工业前置音频放大器的制作方法

本实用新型属于音频放大器领域，尤其是涉及一种工业前置音频放大器。

背景技术：

人耳能听到20Hz～20KHz频段的声音，而现在行业上工业前置音频放大器能够放大的频段还不仅限在这个频段，对更高频段的电磁波均有放大效果，而在工业对讲场合，高频电磁干扰严重，在喊话时麦克输出的音频信号上会叠加很大的电磁干扰噪声，而行业上现有的工业前置音频放大器会把声音信号和噪声同时放大，传到前端的扬声器，掺杂的噪声使扬声器无法发出清晰洪亮的喊话声，严重影响工作效率，甚至会发生安全事故。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种工业前置音频放大器，以解决在工业对讲场合，现场的噪声使扬声器无法发出清晰洪亮的喊话声，严重影响工作效率，容易发生安全事故的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种工业前置音频放大器，包括壳体及其内部安装的电路板，所述电路板包括Ⅰ路滤波电路、Ⅰ路放大电路、电源电路、增益调节电路、Ⅱ路滤波电路和Ⅱ路放大电路，Ⅰ路音频信号输入所述Ⅰ路滤波电路后经所述Ⅰ路放大电路输出，所述Ⅰ路放大电路电连接至所述增益调节电路，Ⅱ路音频信号输入所述Ⅱ路滤波电路后经所述Ⅱ路放大电路输出，所述Ⅱ路放大电路电连接至所述增益调节电路，所述电源电路为所述Ⅰ路滤波电路、所述Ⅰ路放大电路、所述增益调节电路、所述Ⅱ路滤波电路和所述Ⅱ路放大电路供电。

进一步的，所述电源电路采用低噪声稳压电源模块，所述稳压电源模块包括贴片电源U20、插座PW和他们周围的电路，所述贴片电源U20的IN端连接至所述插座PW的管脚5，所述插座PW的管脚5和管脚4均连接至12V电源，所述贴片电源U20的IN端经并联的电解电容C23和电容C20后接地，所述贴片电源U20的OUT端经并联的电容C21和电容C22后接地，所述贴片电源U20的型号为MC78M05BDTRK。

进一步的，所述Ⅰ路滤波电路包括运算放大器U01A、运算放大器U01B、插座IN1和他们周围的电路，所述插座IN1的管脚4经电容C09、电阻R09和电阻R0A连接至所述运算放大器U01A的正向输入端，所述运算放大器U01A的正向输入端分别经电容C0A接地、经所述电阻R0A和电容C0B后连接至所述运算放大器U01A的输出端，所述运算放大器U01A的输出端经电阻R0D和电阻R0C后接地，所述运算放大器U01A的负向输入端经所述电阻R0C后接地；所述插座IN1的管脚2连接至所述运算放大器U01B的输出端，所述运算放大器U01B的输出端经电阻R013和电阻R012后接地，所述运算放大器U01B的输出端连接至电容COE的一端，所述电容COE的另一端分别经电阻R0F、电容C0C和电阻ROE接地，经电阻RO11连接至所述运算放大器U01B的正向输入端，所述运算放大器U01B的负向输入端经所述电阻R012接地,所述运算放大器U01A和所述运算放大器U01B的型号均为LM358。

进一步的，所述Ⅱ路滤波电路包括运算放大器U11A、运算放大器U11B、插座IN2和他们周围的电路，，所述插座IN2的管脚4经电容C19连接至电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端分别经电阻R1A连接至所述运算放大器U11A的正向输入端，所述运算放大器U11A的正向输入端经所述电阻R1A和电容C1B后连接至所述运算放大器U11A的输出端，所述运算放大器U11A的输出端经电阻R1D和电阻R1C后接地，所述运算放大器U11A的负向输入端经所述电阻R1C后接地；所述插座IN2的管脚2连接至所述运算放大器 U11B的输出端，所述运算放大器U11B的输出端经电阻R113和电阻R112后接地，所述运算放大器U11B的输出端连接至电容C1E的一端，所述电容C1E的另一端分别经电阻R1F、电容C1C和电阻R1E接地，经电阻R111连接至所述运算放大器U11B的正向输入端，所述运算放大器U11B的正向输入端经电阻C1D接地，所述运算放大器U11B的负向输入端经所述电阻R012接地，所述运算放大器U11A和所述运算放大器U11B的型号均为LM358。

