CN208691563U - 扩声***增益自适应控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩声***增益自适应控制***，包括信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块、DSP信号处理模块、DSP供电模块、D/A转换模块以及功率放大器；所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接，所述麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接；所述DSP信号处理模块、D/A转换模块、功率放大器顺序连接，所述DSP供电模块为DSP信号处理模块提供电源；所述麦克风信号调理模块与现场声音拾取麦克风连接，所述功率放大器连接外部扬声器。通过本实用新型可以实现自动调整扩声***的音量大小，使得扩声音量合适。

Description

扩声***增益自适应控制***

技术领域

本实用新型扩声调节的技术领域，涉及一种扩声***增益自适应控制***。

背景技术

随着经济社会的发展，许多公共场所都安装了用于扩声的公共广播或语音指引等扩声***。比如：学校、车站、公园、商场等场所的公共广播扩声***可用于播放背景音乐、应急安全指引、业务宣传等。扩声***虽然给人们的工作生活带来方便，但也存在一个不可忽视的问题，即***播放的声音音量是固定的，这会带来两个方面的问题：首先，音量过小***播放的声音会被噪声所掩蔽；其次，音量过大则会产生噪声污染。因此，人们希望扩声***应能够依据扩声现场的噪声大小来自适应地调节扩声***增益：当现场信噪比较高时，应降低***增益；反之则升高。这样既保证了公共场所扩声服务的需求，又维护了公共场所舒适的声环境。

现有的扩声***一般采用无人值守固定扩声增益或者有人值守根据扩声现场噪声大小主观地调整扩声***的增益，上述两种方式，要不扩声效果差、扩声音量过大或者过小，要不人力成本高，因此需要一种无人值守扩声***的增益能自适应控制调整的***。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种扩声***增益自适应控制***，无需人工参与，***能够自适应地调整，使得调整后的现场混合信号明显比原现场混合信号清晰，能够清楚地听到播放的内容。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的扩声***增益自适应控制***，包括信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块、DSP信号处理模块、DSP供电模块、D/A转换模块以及功率放大器；所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接，所述麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接；所述DSP信号处理模块、D/A转换模块、功率放大器顺序连接，所述DSP供电模块为DSP信号处理模块提供电源；所述麦克风信号调理模块与现场声音拾取麦克风连接，所述功率放大器连接外部扬声器。

作为优选的技术方案，所述DSP信号处理模块采用DSP、FPGA、高性能单片机或者PC作为核心处理单元。

作为优选的技术方案，所述现场声音拾取麦克风为高灵敏度的全频麦克风。

作为优选的技术方案，所述麦克风为WM-61A驻极体麦克风。

作为优选的技术方案，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的采样频率为音频信号常用的采样频率，典型值为16000Hz、44100Hz、48000Hz、96000Hz。

作为优选的技术方案，所述D/A转换器的采样频率为音频信号常用的采样频率，典型值为16000Hz、44100Hz、48000Hz、96000Hz。

作为优选的技术方案，所述功率放大器及扬声器为8030C有源音箱。

作为优选的技术方案，所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块、DSP信号处理模块、DSP供电模块和D/A转换模块集成在ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板上。

本实用新型的原理为：

本实用新型是一种扩声***增益自适应控制***，扩声源信号通过信号源输入接口输入到本***，输入的源信号经过输入信号放大模块进行放大以后经过第一A/D转换模块将模拟信号转变成数字信号传输给DSP信号处理模块。DSP信号处理模块通过计算估计当前扩声现场的信噪比，并与设定的信噪比进行比较，当扩声现场信噪比小于设定信噪比时提高源信号增益，反之降低源信号增益。调整增益后的源信号经过D/A转换以后变成模拟音频信号输出到扩声***的功率放大器。功率放大器对信号进行功率放大以后输出到扬声器，最终播放到声场。本***在声场中设置现场声音拾取麦克风对现场声音进行拾取，拾取后对信号经过调理放大和第二A/D转换以后变成数字音频信号传输给DSP信号处理模块，此信号作为反馈信号和源信号一起用于共同计算估计当前扩声现场的信噪比。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型结构简单，可有效地解决了扩声***播放音量固定的问题，使得扩声音量能随着环境噪声音量的变化自适应地进行调整；当环境噪声变大时，扩声音量能快速适量地增大，当环境噪声变小时，扩声音量能快速适量的降低，保证了扩声现场信噪比基本恒定。

2、本实用新型中的***增益采用反馈控制的调节方式，利用现场声音拾取麦克风拾取的现场声音作为反馈量对***增益进行自适应控制，使得当前的***增益既与当前计算估计的扩声现场信噪比有关，亦与前一时刻的***增益有关，***增益既能快速有效的进行调节，同时防止了***增益突变的情况。另外，由于是反馈控制，因此能够实现扩声现场的信噪比跟设定信噪比相差很远时，***增益大幅度快速地进行调整，当扩声现场的信噪比接近设定信噪比时，***增益进行小幅度缓慢地调整，有效防止***增益调节过慢或过度调节的情况。

3、本实用新型中对增益的控制既与设定的期望的信噪比有关，亦与当前的扩声源信号大小有关，这样做有效防止了在噪声大小不变的情况下，扩声源信号大小在一定动态范围内变化时而导致的***增益错误地跟随扩声源信号大小变化而变化以至于降低了扩声源信号的动态范围的情况。同时也能有效防止扩声源信号处于静音段时***增益错误大幅度地增大。

