采用窗口比较器的音频信号检测电路制造技术

本发明专利技术公开一种采用窗口比较器的音频信号检测电路，包括有源带通滤波器、窗口比较器、施密特触发器和驱动电路。有源带通滤波器滤波放大后的信号控制窗口比较器对储能电容充放电，每周期充电电荷量与放电电荷量的大小关系决定了施密特触发器输入端电平的高低，经驱动电路进行输出。本发明专利技术解决了现有技术功耗高、体积大、分辨力低、抗干扰能力差的问题，使得本发明专利技术的电路结构简单且便于集成，实现对音频信号的高可靠性高分辨力的检测，可用作卫星电视接收设备中的22kHz中频切换开关，也可应用于唤醒待机的音频设备。

【技术实现步骤摘要】
采用窗口比较器的音频信号检测电路
本专利技术属于电子
，更进一步涉及模拟集成电路中的一种采用窗口比较器的音频信号检测电路。本专利技术可以作为卫星数字电视接收设备中的22kHz中频切换开关，也可应用于唤醒待机的音频设备。
技术介绍
如今的卫星电视接收机采用Ku波段天线，由于Ku波段的频率范围在10.7GHz～12.75GHz之间，其带宽大大超出接收机中频输入950MHz～2150MHz的频率范围，为了让接收机覆盖全Ku波段，将Ku波段分为10.7GHz～11.9GHz和11.55GHz～12.75GHz两个频段区间，分别对应使用高频头(LNB)的9.75GHz与10.6GHz高低频两个本振以达到全Ku波段的接收覆盖。两个本振中始终只会有一个在工作，就是由22kHz开关来完成两个本振的切换。22kHz开关通过检测与接收机连接的同轴电缆中有无22kHz方波，从而控制本振的切换，无22kHz方波时开启低频本振，有22kHz方波时开启高频本振。传统技术多数使用分立器件制作22kHz中频切换开关，缺点在于体积大、功耗高、可靠性不高，且所控制的本振需要额外的电源模块。华芯微电子有限公司在其申请的专利文献“可集成的22KHz包络检测及频带开关电路”(申请号201010211775.5，申请公布号CN101895707A)中提出一种以有源滤波电路、峰值检波电路、电平比较电路和驱动电路为核心的22KHz信号检测电路。该电路实现的基本思想是将输入信号进行滤波处理，筛选出22KHz信号，再放大发送至峰值检波电路，连续收到上述22KHz信号则输出电压为高电平，反之输出低电平，并使用驱动电路输出。该电路存在的不足之处是：由于峰值检波电路输出电压的最大值受有源滤波电路输出信号幅度的限制，只有当有源滤波电路输出信号幅度超过电平比较电路的阈值才能被检测到，分辨力差。TCL通力电子(惠州)有限公司在其拥有的专利技术“音频信号检测开关电路及音频设备”(申请号201720295180.X授权公告号CN206743523U)中提出一种以负反馈放大电路、信号转换电路和开关输出电路为核心的音频信号检测开关电路。该电路实现的基本思想是将输入的音频信号先后通过一级负反馈放大电路、二级负反馈放大电路进行放大处理后输出，再用信号转换电路把放大后的交流音频信号转换成直流驱动信号，输出至开关输出电路。该专利技术存在的不足之处是：该信号检测电路的一级与二级负反馈放大电路先后放大输入信号中的噪声，使得该音频信号检测电路的抗干扰能力差。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有的音频信号检测技术的不足，提出一种采用窗口比较器的音频信号检测电路，用于解决现有技术存在的功耗高、体积大、分辨力低、抗干扰能力差的问题。实现本专利技术目的的思路是：由有源带通滤波器滤除噪声并放大所检测音频信号，增强电路的抗干扰能力。经窗口比较器把交流电压信号转换为电流输出至储能电容，每周期充电电荷量与放电电荷量的大小关系决定了施密特触发器输入端电压处于上升或下降状态，使得施密特触发器的输入端电压在所检测的音频信号微弱时仍可持续上升，提高了电路检测分辨力。最后使用反相器与一对驱动电路将施密特触发器的直流信号输出。电路可采用CMOS工艺或BCD工艺实现，满足模拟电路低功耗小体积发展趋势的要求。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。本专利技术的电路包括有源带通滤波器、施密特触发器、驱动电路、窗口比较器，所述有源带通滤波器中的两级运算放大器AMP的同相输入端接第二参考电压V2，输入端Vin、电阻R1、电容C1依次串联后与两级运算放大器AMP的反相输入端相连，电阻R2与电阻R3串联后跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电容C2跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电阻R4的一端连接第二参考电压V2，另一端连接电阻R2与电阻R3的连接点P1，两级运算放大器AMP的输出端接所述窗口比较器的输入端IN，窗口比较器的上窗口电压输入端RH接第一参考电压V1，窗口比较器的下窗口电压输入端RL接第三参考电压V3，窗口比较器的输出端OUT接所述施密特触发器的输入端，储能电容C3的一端接地，另一端接窗口比较器的输出端与施密特触发器的输入端之间，施密特触发器的输出端与驱动电路D1的输入端和反相器INV的输入端相连，反相器INV的输出端接驱动电路D2的输入端，驱动电路D1的输出端接上输出端HB，驱动电路D2的输出端接下输出端LB。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：第一，由于本专利技术的有源带通滤波器加入了电阻R4，降低了有源带通滤波器中心频率，只需选取较小电阻值与电容值即可把中心频率设置为音频，便于在集成电路中实现本专利技术，克服了现有技术中使用分立器件制作的22kHz中频切换开关体积大的问题，使得本专利技术减小了电路面积与功耗。第二，由于本专利技术采用了窗口比较器与储能电容C3，将经有源带通滤波器放大后的交流电压信号转换为持续上升的电压信号，克服了现有技术中峰值检波电路输出电压最大值受有源滤波电路输出信号幅度限制的问题，使得本专利技术施密特触发器的输入端电压在所检测的音频信号微弱时仍可持续上升，提高了电路检测音频信号的分辨力。第三，由于本专利技术的驱动电路可提供数十毫安级的输出电流，克服了现有技术用于22kHz中频切换开关控制的本振时需要额外电源模块，由此增加了卫星数字电视接收设备电路面积的问题，使得本专利技术可直接为22kHz中频切换开关控制的本地振荡器供电，减小了电路面积。本专利技术解决了现有技术功耗高、体积大、分辨力低、抗干扰能力差的问题，使得本专利技术的电路结构简单且便于集成，实现对音频信号的高可靠性高分辨力的检测。附图说明图1为本专利技术的电路框图；图2为本专利技术窗口比较器的电原理图；图3为本专利技术实施例中驱动电路的电原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。参照附图1，对本专利技术的电路整体结构作进一步详细的说明。本专利技术的电路包括有源带通滤波器、窗口比较器、施密特触发器、驱动电路。所述有源带通滤波器中的两级运算放大器AMP的同相输入端接第二参考电压V2，输入端Vin、电阻R1、电容C1依次串联后与两级运算放大器AMP的反相输入端相连，电阻R2与电阻R3串联后跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电容C2跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电阻R4的一端连接第二参考电压V2，另一端连接电阻R2与电阻R3的连接点P1，两级运算放大器AMP的输出端接所述窗口比较器的输入端IN。所述有源带通滤波器采用的传递函数如下：其中，H表示有源带通滤波器的传递函数，s表示输入的待检测音频信号的复频率，电阻R1、R2、R3、R4的取值范围为[0.1，2000]，其单位为kΩ，电容C1和C2的取值范围为[0.5，40]，单位为pF。有源带通滤波器的中心频率ω0由公式(1)可知：由公式(2)可见，本专利技术在常规有源带通滤波器的基础上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用窗口比较器的音频信号检测电路，包括有源带通滤波器、施密特触发器、驱动电路，其特征在于，还包括窗口比较器，所述有源带通滤波器中的两级运算放大器AMP的同相输入端接第二参考电压V

