一种音频高低通滤波装置及音频播放设备的制作方法

1.本实用新型涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种音频高低通滤波装置及音频播放设备。


背景技术：

2.传统的音频播放设备的音频应用电路中，音频输入信号经过运算放大器，对全频段范围进行放大并送入到功率放大器。在全频范围情况下，针对音频信号指标中的信噪比，会有所影响，后级功放会对全频范围内的信号进行放大，使信噪比指标下降；而且针对全频范围播放，部分后级数字功放芯片有可能产生频率共振，严重情况下可能使功放芯片损坏，降低了音频播放设备的工作稳定性。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种音频高低通滤波装置及音频播放设备，能过滤出满足人耳所能接收的音频频段，而且音频信号的过滤效果好，能够降低音频信号的信噪比，提高数字功放芯片的工作稳定性。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种音频高低通滤波装置，包括四阶低通滤波器和与四阶低通滤波器连接的四阶高通滤波器，四阶低通滤波器的输入端用于与音频信号输入端连接，四阶高通滤波器的输出端外接功率放大器；四阶低通滤波器包括第一级二阶低通滤波电路和与第一级二阶低通滤波电路连接的第二级二阶低通滤波电路；四阶高通滤波器包括与第二级二阶低通滤波电路连接的第一级二阶高通滤波电路和与第一级二阶高通滤波电路连接的第二级二阶高通滤波电路。
5.作为上述方案的改进，第一级二阶低通滤波电路包括第一电阻、第一电容、第二电阻、第二电容和第一运算放大器，音频信号输入端经第一电阻、第一电容的第一端、第二电阻和第二电容的第一端并与第一远算放大器的同向输入端连接；第一电容的第二端分别与第一运算放大器的反向输入端和输出端连接，第二电容的第二端接地，第一运算放大器的输出端与第二级二阶低通滤波电路的输入端连接。
6.作为上述方案的改进，第二级二阶低通滤波电路包括第三电阻、第三电容、第四电阻、第四电容和第二运算放大器，第一运算放大器的输出端经第三电阻、第三电容的第一端、第四电阻和第四电容的第一端并与第二运算放大器的同向输入端连接；第三电容的第二端分别与第二运算放大器的反向输入端和输出端连接，第四电容的第二端接地，第二运算放大器的输出端与第一级二阶高通滤波电路的输入端连接。
7.作为上述方案的改进，第一级二阶高通滤波电路包括第五电容、第五电阻、第六电容、第六电阻和第三运算放大器，第二级二阶低通滤波电路的输出端经第五电容、第五电阻的第一端、第六电容和第六电阻的第一端并与第三远算放大器的同向输入端连接，第五电阻的第二端分别与第三远算放大器的反向输入端和输出端连接，第六电阻的第二端接地，第三运算放大器的输出端与第二级二阶高通滤波电路的输入端连接。
8.作为上述方案的改进，第二级二阶高通滤波电路包括第七电容、第七电阻、第八电容、第八电阻和第四运算放大器，第三运算放大器的输出端经第七电容、第七电阻的第一端、第八电容和第八电阻的第一端并与第四远算放大器的同向输入端连接，第七电阻的第二端分别与第四远算放大器的反向输入端和输出端连接，第八电阻的第二端接地，第四运算放大器的输出端与功率放大器连接。
9.本实用新型还提供了一种音频播放设备，包括上述的音频高低通滤波装置和与音频高低通滤波装置连接的功率放大器。
10.实施本实用新型，具有如下有益效果：
11.本实用新型的音频高低通滤波装置及音频播放设备，能够对输入音频信号的频率范围进行过滤，并保留60hz-16khz的音频信号频段至功率放大器中，以便于后续进行音频播放。60hz-16khz的音频信号频段能够满足人耳所能接收的音频频段，而且音频信号的过滤效果好，能够降低音频信号的信噪比，提高数字功放芯片的工作稳定性。
附图说明
12.图1是本实用新型的音频高低通滤波装置的结构示意图；
13.图2是实用新型的音频高低通滤波装置的电路图；
14.图3是本实用新型的音频播放设备的结构示意图。
具体实施方式
15.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。
16.如图1所示，本实用新型的具体实施例提供了一种音频高低通滤波装置，包括四阶低通滤波器1和与四阶低通滤波器1连接的四阶高通滤波器2，四阶低通滤波器1的输入端用于与音频信号输入端连接，四阶高通滤波器2的输出端外接功率放大器3；四阶低通滤波器1包括第一级二阶低通滤波电路11和与第一级二阶低通滤波电路11连接的第二级二阶低通滤波电路12；四阶高通滤波器2包括与第二级二阶低通滤波电路12连接的第一级二阶高通滤波电路21和与第一级二阶高通滤波电路21连接的第二级二阶高通滤波电路22。
17.通过四阶低通滤波器1能够滤掉输入的音频信号中的16khz以上的高频信号，通过四阶高通滤波器2能够滤掉60hz以下的低频信号。从而输出60hz-16khz的音频信号频段至功率放大器3中，以便于后续进行音频播放。60hz-16khz的音频信号频段能够满足人耳所能接收的音频频段，而且音频信号的过滤效果好，能够降低音频信号的信噪比，避免数字功放芯片产生频率共振，提高数字功放芯片的工作稳定性。
