一种有源音箱音频驱动保护电路论文和设计-王海露

全文摘要

一种有源音箱音频驱动保护电路，具有信号检测电路和控制电路，信号检测电路和控制电路安装在有源音箱本体的电路板上，控制电路和有源音箱本体内稳压电源的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端和话筒前置放大电路信号输入端经电路板布线连接，控制电路的信号输入端和话筒插座的接线端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端和话筒前置放大电路信号输出端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端和控制电路的触发信号输入端经电路板布线连接，信号检测电路的负极电源输入端和有源音箱本体内稳压电源的负极电源输出端经电路板布线连接。本新型有效防止了有源音箱的啸叫发生，对音频功率放大电路能起到好的保护作用。

主设计要求

1.一种有源音箱音频驱动保护电路，其特征在于具有信号检测电路和控制电路，信号检测电路和控制电路安装在有源音箱本体的内部电路板上，有源音箱本体的话筒插座和有源音箱本体的话筒前置放大电路之间连接的导线断开，控制电路和有源音箱本体内稳压电源的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端和话筒前置放大电路信号输入端经电路板布线连接，控制电路的信号输入端和话筒插座的接线端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端和话筒前置放大电路信号输出端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端和控制电路的触发信号输入端经电路板布线连接，信号检测电路的负极电源输入端和有源音箱本体内稳压电源的负极电源输出端经电路板布线连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种有源音箱音频驱动保护电路，其特征在于信号检测电路包括可调电阻、二极管、NPN三极管、电阻，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和二极管负极连接，可调电阻另一端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接。

3.根据权利要求1所述的一种有源音箱音频驱动保护电路，其特征在于控制电路包括时基集成电路、电阻、电解电容、无极性电容、NPN三极管和继电器，其间经电路板布线连接，时基集成电路型号是NE555，时基集成电路的正极电源输入端8脚及复位端4脚和第一只电阻一端、继电器正极电源输入端连接，第一只电阻另一端和电解电容正极、时基集成电路的阈值端6脚及放电端7脚连接，时基集成电路的输出端3脚和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，时基集成电路的控制端5脚和第二只无极性电容一端连接，时基集成电路的负极电源输入端1脚和第二只无极性电容另一端、电解电容负极连接，时基集成电路的触发端2脚和第一只无极性电容一端连接。

4.根据权利要求1所述的一种有源音箱音频驱动保护电路，其特征在于控制电路还能采用单片机模块，单片机模块具有两个电源输入端、一路信号输入端和一路电源输出端，电源输出端和一只继电器正负两极分别经导线连接，单片机模块的主控芯片是STM8L052R8。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及音箱领域，特别是一种有源音箱音频驱动保护电路。

背景技术

有源音箱无论在公共娱乐场所和家庭是一种使用较为广泛的音响设备，其主要结构包括箱体、以及箱体内稳压电源部分、音频驱动电路、话筒前置放大电路、扬声器等等，为了达到娱乐效果，还多配有话筒(比如使用者使用卡拉OK功能)。

在实际应用中，无论是在家庭还是公共娱乐场所，人们使用话筒演唱时，因为话筒与音箱同时使用，扬声器产生的声音能够通过空间传到话筒，如果话筒和音箱的角度不正确，音箱发出的声音能量足够大，话筒的拾音灵敏度足够高时就容易发生音箱的扬声器啸叫。发生啸叫后，如果有源音箱采用的是自激式音频功率放大器会产生很大的功率输出，这样可能超出音频功率放大器以及扬声器的承受范围，烧坏音频功率放大器和扬声器，给使用者带来较大的损失。啸叫发生的实质还是话筒和扬声器之间方位不对，导致其输入的声音信号过大，话筒将扬声器声波转换为电压信号，电压信号经话筒前置放大电路放大后，输入至音频功率放大器信号电压过大造成的，因此在发生啸叫时及时关闭话筒输入信号就能有效防止啸叫对音频功率放大器等的影响。

