 包括一個輸入端1441與一個 輸出端1442以及順序串聯在該輸入端1441與地電勢之間的一第六電阻R6及一第七電阻 R7。具體地，該輸入端1441連接至振幅偵測及放大電路142中的該第三二極管D3的陰極， 該第六電阻R6與第七電阻R7的串接處構成輸出端1442，連接至觸發電路146。該放電電 路144的其他各支路的結構與該第一支路14 基本相同，該四條支路的不同之處在于，各 支路中的第六電阻R6的阻值互不相同。該第一電容Cl用于積累電壓，以供該放電電路144 中的電阻分壓以及觸發該觸發電路146。本實施方式中，該第一電容Cl的電容量為22uF。 該放電電路144的四條支路中的第六電阻R6的阻值依次增大，分別為5. 9ΚΩ、8. 45ΚΩ, 11. 8ΚΩ及15. 8ΚΩ。該放電電路144的四條支路中的第七電阻R7的阻值均為10ΚΩ。該觸發電路146用于根據經過該放電電路144的音頻信號的強度不同而觸發，產 生驅動該音量處理電路16的相應的控制信號。該觸發電路146包括結構相同的四條支路。 該觸發電路146的四條支路分別與該放電電路144的四條支路對應連接。為簡便起見，以 下只具體描述了四條支路中的一條，即第一支路146a的具體電路結構。該第一支路146a 包括一個輸入端1461與一個輸出端1462、以及連接在該輸入端1461與該輸出端1462的一 比較器A、一第八電阻R8及一第二電容C2。該第一支路146a的輸入端1461與該放電電路 144的第一支路14 的輸出端1442相連接，該比較器A的正向輸入端與該觸發電路146的 第一支路146a的輸入端1461相連接，負向輸入端與該正電壓端U相連接，該比較器A的負 電源端接地，該第八電阻R8的一端與該比較器A的正電源端相連接，該第二電容C2的一端 接地，該第八電阻R8的另一端、該第二電容C2的另一端及該比較器A的輸出端共同連接至 該第一支路146a的輸出端。各支路中的比較器A均具有一觸發電壓值，從輸入端1461輸 入的音頻信號的強度達到該觸發電壓值后該比較器A則被觸發。其中，該第二電容C2均起 穩壓的作用。本實施方式中，比較器A的正負電源端分別施加+12V和0的電壓。該第二電 容C2的電容量為0. luF。該第八電阻R8的阻值為4.7ΚΩ。本實施方式中，該正電壓端U 所接的電壓為+3. 3V。該左聲道增益控制電路162根據該觸發電路146輸出的控制信號對該直流準位偏 置電路12輸出的左聲道輸出的音頻信號進行增益處理。具體地，該左聲道增益控制電路 162包括一放大電路1621及一開關電路1622。該放大電路1621包括一輸入端1621a、一輸出端1621b以及連接在該輸入端 1621a與該輸出端1621b之間的一第三放大器U3、一第九電阻R9及一第十電阻R10。該放 大電路1621的輸入端1621a與該第一反向求和放大電路122的輸出端1222相連接。該放 大電路1621的輸出端1621b與該音頻輸出裝置30相連接。該第三放大器U3的正向輸入端接地，負向輸入端通過該第九電阻R9與該放大電路1621的輸入端1621a相連接，且通過 該第十電阻RlO與該第三放大器U3的輸出端相連接。該開關電路1622包括四條支路，該開關電路1622的四條支路分別與該觸發電路 146的四條支路對應連接。為簡便起見，以下亦只具體描述了四條支路中其中一條、即第一 支路162 的具體電路結構。該第一支路162 包括一輸入端1623、一輸出端16M以及連 接在該輸入端1623與該輸出端16M之間的一個可控開關K及一個第十一電阻R11。該第 一支路162 的輸入端1623與該觸發電路146a的對應支路的輸出端1462相連接，輸出端 1624與該第三放大器U3的負向輸入端相連接。該可控開關K的輸入端通過該第十一電阻 Rll與該放大電路1621的輸出端1621b相連接，輸出端與該第三放大器U3的負向輸入端相 連接，控制端連接至第一支路1622a的輸出端1623相連接。該開關電路1622的其他支路 的結構與該開關電路1622的第一支路162 基本相同，該開關電路1622各支路的不同之 處在于，各支路中的第十一電阻Rll的阻值可以相同也可以不同。本實施方式中，第三放大 器U3的正負電源端分別施加+12V和-12V的電壓。第九電阻R9、第十電阻RlO的阻值均為 10ΚΩ，該開關電路1622的四條支路中的第十一電阻Rll的阻值依次減小，分別為90ΚΩ、 72ΚΩ、56ΚΩ 及 42ΚΩ。該右聲道增益控制電路164根據該觸發電路146輸出的控制信號對該直流準位偏 置電路12輸出的右聲道輸出的音頻信號進行增益處理。