一种可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路的制作方法

1.本实用新型涉及音频电路技术领域，具体涉及一种可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路。


背景技术：

2.一些音频处理设备(例如调音台、功率放大器、效果器、无线麦克风等等)都有音频输入端口，而要处理的输入信号是各种各样的，而且信号电平有大有小，例如线路输出的信号电平比较大，麦克风输出的信号电平比较小，不同型号的麦克风或者不同的人员使用也会使信号电平不同甚至差别很大，而对于音频处理设备，输入信号电平太大可能会因为超出电路线性工作范围而产生削顶失真，输入信号电平太小可能会导致信噪比变差，恰当的输入信号电平才会达到更好的处理效果，通常以一段音频信号当信号最大时经过处理电路时能信号最大但又刚好不失真为原则，这样可以避免失真又能达到最高的信噪比。
3.所以在输入端通常会做一个增益调节，最简单就是用一个电位器就能达到调节功能，但这对于一些非专业的人员或者在无相关测试设备的情况下不太好掌握，可能难以达到最佳效果。因此，为了避免现有技术中存在的缺点，有必要对现有技术做出改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种能根据输入信号大小自动调节输入信号增益以达到最佳效果的可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路。
5.本实用新型是通过以下的技术方案实现的：
6.一种可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路，包括主控芯片u1、控制芯片u2、放大器u3a、放大器u3b、三极管q1、电源滤波电容c1、耦合电容c2、耦合电容c3、去耦电容c4、耦合电容c5、耦合电容c6、肖特基二极管d1、开关sw1及音频输入接口j1，所述主控芯片u1的第一管脚通过电阻r1与所述主控芯片u1的第二管脚连接，所述主控芯片u1的第一管脚通过电阻r2与所述主控芯片u1的第四管脚连接，所述主控芯片u1的第二管脚通过电阻r1及电阻r2与所述主控芯片u1的第四管脚连接，所述电源滤波电容c1的正极连接第一电源的正极，所述电源滤波电容c1的正极与所述主控芯片u1的第二管脚连接，所述电源滤波电容c1的负极与所述主控芯片u1的第四管脚连接，所述主控芯片u1的第四管脚接地，所述主控芯片u1的第三管脚与所述肖特基二极管d1的负极输出端连接，所述肖特基二极管d1的输入端连接所述耦合电容c6的负极，所述耦合电容c6的正极连接所述放大器u3b的输出端，所述主控芯片u1的第八管脚连接有所述开关sw1的一端，所述开关sw1的另一端接地，所述主控芯片u1的第七管脚通过电阻r12与所述三极管q1的基极连接，所述三极管q1的集极连接音频输出端，所述三极管q1的集极通过电阻r11连接所述耦合电容c5的负极，所述耦合电容c5的正极与所述放大器u3a的输出端连接，所述主控芯片u1的第六管脚连接所述控制芯片u2的第二管脚，所述主控芯片u1的第五管脚连接所述控制芯片u2的第一管脚，所述控制芯片
u2的第三管脚连接所述耦合电容c2的负极，所述耦合电容c2的正极连接所述音频输入接口j1的一端，所述音频输入接口j1的另一端接地，所述控制芯片u2的第七管脚与所述控制芯片u2的第六管脚连接，所述控制芯片u2的第五管脚连接所述耦合电容c3的负极，所述耦合电容c3的正极分别连接所述放大器u3a及放大器u3b的正极输入端。
7.进一步，所述放大器u3a的负极输入端通过电阻r7与所述放大器u3a的输出端连接，所述放大器u3b的负极输入端通过电阻r9与所述放大器u3b的输出端连接。
8.进一步，所述去耦电容c4的正极通过电阻r8连接所述放大器u3b的负极输入端，所述去耦电容c4的正极通过电阻r6连接所述放大器u3a的负极输入端，所述去耦电容c4的正极通过电阻r5分别连接所述放大器u3a的正极输入端与所述放大器u3b的正极输入端，所述去耦电容c4的正极通过电阻r3连接第二电源的正极，所述去耦电容c4的正极通过电阻r4接地，所述去耦电容c4的负极接地，所述放大器u3a的正极输入端连接第二电源的正极。
9.进一步，所述肖特基二极管d1的负极输出端通过电容c7接地，所述肖特基二极管d1的负极输出端通过电阻r10接地，所述肖特基二极管d1的正极输出端接地。
10.进一步，所述控制芯片u2的第八管脚连接第一电源的正极，所述控制芯片u2的第七管脚与第六管脚均接地，所述控制芯片u2的第四管脚接地。