现有技术中，有源音箱还不具有在啸叫发生时关闭话筒输入信号的功能，因此啸叫发生后会给使用者使用音响设备带来影响，并有可能导致设备的音频功率放大器等损坏。基于上述，提供一种可在啸叫发生时，及时关闭话筒输入信号，对音频功率放大器等起到保护作用的保护电路显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有技术中，有源音箱不具有在啸叫发生时关闭话筒输入信号的功能，啸叫发生后会给使用者使用音响设备带来影响，并有可能导致设备的音频功率放大器等损坏的弊端，本实用新型提供了具有信号检测电路、控制电路，应用中，信号检测电路实时监测话筒将扬声器等声波转换为电压信号后，输入至音频驱动电路(音频功率放大器)信号电压大小，当信号过大有导致啸叫发生几率时，控制电路能在一段时间内自动断开话筒输入至音频驱动电路的电压信号，从而从源头上杜绝了啸叫的发生几率，对音频驱动电路、扬声器等能起到好的保护作用的一种有源音箱音频驱动保护电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种有源音箱音频驱动保护电路，其特征在于具有信号检测电路和控制电路，信号检测电路和控制电路安装在有源音箱本体的内部电路板上，有源音箱本体的话筒插座和有源音箱本体的话筒前置放大电路之间连接的导线断开，控制电路和有源音箱本体内稳压电源的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端和话筒前置放大电路信号输入端经电路板布线连接，控制电路的信号输入端和话筒插座的接线端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端和话筒前置放大电路信号输出端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端和控制电路的触发信号输入端经电路板布线连接，信号检测电路的负极电源输入端和有源音箱本体内稳压电源的负极电源输出端经电路板布线连接。

所述信号检测电路包括可调电阻、二极管、NPN三极管、电阻，其间经电路板布线连接，可调电阻一端和二极管负极连接，可调电阻另一端和电阻一端连接，电阻另一端和NPN三极管基极连接，

所述控制电路包括时基集成电路、电阻、电解电容、无极性电容、NPN三极管和继电器，其间经电路板布线连接，时基集成电路型号是NE555，时基集成电路的正极电源输入端8脚及复位端4脚和第一只电阻一端、继电器正极电源输入端连接，第一只电阻另一端和电解电容正极、时基集成电路的阈值端6脚及放电端7脚连接，时基集成电路的输出端3脚和第二只电阻一端连接，第二只电阻另一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端连接，时基集成电路的控制端5脚和第二只无极性电容一端连接，时基集成电路的负极电源输入端1脚和第二只无极性电容另一端、电解电容负极连接，时基集成电路的触发端2脚和第一只无极性电容一端连接。

所述控制电路还能采用单片机模块，单片机模块具有两个电源输入端、一路信号输入端和一路电源输出端，电源输出端和一只继电器正负两极分别经导线连接，单片机模块的主控芯片是STM8L052R8。

本实用新型有益效果是：本新型应用中，不会改变原有有源音箱本体的任何操作；需要使用话筒时，直接把话筒的插头插入有源音箱本体的话筒插座内，话筒经话筒插座、控制电路的信号输入端及信号输出端进入有源音箱本体的话筒前置放大电路信号输入端，话筒前置放大电路放大处理后信号进入有源音箱本体的音频驱动电路，有源音箱本体的各电路和现有有源音箱的各电路工作原理不作任何变动，这样使用者可正常使用话筒功能。实际使用中，当话筒和扬声器距离过近等原因引起话筒前置放大电路输出信号电压过大，后续音频驱动电路输出过大有可能引起啸叫前，控制电路会自动一段时间断开话筒的输入信号，当输入至话筒的信号电压正常后，控制电路又会自动接通话筒的输入信号，这样有效防止了啸叫的产生，杜绝了烧坏音频功率放大器(音频驱动电路)和扬声器等。本新型工作可靠，有效防止了有源音箱的啸叫发生，对音频功率放大电路能起到好的保护作用。本新型不限于有源音箱使用，普通音频功率放大器均可应用。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型框图示意。

