一种音频叠加板卡的制作方法

本实用新型涉及一种音频叠加板卡。

背景技术：

证劵设备在特定业务场景中需求录制麦克风声音(外部用户说话音频)的同时录制系统主机播报声音(内部音频)，以便制成一个音频文件进行备案。成熟的模块化产品在录音时为了避免系统发生自激(啸叫)，整机产品会加入回音消除功能，若使用麦克风录制两路不同信号的音频，主机必然会在回音消除功能中把系统播放的声音消除，导致了双路音频无法通过现有设备进行叠加录制。

因此，有必要设计一种能同时录制双路音频的硬件设备。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种音频叠加板卡，能同时录入麦克风声音和系统播报音频，在不需要叠加录制功能的时候则能像原系统一样只录制麦克风的音频，满足证劵公司的业务功能需求。

本实用新型所提供的技术方案为：

一种音频叠加板卡，包括两个音频输入接口、一个电压跟随电路、衰减电路、运算放大器、混频网络和一个音频输出端口；

一个音频输入接口经电压跟随电路连接混频网络的一个输入端；所述电压跟随电路用于进行阻抗转换，以匹配后级混频网络，满足混频电路的接入要求，电压跟随电路不会引入其他变化，能保留原始MIC音频数据；

另一音频输入接口经衰减电路和运算放大器连接混频网络的另一输入端；

所述运算放大器用于进行阻抗转换，以匹配后级混频网络，此外还兼有保持信号相位不变和放大的功能，可以和衰减电路进行联调，使得系统声音和MIC录音声音大小一致，以满足业务录音要求；衰减电路和运算放大器为冗余设计，可按需更改，方便适配多种业务场景；

外部控制端连接运算放大器的正电源接线端(+VCC)，运算放大器的负电源接线端(-VEE)直接接地；运放采用单电源供电简化了双电源带来的电路复杂度，且避免使用更多的元器件，避免了成本增加；外部控制端控制音频信号是否输出到下级电路，若外部控制端控制运算放大器断电，则此运算放大器上级信号无法输出到下一级，而运算放大器芯片本身产生的底噪由此芯片的外围电路进行消除。

混频网络的输出端连接音频输出端口。

进一步地，所述衰减电路为π型衰减电路。

进一步地，所述运算放大器为同相放大器。

进一步地，衰减电路和运算放大器的衰减量和放大量可调的衰减电路和运算放大器。

进一步地，所述两个音频接口均为3.5mm音频座子。

进一步地，所述运算放大器使用传统的LM358AD芯片。

进一步地，所述运算放大器的同相端加有偏置电压，偏置电压的大小设置为运算放大器供电电压的二分之一，即偏置电压是运算放大器供电电压经过电阻串联分压电路减半后加到运算放大器的。

进一步地，所述正电源接线端和地之间接有旁路电容。

进一步地，板卡上的数字地和模拟的分开铺铜，板卡上的模拟信号单点接地，板卡的底层(BOTTOM层)铺地。

进一步地，其特征在于，所述运算放大器的输入端和输出端均设置有RC电路。

进一步地，所述板卡尺寸为：50x38mm。

本实用新型通过两个音频输入接口采集麦克风音频输入信号和主机播放音频信号，主机播放音频信号通过衰减电路和运算放大器进行级联调制，以匹配麦克风音频信号幅值(可预先测定)，且两个信号都经过了运放的阻抗匹配，使得后级能够进行混频叠加；通过控制I/O口或者其他控制比如人工切换等方式，在需要音频叠加的时候，通过调制好的混频网络—同相加法电路来叠加两路音频信号，并且以3.5mm耳机接口形式送给主机进行录制，同时有一路完整的主机播放音频供给下级功放系统进行播放，不影响正常播放系统。

有益效果：

本实用新型能同时录入麦克风声音和系统播报音频，在不需要叠加录制功能的时候则能像原系统一样只录制麦克风的音频，满足证劵公司的业务功能需求。具有以下优点：

(1)采用了独特的设计理念，摒弃了通用的采用简单的非0则1的控制方式，通过主机I/O口通断电控制，能实现同时录制麦克风声音和系统播报声音，或单独录制麦克风声音的切换，实现高效控制，切换稳定安全可靠。