具體地，該右聲道增益控制電路 164的結構與該左聲道增益控制電路162基本相同。不同之處在于，該右聲道增益控制電路 164中的放大電路1621的輸入端與該第二反向求和放大電路124的輸出端相連接。在實際應用中，經過該左、右聲道增益控制電路162、164后的信號需要經過一個 可以濾除直流信號的電容，將信號還原使之可以通過該音頻輸出裝置30(如喇叭)輸出。可以理解，該音頻輸入裝置20輸出的音頻信號可以不分為左聲道輸出及右聲道 輸出，而是只輸出一路，對應音頻輸入裝置20輸出的一路音頻信號，該音量調節系統100的 直流準位偏置電路12只需包括一個反向求和放大電路、振幅偵測及放大電路142只需包括 一個連接至音頻輸入裝置20的二極管、音量處理電路只需包括一個聲道增益控制電路。該音頻輸入裝置20的左聲道輸出及右聲道輸出分別輸出一個音頻信號，該音頻 信號分別經過該直流準位偏置電路12及該振幅偵測及放大電路142，經過該振幅偵測及放 大電路142及該放電電路144進行處理后若該觸發電路146無法得到觸發，則說明該音頻 信號經過放大后不會產生破音現象，該音頻信號直接經過該左、右聲道增益控制電路162、 164內的放大電路1621輸出至該音頻輸出裝置30輸出。否則，若該音頻信號的強度超出一 預定值時，該振幅偵測及放大電路142偵測出音頻信號的峰值電壓，輸出至該第一電容Cl， 該放電電路144中的各支路對該第一電容Cl中積累的電壓進行分壓，該第一電容Cl累積 電壓至一定數值后會觸發相應的觸發電路146的一條或多條支路導通，使該一條或多條支 路中的比較器A輸出高電平，從比較器A中輸出的高電平使相應的該左聲道增益電路162 及該右聲道增益電路164中的可控開關K導通，從而改變加在該第三放大器U3中的負向輸 入端及輸出端之間的電阻值來降低該第三放大器U3的放大倍數，保證該左聲道輸出、右聲 道輸出進行增益處理后通過該音頻輸出裝置30輸出的音量不會出現破音的現象。本實施 方式中，經過該放電電路144的第一支路后該觸發電路146的第一支路被觸發，則對應的比 較器A輸出為高電平時，控制該左、右聲道增益電路162、164的開關電路1622的第一支路1622a中的可控開關K導通，音頻信號輸出增益為90%。依次類推，分別還可以達到80%、 70%及60%三級增益。可以理解，音頻輸入裝置20的輸出可以為一個聲道或多個聲道，只要相應的改變 該振幅偵測及放大電路142中的第一二極管Dl或第二二極管D2的數量及音量處理電路16 中的增益控制電路的數量即可實現。可以理解，若想改變增益的級數以及每級的增益量，則可以通過增加該放電電路 144、該觸發電路146、該左聲道增益電路162及該右聲道增益電路164中開關電路1622的 支路的數量以及每支路中元件的相應參數來實現。上述音量調節系統，在產生破音的情況下，通過控制電路來輸出一個合適的增益 量，對該音頻輸入裝置的左聲道輸出、右聲道輸出的音頻信號進行增益處理，使該音量處理 電路輸出的音量在該音頻輸出裝置的音量范圍內，避免了破音現象的產生。可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做 出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發明權利要求的保護范 圍。
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權利要求
1.一種音量調節系統，用于接收一個音頻輸入裝置輸出的音頻信號，對該音頻信號進 行調節后傳輸到一個音頻輸出裝置，該音量調節系統包括一個直流準位偏置電路，其用于將輸入的交流音頻信號施加直流偏置電流后得到一個 具有直流成分的交流音頻信號；一個控制電路，其用于根據該音頻輸入裝置輸出的音頻信號強度超過一預定值時產生 相應的控制信號；一個音量處理電路，其根據該控制信號對該直流準位偏置電路輸出的音頻信號進行處 理，使該音量處理電路輸出的音頻信號的音量在該音頻輸出裝置允許的音量輸出范圍內。
2.如權利要求1所述的音量調節系統，其特征在于該控制電路包括一個振幅偵測及 放大電路，其用于偵測出該音頻輸入裝置輸入的音頻信號的負電壓峰值，并將該負電壓峰 值轉換為正電壓峰值；一個放電電路，其用于對該振幅偵測及放大電路輸出的正電壓峰值 進行分壓處理；及一個觸發電路，具有一觸發電壓值，其根據該放電電路的輸出值達到該觸 發電壓值后觸發，產生驅動音量處理電路的控制信號。
