一种用于数字对讲机的音频放大模块的制作方法

本实用新型涉及对讲机技术领域，具体地讲，是涉及一种用于数字对讲机的音频放大模块。

背景技术：

数字对讲机是将语音信号数字化，以数字编码形式传播，也就是说，对讲机传输频率上的全部调制均为数字。对讲机作为专业移动通信系统的重要设备之一，它的最大特点是通过PTT按键通话，即按即通，通常通话建立时间小于500毫秒，可以保证在紧急情况下，做出快速的反应；支持点对点(单呼)和点对多点(组呼)通信。在企业，政府机关，公共安全领域和其他有关部门的内部指挥调度，抢险救灾应急通信和指挥，处理紧急突发等事件中发挥着不可替代的作用。随着电子信息技术和数字化技术的不断发展，无线电对讲机也发生了日新月异的变化，模拟常规和模拟集群对讲机都开启了数字化的时代。数字对讲机与传统模拟对讲机相比具有无可比拟的性能优势，数字对讲机具有抗干扰能力强、通话质量好、频率利用率高、保密性能好、支持数据业务、便于进行无差错中继、便于合用一套数字中继系统等特点，符合通信发展的规律，无疑数字对讲机是对讲机技术发展的方向，具有逐步取代模拟对讲机的趋势。

现有数字对讲机中音频放大模块包括发射信号通道的音频放大部分和接收信号通道中的音频放大部分两个部分，如图1所示的发射信号通道，其中话筒放大器对话音信号进行放大处理，如图2所示的接收信号通道，其中低通滤波器LPF和音频功率放大器ClassAB对接收的音频信号进行放大。

对于目前常用的话筒放大器的结构如图3所示，其由运算放大器OPA和相应的电阻R、Rf以及电容C组成，该结构的有点是电路增益由电阻R和Rf决定，因此线性度高，但是当要求增益较高时，电阻Rf阻值会变得非常大，使得电路引入的噪声大大增加，从而影响放大电路性能，而且大电阻的版图面积会增大。

对于接收信号通道中的低通滤波器LPF，在常规的数字对讲机中，其有采用片外滤波处理的，也有片上集成的有源低通滤波器。其优缺点在于，片外滤波不利于电路集成，客户使用也不方便；片上集成常用的低通滤波器结构有巴特沃思型和切比雪夫型，其中，巴特沃思型低通滤波器的带内具有最大平坦的频率特性，且随着频率增大单调下降，阶数愈高，频率特性愈接近矩形，过渡带愈窄，传递函数无零点；切比雪夫型低通滤波器的通带内具有等纹波起伏特性，而在阻带内单调下降，且具有更大衰减特性，阶数越高，频率特性越接近矩形，传递函数没有零点。对于音频功率放大器Class结构常用的有A类、AB类和B类，其中A类功率放大器的线性度好，静态功耗大，效率低；B类功率放大器的线性度比较差，静态功耗极低，电源功率转换效率高，波形失真严重；AB类功率放大器静态功耗低，电源效率较高，波形失真较小，是比较折衷的一类音频功率放大器。因此AB类功率放大器在音频功率放大器结构中最常用，但是也存在输出波形失真和输出级静态偏置电流随温度、工艺等影响浮动过大的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种LPF复用、抗干扰能力强的用于数字对讲机的音频放大模块。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于数字对讲机的音频放大模块，包括共用音频低通滤波及驱动电路的发射通道音频放大模块和接收通道音频放大模块；所述发射通道音频放大模块包括接入话音信号的话筒放大器电路，接收话筒放大器电路输出信号的包络检波电路，以及与包络检波电路连接的滞回比较电路，其中话筒放大器的输出信号接入音频低通滤波及驱动电路，并由其输出放大后的发射通道音频信号；所述接收通道放大模块采用所述音频低通滤波及驱动电路，输入接收工作信号并输出放大后的接收通道音频信号；

所述音频低通滤波及驱动电路包括相互连接的低通滤波电路LPF和音频功率放大器ClassAB，其中，所述低通滤波电路LPF接收来自话筒放大器的输出信号并输出放大后的发射通道音频信号，所述低通滤波电路LPF还输入接收工作信号并由音频功率放大器ClassAB输出放大后的接收通道音频信号。

具体地，所述话筒放大器电路包括串联设置的预放大器Gm和运算放大器OPA，以及连接于运算放大器的输入端和输出端之间且相互并联的电阻R和电容C，其中，预放大器Gm输入话音信号并由运算放大器OPA输出处理后的信号。

优选地，所述低通滤波电路LPF采用切比雪夫型有源低通滤波器结构，滤波效果极佳且提高了电路集成度。

优选地，所述音频功率放大器ClassAB采用AB类功率放大器结构，其具有静态功耗低，电源效率较高，输出波形失真较小等特点。

进一步地，所述滞回比较电路包括比较器和基准电压发生器，所述包络检波电路分别向比较器输出比较信号和向基准电压发生器输出控制信号，由基准电压发生器接收控制信号后向比较器输出基准信号，从而进行比较，并且比较器输出端还反馈基准电压发生器。该滞回比较电路增强了电路抗干扰能力，且采用了正反馈技术加快了比较速度，其灵敏度小于1.3mV。

