專利名稱：嘯聲檢測電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于音頻混頻器等中的嘯聲檢測電路(howlingdetection circuit)。
背景技術：
當嘯聲出現(xiàn)時，混頻器等需要迅速確定嘯聲源并根據(jù)確定的嘯聲源進行電平控制，頻率特性控制等。關于嘯聲檢測方法，已經(jīng)提出過多種技術。例如，日本專利公開號Heisei 4-277977公開一種技術，其通過測量音頻信號中各頻率成分(frequency component)的電平，將每一頻率成分的已測電平與其他頻率成分的已測電平相比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷非自然高電平的頻率成分是否出現(xiàn)在音頻信號的頻率成分中來檢測嘯聲。
然而，上述技術的缺點在于需要如頻率成分檢測等的復雜程序，導致嘯聲檢測電路的結(jié)構(gòu)復雜以及在混頻器等中安裝嘯聲檢測電路時成本增加。特別，因為混頻器將多個輸入信道的音頻信號混合以產(chǎn)生一輸出信號，所以每一輸入信道都必須具有嘯聲檢測電路，只要嘯聲出現(xiàn)，就可迅速確定輸入信道中作為嘯聲源的信道。在這種結(jié)構(gòu)中，需要與輸入信道數(shù)目相對應的嘯聲檢測電路，因而導致成本增加。
假設自麥克風輸入的音頻信號由放大器放大后經(jīng)揚聲器輸出，然后反饋到麥克風。這樣，如果出現(xiàn)這樣的頻率成分，即其增益在一個由輸入音頻信號到麥克風的環(huán)路中超過“1”，那么嘯聲在該頻率成分中出現(xiàn)。一旦嘯聲出現(xiàn)，只要麥克風和揚聲器之間的位置關系或放大器的增益沒有變化，嘯聲就將不停地繼續(xù)下去。同時，假設人聲或自然樂器聲通過麥克風輸入。這樣，在語音或聲音中會出現(xiàn)“波節(jié)”。該波節(jié)可被視為在發(fā)出語音或聲音期間輸入音頻信號的可變電平降落的時刻。在這點上，可以根據(jù)麥克風輸入中是否出現(xiàn)“波節(jié)”來方便地確定是否曾經(jīng)出現(xiàn)嘯聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種可以利用簡單結(jié)構(gòu)來檢測嘯聲的嘯聲檢測電路。
為達到上述目的，本發(fā)明具有如下結(jié)構(gòu)特征。這里，符號標記為本發(fā)明的說明提供參考。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明上述或其他目的的嘯聲檢測電路包括音頻信號電壓生成器2，4，6和8，其根據(jù)輸入音頻信號的電平產(chǎn)生音頻信號電壓V2；電容器18；指示電路22，24，26，28和30，其根據(jù)監(jiān)控電壓V3而提供警報，該監(jiān)控電壓V3是指穿過電容器18的電壓；放電元件12，當監(jiān)控電壓V3高于或等于音頻信號電壓V2，即音頻信號電壓V2低于或等于監(jiān)控電壓V3時，該放電元件12根據(jù)第一時間常數(shù)((C10+C18)R12)使電容器18放電；以及充電元件16，當監(jiān)控電壓V3低于音頻信號電壓V2，即音頻信號電壓V2高于監(jiān)控電壓V3時，該充電元件16根據(jù)第二時間常數(shù)(R16·C18)使電容器18充電，所述第二時間常數(shù)(R16·C18)大于第一時間常數(shù)((C10+C18)R12)。