(2)能兼容市面上绝大部分设备，不需要在现有机器上进行改造和兼容设计。本实用新型所有输入输出音频接口均为通用的是3.5mm音频座子，控制端可按整机进行适配设计(如采用PH2.54弯针座子)，能方便接入需要两路叠加音频的机器设备中。

(3)运放芯片使用传统的LM358AD芯片，运放输出阻抗约等于零，使音频信号能全部加载到后级电路中；

(4)单电源运放不能放大音频信号的负值信号，必须加偏置使得负值信号变成正的，且音频信号是正弦信号，在信号变至很小的时候(比如几毫伏)，运放也是不能对其放大的；因此，本实用新型将偏置电压选择运放供电电压的二分之一，确保最小的交流小音频模拟信号能通过运放电路，也确保加上偏置的上下峰值信号都在运放电压范围内。

(5)在电路和PCB设计过程中融入了噪声源抑制(即在电源端电路中增加了多组不同容值的电容，可有效滤除电源大部分噪声，也起到平滑电源的作用，在状态切换过程中起到了保护电路和稳定电压的作用)，外界干扰抑制(即数字地和模拟的分开铺铜、模拟信号单点接地、BOTTOM层进行敷地等设计)，和芯片底噪抑制设计(即运放芯片同相端接输入信号，则在反相端加入与同相端等阻抗大小的电阻，通过共模抑制减少底噪；在整个运放外围电路的输入和输出端都有RC电路，可以进行底噪的滤波。这些都是运放芯片的外围电路)，有效保护系统免收外界信号干扰，解决了音频信号的衰减和放大所带来的毛刺现象、信号失真等问题，音频信号从本系统输出信噪比达到60dB，满足绝大部分设计要求。

(6)物料种类少且价格低廉，音质保真度较高，是一种优质的双路音频叠加解决方案。

附图说明

图1为本实用新型原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步具体说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种音频叠加板卡，包括两个音频输入接口、一个电压跟随电路、衰减电路、运算放大器、混频网络和一个音频输出端口；

麦克风音频输入信号经一个音频输入接口、电压跟随电路连接混频网络的一个输入端；所述电压跟随电路用于进行阻抗转换，以匹配后级混频网络，满足混频电路的接入要求，电压跟随电路不会引入其他变化，能保留原始MIC音频数据；

主机播放音频信号经另一音频输入接口、衰减电路和运算放大器连接混频网络的另一输入端；

所述运算放大器用于进行阻抗转换，以匹配后级混频网络，此外还兼有保持信号相位不变和放大的功能，可以和衰减电路进行联调，使得系统声音和MIC录音声音大小一致，以满足业务录音要求；衰减电路和运算放大器为冗余设计，可按需更改，方便适配多种业务场景；

外部控制端连接运算放大器的正电源接线端(+VCC)，运算放大器的负电源接线端(-VEE)直接接地；运放采用单电源供电简化了双电源带来的电路复杂度，且避免使用更多的元器件，避免了成本增加；外部控制端控制音频信号是否输出到下级电路，若外部控制端控制运算放大器断电，则此运算放大器上级信号无法输出到下一级，而运算放大器芯片本身产生的底噪由此芯片的外围电路进行消除。

混频网络的输出端连接音频输出端口。

进一步地，所述衰减电路为π型衰减电路。

进一步地，所述运算放大器为同相放大器。

进一步地，衰减电路和运算放大器的衰减量和放大量可调的衰减电路和运算放大器。

进一步地，所述两个音频接口均为3.5mm音频座子。

进一步地，所述运算放大器使用传统的LM358AD芯片。

进一步地，所述运算放大器的同相端加有偏置电压，偏置电压的大小设置为运算放大器供电电压的二分之一，即偏置电压是运算放大器供电电压经过电阻串联分压电路减半后加到运算放大器的。

进一步地，所述正电源接线端和地之间接有旁路电容。

进一步地，板卡上的数字地和模拟的分开铺铜，板卡上的模拟信号单点接地，板卡的底层(BOTTOM层)铺地。

进一步地，其特征在于，所述运算放大器的输入端和输出端均设置有RC电路。

进一步地，所述板卡尺寸为：50x38mm。

本实用新型能同时录制双路音频。