在数字对讲机发射工作时，话音信号从话筒放大器电路输入，放大后的话音信号经过低通滤波电路LPF输出，同时包络检波电路对话筒放大器电路的输出信号进行采集，并将采集到的信号输出至滞回比较电路中进行比较好产生中断信号，以实现对讲机的语音激活通话功能。

在数字对讲机接收工作时，接收到的信号首先通过低通滤波电路LPF进行滤波处理，然后进入音频功率放大器放大后输出，输出采用互补堆挽结构。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过LPF电路复用，提高了元器件利用率，节省了版图面积，同时采用了滞回比较电路，提高了电路的抗干扰能力，在对讲机接收工作时，能够把信号进行放大后送到喇叭重放，且音质清晰话音清楚，在对讲机发射工作时，能够对话筒信号进行有效放大，其设计结构巧妙，整体构成较为简洁，成本较低，效果较好，具有广泛的应用前景，适合推广应用。

附图说明

图1为现有技术中发射信号通道的原理图。

图2为现有技术中接收信号通道的原理图。

图3为现有技术中话筒放大器的电路原理图。

图4为本实用新型的电路原理图。

图5为本实用新型中话筒放大器的电路原理图。

图6为本实用新型中音频低通滤波及驱动电路的电路原理图。

图7为本实用新型中音频功率放大器ClassAB的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图4至图7所示，该用于数字对讲机的音频放大模块，包括共用音频低通滤波及驱动电路的发射通道音频放大模块和接收通道音频放大模块；所述发射通道音频放大模块包括接入话音信号的话筒放大器电路，接收话筒放大器电路输出信号的包络检波电路，以及与包络检波电路连接的滞回比较电路，其中话筒放大器的输出信号接入音频低通滤波及驱动电路，并由其输出放大后的发射通道音频信号；所述接收通道放大模块采用所述音频低通滤波及驱动电路，输入接收工作信号并输出放大后的接收通道音频信号；

所述音频低通滤波及驱动电路包括相互连接的低通滤波电路LPF和音频功率放大器ClassAB，其中，所述低通滤波电路LPF接收来自话筒放大器的输出信号并输出放大后的发射通道音频信号，所述低通滤波电路LPF还输入接收工作信号并由音频功率放大器ClassAB输出放大后的接收通道音频信号。

在数字对讲机发射工作时，话音信号从话筒放大器电路输入，放大后的话音信号经过低通滤波电路LPF输出，同时包络检波电路对话筒放大器电路的输出信号进行采集，并将采集到的信号输出至滞回比较电路中进行比较好产生中断信号，以实现对讲机的语音激活通话功能。

在数字对讲机接收工作时，接收到的信号首先通过低通滤波电路LPF进行滤波处理，然后进入音频功率放大器放大后输出，输出采用互补堆挽结构。

具体地，所述话筒放大器电路包括串联设置的预放大器Gm和运算放大器OPA，以及连接于运算放大器的输入端和输出端之间且相互并联的电阻R和电容C，其中，预放大器Gm输入话音信号并由运算放大器OPA输出处理后的信号。

优选地，所述低通滤波电路LPF采用切比雪夫型有源低通滤波器结构，滤波效果极佳且提高了电路集成度。

优选地，所述音频功率放大器ClassAB采用AB类功率放大器结构，其具有静态功耗低，电源效率较高，输出波形失真较小等特点。具体如图7所示，该音频功率放大器ClassAB由晶体管M1～M30，电阻R1～R4，电容C1和C2组成，其中，M1、M2、M5、M6和电阻R4构成偏置电路引入偏置电流Ibias，M9到M18组成的折叠差分共源共栅运算放大器结构，输出采用M29、M30构成的互补推挽输出，具有输入共模范围大，开环增益高等特点，M19、M23减小了输出级静态偏置电流随温度、工艺等的影响，C1和C2为密勒补偿电容，R1和R2为调零电阻，进一步提高了电路的稳定性。

进一步地，所述滞回比较电路包括比较器和基准电压发生器，所述包络检波电路分别向比较器输出比较信号和向基准电压发生器输出控制信号，由基准电压发生器接收控制信号后向比较器输出基准信号，从而进行比较，并且比较器输出端还反馈基准电压发生器。该滞回比较电路增强了电路抗干扰能力，且采用了正反馈技术加快了比较速度，其灵敏度小于1.3mV。

具体地，所述包络检波电路通过两个半检波电路共同组成全检波电路。所述比较器采用NMOS输入的差分运算放大器结构，负载采用加速翻转的正反馈PMOS结构，以提高比较器的翻转速度和灵敏度。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。