優(yōu)選地，本發(fā)明的嘯聲檢測電路的音頻信號電壓生成器2，4，6和8包括限幅器6，當輸入音頻信號的電平低于或等于預定值(齊納電壓Vz)時，使音頻信號電壓V2與輸入音頻信號電平基本成比例，并且當輸入音頻信號的電平超過預定值(齊納電壓Vz)時，限制音頻信號電壓V2的增長以抑制輸入音頻信號電平的升高。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，當監(jiān)控電壓高于或等于音頻信號電壓時電容器根據(jù)第一時間常數(shù)快速放電，而當監(jiān)控電壓低于音頻信號電壓時電容器根據(jù)第二時間常數(shù)緩慢充電。因此，如果位于輸入音頻信號的電平降低處的語音或聲音的“波節(jié)”在說話期間出現(xiàn)，那么監(jiān)控電壓可以立刻下降，從而使利用簡單結(jié)構(gòu)來檢測嘯聲成為可能。


圖1為根據(jù)本發(fā)明示范實施方案的嘯聲檢測電路的電路圖。
具體實施例方式
1.實施方案的結(jié)構(gòu)下面，將結(jié)合圖1對本發(fā)明示范實施方案的嘯聲檢測電路的結(jié)構(gòu)進行說明。
本發(fā)明的嘯聲檢測電路可置于混頻器的每一輸入信道以檢測和顯示相關輸入信道內(nèi)出現(xiàn)的嘯聲。在圖1中，參考數(shù)字2表示放大器，其放大相關輸入信道的輸入音頻信號S1并將放大的音頻信號作為音頻信號S2輸出。通過電阻器4的音頻信號S2施加通過齊納二極管6。這里，當輸入音頻信號S1具有負極性時，齊納二極管6負極的P1點的電壓V1接近“0V”；而當輸入音頻信號S1具有正極性且放大器2的輸出電平低于或等于齊納二極管6的齊納電壓Vz時，齊納二極管6負極的P1點的電壓V1與輸入音頻信號S1的瞬時值成比例。當放大器2的輸出電平超過齊納電壓Vz時，電壓V1接近齊納電壓Vz。
這里，齊納電壓Vz設置為當嘯聲出現(xiàn)在輸入音頻信號S1中時音頻信號S2的幅度期望達到的電平大小。如果音頻信號S2的幅度超過齊納電壓Vz，那么電壓V1具有齊納電壓Vz振幅大小的基本方波。這樣，電壓V1的波形基本不會受到輸入音頻信號S1電平變化的影響。電壓V1通過二極管8施加到并聯(lián)的電容器10和電阻器12上。結(jié)果，二極管8和電阻器12的結(jié)點P2點的電壓V2具有平滑的電壓V1波形。也就是說，在輸入音頻信號S1中出現(xiàn)嘯聲以及音頻信號S2的幅度超過齊納電壓Vz的情況下，電壓V2幾乎是恒定的而與嘯聲的大小無關。這里，電容器10具有2.2μF的電容量C10，電阻器12具有1kΩ的阻抗R12。因此，如果音頻信號S1的電平降低并且電壓V1因此減小，那么電容器10內(nèi)的電荷通過電阻器12快速放電，從而使電壓V2快速減小。
接著信號電壓V2通過二極管14和電阻器16的并聯(lián)電路施加到電容器18上。這里，電容器18一端的P3點的電壓為監(jiān)控電壓V3。二極管14的正極與P3點相連，負極與P2點相連。電阻器16具有68kΩ相對大的阻抗R16，并且電容器18具有22μF相對大的電容C18。結(jié)果，如果電壓V2和V3之間的關系為V2＞V3，那么電阻器16和電容器18的相對大時間常數(shù)為R16·C18＝1.496，電容器18緩慢充電，從而使電壓V3緩慢接近電壓V2。另一方面，如果電壓V2和V3之間的關系為V2＜V3，那么電流從電容器18經(jīng)二極管14到電容器10，從而保持V2V3的狀態(tài)。即V3-V2的值為二極管14最大的正向電壓降(約0.6V)。這種狀態(tài)下，因為電容器10和電容器18內(nèi)的電荷通過電阻器12釋放，故而放電的時間常數(shù)為(C10+C18)R12＝0.0242，約為充電時的1/60。
