音频信号识别处理电路和音响的制作方法

本实用新型涉及音频处理电路领域，特别涉及一种音频信号识别处理电路和音响。

背景技术：

目前，市面上流通的音频信号识别处理电路分两种，一种是通过麦克风拾音输入给电路识别信号的有无和大小；另一种是音频播放器通过音频信号线输入音频信号给电路，电路对音频信号进行识别处理。这两种传统的工作电路采用分立元件分别实现音频的放大和识别功能，然而以分立元件搭建的电路体积相对较大，非常不便于高度集成化生产。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提出一种音频信号识别处理电路，旨在解决现有技术中采用分立元件搭建的音频放大和识别电路体积较大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种音频信号识别处理电路，该音频信号识别处理电路包括信号放大模块和信号处理模块，所述信号放大模块包括滤波单元、信号稳定单元和运算放大单元，所述信号处理模块包括电压比较单元、信号转换单元和积分整形单元，其中：

所述滤波单元，用于接收输入音频信号，并将所述音频信号中的直流成分滤除；

所述信号稳定单元，用于将所述交流电压信号进行对地电压比较，以得到所述交流电压信号的最大值并输入至所述运算放大单元；

所述运算放大单元，用于将接收到的交流电压信号进行放大并传输给所述信号处理模块；

所述电压比较单元，用于将经放大的所述交流电压信号与输入的比较电压相比较，以限制输入至所述信号处理模块的交流电压信号的电压阈值；

所述信号转换单元，用于将限制阈值的所述交流电压信号转换为预设标准的高电平信号；

所述积分整形单元，用于将所述高电平信号进行积分整形，以形成直流电压输出信号。

优选地，所述滤波单元包括运算放大芯片U2和与其IN+引脚连接的电容C1。

优选地，所述信号稳定单元包括第一端与所述运算放大芯片U2的IN+引脚连接、第二端接地的电阻R7。

优选地，所述运算放大单元包括两端分别与所述运算放大芯片U2的两个GAIN引脚连接的电容EC1、一端与所述运算放大芯片U2的BYPASS引脚连接且另一端接地的电容EC2和第一端与所述运算放大芯片U2的Vout引脚连接且第二端与所述信号处理模块连接的电容EC3，还包括电容C2和电阻R5，所述电容C2的第一端与所述电容EC3的第一端和运算放大芯片U2的Vout引脚连接，电容C2的第二端与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端接地。

优选地，所述电压比较单元包括电压比较芯片U1、电阻R2和电阻R4，其中，所述电阻R2的第一端连接电源正极，第二端连接电压比较芯片U1的IN-引脚；所述电阻R4的第一端连接电压比较芯片U1的IN-引脚和电阻R2的第二端，电阻R4的第二端接地。

优选地，所述信号转换单元包括上拉电阻R1，所述上拉电阻R1的第一端同时与电源正极和所述电压比较芯片U1的V+引脚连接，第二端与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接。

优选地，所述积分整形单元包括电容EC4、二极管D2和电阻R8；所述电容EC4第一端与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，第二端接地；所述二极管D2的正极与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，负极与所述电阻R8的第一端连接，所述电阻R8的第二端接地。

优选地，所述信号处理模块还包括二极管D1，该二极管D1的正极与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，负极为信号输出端且与所述电容EC4的第一端和二极管D2的正极连接。

优选地，还包括下拉电阻R6，其第一端与所述运算放大芯片U2的Vout引脚和所述电压比较芯片U1的N+引脚连接，其第二端接地。

本实用新型还提出一种音响，该音响包括如上任一项所述的音频信号识别处理电路。

本实用新型结合两功能模块--信号放大模块和信号处理模块相互搭建而形成的集成电路来实现音频信号的放大和处理功能，使得整体电路元件非常少，电路非常简洁，利于集成化生产。

附图说明

图1为本实用新型音频信号识别处理电路的功能模块图；

图2为本实用新型音频信号识别处理电路的整体结构示意图；

图3为本实用新型音频信号识别处理电路的部分结构示意图；

图4为本实用新型音频信号识别处理电路的部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种音频信号识别处理电路，请参照图1和图2，该音频信号识别处理电路包括信号放大模块和信号处理模块，所述信号放大模块包括滤波单元、信号稳定单元和运算放大单元，所述信号处理模块包括电压比较单元、信号转换单元和积分整形单元，其中：

