一种音频放大器及音频放大系统的制作方法

本实用新型涉及音频放大技术，尤其涉及一种音频放大器及音频放大系统。

背景技术：

驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控电路等设备中，是一种最常用的电容话筒。驻极体话筒的输入阻抗以及输出阻抗较高，因而，需要在该驻极体话筒的外壳内设置一场效应管作为阻抗转换器，其工作时需要直流工作电压。

在安防监控应用领域，驻极体话筒常应用在数字视频录像机(DVR，Digital Video Recorder)中，与摄像机通过云台全方位移动及变倍(PTZ，Pan、Tilt、Zoom)通信，实现安防监控目的。其中，PTZ代表云台全方位(左右、上下)移动及镜头的变焦、变倍控制。由于驻极体话筒应用于各种不同场景，需要依据不同的场景来调节音量，对音量进行放大滤波处理。现有技术中，一般在驻极体话筒拾取到音频信号后，利用数字电路进行放大滤波处理，该数字电路虽然可以实现放大滤波功能，但由于数字电路抗噪声性能不佳，在音频信号较弱时进行信号放大，会导致音频信号失真，导致放大的音频信号质量较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种音频放大器及音频放大系统，能够有效降低音频信号失真，提升放大的音频信号质量，以解决现有的数字电路抗噪声性能不佳，在音频信号较弱时进行信号放大导致音频信号失真的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供一种音频放大器，包括：放大调节模块、模拟音频信号放大模块以及低通滤波模块，其中，

放大调节模块与模拟音频信号放大模块相连，模拟音频信号放大模块与低通滤波模块相连。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述放大调节模块包括：第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻，其中，

第六电阻的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第一输出端相连，另一端与第一三极管的基极相连；

第七电阻的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第二输出端相连，另一端与第二三极管的基极相连；

第八电阻的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第三输出端相连，另一端与第三三极管的基极相连；

第一电阻的一端与第一直流电源端相连，另一端分别与第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第五电阻的一端相连；

第二电阻的另一端接地；

第三电阻的另一端与第一三极管的集电极相连；

第四电阻的另一端与第二三极管的集电极相连；

第五电阻的另一端与第三三极管的集电极相连；

第一三极管、第二三极管以及第三三极管的发射极接地。

结合第一方面的第一种实施方式，在第一方面的第二种实施方式中，所述模拟音频信号放大模块包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第四三极管以及第一运算放大器，其中，

第九电阻的一端与第二直流电源端相连，另一端分别与交流电源端以及第一电容的一端相连，交流电源端输出音频信号；

第十电阻的一端与第三直流电源端相连，另一端分别与第一电容的另一端以及第一运算放大器的同相输入端相连；

第三电容的一端与第四电阻的一端相连，另一端分别与第十一电阻的一端、第二电容的一端以及第一运算放大器的异相输入端相连，第一运算放大器由第六直流电源端供电；

第十一电阻的另一端分别与第二电容的另一端、第四电容的一端以及第一运算放大器的输出端相连；

第四电容的另一端分别与第五电容的一端以及第十三电阻的一端相连；

第五电容的另一端分别与第十二电阻的一端以及第四三极管的基极相连；

第十二电阻的另一端与第四直流电源端相连；

第四三极管的集电极与第五直流电源端相连，发射极分别与第十三电阻的另一端以及第十四电阻的一端相连；

第十四电阻的另一端接地。

结合第一方面的第二种实施方式，在第一方面的第三种实施方式中，所述低通滤波模块包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第六电容、第七电容、第八电容以及第二运算放大器，其中，

第十五电阻的一端与第四三极管的发射极相连，另一端分别与第十六电阻的一端以及第七电容的一端相连；

第十六电阻的另一端分别与第八电容的一端以及第二运算放大器的同相输入端相连；

第七电容的另一端分别与第八电容的另一端以及第二运算放大器的异相输入端相连，第二运算放大器由第七直流电源端供电；

第二运算放大器的输出端分别与第二运算放大器的异相输入端以及第六电容的一端相连；

第六电容的另一端与第十七电阻的一端相连并输出放大的音频信号；

第十七电阻的另一端接地。

第二方面，本实用新型实施例提供一种音频放大系统，包括：数字视频录像机以及与之相连的摄像机，其中，

数字视频录像机包括：屏幕菜单式调节单元、DVR后端设备单元以及DVR音频单元；

摄像机包括：PTZ解码单元、MCU控制单元以及音频放大器；

屏幕菜单式调节单元与DVR后端设备单元相连，DVR后端设备单元与PTZ解码单元相连，PTZ解码单元与MCU控制单元相连，MCU控制单元与音频放大器相连，音频放大器与DVR音频单元相连；

DVR后端设备单元与PTZ解码单元进行PTZ通信，PTZ解码单元与MCU控制单元进行集成电路总线通信，MCU控制单元通过IO接口向音频放大器输出放大倍数调节信号。

结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，所述音频放大器包括：放大调节模块、模拟音频信号放大模块以及低通滤波模块，其中，