进一步的，所述Ⅰ路放大电路包括差分输入前置放大器U00、插座OUT1和他们周围的电路，所述差分输入前置放大器U00的引脚IN+连接至所述运算放大器U01A的输出端，引脚IN-连接至所述运算放大器U01B的输出端，引脚OUT\连接经电容C02电阻R06连接至所述插座OUT1的管脚2；所述差分输入前置放大器U00的引脚OUT连接至电容C03的一端，所述电容C03的一端经电容C05连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚ADJ，另一端经电阻R07连接至所述插座OUT1的管脚4；所述差分输入前置放大器U00的型号为MAX4063。

进一步的，所述Ⅱ路放大电路包括差分输入前置放大器U10、插座OUT2和他们周围的电路，所述差分输入前置放大器U10的引脚IN+连接至所述运算放大器U11A的输出端，引脚IN-连接至所述运算放大器U11B的输出端，引脚OUT\经电容C12和电阻R16连接至所述插座OUT2的管脚2；所述差分输入前置放大器U10的引脚OUT连接至电容C13的一端，所述电容C13的一端经电容C15连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚ADJ，另一端经电阻R17连接至所述插座OUT2的管脚4；所述差分输入前置放大器U10的型号为MAX4063。

进一步的，所述增益调节电路包括插座PCTL及其周围电路，电阻R04和电阻R05并联后一端连接至所述插座PCTL的管脚CTL2，所述电阻R04的 另一端连接至管脚CTL1，所述管脚CTL1连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚G1，所述电阻R05的另一端连接至管脚CTL3，所述管脚CTL3连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚G2；电阻R14和电阻R15并联后一端连接至所述插座PCTL的管脚CTL5，所述电阻R14的另一端连接至管脚CTL4，所述管脚CTL4连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚G1，所述电阻R15的另一端连接至管脚CTL6，所述管脚CTL6连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚G2。

进一步的，所述壳体的材质为铝合金型材。

相对于现有技术，本实用新型所述的工业前置音频放大器具有以下优势：

(1)本实用新型所述的工业前置音频放大器，通过改变稳压电源和增加滤波电路，消除了音频信号中的高频干扰，使喊话对讲声音更加干净，在高增益的情况下能保证喊话声清晰洪亮。

(2)本实用新型所述的工业前置音频放大器，壳体的材质为铝合金型材，美观且可良好接地，屏蔽外界电磁干扰。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的工业前置音频放大器原理框图；

图2为本实用新型实施例所述的电源电路图；

图3为本实用新型实施例所述的Ⅰ路滤波电路的电路图一；

图4为本实用新型实施例所述的Ⅰ路滤波电路的电路图二；

图5为本实用新型实施例所述的Ⅰ路放大电路的电路图；

图6为本实用新型实施例所述的Ⅱ路滤波电路的电路图一；

图7为本实用新型实施例所述的Ⅱ路滤波电路的电路图二；

图8为本实用新型实施例所述的Ⅱ路放大电路图的电路图；

图9为本实用新型实施例所述的增益调节电路的电路图；

图10为本实用新型实施例所述的工作流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本 实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

工业前置音频放大器，如图1至图10所示，包括壳体及其内部安装的电路板，所述电路板包括Ⅰ路滤波电路、Ⅰ路放大电路、电源电路、增益调节电路、Ⅱ路滤波电路和Ⅱ路放大电路，Ⅰ路音频信号输入所述Ⅰ路滤波电路后经所述Ⅰ路放大电路输出，所述Ⅰ路放大电路电连接至所述增益调节电路，Ⅱ路音频信号输入所述Ⅱ路滤波电路后经所述Ⅱ路放大电路输出，所述Ⅱ路放大电路电连接至所述增益调节电路，所述电源电路为所述Ⅰ路滤波电路、所述Ⅰ路放大电路、所述增益调节电路、所述Ⅱ路滤波电路和所述Ⅱ路放大电路供电。