所述滤波单元，用于接收输入音频信号，并将所述音频信号中的直流成分滤除；

所述信号稳定单元，用于将所述交流电压信号进行对地电压比较，以得到所述交流电压信号的最大值并输入至所述运算放大单元；

所述运算放大单元，用于将接收到的交流电压信号进行放大并传输给所述信号处理模块；

所述电压比较单元，用于将经放大的所述交流电压信号与输入的比较电压相比较，以限制输入至所述信号处理模块的交流电压信号的电压阈值；

所述信号转换单元，用于将限制阈值的所述交流电压信号转换为预设标准的高电平信号；

所述积分整形单元，用于将所述高电平信号进行积分整形，以形成直流电压输出信号。

本实施例中，音频信号依次经滤波单元、信号稳定单元、运算放大单元、电压比较单元、信号转换单元和积分整形单元处理后以标准稳定的高电平信号输出。其中，滤波单元的作用是滤除音频信号中可能存在的直流成分，保留交流成分以形成单纯的交流电压信号，该交流电压信号再经信号稳定单元处理后以稳定且最大值地输入至运算放大单元，运算放大单元对该交流电压信号进行放大，电压比较单元结合输入的比较电压控制该经放大的交流电压信号的电压阈值，信号转换单元进一步将该被限制电压阈值的交流电压信号转换为标准的高电平信号，该高电平信号经积分整形单元滤除其中的交流成分后，以高电平直流信号形式输出，从而完成整个音频信号的放大和处理过程。其中，信号放大模块和信号处理模块可分别采用运算放大芯片和压力比较芯片来分别完成对音频信号的放大和处理功能，即运算放大芯片的输出端与压力比较芯片的输入端连接，两芯片集成于一体以形成结构简单、体积较小的集成电路。

本实用新型结合两功能模块--信号放大模块和信号处理模块相互搭建而形成的集成电路来实现音频信号的放大和处理功能，使得整体电路元件非常少，电路非常简洁，利于集成化生产。

在一较佳实施例中，所述滤波单元包括运算放大芯片U2和与其IN+引脚连接的电容C1。

本实施例中，运算放大芯片U2包括有GAIN引脚、IN-引脚、IN+引脚、GND引脚、Vout引脚、Vs引脚、BYPASS引脚和GAIN引脚，其中，IN-引脚接地，IN+引脚为信号输入端，GND引脚接地，Vout引脚用以输出电压信号，Vs引脚连接电源正极Vcc，电容C1的第一端为信号输入端，第二端连接IN+引脚。本实施例利用电容C1的通交流阻直流的特性，将输入的音频信号中可能携带的直流部分滤除，保留纯净的交流电压信号输入至运算放大芯片U2中。电容C1采用无极电容。

在一较佳实施例中，所述信号稳定单元包括第一端与所述运算放大芯片U2的IN+引脚连接、第二端接地的电阻R7，电阻R7的第一端连接于运算放大芯片U2与电容C1之间，IN+引脚结合电阻R7的对地GND电压比较功能，保证交流电压信号稳定且最大值地输入至运算放大芯片U2中。

在一较佳实施例中，所述运算放大单元包括两端分别与所述运算放大芯片U2的两个GAIN引脚连接的电容EC1、一端与所述运算放大芯片U2的BYPASS引脚连接且另一端接地的电容EC2和第一端与所述运算放大芯片U2的Vout引脚连接且第二端与所述信号处理模块连接的电容EC3，还包括电容C2和电阻R5，所述电容C2的第一端与所述电容EC3的第一端和运算放大芯片U2的Vout引脚连接，电容C2的第二端与电阻R5的第一端连接，电阻R5的第二端接地。

两个GAIN引脚分别连接电容EC1的两端，BYPASS引脚连接电容EC2，Vout引脚通过电容EC3连接信号处理模块的电压比较单元以向其输出经放大处理的电压信号。电容EC1、电容EC2、电容EC3均采用电解电容，由于电解电容有正负极之分，因此本实施例中电容EC2的正极连接运算放大芯片U2的BYPASS引脚，负极接地；电容EC3的正极连接运算放大芯片U2的Vout引脚，负极连接电压比较单元。电容C2可采用无极电容。

音频信号以交流电压形式由运算放大芯片U2的IN+引脚输入，经过电容EC1、电容EC2、电容EC3、电容C2和电阻R5与运算放大芯片U2所构成的运算放大系统放大后该交流电压信号被放大数倍，放大后的交流电压信号输入至信号处理模块的电压比较单元中，由电压比较单元对其进行比较和判定，即将经放大的所述交流电压信号与电源输入的比较电压相比较，以限制输入至所述信号处理模块的交流电压信号的电压阈值。

在一较佳实施例中，所述电压比较单元包括电压比较芯片U1、电阻R2和电阻R4，其中，所述电阻R2的第一端连接电源正极，第二端连接电压比较芯片U1的IN-引脚；所述电阻R4的第一端连接电压比较芯片U1的IN-引脚和电阻R2的第二端，电阻R4的第二端接地。