图2是本实用新型实施例1电路图。

图3是本实用新型实施例2电路图。

具体实施方式

图1中所示，一种有源音箱音频驱动保护电路，具有信号检测电路和控制电路，信号检测电路和控制电路安装在有源音箱本体的内部电路板上，有源音箱本体的话筒插座和有源音箱本体的话筒前置放大电路之间连接的导线断开，控制电路和有源音箱本体内稳压电源的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端和话筒前置放大电路信号输入端经电路板布线连接，控制电路的信号输入端和话筒插座的接线端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端和话筒前置放大电路信号输出端经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端和控制电路的触发信号输入端经电路板布线连接，信号检测电路的负极电源输入端和有源音箱本体内稳压电源的负极电源输出端经电路板布线连接。

图2、3中所示，信号检测电路包括可调电阻RP、二极管VD、NPN三极管Q1、电阻R，其间经电路板布线连接，可调电阻RP一端和二极管VD负极连接，可调电阻RP另一端和电阻R一端连接，电阻R另一端和NPN三极管Q1基极连接。控制电路包括时基集成电路U1、电阻R1及R2、电解电容C1、无极性电容C2及C3、NPN三极管Q2和继电器J，其间经电路板布线连接，时基集成电路U1型号是NE555，时基集成电路U1的正极电源输入端8脚及复位端4脚和第一只电阻R1一端、继电器J正极电源输入端连接，第一只电阻R1另一端和电解电容C1正极、时基集成电路U1的阈值端6脚及放电端7脚连接，时基集成电路U1的输出端3脚和第二只电阻R2一端连接，第二只电阻R2另一端和NPN三极管Q2基极连接，NPN三极管Q2集电极和继电器J负极电源输入端连接，时基集成电路U1的控制端5脚和第二只无极性电容C3一端连接，时基集成电路U1的负极电源输入端1脚和第二只无极性电容C3另一端、电解电容C1负极连接，时基集成电路U1的触发端2脚和第一只无极性电容C2一端连接。控制电路还能采用单片机模块U2，单片机模块U2具有两个电源输入端VCC及GND、一路信号输入端3脚和一路电源输出端4脚，电源输出端4及2脚(GND)和一只继电器J1正负两极分别经导线连接，单片机模块U2的主控芯片是STM8L052R8。

图2、3所示，实施例1中，有源音箱本体的话筒插座CZ和有源音箱本体的话筒前置放大电路U-1之间连接的导线断开，控制电路电源输入端时基集成电路U1的8脚及1脚和有源音箱本体内稳压电源G的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端继电器J的两个常闭触点端和话筒前置放大电路U-1信号输入端(X、X1)分别经电路板布线连接，控制电路的信号输入端继电器J两个控制触点端和话筒插座CZ的两个接线端分别经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端二极管VD正极和话筒前置放大电路U-1信号输出一端C1经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端NPN三极管Q1集电极和控制电路的触发信号输入端瓷片电容C2另一端经电路板布线连接，信号检测电路的负极电源输入端NPN三极管Q1发射极和有源音箱本体内稳压电源G的负极电源输出端经电路板布线连接。实施例2中，有源音箱本体的话筒插座CZ和有源音箱本体的话筒前置放大电路U-1之间连接的导线断开,控制电路电源输入端单片机模块U2的VCC及GND和有源音箱本体内稳压电源G的电源输出两端分别经电路板布线连接，控制电路的信号输出端继电器J1的两个常闭触点端和话筒前置放大电路U-1信号输入端(X、X1)经电路板布线连接，控制电路的信号输入端继电器J1两个控制触点端和话筒插座CZ的两个接线端分别经电路板布线连接，信号检测电路的信号输入端二极管VD正极和话筒前置放大电路U-1信号输出一端C1经电路板布线连接，信号检测电路的信号输出端电阻R另一端和控制电路的触发信号输入端单片机模块U2的信号输入端3脚经电路板布线连接(实施例2中NPN三极管Q1不用)。