所述电源电路采用低噪声稳压电源模块，所述稳压电源模块包括贴片电源U20、插座PW和他们周围的电路，所述贴片电源U20的IN端连接至所述插座PW的管脚5，所述插座PW的管脚5和管脚4均连接至12V电源，所述贴片电源U20的IN端连接并联的电解电容C23和电容C20后接地，所述贴片电源U20的OUT端经并联的电容C21和电容C22后接地，所述贴片电源U20的OUT端连接至VCC，所述贴片电源U20的GND接地，所述插座PW的管脚1和管脚2均接地，所述贴片电源U20的型号为MC78M05BDTRK，降低电源噪声干扰，由于开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波，开关管工作会产生很大的尖峰脉冲干扰，特别是高次谐波会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，使前端电流发生畸变，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰，这些对音频信号的音质会造成很大的损失，所以采用低噪声稳压电源模块。

所述Ⅰ路滤波电路包括运算放大器U01A、运算放大器U01B、插座IN1和他们周围的电路，所述插座IN1的管脚4分别经电阻R08接地、经电容C09 连接至电阻R09的一端，所述电阻R09的另一端分别经电阻R0B接地、经电阻R0A连接至所述运算放大器U01A的正向输入端，所述运算放大器U01A的正向输入端经电容C0A接地，经所述电阻R0A和电容C0B后连接至所述运算放大器U01A的输出端，所述运算放大器U01A的输出端经电阻R0D和电阻R0C后接地，所述运算放大器U01A的负向输入端经所述电阻R0C后接地；所述插座IN1的管脚2连接至所述运算放大器U01B的输出端，所述运算放大器U01B的输出端经电阻R013和电阻R012后接地，所述运算放大器U01B的输出端连接至电容COE的一端，所述电容COE的另一端分别经电阻R0F、电容C0C和电阻ROE接地，经电阻R10接地，经电阻RO11连接至所述运算放大器U01B的正向输入端，所述运算放大器U01B的正向输入端经电阻COD接地，所述运算放大器U01B的负向输入端经所述电阻R012接地,所述运算放大器U01A和所述运算放大器U01B的型号均为LM358。

所述Ⅱ路滤波电路包括运算放大器U11A、运算放大器U11B、插座IN2和他们周围的电路，所述插座IN2的管脚4分别经电阻R18接地、经电容C19连接至电阻R19的一端，所述电阻R19的另一端分别经电阻R1B接地、经电阻R1A连接至所述运算放大器U11A的正向输入端，所述运算放大器U11A的正向输入端经电容C1A接地，经所述电阻R1A和电容C1B后连接至所述运算放大器U11A的输出端，所述运算放大器U11A的输出端经电阻R1D和电阻R1C后接地，所述运算放大器U11A的负向输入端经所述电阻R1C后接地；所述插座IN2的管脚2连接至所述运算放大器U11B的输出端，所述运算放大器U11B的输出端经电阻R113和电阻R112后接地，所述运算放大器U11B的输出端连接至电容C1E的一端，所述电容C1E的另一端分别经电阻R1F、电容C1C和电阻R1E接地，经电阻R110接地，经电阻R111连接至所述运算放大器U11B的正向输入端，所述运算放大器U11B的正向输入端经电阻C1D接地，所述运算放大器U11B的负向输入端经所述电阻R012接地，所述运算放 大器U11A和所述运算放大器U11B的型号均为LM358，滤除高频噪音干扰，在保证尽量小的失真的情况下，大大降低音频信号中人喊话声中的噪音干扰而得到清晰的声音，人耳能听到20Hz～20KHz频段的声音，而人的说话声一般在500Hz～3000Hz之间的低频段，而本产品应用在工业现场指挥作业对讲场合，传输的只有人的喊话声，所以高于3000Hz的声音事没有意义的，而且现场的高频干扰也主要集中在高频频段，所以在接收到音频信号后首先通过低通滤波器将信号中高于3000Hz的高频信号滤除，这样把无限带宽降为有限带宽，将不需要的信号从信号中消除，而且通带内信号的衰减要小，阻带内信号的衰减要大，由通带过渡到阻带的衰减特性陡直上升，通带内的特性阻抗恒为常数，以便于阻抗匹配。这样在人喊话时，就可在保证失真小的情况下，大大降低音频信号中的噪音从而得到清晰的声音。