【技术特征摘要】
1.一种采用窗口比较器的音频信号检测电路，包括有源带通滤波器、施密特触发器、驱动电路，其特征在于，还包括窗口比较器，所述有源带通滤波器中的两级运算放大器AMP的同相输入端接第二参考电压V2，输入端Vin、电阻R1、电容C1依次串联后与两级运算放大器AMP的反相输入端相连，电阻R2与电阻R3串联后跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电容C2跨接在两级运算放大器AMP的反相输入端与输出端之间，电阻R4的一端连接第二参考电压V2，另一端连接电阻R2与电阻R3的连接点P1，两级运算放大器AMP的输出端接所述窗口比较器的输入端IN，窗口比较器的上窗口电压输入端RH接第一参考电压V1，窗口比较器的下窗口电压输入端RL接第三参考电压V3，窗口比较器的输出端OUT接所述施密特触发器的输入端，储能电容C3的一端接地，另一端接窗口比较器的输出端与施密特触发器的输入端之间，施密特触发器的输出端与驱动电路D1的输入端和反相器INV的输入端相连，反相器INV的输出端接驱动电路D2的输入端，驱动电路D1的输出端接上输出端HB，驱动电路D2的输出端接下输出端LB。


2.根据权利要求1所述的采用窗口比较器的音频信号检测电路，其特征在于，所述有源带通滤波器采用的传递函数如下：



其中，H表示有源带通滤波器的传递函数，s表示输入的待检测音频信号的复频率，电阻R1、R2、R3、R4的取值范围为[0.1，2000]，其单位为kΩ，电容C1和C2的取值范围为[0.5，40]，单位为pF。


3.根据权利要求1所述的采用窗口比较器的音频信号检测电路，其特征在于，所述窗口比较器中的第一PMOS管MP1的源极、第二PMOS管MP2的源极、第三PMOS管MP3的源极、第四PMOS管MP4的源极均与电源VDD相连，第一PMOS管MP1的栅极与漏极相连并与第二PMOS管MP2的栅极、电流偏置IBIAS相连；所述第二PMOS管MP2的漏极与第六PMOS管MP6的源极和第五PMOS管MP5的源极相连；所述第三P...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁冰，肖浪骐，王炳源，李江山，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61