图2所示，实施例1中，当使用有源音箱本体时，有源音箱本体内稳压电源G的电源输出两端输出的12V直流电源进入信号检测电路、控制电路电源输入端，于是信号检测电路、控制电路处于得电工作状态。需要使用话筒B时，直接把话筒B的CT插入有源音箱本体的话筒插座CZ内，话筒B输出信号经话筒插座CZ、控制电路的继电器J两个控制触点端及两个常闭触点端进入有源音箱本体的话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1，话筒前置放大电路U-1放大处理后信号C、C1进入有源音箱本体的音频驱动电路U，音频驱动电路U将音源设备输入的音频信号(比如影碟机输入的音源信号)以及话筒输入的音源信号放大、驱动扬声器B1发出声音，有源音箱本体的各电路和现有有源音箱的各电路工作原理不作任何变动，这样使用者可正常使用话筒B以及有源音箱本体其它所有功能。话筒前置放大电路U-1放大处理后电压信号进入有源音箱本体的音频驱动电路U的同时，其中一端电压信号C1会经二极管VD半波整流单向导通、电阻R及可调电阻RP降压进入NPN三极管Q1的基极，实际使用中，当话筒B和扬声器B1距离合适，话筒前置放大电路U-1输出交流信号电压经电阻R及可调电阻RP降压、进入NPN三极管Q1的基极电压低于NPN三极管Q1的0.7V起始电压，NPN三极管Q1处于截止状态其集电极无输出进入控制电路。实际使用中，当话筒B和扬声器B1距离过近或其他原因造成话筒前置放大电路U-1输出信号电压、经电阻R及可调电阻RP降压、进入NPN三极管Q1的基极电压高于NPN三极管Q1的0.7V起始电压，也就是后续音频驱动电路输出过大有可能引起啸叫前，NPN三极管Q1会导通其集电极输出低电平进入控制电路的瓷片电容C2另一端。控制电路中，控制电路得电工作后，时基集成电路U1和外围元件电阻R1、无极性电容C2及C3、电解电容C1组成的单稳态触发器电路处于稳态，时基集成电路U1的3脚无输出，当后续音频驱动电路输出过大有可能引起啸叫前，NPN三极管Q1导通其集电极输出低电平进入控制电路的瓷片电容C2另一端后，单稳态触发器电路转为暂稳态，时基集成电路U1的3脚会输出5秒钟高电平，高电平经电阻R2降压限流进入NPN三极管Q2的基极，NPN三极管Q2导通集电极输出低电平进入继电器J的负极电源输入端，由于继电器J的正极电源输入端和有源音箱本体内稳压电源G的正极电源输出端连接，所以此刻继电器J会得电吸合其两个控制触点端和两个常闭触点端开路，由于，继电器J的两个常闭触点端和话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1分别连接，继电器J1两个控制触点端和话筒插座CZ的两个接线端分别连接，所以此刻，话筒插头CT的输出信号会断开不再进入话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1，这样，话筒前置放大电路U-1由于没有话筒B输入信号，也就不会再输出信号进入有源音箱本体内音频放大电路U，由于没有了话筒B的输入信号，也就切断了产生啸叫的信号来源，杜绝了啸叫的产生；使用者当发现话筒B输出的信号不能在经扬声器B1输出时，就能直观知道话筒B和扬声器B1的距离过近，及时调整两者之间的角度及距离，就能正常使用话筒B；5秒钟后，单稳态触发器电路再次转为稳态其3脚不再输出高电平，继电器J失电不再吸合其两个控制触点端和两个常闭触点端再次分别闭合；这样，话筒B输出的音频信号又能正常经话筒前置放大电路U-1信号放大后、进入有源音箱本体内音频放大电路U，使用者又能正常使用话筒B功能；如果5秒钟后，使用者未调整话筒B和扬声器B1之间的间距以及角度，还有可能导致啸叫产生时，那么在控制电路作用下，控制电路继续将话筒B信号输出端和话筒前置放大电路U-1信号输入端X、X1断开，直到使用者调整好话筒B和扬声器B1之间的间距和角度为止，才恢复接通话筒B信号输出端和话筒前置放大电路U-1信号输入端。

