一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置的制作方法

1.本实用新型涉及音频通信技术领域，尤其涉及一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置。


背景技术：

2.目前市场上楼宇对讲系统中设备间音频与控制信号连接方式常采用独立线路使音频信号与控制信号连接，如图1所示，设计简单，但设备间连接线路多；也有控制信号直接加载在音频线上，如图2所示，采用在音频线上加载不同电平实现控制信号传输，该方式设备连线少，但控制信号的电平变化对音频的影响较大，且音频信号的幅度也会对控制信号检测有一定影响造成误检测等现象，稳定性差等问题。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置，在连线较少的情况下实现控制信号在音频线上的可靠传输，同时又不影响音频信号的传输。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置，包括第一音频设备和第二音频设备，所述第一音频设备包括依次电连接的音频输入端、音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号检测电路，所述音频隔离与控制信号检测电路包括相互电连接的音频隔离电平检测电路和控制信号输出端；
6.所述第二音频设备包括相互电连接的音频信号差分接收放大电路和音频隔离与控制信号加载电路，所述音频隔离与控制信号加载电路包括相互电连接的音频隔离电平控制电路和控制信号输入端；
7.所述音频隔离电平检测电路与音频隔离电平控制电路电连接，所述控制信号输出端与控制信号输入端连接。
8.进一步的，所述音频隔离与控制信号检测电路包括三极管q2、电阻r25、电阻r18、电阻r15、电阻r14、电阻r17和电容c12；
9.所述三极管q2的发射极分别与控制信号输出端和电阻r25的一端电连接，所述电阻r25的另一端接地；所述三极管q2的基极与电阻r18的一端电连接，所述电阻r18的另一端分别与电阻r15的一端、电容c12的一端、电阻r14的一端和电阻r17的一端电连接，所述三极管q2的集电极分别与电阻r15的另一端和电容c12的另一端电连接，所述电阻r14的另一端分别与音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号加载电路电连接；所述电阻r17的另一端分别与音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号加载电路电连接。
10.进一步的，所述音频隔离与控制信号检测电路还包括二极管d1，所述二极管d1的负极与三极管q2的集电极电连接，所述二极管d1的正极与电阻r18的另一端电连接。
11.进一步的，所述音频隔离与控制信号检测电路还包括电容c5、电容c16、电阻r10和
电阻r27；所述电阻r14的另一端通过依次串联连接的电阻r10和电容c5与音频信号差分放大输出电路电连接；所述电阻r17的另一端通过依次串联连接的电阻r27和电容c16与音频信号差分放大输出电路电连接。
12.进一步的，所述音频信号差分放大输出电路包括差分功放芯片u2、电容c10、电容c17、电容c14、电容c19、电阻r19、电阻r23、电阻r22和电阻r26；
13.所述电容c10的一端与音频输入端电连接，所述电容c10的另一端分别与电容c17的一端和电阻r19的一端电连接，所述电阻r19的另一端分别与电阻r23的一端和电容c14的一端电连接，所述电容c17的另一端和电阻r23的另一端均接地，所述电容c14的另一端通过电阻r22与差分功放芯片u2电连接，所述电阻r26的两端和电容c19的两端相互并联后分别与差分功放芯片u2电连接，所述电容c5和电容c16分别与差分功放芯片u2电连接。