所述Ⅰ路放大电路包括差分输入前置放大器U00、插座OUT1和他们周围的电路，所述差分输入前置放大器U00的引脚IN+连接至所述运算放大器U01A的输出端，引脚IN-连接至所述运算放大器U01B的输出端，引脚OUT\连接至电容C02的一端，所述电容C02的另一端分别经电阻R03接地、经电阻R06连接至所述插座OUT1的管脚2；所述差分输入前置放大器U00的引脚OUT连接至电容C03的一端，所述电容C03的一端经电容C05连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚ADJ，另一端分别经电阻R02接地、经电阻R07连接至所述插座OUT1的管脚4；所述差分输入前置放大器U00的引脚BIAS经电容C06接地，引脚SDN\和引脚VCOCO分别接至VCC、经过并联的电容C07和电容C08后接地，所述差分输入前置放大器U00的型号为MAX4063。

所述Ⅱ路放大电路包括差分输入前置放大器U10、插座OUT2和他们周围的电路，所述差分输入前置放大器U10的引脚IN+连接至所述运算放大器U11A的输出端，引脚IN-连接至所述运算放大器U11B的输出端，引脚OUT\连接至电容C12的一端，所述电容C12的另一端分别经电阻R13接地、经电 阻R16连接至所述插座OUT2的管脚2；所述差分输入前置放大器U10的引脚OUT连接至电容C13的一端，所述电容C13的一端经电容C15连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚ADJ，另一端分别经电阻R12接地、经电阻R17连接至所述插座OUT2的管脚4；所述差分输入前置放大器U10的引脚BIAS经电容C16接地，引脚SDN\和引脚VCOCO分别接至VCC、经过并联的电容C17和电容C18后接地,所述差分输入前置放大器U10的型号为MAX4063；MAX4063是一款专为高性能便携式应用优化设计的差分输入前置放大器,该器件具有两路可选输入、差分输出、可调增益、集成低噪声偏置源以及低功耗关断模式等特性。两个输入通道分别用于差分和单端输入。差分输入具有很高的噪声抑制能力，可有效避免系统噪声和PCB上的长线传输对于低电平信号的损伤。单端输入用于连接麦克风非常简便。差分和单端输入具有独立、可调的增益，增益由一个外部电阻设定。差分输出使该器件工作于单一3V电源时能够提供6VP-P的满度输出信号，提供了最佳的放大信号动态范围。完全关断模式将电源电流降低至0.3μA，最大限度节省了电能。MAX4063工作于2.4V至5.5V，额定工作温度范围-40℃至+85℃，完全能够满足工业恶劣环境。差分和单端两种灵活的接入方式可有效的解决现场的电磁干扰，针对不同的环境灵活使用。本产品为了便于工业场合单点对多点的调度对讲，可同时对两路音频独立放大。

所述增益调节电路包括插座PCTL及其周围电路，电阻R04和电阻R05并联后一端连接至所述插座PCTL的管脚CTL2，所述电阻R04的另一端连接至管脚CTL1，所述管脚CTL1连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚G1，所述电阻R05的另一端连接至管脚CTL3，所述管脚CTL3连接至所述差分输入前置放大器U00的引脚G2；电阻R14和电阻R15并联后一端连接至所述插座PCTL的管脚CTL5，所述电阻R14的另一端连接至管脚CTL4，所述管脚CTL4连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚G1，所述电阻R15的另一端连接 至管脚CTL6，所述管脚CTL6连接至所述差分输入前置放大器U10的引脚G2；增益调节电路每路设置3档可调节增益。可连续调节增益，但由于工业现象震动严重，所以不适于使用电位器等调节器件，为了保证稳定性，采用贴片固定调节电阻与多路短路插针结合的方式调节，根据实际应用经验选取15Db、25Db和30dB，3档增益调节，还可根据需要调整调节电阻阻值来获取其他的增益。

所述壳体的材质为铝合金型材，美观且可良好接地，屏蔽外界电磁干扰。

工业前置音频放大器的工作原理为：

指挥人员A和指挥人员B在中控室内分别通过麦克风A和麦克风B对现场喊话，麦克风A输出的Ⅰ路音频信号和麦克风B输出的Ⅱ路音频信号均经工业前置音频放大器滤波放大后输出到音频矩阵，音频矩阵将Ⅰ路音频信号和Ⅱ路音频信号分别输出到需要调度的作业现场，这样每个指挥人员可向任意一个作业现场喊话，但多个指挥人员不能同时向同一个作业现场喊话，避免调度冲突。

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。