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车载音响自动检测播放电路

发布时间:2011-09-15

中心议题:

  • 车载音响自动检测播放电路的组成
  • 车载音响自动检测播放电路分析


目前汽车音响的功能越来越多,从收音、CD到DVD、蓝牙、导航等功能,同时AUX(辅助输入)也是必备的功能,它能将车上用户的便携式音响设备如MP3、iPOD输入到车载音响中进行播放。现对设计的自动检测播放电路进行分析说明。

1 电路组成

本电路共6部分组成:电源电路、电压跟随电路、电压反相放大电路、低通滤波电路、比较电路、检测输出电路。电路图如图1所示:

2 电路分析

2.1 电源电路
电源是由8V和4V组成,8V为运放提供电源,同时用R13和R14分压产生运算放大器的偏置电压4V,提供4个运放的输入偏置电压。

2.2 电压跟随电路
在电压跟随电路中,运放IC1和IC2起到了电压跟随器的作用,将正信号输入端叠加了直流偏置的信号,无变化地传到下一级。运放电压跟随器中输入阻抗很大,输出阻抗很小。由于输入阻抗很大,输入的电压几乎无损失地传递给运放,而输出阻抗很小,又使输出的信号几乎全部传递给后面的电路。运放起了很好的缓冲作用,隔断了后级对输入信号的影响。

在PSPICE中用80mV/1kHz正弦信号进行仿真,跟随电路的输入和输出信号见图2和图3。

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2.3 反相电压放大电路
电路图参见图4。

该电路(其中R7=R8)对交流信号的放大量可由下面公式推导得出:
(VIN1-V-)/R7+(VIN2-V-)R8=(V--VOUT)/R9 (1)
VOUT=VIN1(-R9/R7)+VIN2(-R9/R8) (2)
VOUT=(VIN1+VIN2)(-R9/R7) (3)
VOUT/(VIN1+VIN2)=-R9/R7 (4)

对于交流信号可以将偏置电压等同于地来处理,由式(4)可见调整反相放大器的放大倍数(R9/R7=220k/4.7k=46.8约为33.41dB),可以改变检测电路的灵敏度。放大倍数绝对值越大,能检测到的信号的幅度越小,即灵敏度越高,通常AUX的输入大于100mV,本次仿真用80mV作输入信号。当输入信号较大时,即反相放大电路发生了削波,这时对检测功能也没有影响,从后面的整流电路原理可知输出信号的上部对整流才起作用,当上部信号削波时,说明已达到运放的输出上限,幅度肯定大于未削波的信号的,且本电路只是检测功能,不必顾及信号的失真,故在发生削波现象时,本电路的检测功能没有影响。

C5是防止低频噪声干扰的对策,加了C5后,反相放大器的放大倍数R9/R7中,R9仍为(220k Ω),R7则变成由C5(0.22 μF)和4.7kΩ合成的。电容的容抗为1/(j*w*C),对于低频信号容抗很大,对于高频信号接近短路,这样对于低频信号放大倍数较大幅度减小,而对于高频信号放大倍数几乎不变,起到了抑制低频干扰信号的作用,防止了误触发。图5是该电路对80mV信号放大后在PSPICE中仿真的输出:

2.4 整流电路
整流电路由D1、R10、C6组成(参见图6)。它起到了平缓放大后信号的变化幅度,使它接近直流信号的作用。当V1和V2之间的压差大于二极管的导通电压时,二极管导通,对电容C6充电(同时一部分电流流过R10及比较器的输入阻抗);当V1和V2的压差小于二极管的导通电压时,二极管截止,电容上的电荷通过R10(及比较器的输入阻抗)放电。当放电到V1和V2的压差再次大于二极管的导通电压时,二极管导通,又开始充电的过程。该电路就反复地进行这样的充放电过程。由于R10、C6值都很大,放电的速度很慢,电容电压接近直流。由微分方程可得,放电时间T=RC1n(Vo/Vt),Vo为放电初始电压,Vt为放电后的电压,R为放电通路的电阻值,C为放电的电容值。可见R,C越大,放电时间越长,即电压越不容易变化。图7为整流滤波的仿真输出。


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2.5 比较电路
整流滤波后的信号V2,输入到比较器IC4的正信号端,与IC4的负端电压(V3=Vcc/2=4V))进行比较。当信号电平值大于4V时,比较器输出高电平(V4接近运放的电源8V),当信号电平值小于4V时,比较器输出低电平(V4接近0V),该两个电平将控制后级检测电路。图8为AUX输入信号后经比较器输出高电平的仿真输出,图9为滤波和比较器的仿真输出信号。

2.6 检测输出
比较器输出高电平后,三极管Q1导通,即Q1集电极输出被拉低,电路输出V5为低电平。在本设计中设定低电平为有效,即检测判断AUX有音频输入。

请参见图10,仿真输出低电平信号:

当比较器输出低电平,Q1截止,8V通过R13与微控芯片(MCU)相应端口的输入阻抗RMCUIN进行分压,通常MCU相应端口的输入阻抗RMCUIN≈ 50kΩ,则输出高电平可以由如下计算得到:

电路输出高电平5V,MCU检测为高,判断AUX无信号输入。

这样MCU检测到低电平信号后,将自动切换音源从CD或收音到AUX输入,对AUX信号进行自动播放。

3 总结

本电路简洁有效,可应用在车载音响产品上,进行自动检测播放,提升了用户的体验度。

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