14.进一步的，所述差分功放芯片u2的型号为nv8002，所述电阻r22、电阻r26的一端和电容c19的一端分别与差分功放芯片u2的第四引脚电连接，所述电阻r26的另一端、电容c19的另一端和电容c16分别与差分功放芯片u2的第五引脚电连接，所述电容c5与差分功放芯片u2的第八引脚电连接。
15.进一步的，所述音频隔离电平控制电路包括三极管q3、电容c15、电容c18、电阻r20、电阻r21、电阻r28、电阻r29、电阻r30和电阻r31；
16.所述电阻r14的另一端分别与电容c18的一端和电阻r28的一端电连接，所述电容c18的另一端与电阻r21的一端电连接，所述电阻r21的另一端与音频信号差分接收放大电路电连接；
17.所述电阻r17的另一端分别与电容c15的一端和电阻r30的一端电连接，所述电容c15的另一端与电阻r20的一端电连接，所述电阻r20的另一端与音频信号差分接收放大电路电连接；
18.所述电阻r28的另一端和电阻r30的另一端分别与电阻r29的一端电连接，所述电阻r29的另一端与三极管q3的集电极电连接，所述三极管q3的基极通过电阻r31与控制信号输入端电连接，所述三极管q3的发射极接地。
19.进一步的，所述音频信号差分接收放大电路包括运放芯片u1c、运放芯片u1b、芯片ic1、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r7、电阻r9、电阻r12、电阻r16、电阻r24、电容c1、电容c4、电容c7、电容c8、电容c11、二极管e2和喇叭jk1；所述芯片ic1的型号为lm386m；
20.所述电阻r21的另一端分别与电阻r4的一端和运放芯片u1b的正向输入端电连接，所述电阻r4的另一端与运放芯片u1c的输出端电连接，所述运放芯片u1c的正向输入端分别与电容c1的一端、电阻r1的一端和电阻r3的一端电连接，所述电容c1的另一端和电阻r3的另一端均接地，所述电阻r1的另一端接5v电源，所述运放芯片u1c的反向输入端与运放芯片u1c的输出端电连接；
21.所述电阻r20的另一端分别与运放芯片u1b的反向输入端、电阻r9的一端和电容c7的一端电连接，所述运放芯片u1b的输出端分别与电阻r9的另一端、电容c7的另一端和电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端与电容c4的一端电连接，所述电容c4的另一端与电阻r12的一端电连接，所述电阻r12的另一端分别与电阻r16的一端、电容c8的一端和芯片ic1的第三引脚电连接，所述电阻r16的另一端和电容c8的另一端均接地；
22.所述芯片ic1的第五引脚分别与电容c11的一端和二极管e2的正极电连接，所述电
容c11的另一端与电阻r24的一端电连接，所述电阻r24的另一端接地，所述二极管e2的负极与喇叭jk1的第二引脚电连接，所述喇叭jk1的第一引脚接地。
23.进一步的，所述音频信号差分接收放大电路还包括电阻r2、电阻r5、电容c3、电容c6和二极管e1；
24.所述芯片ic1的第六引脚分别与电阻r2的一端、电阻r5的一端、二极管e1的正极和电容c6的一端电连接，所述二极管e1的负极和电容c6的另一端均接地，所述电阻r2的另一端、电阻r5的另一端和电容c3的一端均接12v电源，所述电容c3的另一端接地。
25.进一步的，所述音频信号差分接收放大电路还包括电容c2和电阻r6；
26.所述芯片ic1的第一引脚与电阻r6的一端电连接，所述电阻r6的另一端与电容c2的一端电连接，所述电容c2的另一端与芯片ic1的第八引脚电连接。
27.本实用新型的有益效果在于：
28.本实用新型提供的一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置，第一音频设备包括依次电连接的音频输入端、音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号检测电路，所述第二音频设备包括相互电连接的音频信号差分接收放大电路和音频隔离与控制信号加载电路，通过音频与控制采用三线连接，音频信号采用差分传输，并在差分的音频信号线上通过改变直流对地的阻抗方式实现控制信号在音频线上传输，由于直流阻抗的改变同步加载在差分的音频线路上，故对音频信号几乎没有影响，同时也避免了音频信号的幅值大小对控制信号的影响，实现可靠且无损的音频与控制信号分离。
