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抗噪声传声器的制作方法

  无线期刊登的“强噪声环境中使用的有线对讲机”一文介绍了利用驻极体话筒A和驻极体话筒B串接,由中间连接点与后级放大器相连。因话筒A为源极输出方式,话筒B为漏极输出方式,中间点对同一噪声源所产生的电信号被抵消。虽它能较为有效地抑制噪声的传输,它除文中提到的缺点外,其致命的问题是二路信号的均衡度不能调整,因而对噪声的抑制能力尚不够强,特别是当话筒与扩声喇叭在同一室内时,不能有效地防止回声啸叫(因声反馈引起的啸叫)。

  由四川绵阳无线型移频扩音机,据说明书介绍该机可用来消除室内扩声回声啸叫、提高扩声增益、改善清晰度。该机为消除回声啸叫除常规电路外增设了频率校正电路和移频电路,使整机线路复杂,生产难度大,成本提高。且这种移频扩大器虽能较有效地抑制回声啸叫,但不能抑制噪声的传输,使运用范围受到了限制。

  本发明的目的是提供一个在传声(扩声)设备中既能有效地抑制噪声的传输,又能抑制回声啸叫的电路,该电路虽为一般的常规运放电路,其线路简单、调整方便、成本低廉,但由于运用巧妙,效果极为明显,它适用于各种需要抑制噪声和回声啸叫的传声(扩声)设备中。

  本发明称为抗噪声传声器(简称抗噪器),其基本原理参见图(1)。它由一个(或数个)运放、二(或偶数倍)路声频输入端、一路输出端及供电电路组成。

  电路是一个基本的交流运算放大电路,所以无需满足零输入、零输出的要求,为使电路便于与其它部件相配合,运放宜采用单电源供电。当采用单电源供电时,运算放大器IC的正电源脚与E+相接,负电源脚与地相接,运放输出端直流电平近似为运放供电电压E+的一半,因为输出端通过反馈电阻R3与运放的反相输入端A点相连,所以A点直流电平也近似为1/2E+,为保证运放能正常工作,必须使运放的同相输入端B点的直流电平也近似为1/2E+,调整R5(或R6)使C点电平为1/2E+,因R4跨接在C点与B点之间,所以B点电平也近似为1/2E+。C3为交流旁路电容,使C点为交流零电平。

  CK1、CK3为驻极体话筒(或其它类型需要话筒电压的线为动圈线为隔直流耦合电容,以防止直流电压加在动圈话筒上而产生较大的失线为隔直流耦合电容,使A、B两点直流电位不受前面电路影响。电阻R11可有可无,当不接R11时,放大器的增益由R3/R1+R0比值决定,R0为CK1(CK2)外接电路(可能不是话筒)的输出阻抗,一般R0不应太大,考虑到外接电路不同R0也不同,为减小R0对放大器增益的影响,R1阻值必须取得足够大(与R0相比)。因有R1的存在,为使同相输入支路与反相输入支路的电路平衡必须设有R2,并使R3/R1=R4/R2。当接有R11时,则应使R4=R3.R11/R3+R11,R1=R2,电路才能平衡。W2为运放输出的负载电阻,可根据后级电路(与0点相接)所需要的信号输入电平进行调节。W2采用这种联接方式其目的是便于多路联接(参见图3)。为保证当W2的调节臂接地时,不使运放输出端对地短路,必须设有R9,R9一般不应小于2K。C4与C5为隔直流耦合电容,W1和R10对声频输入信号起分流作用,改变它们的阻值大小,可改变A、B两点的声频信号的电平。为保证当二路输入信号电平有一定差异的时候,调正W1能使A、B两点同幅,必须接有R10,并使W1的阻值为R10的1.5-2倍。

  当CK1或CK2输入声频信号时,运放为基本反相放大电路,当CK3或CK4输入声频信号时(注意CK2必须插入话筒,或对地短接)运放为基本同相放大电路。

  若将两个话筒同时感受到的空间噪声源(包括回声)所产生的电信号进行放大后或直接输入CK1(或CK2)、CK3(或CK4),调正W1或调正前级放大器的增益或采用其它方法,使二路输入信号在A点和B点幅度相等,因运放的共模抑制比高达70分贝以上,因此在输出端噪声电信号被有效地抑制。若进行正常传声或扩声(传递有用信息),人们仅是对着一个话筒讲话的,也就是说运放仅一路有信号输入,处于正常传输状态,在0点有用信息被传送至有关电路。