11.进一步，所述主控芯片u1的芯片型号为stc15w201s。
12.进一步，所述控制芯片u2的芯片型号为x9c103。
13.进一步，所述放大器u3a及放大器u3b的芯片型号均为ne4558。
14.相对于现有技术，本实用新型通过设置主控芯片u1、控制芯片u2、放大器u3a、放大器u3b、三极管q1、电源滤波电容c1、耦合电容c2、耦合电容c3、去耦电容c4、耦合电容c5、耦合电容c6、肖特基二极管d1、开关sw1及音频输入接口j1对输入音频信号进行控制，设置信号最大电平门槛，当输入信号超过最大电平门槛时，主控芯片u1控制控制芯片u2使输入信号减少到适合的电平，根据输入信号大小自动调节输入信号以达到增益的最佳效果，且自动增益调节电路可加在音频处理设备输入端使用，对于一些非专业的人员或者在无相关测试设备的情况下好掌握，使用方便，使用效果佳。
附图说明
15.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路的电路原理图。
具体实施方式
17.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，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，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做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。
18.如图1所示本实用新型的一种可加在音频处理设备输入端的自动增益调节电路，包括主控芯片u1、控制芯片u2、放大器u3a、放大器u3b、三极管q1、电源滤波电容c1、耦合电容c2、耦合电容c3、去耦电容c4、耦合电容c5、耦合电容c6、肖特基二极管d1、开关sw1及音频输入接口j1，主控芯片u1的第一管脚通过电阻r1与主控芯片u1的第二管脚连接，主控芯片u1的第一管脚通过电阻r2与主控芯片u1的第四管脚连接，主控芯片u1的第二管脚通过电阻r1及电阻r2与主控芯片u1的第四管脚连接，电源滤波电容c1的正极连接第一电源的正极，电源滤波电容c1的正极与主控芯片u1的第二管脚连接，电源滤波电容c1的负极与主控芯片u1的第四管脚连接，主控芯片u1的第四管脚接地，主控芯片u1的第三管脚与肖特基二极管d1的负极输出端连接，肖特基二极管d1的输入端连接耦合电容c6的负极，耦合电容c6的正极连接放大器u3b的输出端，主控芯片u1的第八管脚连接有开关sw1的一端，开关sw1的另一端接地，主控芯片u1的第七管脚通过电阻r12与三极管q1的基极连接，三极管q1的集极连接音频输出端，三极管q1的集极通过电阻r11连接耦合电容c5的负极，所述耦合电容c5的正极与放大器u3a的输出端连接，主控芯片u1的第六管脚连接控制芯片u2的第二管脚，主控芯片u1的第五管脚连接控制芯片u2的第一管脚，控制芯片u2的第三管脚连接耦合电容c2的负极，耦合电容c2的正极连接音频输入接口j1的一端，音频输入接口j1的另一端接地，控制芯片u2的第七管脚与控制芯片u2的第六管脚连接，控制芯片u2的第五管脚连接耦合电容c3的负极，耦合电容c3的正极分别连接放大器u3a及放大器u3b的正极输入端。通过设置主控芯片u1、控制芯片u2、放大器u3a、放大器u3b、三极管q1、电源滤波电容c1、耦合电容c2、耦合电容c3、去耦电容c4、耦合电容c5、耦合电容c6、肖特基二极管d1、开关sw1及音频输入接口j1对输入音频信号进行控制，设置信号最大电平门槛，当输入信号超过最大电平门槛时，主控芯片u1控制控制芯片u2使输入信号减少到适合的电平，根据输入信号大小自动调节输入信号以达到增益的最佳效果，且自动增益调节电路可加在音频处理设备输入端使用，对于一些非专业的人员或者无相关测试设备的情况下好掌握，使用方便，使用效果佳。
19.放大器u3a的负极输入端通过电阻r7与放大器u3a的输出端连接，放大器u3b的负极输入端通过电阻r9与放大器u3b的输出端连接，对输出电压进行反馈，放大控制更精确。
20.去耦电容c4的正极通过电阻r8连接放大器u3b的负极输入端，去耦电容c4的正极通过电阻r6连接放大器u3a的负极输入端，去耦电容c4的正极通过电阻r5分别连接放大器u3a的正极输入端与放大器u3b的正极输入端，去耦电容c4的正极通过电阻r3连接第二电源的正极，去耦电容c4的正极通过电阻r4接地，去耦电容c4的负极接地，放大器u3a的正极输入端连接第二电源的正极，对输入电压进行分压，并提供偏置电压。