附图说明
29.图1所示为背景技术中独立线路的结构示意图；
30.图2所示为背景技术中加载线路的结构示意图；
31.图3所示为本实用新型的提高音频信号与控制信号兼容性的装置的结构示意图；
32.图4所示为本实用新型的提高音频信号与控制信号兼容性的装置的具体电路连接图。
具体实施方式
33.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
34.请参照图3至图4所示，本实用新型的一种提高音频信号与控制信号兼容性的装置，包括第一音频设备和第二音频设备，所述第一音频设备包括依次电连接的音频输入端、音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号检测电路，所述音频隔离与控制信号检测电路包括相互电连接的音频隔离电平检测电路和控制信号输出端；
35.所述第二音频设备包括相互电连接的音频信号差分接收放大电路和音频隔离与控制信号加载电路，所述音频隔离与控制信号加载电路包括相互电连接的音频隔离电平控制电路和控制信号输入端；
36.所述音频隔离电平检测电路与音频隔离电平控制电路电连接，所述控制信号输出端与控制信号输入端连接。
37.在本实施例中，所述音频隔离与控制信号检测电路包括三极管q2、电阻r25、电阻
r18、电阻r15、电阻r14、电阻r17和电容c12；其中，三极管q2的型号为8550，电阻r25的阻值为4.7kω，电阻r18的阻值为2kω，电阻r15的阻值为100kω，电阻r14的阻值为2kω，电阻r17的阻值为2kω，电容c12的规格为103；
38.所述三极管q2的发射极分别与控制信号输出端和电阻r25的一端电连接，所述电阻r25的另一端接地；所述三极管q2的基极与电阻r18的一端电连接，所述电阻r18的另一端分别与电阻r15的一端、电容c12的一端、电阻r14的一端和电阻r17的一端电连接，所述三极管q2的集电极分别与电阻r15的另一端和电容c12的另一端电连接，所述电阻r14的另一端分别与音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号加载电路电连接；所述电阻r17的另一端分别与音频信号差分放大输出电路和音频隔离与控制信号加载电路电连接。
39.在本实施例中，所述音频隔离与控制信号检测电路还包括二极管d1，所述二极管d1的负极与三极管q2的集电极电连接，所述二极管d1的正极与电阻r18的另一端电连接。二极管d1的型号为1b。
40.在本实施例中，所述音频隔离与控制信号检测电路还包括电容c5、电容c16、电阻r10和电阻r27；所述电阻r14的另一端通过依次串联连接的电阻r10和电容c5与音频信号差分放大输出电路电连接；所述电阻r17的另一端通过依次串联连接的电阻r27和电容c16与音频信号差分放大输出电路电连接。电容c5和电容c16的规格均为225，电阻r10和电阻r27的阻值均为300ω。
41.在本实施例中，所述音频信号差分放大输出电路包括差分功放芯片u2、电容c10、电容c17、电容c14、电容c19、电阻r19、电阻r23、电阻r22和电阻r26；其中，电容c10的规格为475，电容c17的规格为102，电容c14的规格为474，电容c19的规格为472，电阻r19的阻值为33kω，电阻r23的阻值为82kω，电阻r22的阻值为300ω，电阻r26的阻值为26kω；
42.所述电容c10的一端与音频输入端电连接，所述电容c10的另一端分别与电容c17的一端和电阻r19的一端电连接，所述电阻r19的另一端分别与电阻r23的一端和电容c14的一端电连接，所述电容c17的另一端和电阻r23的另一端均接地，所述电容c14的另一端通过电阻r22与差分功放芯片u2电连接，所述电阻r26的两端和电容c19的两端相互并联后分别与差分功放芯片u2电连接，所述电容c5和电容c16分别与差分功放芯片u2电连接。