  下面介绍抗噪器的二种应用实例一、手提喊话器一般手提喊话器的实际喊话功率不能做得太大,这是因为喊话器的喇叭与话筒的距离很近,输出功率大了会因声反馈引起啸叫,目前市场上出售的3W以内的喊话器,当音量电位器开得太大时也会引起回声啸叫。所以说回声啸叫是喊话器普遍存在的问题。南京某生产喊话器的专业厂,为扩大产品系列品种,用日本松下公司生产的5W喊线W喊线W以上功率,但当喊线W就产生回声啸叫,根本无法达到5W喊话功率,同样日本松下公司的5W喊线W,再大也产生啸叫。现利用该厂生产的5W喊线W抗啸叫喊线),图中虚线为抗噪器,其线)完全一样。一个话筒装在壳体后部另一个装在壳体内部的印制版上,故省去了CK1、CK2、CK3、CK4。虚线为喊话器的功放,功放电路为现有技术。选用TA7232双功放集成块,接成BTL电路(对该电路的详细介绍可查无锡江南无线电器材厂产品手册)。E为电池组,按钮开关K用以控制电源通断,C16为电源滤波电容,C14、C15、C13为防振电容,C11、C12为自举电容,C9、C10为隔直电容,C8为隔直耦合电容,C17为纹波滤波电容,SP为放音头,放大器F1的增益由F1输出端2与反相输入端4之间的反馈电阻(在集成块IC内部)与R10的比值决定。F2的增益由F2内部的反馈电阻与R11+R13的比值决定,F2的输入信号是从F1输出端通过R12与R13的分压取得的,其分压衰减量(R12/R13比值)必须等于F2的增益值。整机装好后,将电位器W2调至最大位置,按下K后,调整附图(1)中电位器W1使啸叫消失,喊线瓦(不啸叫)。可见抗噪器对抑制回声啸叫作用明显,并提高了喊话清晰度。若在背景噪声很强的场合喊话又能抑制噪声。

  二、供课堂教学用防啸叫扩声器长期以来供学校课堂教学用的扩音设备未能很好解决,前几年曾试用过无线话筒,现已基本不用,原因是(1)使用效果不佳经常会因频率漂移或因接收死点,扬声器会发出强烈噪声,反会影响教学效果。(2)军事院校使用易泄密。(3)价格高,投资大、维修难。目前有些院校使用移频扩音机将多路话筒分布在黑板和讲台的老师活动区。虽有效果,但投资大,维修难度大,不易推广。

  按图(3)方案制作的抗噪扩音机可用于教室扩音,图(3)中虚线″的线)完全一样,将三路输出联在一起与虚线相连,功放可根据要求的输出功率选用常规电路。将三组抗噪器的6个话筒分布在黑板和讲台范围的合适位置,(若范围大可增加抗噪器的个数),扬声器悬挂在合适位置。然后逐路调整抗噪器,将W2调至最大位置,再调W1,使啸叫消失(注意每调一路,必须将其他各路的W2调至最小位置)。调整好后将每路的W2调至最大,扩声大小可调虚线。老师在黑板与讲台范围讲课,扩声效果极好,话音清晰无啸叫。这种抗噪扩大器效果好,价格低,很有实用价值。

  除上面介绍的应用实例外,抗噪器用处还很广,如(1)由上海交大电子工程系缪民强副教授研制的同频准双工电台于1984年12月19日由上海市高等教育局组织了鉴定,其基本原理是采用声控开关替代电台中的收发按钮。众所周知,防止声控开关误动作与提高声控开关灵敏度是一对很难解决的矛盾,为防止声控误动作则必须降低声控灵敏度,但声控灵敏度的降低,又会出现通话中的漏字和剪音而影响通信的可靠准确性。若加装抗噪器就会有效地解决以上矛盾。又如随着科技发展,计算机语言识别已有发展,语言清晰度好坏将会影响语言识别率,使用抗噪器对提高语言识别率会有积极作用。总之抗噪器使用领域很广,有待进一步开发。

  权利要求一种抗噪声传声器包括声频输入接口、交流运算放大电路、声频输出接口及供电电路,其特征在于利用二个话筒同时感受空间噪声源而产生的同相电信号,通过输入接口,并经过幅度调整使其同幅后,同时分别输至运放的反相输入端和同相输入端,此二信号可视为运放的共模信号,利用运放的共模抑制比高的特点,使噪声电信号在运放输出接口端被有效地抑制。

  专利摘要属传声技术的抗噪声传声器包括一个(或数个)运算放大器;二(或偶数倍)路声频输入端和一路输出端及供电电路。若在二路输入端输入来自同一噪声源(包括扩声回声)的同相同幅电信号,分别加至运放的同相输入端和反相输入端。因运放的共模抑制比高达70分贝以上,所以在输出端噪声信号被有效地抑制。本装置对噪声抑制能力极强,并能极为有效地防止扩音设备的回声啸叫。抗噪器线路简单,运用巧妙、调整方便、成本低廉。

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