監(jiān)控電壓V3通過限流電阻器20施加到晶體管26的基極引出端。晶體管26的發(fā)射極引出端通過二極管28接地，電源30的預定直流(DC)電壓通過電阻器24和用于嘯聲報警的發(fā)光二極管(LED)22施加到晶體管26的集電極引出端。假設處于導通狀態(tài)的晶體管26的直流基極電壓為VBE，二極管28的正向電壓降為VD。這樣，當監(jiān)控電壓V3高于或等于導通電壓Von(＝VBE+VD)時，晶體管26打開，允許電流流過LED22、電阻器24、晶體管26以及二極管28，從而點亮LED22。
2.實施方案的工作方式在上述結(jié)構(gòu)中，當嘯聲出現(xiàn)在輸入音頻信號S1中以及音頻信號S2的幅度超過齊納二極管6的齊納電壓Vz時，電壓V1具有齊納電壓Vz幅度大小的基本方波，并且信號電壓V2立即升高到電壓V1平滑的電平。這時，如果電壓V2和V3之間的關系為V2＞V3，那么電容器18通過電阻器16緩慢的充電。在嘯聲出現(xiàn)的情況下，這一狀態(tài)持續(xù)幾秒后監(jiān)控電壓V3開始高于或等于導通電壓Von。結(jié)果，晶體管26開始使LED22發(fā)光。因為混頻器的各輸入信道安裝上述本發(fā)明的嘯聲檢測電路，所以該混頻器的各輸入信道同樣地提供有用于嘯聲報警的LED22，并且該LED22安裝在混頻器的控制板上。因此，如果LED22發(fā)光，那么使用者可以立刻知道在相關輸入信道內(nèi)嘯聲出現(xiàn)的概率高并從而迅速采取必要措施，包括降低相關輸入信道的音量控制器。
另一方面，即使在沒有嘯聲的狀態(tài)下音頻信號S2的幅度偶爾也會超過齊納電壓Vz。然而，在輸入音頻信號S1是對應如通過麥克風輸入的如人聲或普通樂器聲的情況下，語音或聲音的“波節(jié)”，即電平降落的時刻，出現(xiàn)在音頻信號S2中。當音頻信號S2的電平降落時，電壓V2立即下降以與電壓V3相等。接著，電容器10和電容器18內(nèi)存儲的電荷通過電阻器12快速釋放，以使電壓V2和V3變得足夠低。這樣，如果輸入音頻信號S1僅包含人聲或普通樂器聲的話，電容器18內(nèi)存儲的電荷在電壓V3達到導通電壓Von之前便釋放，因此LED22不發(fā)光。
如上所述，音頻信號電壓生成器產(chǎn)生音頻信號電壓V2，當輸入音頻信號V1無嘯聲噪聲(howling noise)時該音頻信號電壓V2具有可變電壓電平，當輸入音頻信號V1包含嘯聲噪聲時該音頻信號電壓V2具有不變的電壓電平。音頻信號電壓V2的可變電壓電平驅(qū)動放電元件12以防止監(jiān)控電壓V3升高，而音頻信號電壓V2的不變電壓電平驅(qū)動充電元件16以幫助監(jiān)控電壓V3升高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方案，可以利用簡單的電路檢測輸入音頻信號S1中出現(xiàn)的嘯聲。特別地，當音頻信號S1的電平緩慢由“0”上升時，電壓V2與音頻信號S1的幅度成比例地緩慢增長。然而，當音頻信號S2的幅度達到齊納二極管6的齊納電壓Vz后，電壓V2受限以保持基本恒定。因此，當嘯聲出現(xiàn)時，可以根據(jù)基本相同的基于嘯聲持續(xù)時間的基準來檢測嘯聲的出現(xiàn)，而幾乎與嘯聲的電平無關。
3.改進的實施方案盡管為了說明性目的已經(jīng)公開本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領域的技術人員可以理解如下所述的各種改變、增加、替換都是可能的。
(1)盡管本發(fā)明上述實施方案中公開的電容器18的充電時間常數(shù)約為其放電時間常數(shù)的60倍，但是時間常數(shù)比并不僅限于此。只要充電時間常數(shù)大于放電時間常數(shù)就能夠取得本發(fā)明的效果。例如，充電時間常數(shù)優(yōu)選為放電時間常數(shù)的10倍或更多，更優(yōu)選地為30倍或更多，最優(yōu)選地為50倍或更多。