放大调节模块与模拟音频信号放大模块相连，模拟音频信号放大模块与低通滤波模块相连。

本实用新型实施例提供的一种音频放大器及音频放大系统，音频放大器包括：放大调节模块、模拟音频信号放大模块以及低通滤波模块，其中，放大调节模块与模拟音频信号放大模块相连，模拟音频信号放大模块与低通滤波模块相连，能够有效降低音频信号失真，提升放大的音频信号质量，以解决现有的数字电路抗噪声性能不佳，在音频信号较弱时进行信号放大导致音频信号失真的问题。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型的实施例一音频放大器电路结构示意图；

图2为本实用新型的实施例二模拟音频放大系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型的实施例一音频放大器电路结构示意图，如图1所示，可以包括：放大调节模块11、模拟音频信号放大模块12以及低通滤波模块13，其中，

放大调节模块11与模拟音频信号放大模块12相连，模拟音频信号放大模块12与低通滤波模块13相连。

本实施例中，作为一可选实施例，放大调节模块11包括：第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)以及第八电阻(R8)，其中，

第六电阻(R6)的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第一输出端相连，另一端与第一三极管(Q1)的基极相连；

第七电阻(R7)的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第二输出端相连，另一端与第二三极管(Q2)的基极相连；

第八电阻(R8)的一端与外部的放大倍数调节信号控制器的第三输出端相连，另一端与第三三极管(Q3)的基极相连；

第一电阻(R1)的一端与第一直流电源端相连，另一端分别与第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)以及第五电阻(R5)的一端相连；

第二电阻(R2)的另一端接地；

第三电阻(R3)的另一端与第一三极管(Q1)的集电极相连；

第四电阻(R4)的另一端与第二三极管(Q2)的集电极相连；

第五电阻(R5)的另一端与第三三极管(Q3)的集电极相连；

第一三极管(Q1)、第二三极管(Q2)以及第三三极管(Q3)的发射极接地。

本实施例中，作为一可选实施例，第一直流电源端输出的直流电压为5伏，第一电阻(R1)的阻值为100k欧姆，第二电阻(R2)的阻值为3k欧姆，第三电阻(R3)的阻值为3k欧姆，第四电阻(R4)的阻值为1k欧姆，第五电阻(R5)的阻值为500欧姆，第六电阻(R6)的阻值为10k欧姆，第七电阻(R7)的阻值为10k欧姆，第八电阻(R8)的阻值为10k欧姆。

本实施例中，作为一可选实施例，模拟音频信号放大模块12包括：第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第四三极管(Q4)以及第一运算放大器(U1A)，其中，

第九电阻(R9)的一端与第二直流电源端相连，另一端分别与交流电源端以及第一电容(C1)的一端相连，交流电源端输出音频信号；

第十电阻(R10)的一端与第三直流电源端相连，另一端分别与第一电容(C1)的另一端以及第一运算放大器(U1A)的同相输入端相连；

第三电容(C3)的一端与第四电阻(R4)的一端相连，另一端分别与第十一电阻(R11)的一端、第二电容(C2)的一端以及第一运算放大器(U1A)的异相输入端相连，第一运算放大器(U1A)由第六直流电源端供电；

第十一电阻(R11)的另一端分别与第二电容(C2)的另一端、第四电容(C4)的一端以及第一运算放大器(U1A)的输出端相连；

第四电容(C4)的另一端分别与第五电容(C5)的一端以及第十三电阻(R13)的一端相连；

第五电容(C5)的另一端分别与第十二电阻(R12)的一端以及第四三极管(Q4)的基极相连；

第十二电阻(R12)的另一端与第四直流电源端相连；

第四三极管(Q4)的集电极与第五直流电源端相连，发射极分别与第十三电阻(R13)的另一端以及第十四电阻(R14)的一端相连；

第十四电阻(R14)的另一端接地。

本实施例中，作为一可选实施例，第二直流电源端输出的直流电压为5伏，交流电源端输出的交流电压为10毫伏，第三直流电源端输出的直流电压为5伏，第四直流电源端输出的直流电压为5伏，第五直流电源端输出的直流电压为5伏，第六直流电源端输出的直流电压为12伏。

第九电阻(R9)的阻值为2.2k欧姆，第十电阻(R10)的阻值为15k欧姆，第十一电阻(R11)的阻值为30k欧姆，第十二电阻(R12)的阻值为47k欧姆，第十三电阻(R13)的阻值为4.7k欧姆，第十四电阻(R14)的阻值为10k欧姆，第一电容(C1)的电容值为100纳法，第二电容(C2)的电容值为680皮法，第三电容(C3)的电容值为10微法，第四电容(C4)的电容值为330纳法，第五电容(C5)的电容值为33纳法。

本实施例中，作为一可选实施例，低通滤波模块13包括：第十五电阻(R15)、第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)以及第二运算放大器(U1B)，其中，