3.如權利要求2所述的音量調節系統，其特征在于該直流準位偏置電路包括至少一 個反向求和放大電路，該至少一個反向求和放大電路的輸入端與該音頻輸入裝置的至少一 個聲道的輸出相連接，輸出端與該音量處理電路相連接。
4.如權利要求3所述的音量調節系統，其特征在于該音量處理電路包括至少一個與 該反向求和放大電路對應的增益控制電路，該增益控制電路根據觸發電路輸出的控制信號 對該直流準位偏置電路輸出的音頻信號進行增益處理。
5.如權利要求4所述的音量調節系統，其特征在于該反向求和放大電路包括一個第 一放大器、一個第一電阻、一個第二電阻及一個第三電阻，該反向求和放大電路的輸入端與 該音頻輸入裝置的輸出相連接，該第一放大器的正向輸入端接地，負向輸入端通過該第一 電阻與該反向求和放大電路的輸入端相連接，并通過該第二電阻與該第一放大器的輸出端 相連接，另外還通過該第三電阻與一正電壓端相連接。
6.如權利要求5所述的音量調節系統，其特征在于該振幅偵測及放大電路包括一個 第二放大器、與輸入對應的至少兩個二極管，該其中一個二極管的陰極與該音頻輸入裝置 的輸出相連接，陽極通過一個第四電阻與該第二放大器的負向輸入端相連接，該第二放大 器的負向輸入端還通過一個第五電阻與輸出端相連接，該第二放大器的正向輸入端接地， 另一個二極管的陽極與輸出端相連接。
7.如權利要求6所述的音量調節系統，其特征在于該放電電路包括一個第一電容及 至少一條支路，該第一電容的一端與該第三二極管的陰極相連接，另一端接地，該放電電路 的每個支路均包括一個第六電阻及一個第七電阻，該放電電路的每個支路的輸入端與該第 三二極管的陰極相連接，每一支路的第六電阻的一端與該支路的輸入端相連接，另一端與 該支路的輸出端相連接，每一支路的第七電阻的一端與該支路的輸出端相連接，另一端接 地，該放電電路的每個支路中的第六電阻的阻值互不相同。
8.如權利要求7所述的音量調節系統，其特征在于該觸發電路包括與該放電電路的 各支路的數量相同且與該放電電路的各支路對應相連的支路，每個支路包括一個輸入端與 一個輸出端、以及連接在該輸入端與該輸出端的一比較器、一第八電阻及一第二電容，每個 支路的輸入端與該放電電路的對應支路的輸出端相連接，每個支路的比較器的正向輸入端與該支路的輸入端相連接，負向輸入端與該正電壓端相連接，負電源端接地，每個支路的第 八電阻的一端與該支路中比較器的正電源端相連接，每個支路的第二電容的一端接地，每 個支路的第八電阻的另一端、第二電容的另一端及比較器的輸出端共同連接至該支路的輸 出端。
9.如權利要求8所述的音量調節系統，其特征在于該增益控制電路包括一個放大電 路及開關電路，該放大電路包括一個第三放大器、一個第九電阻及一個第十電阻，該放大電 路的輸入端與該反向求和放大電路的輸出端相連接，該第三放大器的正向輸入端接地，負 向輸入端通過該第九電阻與該放大電路的輸入端相連接，且通過該第十電阻與該第三放大 器的輸出端相連接，該開關電路包括與該觸發電路的各支路的數量相同且與該觸發電路的 各支路對應相連的支路，該開關電路的每個支路包括一輸入端、一輸出端以及連接在該輸 入端與該輸出端之間的一個可控開關及一個第十一電阻，每個支路的輸入端與該觸發電路 的對應支路的輸出端相連接，輸出端與該第三放大器的負向輸入端相連接，每個支路的可 控開關的輸入端通過該支路的第十一電阻與該放大電路的輸出端相連接，輸出端與該第三 放大器的負向輸入端相連接，控制端與該觸發電路的對應支路的輸出端相連接。
全文摘要
本發明涉及一種音量調節系統，用于接收音頻輸入裝置輸出的音頻信號，對音頻信號進行調節后傳輸到音頻輸出裝置。音量調節系統包括直流準位偏置電路、控制電路及音量處理電路。直流準位偏置電路用于將輸入的交流音頻信號施加直流偏置電流后得到具有直流成分的交流音頻信號。控制電路用于根據音頻輸入裝置輸出的音頻信號強度超過一預定值時產生相應的控制信號。音量處理電路根據控制信號對直流準位偏置電路輸出的音頻信號進行處理，使音量處理電路輸出的音頻信號的音量在音頻輸出裝置允許的音量輸出范圍內。通過控制電路輸出一增益量，對左聲道、右聲道輸出的音頻信號進行增益處理，使音量在該音頻輸出裝置的音量范圍內，避免了破音現象的產生。
文檔編號H04R3/00GK102075829SQ20091031032
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者吳俊德 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司