附图说明

图1是本实用新型的扩声***增益自适应控制***的方框图；

图2是本实用新型的一种具体实施***框图；

图3是本实用新型中输入信号放大模块的电路原理图；

图4为本实用新型中麦克风信号调理放大模块的电路原理图；

图5为本实用新型中AD1835集成A/D、D/A芯片及***电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型扩声***增益自适应控制***，包括信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块(图1中与输入信号放大模块连接的A/D转换模块)、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块(图1中与麦克风信号调理放大模块连接的A/D转换模块)、DSP信号处理模块、DSP供电模块、D/A转换模块以及功率放大器；所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接，所述麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接；所述DSP信号处理模块、D/A转换模块、功率放大器顺序连接，所述DSP供电模块为DSP信号处理模块提供电源；所述麦克风信号调理模块与现场声音拾取麦克风连接，所述功率放大器连接外部扬声器。

在本实施例中，信号源经过输入信号放大模块进行放大以及第一A/D转换器进行模数转换以后将转化后的数字信号传输给DSP信号模块，同时现场声音拾取麦克风将拾取到的现场声音经过麦克风信号调理放大模块和第二A/D转换器进行调理放大及模数转换以后将转化后的数字信号传输给DSP信号模块，DSP供电电源模块为DSP信号模块进行供电，DSP信号模块根据输入的两路信号计算出扩声现场的信噪比并据此自动调整源信号的增益大小使扩声现场的信噪比维持在设定的信噪比水平，调整增益后的源信号经过D/A转换模块以后转换成模拟信号并输出到扩声***功率放大器，功率放大器对信号进行放大后通过扬声器在扩声现场进行播放。

如图2所示，是按照图1扩声***增益自适应控制***框图具体实施的***框图。本实施例的***包含一块由ADI公司设计生产并销售的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板、Panasonic公司生产的WM－61A驻极体麦克风和GENLEC公司生产的8030C有源音箱。其中，ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部包含ADSP－21369DSP芯片及其***电路、输入源信号放大电路、麦克风信号调理放大电路、AD1835集成A/D、D/A芯片及***电路、以及整块开发电路板所需的电源供电电路。

图2中的每个部分能在图1的***框图中找到对应的模块。图2中的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部的输入信号放大电路对应图1中的输入信号放大模块，图2中的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部的麦克风信号调理放大电路对应图1中的麦克风信号调理放大模块，图2中的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部的AD1835集成A/D、D/A芯片及***电路对应图1中的两个A/D转换模块和1个D/A转换模块，图2中的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部的ADSP－21369DSP芯片及其***电路对应图1中的DSP信号处理模块，图2中的ADSP－21369EZLITE DSP开发电路板内部的供电模块对应图1中的DSP供电模块，图2中的GENLEC 8030C有源音箱对应图1中的功率放大器及扬声器，图2中的Panasonic WM－61A驻极体麦克风对应图1中的现场声音拾取麦克风。

如图3所示，所述输入信号放大模块包括利用两个运算放大器及若干电阻、电容、电感搭建的两个反相放大器，两个反相放大器级联连接，共同组成信号放大器，AUDIO_VREF_ADC为放大电路提供参考电压。信号从Audio In口输入，经过放大以后分别在输出端ADCRN与ADCRP输出反相放大信号与同相放大信号，进而将放大后的信号输出到AD1835集成A/D、D/A芯片的第一路A/D输入端。

如图4所示，所述麦克风信号调理放大电路包括利用两个运算放大器及若干电阻、电容、电感搭建的两个反相放大器，两个反相放大器级联连接，共同组成信号调理放大器。AUDIO_VREF_ADC为放大电路提供参考电压，R105左侧的AUDIO_VREF_ADC用于提高放大倍数，AUDIO_VREF_ADC通过一个由运算放大器组成的电压跟随器后输入到AIN_LEFT，为驻极体麦克风提供偏置电压。Panasonic WM－61A驻极体麦克风从Mic In口输入，经过放大以后分别在输出端ADCRN与ADCRP输出反相放大信号与同相放大信号，进而将放大后的信号输出到AD1835集成A/D、D/A芯片的第二路A/D输入端。

如图5所示，本实施例中采用AD1835集成A/D、D/A芯片及***电路，图中AD1835左侧的数字引脚与ADSP－21369DSP进行连接，18号FILTR引脚分别经过两个由运算放大器组成的电压跟随器后产生AUDIO_VREF_ADC参考电压和AUDIO_VREF_DAC参考电压。AUDIO OSC电路用于产生AD1835所需要的数字时钟。AD1835中D/A转换输出的信号经过由运算放大器和若干电阻、电容组成DAC电路转换为模拟信号，通过Audio Out接口输出到8030C有源音箱。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.扩声***增益自适应控制***，其特征在于，包括信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块、DSP信号处理模块、DSP供电模块、D/A转换模块以及功率放大器；所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接，所述麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块顺序连接后与DSP信号处理模块连接；所述DSP信号处理模块、D/A转换模块、功率放大器顺序连接，所述DSP供电模块为DSP信号处理模块提供电源；所述麦克风信号调理模块与现场声音拾取麦克风连接，所述功率放大器连接外部扬声器。

2.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述DSP信号处理模块采用DSP、FPGA、高性能单片机或者PC作为核心处理单元。

3.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述现场声音拾取麦克风为全频麦克风。

4.根据权利要求3所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述麦克风为WM-61A驻极体麦克风。

5.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述第一A/D转换器和第二A/D转换器的采样频率为16000Hz、44100Hz、48000Hz或96000Hz。

6.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述D/A转换器的采样频率为16000Hz、44100Hz、48000Hz或96000Hz。

7.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述功率放大器及扬声器为8030C有源音箱。

8.根据权利要求1所述的扩声***增益自适应控制***，其特征在于，所述信号源输入接口、输入信号放大模块、第一A/D转换模块、麦克风信号调理模块、第二A/D转换模块、DSP信号处理模块、DSP供电模块和D/A转换模块集成在ADSP－21369 EZLITE DSP开发电路板上。