21.肖特基二极管d1的负极输出端通过电容c7接地，肖特基二极管d1的负极输出端通过电阻r10接地，肖特基二极管d1的正极输出端接地，形成整流电路，将整流的电压vt提供给主控芯片u1的第三管脚。
22.控制芯片u2的第八管脚连接第一电源的正极，控制芯片u2的第七管脚与第六管脚均接地，控制芯片u2的第四管脚接地，提高控制芯片u2的供电稳定性与安全性。
23.作为一种具体的实施方式，主控芯片u1的芯片型号为stc15w201s，对音频信号的控制更精确。
24.作为一种具体的实施方式，控制芯片u2的芯片型号为x9c103，对音频信号的调节更精确。
25.作为一种具体的实施方式，放大器u3a及放大器u3b的芯片型号均为ne4558，对音频信号的放大更精确。
26.功能说明：
27.主控芯片u1的工作电压为5v，有比较器功能，第一管脚可做比较器负输入，第三管脚可做比较器正输入，比较结果送内部寄存器。
28.电阻r1、电阻r2是分压电阻，为比较器负输入提供2.5v参考电压；
29.开关sw1连接主控芯片u1第八管脚，合上时提示主控芯片u1进入调整状态，断开时退出调整状态；
30.控制芯片u2的工作电压为5v，第三管脚(h)和第六管脚(l)相当于10kω电位器的两个固定端；第五管脚(w)相当于电位器的滑动端，线性分成100档(此处约定最近h为100，最近l为0)；第七管脚(cs-)是片选，低电位有效；第二管脚(u/d-)是加减控制，高电位有脉冲输入时加，相当于w滑向h端，低电位有脉冲输入时减，相当于w滑向l端；第一管脚脚(inc-)是脉冲输入端，下拉有效，一个脉冲增减一档。
31.放大器u3a与放大器u3b的工作电压为12v，电阻r3、电阻r4是分压电阻，产生6v电压通过电阻r5、电阻r6、电阻r8向放大器u3a与放大器u3b提供偏置电压，电阻r7、电阻r9是放大器反馈电阻；
32.肖特基二极管d1d1、电阻r10、电容c7组成整流电路，整流出的直流电压vt连接到主控芯片u1的第三管脚(比较器正输入)。
33.三极管q1、电阻r11、电阻r12组成静音电路，主控芯片u1进入调整状态时会由p3.2输出高电平通过电阻r12使三极管q1的集电极到发射极导通，使音频输出端(af output)静音。
34.电路工作原理:
35.音频信号vi由音频输入接口j1输入，经电源滤波电容c1耦合到控制芯片u2的第三管脚(h端)，控制芯片u2的第六管脚(l端)接地，控制芯片u2的第五管脚(w端)输出vw，经耦合电容c3c3耦合到放大器u3a与放大器u3b进行两路放大，一路经放大器u3a放大11倍(1+r7/r6)，vo1经耦合电容c5输出到静音电路再到音频输出端(af output)，供后面的其它电路处理；另一路经经放大器u3a放大3.4倍(1+r9/r8)，vo2经耦合电容c6耦合到整流电路，为主控芯片u1的正输入提供反映音频信号大小的直流电压vt。
36.使用这个自动增益控制功能时，合上开关sw1，进入自动调节状态，主控芯片u1按程序先在第七管脚推挽输出高电平，使音频输出端(af output)静音，然后在第六管脚输出高电平，再在第五管脚输出100个脉冲，使电子电位器调到最高档100，此时音频输出增益最大。
37.假如需要将af output端输出的音频信号电压vo1峰峰值控制在10vp-p以内，可以推算出vw要控制在0.91vp-p。
38.而vw＝0.91vp-p时，vo2＝0.91x3.4＝3.1vp-p，根据实验，此时vt＝3.1-0.6(d1压差)＝2.5v。
39.所以，当vo1《10vp-p时，vt《2.5v，主控芯片u1的比较器结果为1，主控芯片u1按程序不作处理，当vo1》10vp-p时，vt》2.5v，主控芯片u1的比较器结果为0，主控芯片u1按程序控制控制芯片u2减档，降低vw，增益减少，直到vt《2.5v，从而使音频输出端(af output)不
超过10vp-p，达到自动增益控制效果。
40.经过一段短时间(大约几秒)最大音频输入后，控制芯片u2减档趋向稳定，可以断开开关sw1，主控芯片u1按程序在第七管脚输出低电平，音频输出不静音，也不理会vt的变化，退出自动调节状态。
41.应用举例：音频输入接口j1连接一个麦克风唱歌用，可以合上sw1，让唱者对着麦克风唱声音最大的一小段，然后断开开关sw1，就完成自动增益控制了。
42.以上所述电路、元器件型号、规格、电源电压都不限于所述结构和参数。
43.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。