18.具体地，如图2所示，图2是本实施例的具体电路图。
19.优选地，第一级二阶低通滤波电路11包括第一电阻r13、第一电容c1、第二电阻r6、第二电容c9和第一运算放大器u1a，音频信号输入端audio_in经第一电阻r13、第一电容c1的第一端、第二电阻r6和第二电容c9的第一端并与第一远算放大器u1a的同向输入端连接；第一电容c1的第二端分别与第一运算放大器u1a的反向输入端和输出端连接，第二电容c9的第二端接地，第一运算放大器u1a的输出端与第二级二阶低通滤波电路12的输入端连接。
20.需要说明的是，通过调整第一电阻r13、第一电容c1、第二电阻r6、第二电容c9的数值可改变音频信号中的高频信号的滤除范围。本实施例的第一级二阶低通滤波电路11的截至频率设定在20khz，以滤掉20khz以上的高频信号；通过对音频信号进行二次过滤以提高过滤效果和过滤精度。
21.优选地，第二级二阶低通滤波电路12包括第三电阻r4、第三电容c2、第四电阻r5、第四电容c8和第二运算放大器u1b，第一运算放大器u1a的输出端经第三电阻r4、第三电容c2的第一端、第四电阻r5和第四电容c8的第一端并与第二运算放大器u1b的同向输入端连接；第三电容c2的第二端分别与第二运算放大器u1b的反向输入端和输出端连接，第四电容c8的第二端接地，第二运算放大器u1b的输出端与四阶高通滤波器5的输入端连接。
22.需要说明的是，通过调整第三电阻r4、第三电容c2、第四电阻r5、第四电容c8的数值可进一步调整音频信号中的高频信号的滤除范围。本实施例的第二级二阶低通滤波电路12用于进一步滤掉音频信号中的16khz以上的信号，从而允许16khz及以下的音频信号通过并发送至四阶高通滤波器5的输入端中，进行后续的滤波处理。通过对音频信号进行二次过滤以提高过滤效果和过滤精度。
23.优选地，第一级二阶高通滤波电路21包括第五电容c6、第五电阻r2、第六电容c7、第六电阻r8和第三运算放大器u2a，第二级二阶低通滤波电路12的输出端经第五电容c6、第五电阻r2的第一端、第六电容c7和第六电阻r8的第一端并与第三远算放大器u2a的同向输入端连接，第五电阻r2的第二端分别与第三远算放大器u2a的反向输入端和输出端连接，第六电阻r8的第二端接地，第三运算放大器u2a的输出端与第二级二阶高通滤波电路22的输入端连接。
24.需要说明的是，通过调整第五电容c6、第五电阻r2、第六电容c7、第六电阻r8的数值可改变音频信号中的低频信号的滤除范围。本实施例的第一级二阶高通滤波电路21用于滤掉音频信号中的10hz以下的信号，从而允许10hz-16khz的音频信号通过并发送至第二级二阶高通滤波电路22中。通过对音频信号进行二次过滤以提高过滤效果和过滤精度。
25.优选地，第二级二阶高通滤波电路22包括第七电容c4、第七电阻r1、第八电容c5、第八电阻r7和第四运算放大器u2b，第三运算放大器u2b的输出端经第七电容c4、第七电阻r1的第一端、第八电容c5和第八电阻r7的第一端并与第四远算放大器u2b的同向输入端连接，第七电阻r1的第二端分别与第四远算放大器u2b的反向输入端和输出端连接，第八电阻r7的第二端接地，第四运算放大器u2b的输出端经第九电容c3和第九电阻r3并与功率放大器3连接，以便于后续的音频播放。
26.需要说明的是，通过调整第七电容c4、第七电阻r1、第八电容c5、第八电阻r7的数值可进一步调整音频信号中的低频信号的滤除范围。本实施例的第二级二阶高通滤波电路22用于滤掉音频信号中的60hz以下的信号，从而允许60hz-16khz的音频信号通过并发送至第二级二阶高通滤波电路22中。通过对音频信号进行二次过滤以提高过滤效果和过滤精度。60hz-16khz的音频信号频段能够满足人耳所能接收的音频频段，而且音频信号的过滤效果好，能够降低音频信号的信噪比，避免数字功放芯片产生频率共振，提高数字功放芯片的工作稳定性。
27.其中，第一运算放大器u1a、第二运算放大器u1b、第三运算放大器u2a和第四运算放大器u2b用于起电压跟随器或单位增益缓冲器作用，其不对电压进行放大，但是提高了电
路的驱动能力，以提高滤除每个频段的动态响应。
28.需要说明的是，第一运算放大器u1a和第二运算放大器u1b组成第一双运算放大器，第三运算放大器u2a和第四运算放大器u2b组成第二双运算放大器u2，第一双运算放大器和第二双运算放大器的电源端均接12v电压，两者的接地端均接-12电压。第一双运算放大器和第二双运算放大器的型号优选为ne5532，但不限于此，可根据实际情况选取。
29.如图3所示，本实用新型的具体实施例还提供了一种音频播放设备，包括上述的音频高低通滤波装置和与音频高低通滤波装置连接的功率放大器3。由于上述的音频高低通滤波装置具有上述的技术效果，包括上述的音频高低通滤波装置的音频播放设备4也应具有上述的技术效果，在此不再赘述。
30.以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。