43.在本实施例中，所述差分功放芯片u2的型号为nv8002，所述电阻r22、电阻r26的一端和电容c19的一端分别与差分功放芯片u2的第四引脚电连接，所述电阻r26的另一端、电容c19的另一端和电容c16分别与差分功放芯片u2的第五引脚电连接，所述电容c5与差分功放芯片u2的第八引脚电连接。
44.另外，spk_ctl为音频开关控制，由其它功能电路(如电源转化电路，按键电路，显示及数据处理等电路)控制，当spk_ctl为高电平时，通过电阻r8限流后控制三极管q1导通，则u2第1脚通过电阻r13拉到地，为低电平，差分功放芯片u2关断无效，u2进入工作状态，有音频差分信号输出，当spk_ctl为低电平时，三极管q1截止，则u2第1脚通过电阻r11上拉到5v电源，为高电平，差分功放芯片u2关断有效，u2进入关断模式，无音频差分信号输出。其中，三极管q1的型号为l6，电阻r8的阻值为100kω，电阻r11的阻值为100kω，电阻r13的阻值为1kω。具体连接结构如图4所示。
45.本实施例中，还包括电容c9，差分功放芯片u2的第二引脚和第三引脚对接后通过电容c9接地，电容c9的规格为105。还包括电容c13，规格为105，差分功放芯片u2的第六引脚
分别接5v电源和通过电容c13接地。
46.在本实施例中，所述音频隔离电平控制电路包括三极管q3、电容c15、电容c18、电阻r20、电阻r21、电阻r28、电阻r29、电阻r30和电阻r31；其中，三极管q3的型号为l6，电容c15的规格为474，电容c18的规格为474，电阻r20的阻值为47kω，电阻r21的阻值为47kω，电阻r28的阻值为300r，电阻r29的阻值为6.8kω，电阻r30的阻值为300r，电阻r31的阻值为10kω。
47.所述电阻r14的另一端分别与电容c18的一端和电阻r28的一端电连接，所述电容c18的另一端与电阻r21的一端电连接，所述电阻r21的另一端与音频信号差分接收放大电路电连接；
48.所述电阻r17的另一端分别与电容c15的一端和电阻r30的一端电连接，所述电容c15的另一端与电阻r20的一端电连接，所述电阻r20的另一端与音频信号差分接收放大电路电连接；
49.所述电阻r28的另一端和电阻r30的另一端分别与电阻r29的一端电连接，所述电阻r29的另一端与三极管q3的集电极电连接，所述三极管q3的基极通过电阻r31与控制信号输入端电连接，所述三极管q3的发射极接地。
50.在本实施例中，所述音频信号差分接收放大电路包括运放芯片u1c、运放芯片u1b、芯片ic1、电阻r1、电阻r3、电阻r4、电阻r7、电阻r9、电阻r12、电阻r16、电阻r24、电容c1、电容c4、电容c7、电容c8、电容c11、二极管e2和喇叭jk1；所述芯片ic1的型号为lm386m；其中，运放芯片u1c和运放芯片u1b的型号均为lm324，电阻r1的阻值为6.8kω，电阻r3的阻值为6.8kω，电阻r4的阻值为47kω，电阻r7的阻值为15kω，电阻r9的阻值为47kω，电阻r12的阻值为10kω，电阻r16的阻值为82kω，电阻r24的阻值为10r，电容c1的规格为10u/10v，电容c4的规格为105，电容c7的规格为201，电容c8的规格为472，电容c11的规格为104，二极管e2的规格为100u/16v，喇叭jk1的型号为zh
‑
2a。
51.所述电阻r21的另一端分别与电阻r4的一端和运放芯片u1b的正向输入端电连接，所述电阻r4的另一端与运放芯片u1c的输出端电连接，所述运放芯片u1c的正向输入端分别与电容c1的一端、电阻r1的一端和电阻r3的一端电连接，所述电容c1的另一端和电阻r3的另一端均接地，所述电阻r1的另一端接5v电源，所述运放芯片u1c的反向输入端与运放芯片u1c的输出端电连接；
