音频信号处理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种音频信号处理电路，其特征在于：由低通滤波器、半周放大器、峰值检波器、差分放大器以及谷值信号提取电路组成，低通滤波器采集音频信号，半周放大器将信号进行半周整流和放大，峰值检波器获取半周信号的包络线信号并送入差分放大器的正相输入端，包络线信号还送入谷值信号提取电路中，提取出包络线信号的谷值包络线并将其送入差分放大器的反相输入端，差分放大器将正、反两路信号进行差分放大，最后输出音频信号的幅度变化值。其显著效果是：电路结构简单，容易实现，专门针对音乐中的音频信号进行处理，去除了音频信号中的直流分量，输出的幅度变量信号具有更大的动态范围，满足各种声控灯饰的应用需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及信号处理技术，具体地说，是一种音频信号处理电路。
技术介绍
城市夜景通常由灯光和音乐组成，为了增加城市美感，控制过程中，灯光的变化需 要与音乐中主节奏的起伏变化相配合。因此，在声控设备中往往需要一种音频信号处理电路，它可以采集音乐信号，并将音乐中的音频信号进行处理，取出音频信号的幅度变量信号，从而实现声光同步控制。现有的音频信号处理电路往往是针对语音处理，由于语音信号频率与音乐中的音频信号频率存在差异，一般情况下不能通用。而且现有的音频信号处理往往都是采用包络检波电路来检测音频信号的包络变化，具有一定的直流分量，如果直接传输到声音同步控制设备，控制设备不能达到最大动态范围。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种音频信号处理电路，专门针对音乐中的音频频率范围进行处理，而且去除音频信号中的直流分量，使其幅度变量具有更大的动态范围，因此满足声控灯饰的应用需求。为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是一种音频信号处理电路，其关键在于由低通滤波器、半周放大器、峰值检波器、差分放大器以及谷值信号提取电路组成，所述低通滤波器的输入端作为信号拾取端来采集音频信号，该音频信号经过所述低通滤波器后送入所述半周放大器中，该半周放大器将接收的信号进行半周整流和放大，然后输出半周信号到所述峰值检波器中，该峰值检波器获取所述半周信号的包络线信号并将该包络线信号送入所述差分放大器的正相输入端，该包络线信号还送入所述谷值信号提取电路中，该谷值信号提取电路提取所述包络线信号的谷值包络线并将该谷值包络线送入所述差分放大器的反相输入端，所述差分放大器将正、反两路信号进行差分放大，最后输出音频信号的幅度变化值。所述低通滤波器由运放0P1、电容Cl、电阻R2以及电阻R5组成，所述电阻R2的一端作为信号拾取端，该电阻R2的另一端连接所述运放OPl的反相输入端，该运放OPl的正相输入端接地，在所述运放OPl的反相输入端和输出端之间串接所述电容Cl，在该电容Cl的两端并联所述电阻R5，所述运放OPl的输出端为该低通滤波器的输出端。经过频谱分析，由于大多数音乐的音频信号主节奏的起伏主要体现在低频段信号的幅度，为了达到更好的声音同步效果，运放0P1、电容C2、电阻R2和电阻R5组成低通滤波器，提升音频信号中的低频部分。所述半周放大器由电阻R1、二极管D1、运放0P2以及电阻R3和电阻R4组成，所述电阻Rl的一端作为该半周放大器的输入端，该电阻Rl的另一端连接所述运放0P2的正相输入端，所述电阻Rl的另一端还与所述二极管Dl的负极相连，该二极管Dl的正极接地，所述运放0P2的反相输入端与所述电阻R3的一端连接，该电阻R3的另一端接地，在运放0P2的反相输入端和输出端之间还串接所述电阻R4，所述运放0P2的输出端为该半周放大器的输出端。电阻Rl和二极管Dl组成半周整流器，当输入端的电压大于接地电压，二极管Dl截止，输入信号的正半周通过电阻Rl进入运放0P2同相输入端，电阻R3和电阻R4控制运放0P2的增益。所述峰值检波器由电阻R6、二极管D2、电阻R8以及电容C2组成，所述电阻R6的一端为该峰值检波器的输入端，该电阻R6的另一端与所述二极管D2的正极连接，该二极管D2的负极与所述电阻R8的一端连接，该电阻R8的另一端接地，所述二极管D2的负极还与所述电容C2的一端连接，该电容C2的另一端接地，所述电容C2的一端为该峰值检波器的输出端。在峰值检波器中，电阻R6的阻值需要远远大于电阻R8，当一个音频信号的正半周输入时，信号通过电阻R6和二极管D2使电容C2快速充电到峰值电压，信号达到峰值过后电容C2通过电阻R8放电，使其输出音频半周信号的包络线信号。根据不同需求，所述电容C2与电阻R8组成放电电路，其时间常数为30ms IOOms，从而获得较明显的音频起伏效果。所述谷值信号提取电路由运放0P4、二极管D3、电阻R10、电容C3以及电阻R9组成，所述运放0P4的正相输入端为该谷值信号提取电路的输入端，该运放0P4的反相输入端与输出端连接，该运放0P4的输出端与所述二极管D3负极相连，该二极管D3的正极与所述电阻RlO的一端连接，该电阻RlO的另一端接地，该二极管D3的正极还与所述电容C3的一端连接，该电容C3的另一端接电源正极V+，该二极管D3的正极还与所述电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端为该谷值信号提取电路的输出端。