音频模拟信号检测触发电路的制作方法

本实用新型涉及音频系统技术领域，特别是涉及音频系统的模拟输入源检测触发电路，尤其涉及一种音频模拟小信号检测触发电路。

背景技术：

今年来，针对音频音响系统（如模拟功放、有源音箱、智能音箱等）的模拟输入源检测电路应用越来越多，客户的要求也越来越高，如（1）要求音响系统在深度待机状态下，能够通过播放信号源的信号触发开机；（2）要求智能音乐信号识别；（3）在不同温度和不同电压下均具有稳定的触发表现。因此必须要不断改进电路设计来满足不断提高的客户的设计要求。

目前常用音频模拟信号检测电路有以下几种：

（1）输入源信号先经过二极管整流，再经过三极管放大输出给后级电路。这种电路最简单，并且功耗低，然而二极管和三极管的基极存在着随温度变化而变化的死区电压，从而造成电路只能检测大信号，同时检测灵敏度也随着温度的变化而变化。并且简单二极管三极管串联，造成了电路输入阻抗的下降，增大了信号的失真度。

（2）将（1）种电路的二极管整流更改为运放绝对值整流。这种电路虽然改善了输入阻抗低、失真度增高、受温度影响大的问题，但仍无法解决小信号触发的问题。

（3）输入模拟信号先经过DAC(模拟数字转换)芯片转化为数字信号，再传输给DSP（数字信号处理器），DSP通过计算得到模拟信号的幅值并与阈值比较来判断信号幅度，并触发音箱系统。这种电路精准受温度影响小，然而电路复杂，成本高，功耗大，无法适用于低功耗，并且对成本要求低的电路应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有音频模拟信号检测出发电路的不足之处，提供一种低功耗、对源信号干扰小、受温度影响小、成本低且方便调整检测阈值的音频模拟信号检测触发电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，音频模拟信号检测触发电路，包括检测信号输入端、第一级放大电路、第二级整形电路、第三级滤波输出电路，检测信号输入端连接第一级放大电路的输入端，第一级放大电路的输出端连接第二级整形电路的输入端，第二级整形电路的输出端连接第三级滤波输出电路的输入端，第三级滤波输出电路的输出端引出作为检测触发电路的输出端。

作为本实用新型的一种改进，所述的检测触发电路还包括钳位电路，钳位电路的输入端连接第一级放大电路的输入端，钳位电路的输出端连接第一级放大电路的输出端。

作为本实用新型的一种改进，所述检测信号输入端的数量为2个或2个以上，检测信号输入端上设有第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，第一电容串联在第一电阻一端，第二电容串联在第二电阻一端；所述第一级放大电路包括第一放大器、第三电阻，第一放大器的负输入端引出作为第一级放大电路的输入端，第三电阻串接在第一放大器的负输入端和输出端之间，第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均连接第一放大器的负输入端，第一放大器的正输入端连接直流参考信号，第一放大器的电源端接直流电源VCC，第一放大器的地端直接接地，第一放大器的输出端引出作为第一级放大电路的输出端。

作为本实用新型的一种改进， 所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极和第二二极管的负极连接第一放大器的输出端，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接第一放大器的负输入端。

作为本实用新型的一种改进，所述第二级整形电路包括第二放大器、第三电容、第四电阻、第五电阻和整形电路，第三电容和第四电阻串联连接，第三电容的一端引出作为第二级整形电路的输入端，第四电阻连接第二放大器的负输入端，第二放大器的正输入端连接直流参考信号，第二放大器的电源端接直流电源VCC，第二放大器的地端直接接地，第五电阻串接在第二放大器的负输入端和输出端之间，整形电路与第五电阻并联，第二放大器的输出端引出作为第二级整形电路的输出端。

作为本实用新型的一种改进，所述整形电路包括第三二极管、第四二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管，第三二极管的负极连接第一稳压二极管的负极，第四二极管的正极连接第二稳压二极管的正极，第一稳压管的正极和第二稳压二极管的负极连接第二放大器的负输入端，第三二极管的正极和第四二极管负极连接第二放大器的输出端。

作为本实用新型的一种改进，所述第三级滤波输出电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容、第五电容、第五二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，第四电容与第六电阻串联连接，第四电容的一端引出作为第三级滤波输出电路的输入端，第六电阻连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接第一三极管的基极，第八电阻的一端连接第一三极管的集电极，第八电阻的另一端连接被触发电路电源（即为与本检测触发电路相连接的被触发电路所使用的电源），第一三极管的发射极连接第五二极管的正极，第五二极管的负极连接在第六电阻和第七电阻之间，第五电容的一端和第九电阻的一端连接第一三极管的发射极，第五电容的另一端接地，第十一电阻的另一端接第十电阻的一端，第十电阻的另一端接地，第二三极管的基极连接在第十一电阻和第十电阻之间，第二三极管的发射极直接接地，第九电阻的一端连接第二三极管的集电极，第九电阻的另一端连接被触发电路电源，第二三极管的集电极引出作为第三级滤波输出电路的输出端。