52.所述电阻r20的另一端分别与运放芯片u1b的反向输入端、电阻r9的一端和电容c7的一端电连接，所述运放芯片u1b的输出端分别与电阻r9的另一端、电容c7的另一端和电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端与电容c4的一端电连接，所述电容c4的另一端与电阻r12的一端电连接，所述电阻r12的另一端分别与电阻r16的一端、电容c8的一端和芯片ic1的第三引脚电连接，所述电阻r16的另一端和电容c8的另一端均接地；
53.所述芯片ic1的第五引脚分别与电容c11的一端和二极管e2的正极电连接，所述电容c11的另一端与电阻r24的一端电连接，所述电阻r24的另一端接地，所述二极管e2的负极与喇叭jk1的第二引脚电连接，所述喇叭jk1的第一引脚接地。
54.在本实施例中，所述音频信号差分接收放大电路还包括电阻r2、电阻r5、电容c3、电容c6和二极管e1；其中，电阻r2和电阻r5的阻值均为100rb，电容c3和电容c6的规格均为104，二极管e1的规格为220μf/16v。
55.所述芯片ic1的第六引脚分别与电阻r2的一端、电阻r5的一端、二极管e1的正极和电容c6的一端电连接，所述二极管e1的负极和电容c6的另一端均接地，所述电阻r2的另一端、电阻r5的另一端和电容c3的一端均接12v电源，所述电容c3的另一端接地。
56.在本实施例中，所述音频信号差分接收放大电路还包括电容c2和电阻r6；其中，电容c2的规格为10u/10v，电阻r6的阻值为470r。
57.所述芯片ic1的第一引脚与电阻r6的一端电连接，所述电阻r6的另一端与电容c2的一端电连接，所述电容c2的另一端与芯片ic1的第八引脚电连接。
58.本实施例中，设备2的音频差分接收放大电路，包含但不限于采用运算放大器芯片lm324音频差分信号到单端信号的转化及功放芯片lm386进行喇叭驱动。设备2的音频隔离与控制信号加载电路，包含有音频信号隔离电容与音频信号匹配及三极管控制电路，实现差分音频信号的隔离取样与控制信号电平对音频线路阻抗的变化。其控制信号可来源于设备其它电路的数据通讯请求，开锁请求等。设备1的音频隔离与控制信号检测电路，包含有音频隔离电容与电平信号检测三极管电路，主要实现差分音频信号的隔离与音频线路上直流电平的加载与控制信号的检测还原。设备1的音频信号差分放大输出电路，包含但不限于采用差分功放芯片nv8002及外围阻容器件，实现模拟音频信号的差分放大输出，其音频信号可来源于咪头或数字音频da转化后的模拟音频信号。
59.本方案的具体工作原理如下：
60.1.音频传输：设备1中的模拟音频信号经电容c10隔直后传入音频信号差分放大输出电路，经音频信号差分放大输出电路差分放大后再通过音频隔离与控制信号检测电路进行电容隔直以交流差分的信号形式向设备2传输，来自设备1的差分音频信号经设备2的音频隔离与控制信号加载电路的电容隔离后，再经音频差分接收放大电路放大后输出到喇叭。
61.2.控制信号传输流程：设备1的5v电源通过电阻r15、r14与r17向音频线上弱上拉供电，由三极管q2与电阻r18、r25组成电平检测电路，由c12消除抖动，当音频线直流电平高于4.3v时q2截止，控制信号输出低电平，否则输出低电平。设备2由电阻r28、r30串联的方式对音频信号进行阻抗匹配，电阻r31与三极管q3组成开关电路，再通过电阻r29进行限幅。
62.当由控制信号输入高电平时，三极管q3导通，音频线上的直流电通过电阻r28、r30、r29与地导通，构成电流回路，音频线上直流电平被拉低，当低于4.3v，经电容c12消抖动后，三极管q2导通，控制信号输出高电平。
63.当由控制信号输入低电平时，三极管q3截止，音频线上的直流电没有导通回路，音频线上电电平高于4.3v，三极管q2截止，控制信号输出低电平。
64.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。