图3所示，实施例2，需要使用话筒B时，直接把话筒B的插头插入有源音箱本体的话筒插座CZ内，话筒B输出信号经话筒插座CZ、控制电路的继电器J1两个控制触点端及两个常闭触点端进入有源音箱本体的话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1，话筒前置放大电路U-1放大处理后信号进入有源音箱本体的音频驱动电路U，音频驱动电路U将音源设备输入的音频信号(比如影碟机输入的音源信号)以及话筒输入的音源信号放大、驱动扬声器B1发出声音，有源音箱本体的各电路和现有有源音箱的各电路工作原理不作任何变动，这样使用者可正常使用话筒B以及有源音箱本体其它所有功能。实际使用中，当话筒B和扬声器B1距离合适，话筒前置放大电路U-1输出交流信号电压(C1)经二极管VD半波整流单向导通、电阻R及可调电阻RP降压、进入单片机模块U2的信号输入端3脚的电压低于单片机模块U2内预设的阈值0.7V电压时，单片机模块U2的电源输出端4脚无输出，继电器J1处于失电状态。实际使用中，当话筒B和扬声器B1距离过近或其他原因造成话筒前置放大电路U-1输出信号电压经电阻R及可调电阻RP降压、进入单片机模块U2的信号输入端3脚的电压、高于单片机模块U2内预设的阈值0.7V电压时，也就是后续音频驱动电路输出过大有可能引起啸叫前，单片机模块U2在其内部电路作用下其电源输出端4脚会输出5秒钟高电平进入继电器J1正极电源输入端(继电器J1的负极和单片机模块U2的负极电源输入端GND相通)，于是，此刻，继电器J1会得电吸合其两个控制触点端和两个常闭触点端开路，由于，继电器J1的两个常闭触点端和话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1分别连接，继电器J1两个控制触点端和话筒插座CZ的两个接线端分别连接，所以此刻，话筒插头CT的输出信号会断开不再进入话筒前置放大电路U-1信号输入端X及X1，这样，话筒前置放大电路U-1由于没有话筒B输入信号，也就不会再输出信号进入有源音箱本体内音频放大电路U，由于没有了话筒B的输入信号，也就切断了产生啸叫的信号来源，杜绝了啸叫的产生；使用者当发现话筒B输出的信号不能再经扬声器B1输出时，就能直观知道话筒B和扬声器B1的距离过近，及时调整两者之间的角度及距离，就能正常使用话筒B；5秒钟后，单片机模块U2的4脚不再输出高电平，继电器J1失电不再吸合其两个控制触点端和两个常闭触点端再次分别闭合；这样，话筒B输出的音频信号又能正常经话筒前置放大电路U-1信号放大后、进入有源音箱本体内音频放大电路U，使用者又能正常使用话筒B功能；如果5秒钟后，使用者未调整话筒B和扬声器B1之间的间距以及角度，还有可能导致啸叫产生时，那么在控制电路作用下，控制电路继续将话筒B信号输出端和话筒前置放大电路U-1信号输入端断开，直到使用者调整好话筒B和扬声器B1之间的间距和角度为止、才恢复接通话筒B信号输出端和话筒前置放大电路U-1信号输入端。本新型生产时，可调电阻RP的阻值确定调节，可将话筒对着扬声器，当有源音箱刚产生啸叫时，此刻调节可调电阻RP的阻值，当控制电路控制断开话筒B和话筒前置放大电路U-1信号输入后，可调电阻的阻值就调节到位，实际情况下，调节后可把可调电阻的阻值稍微再调小一点，这样实际应用中，啸叫发生前，控制电路就会有效控制断开话筒B和话筒前置放大电路U-1的信号输入输出。

图2、3中所示，电阻R1阻值是1M；电阻R2阻值是1K；电阻R阻值是4.7K；可调电阻RP规格是4M；二极管VD型号是1N4001；NPN三极管Q1、Q2型号是9013；电解电容C1规格是4.7μF\/25V；无极性电容C2、C3规格是0.01μF；继电器J、J1是松乐品牌、型号DC4123的12V小型继电器，具有两个控制触点端两个常闭触点端、两个常开触点端、两个电源输入端。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

设计图

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