作为本实用新型的一种改进， 所述第三级滤波输出电路还包括残留电压泄放电路，残留电压泄放电路包括第十二电阻，第十二电阻的一端连接第五二极管的正极，另一端接地。

作为本实用新型的一种改进，为了提高输入阻抗和降低电路对音源信号的影响，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的取值一般大于1 MΩ。

作为本实用新型的一种改进， 所述的检测触发电路的触发信号电压阈值能够通过调整第一级放大电路和第二级整形电路的放大倍数进行设定，触发信号的频率范围能够通过调整第五电容的容量大小进行设定。

相对于现有技术，本实用新型的音频模拟信号检测触发电路整体结构设计巧妙，对源信号干扰小，制作成本低，由于在电路中采用由运算放大器组成的放大及整形电路，可有效克服温度漂移，受温度影响小，电路的响应速度快且电路在静态时的功耗低，整个电路的结构可方便调整需要检测的音频模拟信号的数量，以及调整所能检测的最小触发信号的触发电压阈值，电压阈值能够通过调整第一级放大电路和第二级整形电路的放大倍数进行设定，并且触发信号的频率范围能够通过调整第五电容的容量大小进行设定。

附图说明

图1为本实用新型提出的音频模拟信号检测触发电路的结构框图。

图2为本实用新型中包含钳位电路的音频模拟信号检测触发电路的结构框图。

图3为将本实用新型的音频模拟信号检测触发电路应用在音箱的电路图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解和认识，下面结合附图对本实用新型作进一步描述和介绍。

应当注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接连接，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种音频模拟信号检测触发电路，包括检测信号输入端、第一级放大电路、第二级整形电路、第三级滤波输出电路，检测信号输入端连接第一级放大电路的输入端，第一级放大电路的输出端连接第二级整形电路的输入端，第二级整形电路的输出端连接第三级滤波输出电路的输入端，第三级滤波输出电路的输出端引出作为检测触发电路的输出端。所述检测信号输入端的数量为2个或2个以上，能够根据实际应用需求增减检测信号输入端的数量。音频模拟小信号通过检测信号输入端进入第一级放大电路中，经过第一级放大电路放大后形成大信号，接着大信号经过第二级整形电路的放大整形后变成一个方波信号，最后方波信号经过第三级滤波输出电路后使得第三级滤波输出电路输出低电平信号触发与之相连的后级电路。

如图2所示，所述的检测触发电路还包括钳位电路，钳位电路的输入端连接第一级放大电路的输入端，钳位电路的输出端连接第一级放大电路的输出端。钳位电路能够在音频模拟大信号输入时控制该输入信号的输出幅度，以满足后级电路的要求。

如图3所示的应用于音箱中的音频模拟信号检测电路，在本实施例中，所述检测信号输入端的数量为2个，分别连接到音箱的左右声道输入接口，检测信号输入端上设有第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，第一电容串联在第一电阻一端，第二电容串联在第二电阻一端；所述第一级放大电路包括第一放大器、第三电阻，第一放大器的负输入端引出作为第一级放大电路的输入端，第三电阻串接在第一放大器的负输入端和输出端之间，第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均连接第一放大器的负输入端，第一放大器的正输入端连接直流参考信号，第一放大器的电源端接直流电源VCC，第一放大器的地端直接接地，第一放大器的输出端引出作为第一级放大电路的输出端。第一电容和第二电容为隔直耦合电容，第一电阻、第二电阻作为左右声道的输入电阻使用，与第三电阻配合调整第一级放大电路的放大倍数。具体的，为了提高输入阻抗和降低电路对音源信号的影响，所述第一电阻、第二电阻和第三电阻的取值一般大于1 MΩ。第一放大器的正输入端所接入的直流参考信号为VCC/2。

优选地，在本实施例中，所述钳位电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管均是钳位二极管，第一二极管的正极和第二二极管的负极连接第一放大器的输出端，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接第一放大器的负输入端。