第十五电阻(R15)的一端与第四三极管(Q4)的发射极相连，另一端分别与第十六电阻(R16)的一端以及第七电容(C7)的一端相连；

第十六电阻(R16)的另一端分别与第八电容(C8)的一端以及第二运算放大器(U1B)的同相输入端相连；

第七电容(C7)的另一端分别与第八电容(C8)的另一端以及第二运算放大器(U1B)的异相输入端相连，第二运算放大器(U1B)由第七直流电源端供电；

第二运算放大器(U1B)的输出端分别与第二运算放大器(U1B)的异相输入端以及第六电容(C6)的一端相连；

第六电容(C6)的另一端与第十七电阻(R17)的一端相连并输出放大的音频信号；

第十七电阻(R17)的另一端接地。

本实施例中，作为一可选实施例，第七直流电源端输出的直流电压为12伏。

第十五电阻(R15)的阻值为2k欧姆，第十六电阻(R16)的阻值为20k欧姆，第十七电阻(R17)的阻值为1k欧姆，第六电容(C6)的电容值为2.2微法，第七电容(C7)的电容值为10纳法，第八电容(C8)的电容值为1纳法。

本实施例中，放大调节模块11中的第一三极管(Q1)Q1、第二三极管(Q2)Q2、第三三极管(Q3)Q3主要完成放大倍数的调节。

本实施例中，作为一可选实施例，外部的放大倍数调节信号控制器为微处理单元(MCU，Micro Controller Unit)，第六电阻(R6)的D1端、第七电阻(R7)的D2端、第八电阻(R8)的D3端连接到MCU的输入输出(IO，Input and Output)接口进行控制，当IO接口分别输出000、001、010、011、100、101、110、111时，可以控制模拟音频信号的放大倍数分别为5、10、20、25、35、40、50、55倍。

本实施例中，模拟音频信号放大模块12中的第一运算放大器(U1A)以及第四三极管(Q4)主要完成模拟音频信号的放大与高通滤波。第九电阻(R9)、第十电阻(R10)以及第一电容(C1)主要提供驻极体话筒的直流偏置，使得驻极体话筒工作在正常状态，第四三极管(Q4)工作在射级跟随状态，主要完成阻抗变换作用，能够有效降低音频信号失真，同时可以实现对低频信号的阻止作用。

本实施例中，低通滤波模块13主要完成低通滤波的功能，可以对音频信号的低频干扰信号部分进行滤除，不会影响语音信号的质量，同时提供音频效果，从而提升放大的音频信号质量。输出采用交流耦合方式，减小了输出直流电流后直接输入到DVR的音频输入端。

图2为本实用新型的实施例二模拟音频放大系统结构示意图。参见图2，包括：数字视频录像机(DVR)21以及与之相连的摄像机22，其中，

数字视频录像机21包括：屏幕菜单式调节(OSD，On Screen Display)单元211、DVR后端设备单元212以及DVR音频单元213；

摄像机22包括：PTZ解码单元221、MCU控制单元222以及音频放大器223；

屏幕菜单式调节单元211与DVR后端设备单元212相连，DVR后端设备单元212与PTZ解码单元221相连，PTZ解码单元221与MCU控制单元222相连，MCU控制单元222与音频放大器223相连，音频放大器223与DVR音频单元213相连；

DVR后端设备单元212与PTZ解码单元221进行PTZ通信，PTZ解码单元221与MCU控制单元222进行集成电路总线(IIC，Inter-Integrated Circuit)通信，MCU控制单元222通过IO接口向音频放大器223输出放大倍数调节信号。

本实施例中，音频放大器223包括：放大调节模块11、模拟音频信号放大模块12以及低通滤波模块13，具体结构可参见图1。

本实施例中，作为一可选实施例，摄像机为模拟摄像机。利用现有的模拟摄像机的可传递控制信号的PTZ通信功能，在模拟摄像机中，PTZ通信可以通过向视频信号的特定空余位置插入通信码型来实现传递控制信号的功能。

本实施例中，通过DVR的OSD单元的OSD菜单，输出放大倍数调节信号，再通过同轴电缆的PTZ通信功能，将从DVR输入的放大倍数调节信号传递给摄像机的MCU控制单元，MCU控制单元通过3个IO接口控制音频放大器，音频放大器对来自驻极体话筒的音频信号进行放大滤波，之后送入DVR的DVR音频单元进行采样量化编码，可实现模拟音频信号的放大倍数调节。这样，通过PTZ通信实现模拟音频信号放大倍数的可调设置，当环境声音过小或过大时，可以通过DVR的OSD菜单来调整并设置音频信号放大倍数，以保证音频信号放大倍数在合适的范围内。由于音频信号放大倍数的调整是直接调整前置的模拟放大倍数，与调整数字放大倍数相比，具有抗噪声强，在音频信号较弱时放大信号，能够保持不失真，从而有效降低音频信号失真，提升放大的音频信号质量。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。

本实用新型实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包含前述任一实施例所述的装置。

该电子设备以多种形式存在，包括但不限于：

(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。

(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(5)其他具有数据交互功能的电子设备。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。