输入的信号通过运放0P4缓冲后由二极管D3和电容C3提取信号谷值，当运放0P4输出电压高于二极管D3正极端的电压时，二极管D3截止，电容C3通过电阻RlO缓慢放电，电容C3和电阻RlO时间常数一般取IS以上，从而输出信号的谷值包络线。所述差分放大器由运放0P3、电阻R7以及可变电阻Wl组成，所述运放0P3的正相输入端与所述峰值检波器的输出端连接，所述运放0P3的反相输入端与所述谷值信号提取电路的输出端连接，在运放0P3的反相输入端和输出端之间串接所述电阻R7，该运放0P3的输出端与所述可变电阻Wl的一个固定端连接，该可变电阻Wl的另一固定端接地，该可变电阻Wl的滑动端为信号输出端输出音频信号的幅度变化值。根据音乐中音频信号的频率范围确定，所述低通滤波器的截止频率为200Hz 500Hz。本技术的显著效果是电路结构简单，容易实现，专门针对音乐中的音频信号进行处理，而且去除了音频信号中的直流分量，输出的幅度变量信号具有更大的动态范围，满足各种声控灯饰的应用需求，实现声光同步效果。附图说明图I是本技术的电路原理框图；图2是本技术的电路原理图；图3为音频输入信号波形；图4为音频半周信号波形；图5为音频包络线信号波形；图6是音频包络线的谷值信号波形；图7是音频信号幅度变化信号波形。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的说明。如图I所示，一种音频信号处理电路，由低通滤波器I、半周放大器2、峰值检波器3、差分放大器4以及谷值信号提取电路5组成，所述低通滤波器I的输入端作为信号拾取端来采集音频信号，该音频信号经过所述低通滤波器I后送入所述半周放大器2中，该半周放大器2将接收的信号进行半周整流和放大，然后输出半周信号到所述峰值检波器3中，该峰值检波器3获取所述半周信号的包络线信号并将该包络线信号送入所述差分放大器4的正相输入端，该包络线信号还送入所述谷值信号提取电路5中，该谷值信号提取电路5提取所述包络线信号的谷值包络线并将该谷值包络线送入所述差分放大器4的反相输入端，所述差分放大器4将正、反两路信号进行差分放大，最后输出音频信号的幅度变化值。如图2所示，在具体实施过程中，所述低通滤波器I由运放OPl、电容Cl、电阻R2以及电阻R5组成，所述电阻R2的一端作为信号拾取端，电阻R2的另一端连接运放OPl的反相输入端，运放OPl的正相输入端接地，在运放OPl的反相输入端和输出端之间串接电容Cl，在电容Cl的两端并联所述电阻R5，所述运放OPl的输出端为该低通滤波器I的输出端。所述半周放大器2由电阻R1、二极管D1、运放0P2以及电阻R3和电阻R4组成，所述电阻Rl的一端作为该半周放大器2的输入端，该电阻Rl的另一端连接所述运放0P2的正相输入端，所述电阻Rl的另一端还与所述二极管Dl的负极相连，该二极管Dl的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种音频信号处理电路，其特征在于由低通滤波器(I)、半周放大器(2)、峰值检波器(3 )、差分放大器(4 )以及谷值信号提取电路(5 )组成，所述低通滤波器(I)的输入端作为信号拾取端来采集音频信号，该音频信号经过所述低通滤波器(I)后送入所述半周放大器(2)中，该半周放大器(2)将接收的信号进行半周整流和放大，然后输出半周信号到所述峰值检波器(3)中，该峰值检波器(3)获取所述半周信号的包络线信号并将该包络线信号送入所述差分放大器(4)的正相输入端，该包络线信号还送入所述谷值信号提取电路(5)中，该谷值信号提取电路(5 )提取所述包络线信号的谷值包络线并将该谷值包络线送入所述差分放大器(4)的反相输入端，所述差分放大器(4)将正、反两路信号进行差分放大，最后输出音频信号的幅度变化值。2.根据权利要求I所述的音频信号处理电路，其特征在于所述低通滤波器(I)由运放0P1、电容Cl、电阻R2以及电阻R5组成，所述电阻R2的一端作为信号拾取端，该电阻R2的另一端连接所述运放OPl的反相输入端，该运放OPl的正相输入端接地，在所述运放OPl的反相输入端和输出端之间串接所述电容Cl，在该电容Cl的两端并联所述电阻R5，所述运 放OPl的输出端为该低通滤波器(I)的输出端。3.根据权利要求I所述的音频信号处理电路，其特征在于所述半周放大器(2)由电阻R1、二极管D1、运放0P2以及电阻R3和电阻R4组成，所述电阻Rl的一端作为该半周放大器(2)的输入端，该电阻Rl的另一端连接所述运放0P2的正相输入端，所述电阻Rl的另一端还与所述二极管Dl的负极相连，该二极管Dl的正极接地，所述运放0P2的反相输入端与所述电阻R3的一端连接，该电阻R3的另一端接地，在运放0P2的反相输入端和输出端之间还串接所述电阻R4，所述运放0P2的输出端为该半周放大器(2)的输出端。4.根据权利要求I所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏图，唐蜜，
申请(专利权)人：重庆三弓科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：