如上所述，充電時間常數(shù)設置為大于放電時間常數(shù)的10倍，更優(yōu)選地為30倍或更多，并且最優(yōu)選地為50倍或更多，以便與電容器18的充電相比放電元件12使電容器18快速放電，與電容器18的放電相比充電元件16使電容器緩慢充電。典型地，放電時間設置為小于0.1秒而充電時間設置為大于1秒。
(2)盡管上述實施方案公開的嘯聲檢測電路應用于音頻混頻器，但本發(fā)明并不僅限于此。本發(fā)明的嘯聲檢測電路能夠應用在各類音頻設備的嘯聲檢測中。例如，上述實施方案的電路可置于在單獨的麥克風中。這樣，假設LED22發(fā)光，相關麥克風的使用者就能夠識別在相關麥克風中出現(xiàn)的嘯聲，并從而采取必要措施，包括改變麥克風的方向。
權(quán)利要求
1.一種嘯聲檢測電路，包括音頻信號電壓生成器，其根據(jù)輸入音頻信號的電平生成音頻信號電壓；電容器，其可根據(jù)音頻信號電壓進行充放電，并獲得監(jiān)控電壓；指示電路，其通過監(jiān)控電壓激活以提供表示在輸入音頻信號中包含嘯聲噪聲的報警；放電元件，當音頻信號電壓低于監(jiān)控電壓時其根據(jù)第一時間常數(shù)使電容器放電，從而降低監(jiān)控電壓；以及充電元件，當音頻信號電壓高于監(jiān)控電壓時其根據(jù)設定為比第一時間常數(shù)大的第二時間常數(shù)使電容器充電，從而升高監(jiān)控電壓以激活指示電路。
2.如權(quán)利要求1所述的嘯聲檢測電路，其中音頻信號電壓生成器包括限幅器，當輸入音頻信號的電平低于預定值時該限幅器使音頻信號電壓與輸入音頻信號的電平基本成比例，并且當輸入音頻信號的電平超過預定值時該限幅器限制音頻信號電壓的增長以抑制輸入音頻信號電平的升高。
3.如權(quán)利要求1所述的嘯聲檢測電路，其中第二時間常數(shù)設置為大于第一時間常數(shù)的10倍，以便與電容器的充電相比放電元件使電容器快速放電，以及與電容器的放電相比充電元件使電容器緩慢充電。
4.如權(quán)利要求3所述的嘯聲檢測電路，其中第二時間常數(shù)設置為大于第一時間常數(shù)的50倍。
5.如權(quán)利要求1所述的嘯聲檢測電路，其中音頻信號電壓生成器產(chǎn)生音頻信號電壓，當輸入音頻信號無嘯聲噪聲時該音頻信號電壓具有可變電壓電平，并且當輸入音頻信號包含嘯聲噪聲時該音頻信號電壓具有不變的電壓電平，音頻信號電壓的可變電壓電平驅(qū)動放電元件以避免監(jiān)控電壓升高，而音頻信號電壓的不變電壓電平驅(qū)動充電元件以幫助監(jiān)控電壓升高。
全文摘要
在嘯聲檢測電路中，音頻信號電壓生成器根據(jù)輸入音頻信號的電平生成音頻信號電壓；電容器可根據(jù)音頻信號電壓進行充放電，并獲得監(jiān)控電壓；指示電路由監(jiān)控電壓激活并提供表示在輸入音頻信號中包含嘯聲噪聲的報警；當音頻信號電壓低于監(jiān)控電壓時放電元件根據(jù)第一時間常數(shù)使電容器放電，從而降低監(jiān)控電壓；當音頻信號電壓高于監(jiān)控電壓時充電元件根據(jù)設定為比第一時間常數(shù)大的第二時間常數(shù)使電容器充電，從而升高監(jiān)控電壓以激活指示電路。
文檔編號H04R3/02GK1829392SQ20061000803
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月1日
發(fā)明者田代孝裕 申請人:雅馬哈株式會社