电压比较芯片U1包括有GND引脚、IN+引脚、IN-引脚、V-引脚、V+引脚、OUT引脚、BAL/STE引脚和BAL引脚，其中，其GND引脚接地，IN+引脚通过所述电容EC3连接运算放大芯片U2的Vout引脚以接入电压信号，IN-引脚连接电源正极以接入比较电压Vcc，V-引脚接地，BAL/STE引脚和BAL引脚连接，OUT引脚作为信号输出端，用以输出经识别处理的电压信号，V+引脚连接电源正极Vcc以及OUT引脚。

音频信号以交流电压形式由运算放大芯片U2的IN+引脚输入，经过电容EC1、电容EC2、电容EC3、电容C2和电阻R5与运算放大芯片U2所构成的运算放大系统放大后该交流电压信号被放大数倍，使放大后的交流电压信号稳定地传输到电压比较芯片U1中，由电压比较芯片U1根据IN-引脚输入的比较电压Vcc对该交流电压信号进行比较和判定。

电源正极提供比较电压Vcc，在电源正极与电压比较芯片U1之间连接电阻R2以及一端接地的电阻R4支路的作用是控制输入电压比较芯片U1的IN-引脚的电压大小，从而限制由其IN+引脚输入的音频信号的最小电压值(阈值)，从而起到调节整个电路输入信号的灵敏度的作用。

在一较佳实施例中，所述信号转换单元包括上拉电阻R1，所述上拉电阻R1的第一端同时与电源正极和所述电压比较芯片U1的V+引脚连接，第二端与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接。

在电压比较芯片U1的输出端接上拉电阻R1的作用是将输出的电压信号转换成标准的高电平信号，结合积分整形单元的积分整形作用，使电压比较芯片U1中输入的交流电压信号以标准的高电平直流信号稳定输出，以完成对微弱的音频信号的处理过程。

在一较佳实施例中，所述积分整形单元包括电容EC4、二极管D2和电阻R8；所述电容EC4第一端与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，第二端接地；所述二极管D2的正极与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，负极与所述电阻R8的第一端连接，所述电阻R8的第二端接地。

本实施例中，电容EC4起到积分整形作用，用以将电压比较芯片U1输出的交流电压信号转换为标准稳定的直流电压信号。而电容EC4在积分整形过程中存在延时现象，因此可在电容EC4上并联一条包括串联的二极管D2和电阻R8的通路对电容EC4进行放电，消除了电容积分时的大惯性现象，使得整个电路的工作更精准更稳定可靠。

在一较佳实施例中，所述信号处理模块还包括二极管D1，该二极管D1的正极与所述电压比较芯片U1的OUT引脚连接，负极为信号输出端且与所述电容EC4的第一端和二极管D2的正极连接。

二极管具有通直流阻交流的特性，该二极管D1位于电压比较芯片U1的OUT引脚与积分整形单元之间，目的是将电压比较芯片U1输出的交流电压信号以直流电压信号形式输出，起到整流的作用。

在一较佳实施例中，还包括下拉电阻R6，其第一端与所述运算放大芯片U2的Vout引脚和所述电压比较芯片U1的N+引脚连接，其第二端接地。电压比较芯片U1利用下拉电阻R6的下拉作用，使运算放大芯片U2输出的微弱交流电压信号依然能够稳定地传输到电压比较芯片U1中。本实用新型还提出一种音响，该音响包括如上任意一实施例中所描述的音频信号识别处理电路，该音频信号识别处理电路至少包括包括信号放大模块和信号处理模块，所述信号放大模块包括滤波单元、信号稳定单元和运算放大单元，所述信号处理模块包括电压比较单元、信号转换单元和积分整形单元，其中：

所述滤波单元，用于接收输入音频信号，并将所述音频信号中的直流成分滤除以形成交流电压信号；

所述信号稳定单元，用于将所述交流电压信号进行对地电压比较，以得到所述交流电压信号的最大值并输入至所述运算放大单元；

所述运算放大单元，用于将接收到的交流电压信号进行放大并传输给所述信号处理模块；

所述电压比较单元，用于将经放大的所述交流电压信号与输入的比较电压相比较，以限制输入至所述信号处理模块的交流电压信号的电压阈值；

所述信号转换单元，用于将限制阈值的所述交流电压信号转换为预设标准的高电平信号；

所述积分整形单元，用于将所述高电平信号进行积分整形，以形成直流电压输出信号。

本实用新型所提出的音频信号识别处理电路可应用于音响、麦克风等音频设备中，使之能够快速精准的识别和处理其接收到语音信息，且由于该音频信号识别处理电路高度集成，因此其占用设备内部空间较小，降低了空间成本。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。