优选地，在本实施例中，所述第二级整形电路包括第二放大器、第三电容、第四电阻、第五电阻和整形电路，第三电容和第四电阻串联连接，第三电容的一端引出作为第二级整形电路的输入端，第四电阻连接第二放大器的负输入端，第二放大器的正输入端连接直流参考信号，第二放大器的电源端接直流电源VCC，第二放大器的地端直接接地，第五电阻串接在第二放大器的负输入端和输出端之间，整形电路与第五电阻并联，第二放大器的输出端引出作为第二级整形电路的输出端。第三电容作为隔直耦合电容使用，第四电阻、第五电阻可以控制第二级整形电路的放大倍数。

优选地，在本实施例中，所述整形电路包括第三二极管、第四二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管，第三二极管的负极连接第一稳压二极管的负极，第四二极管的正极连接第二稳压二极管的正极，第一稳压管的正极和第二稳压二极管的负极连接第二放大器的负输入端，第三二极管的正极和第四二极管负极连接第二放大器的输出端。整形电路能够将放大后的信号进行整形为一方波，方波第三级滤波输出电路进行滤波处理。

优选地，在本实施例中，所述第三级滤波输出电路包括第一三极管、第二三极管、第四电容、第五电容、第五二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，第四电容与第六电阻串联连接，第四电容的一端引出作为第三级滤波输出电路的输入端，第六电阻连接第七电阻的一端，第七电阻的另一端连接第一三极管的基极，第八电阻的一端连接第一三极管的集电极，第八电阻的另一端连接被触发电路电源，第一三极管的发射极连接第五二极管的正极，第五二极管的负极连接在第六电阻和第七电阻之间，第五电容的一端和第九电阻的一端连接第一三极管的发射极，第五电容的另一端接地，第十一电阻的另一端接第十电阻的一端，第十电阻的另一端接地，第二三极管的基极连接在第十一电阻和第十电阻之间，第二三极管的发射极直接接地，第九电阻的一端连接第二三极管的集电极，第九电阻的另一端连接被触发电路电源，第二三极管的集电极引出作为第三级滤波输出电路的输出端。第三级滤波输出电路输出的是高低电平触发信号，当在检测信号输入端无模拟信号输入时，第二三极管的集电极输出为高电平触发信号，当在检测信号输入端输入音频模拟小信号时，第二三极管的集电极输出为低电平触发信号。第四电容作为隔直耦合电容使用，第五电容、第五二极管构成了一个自举电路，当第二级整形电路输出的方波信号满足第一三极管的BE导通电压时，第一三极管导通给第五电容充电滤波，第五二极管两端直流电压上升。因此，第五二极管的存在提升了第一三极管基极的电压，与输入信号叠加使第一三极管持续导通，并当第五电容两端电压增加到可以是第二三极管导通时，第二三极管集电极电平由高变低，触发与之连接的后级电路。

优选地，在本实施例中，所述第三级滤波输出电路还包括残留电压泄放电路，残留电压泄放电路包括第十二电阻，第十二电阻的一端连接第五二极管的正极，另一端接地。残留电压泄放电路能够在当输入信号关闭时，释放掉第一三极管BE间残留电压，避免信号干扰导致误触发。

优选地，在本实施例中，所述的检测触发电路的触发信号电压阈值能够通过调整第一级放大电路和第二级整形电路的放大倍数进行设定，其中，第一级放大电路的放大倍数AV1可通过调整第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值比例来设定，具体为AV1 = – R3/R1 – R3/R2。第二级整形电路的放大倍数AV2可通过调整第四电阻和第五电阻的阻值比例来设定，具体为AV2= – R5/R4。这样，第一级放大电路和第二级整形电路共同决定的放大倍数AV为AV = AV1*AV2，在第三级滤波输出电路的第一三极管的BE极导通电压VQ1BE能够作为设置触发信号电压阈值的参考。例如，如果要求输入信号Vin大于3mV（最小输入信号为3mV）时电路触发，则假设VQ1BE=0.6V，则第一级放大电路的放大倍数AV1应该大于VQ1BE/Vin/2=100才能保证到该最小输入信号Vin经过前两级电路的放大后可以达到第一三极管BE极的导通电压。因此，在当有一个有效值等于3 mV的左右声道音频模拟信号输入时，该最小输入信号经过第一级放大电路放大后形成一个60mV的大信号，再经过第二级整形电路放大整形变为一个幅值为2V的方波信号，最后输入第三级滤波输出电路中使第二三极管导通，输出低电平触发信号触发与之相连的后级电路。

另外， 触发信号的频率范围能够通过调整第五电容的容量大小进行设定，由于音频模拟信号的频率一般在20HZ至10KHZ，因此，第五电容的容量的较佳取值范围可设置在470nF~22uF。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。