本實用新型涉及數(shù)字音頻播放領(lǐng)域，具體涉及一種音量控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著計算機技術(shù)和智能移動終端的發(fā)展，數(shù)字音樂的播放已經(jīng)變得很平常，并且在多功能、智能化和操控靈活、使用方便上更多地滿足了用戶的需求，而音量控制在其中扮演著重要角色，對音質(zhì)、操控、功能和成本等方面影響大。

目前常見的音量控制裝置利用碳膜電位器、分檔式電位器、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)的組合電路、芯片音量控制器等進行音量控制。其中，碳膜電位器是非常傳統(tǒng)的，優(yōu)點是使用方便，音量變化連續(xù)沒有跳變，帶馬達的型號可以很容易地實現(xiàn)遙控，價格便宜；缺點是同步精度差，起始音量附近的同步誤差常常可以高達幾個dB，電路的設(shè)計上也有位置方面的局限性。分檔式電位器用高質(zhì)量波段開關(guān)加上分體電阻焊成的分檔式電位器，優(yōu)點是解決了同步精度問題，觸點材料和開關(guān)結(jié)構(gòu)良好時；其不足是無法做到音量的精細調(diào)節(jié)，體積也偏大，應(yīng)用不靈活。繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)組成的音量控制的優(yōu)點是，因一組控制信號可以同時控制多個音量單元，很容易實現(xiàn)平衡放大器所需的4聯(lián)或更多的多聯(lián)同步控制，音量控制的步進量可以做到非常精細；缺點是電阻組合形成的對數(shù)曲線不連貫問題，無法連續(xù)精確調(diào)整音量，繼電器的使用數(shù)量也偏多。芯片音量控制器是指非機械接點切換的音量控制，其方式繁復(fù)多樣，性能魚龍混雜，到目前為止，性能最差和最頂級的都在其中，其優(yōu)點是低同步誤差、性能永久不變、操控性能強大；缺點是性能和價格都是兩極分化嚴重，常見的信噪比、分離度、動態(tài)范圍比較低，音染也比較嚴重，而迄今為止最高級的音量控制形式，當(dāng)屬各方面性能都趨于完美的R-2R權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的音量控制，但只局限在Hi-End放大器中應(yīng)用，技術(shù)難度很大，價格昂貴不能普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種應(yīng)用靈活，方便操控且成本低廉的音量控制裝置。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種音量控制裝置，包括順次連接的音量調(diào)節(jié)電路、音頻電壓放大電路和音頻功率放大輸出電路，其特征在于，所述音量調(diào)節(jié)電路包括順次連接的帶音量衰減功能的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路接收數(shù)字音頻信號，對其進行數(shù)模轉(zhuǎn)換及音量衰減后輸出到所述繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路，所述繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路對輸入的模擬音頻信號進行音量衰減后輸出到所述音頻電壓放大電路，所述音頻電壓放大電路對輸入的模擬音頻信號進行電壓放大后輸出到所述音頻功率放大輸出電路進行功率放大；所述音量控制裝置還包括控制電路，所述控制電路配置了兩組音量控制信號輸出端口，所述兩組音量控制信號輸出端口分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路的音量控制信號輸入端口連接。

優(yōu)選地，所述繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路由四組繼電器和四組電阻耦合而成，四組繼電器的控制端口配置為所述繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路的音量控制信號輸入端口。

另一優(yōu)選地，所述音量控制裝置還包括連接在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路之間的低通濾波電路。

目前常見的數(shù)字音頻信號數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的DAC芯片，很多是采用R-2R權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的，無論是中低檔的，還是極其高端的，一般都具備0～-125.5dB共255步級0.5dB步進的音量衰減功能，在一定范圍內(nèi)的音量衰減，例如在0～-12dB以內(nèi)的衰減，音質(zhì)不會劣化，而且其音量衰減是對數(shù)變化的，符合音樂聆聽習(xí)慣；如果DAC芯片的音量衰減過大，例如超過-24dB，音質(zhì)都會明顯劣化。本實用新型利用DAC芯片自帶的音量衰減功能，配合繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路，對電路進行合理設(shè)計，為實現(xiàn)步級很多、步進很小、范圍很寬、符合對數(shù)曲線的音量控制提供了便利。同時，利用DAC芯片與繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路的配合，可以使繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路得到很大程度上的精簡，只用很少的幾個繼電器就能實現(xiàn)音量衰減的目的，減小了電路體積，降低了成本。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、降低成本和減小體積。本實用新型利用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的DAC芯片自帶的音量衰減功能，配合繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路進行組合使用，精簡了電路、減少了50%以上的繼電器的使用數(shù)量，有效降低了成本、減小了電路體積。

2、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路兩者的相互配合，各自都可以選擇在音質(zhì)表現(xiàn)很好的范圍內(nèi)工作，并且是符合音樂聆聽習(xí)慣的對數(shù)變化，聲道的同步僅取決于電阻的精度，誤差很小，總體性能很好。

3、便于采用數(shù)字方式控制，加上體積不大，應(yīng)用靈活，方便操控。電路結(jié)構(gòu)在電路板上的安裝位置沒有受限，既可以面板控制也可以遙控，還能夠輕易地實現(xiàn)開機音量預(yù)設(shè)、音量淡入淡出、靜音衰減量預(yù)設(shè)等眾多方便實用的功能。

附圖說明

圖1 本發(fā)明音量控制裝置的實施例1的電路框圖；

圖2 本發(fā)明音量控制裝置的實施例2的電路原理圖第一部分（音量控制部分）；

圖3 本發(fā)明的音量控制裝置的實施例2的電路原理圖第二部分（電壓放大電路、功率放大輸出電路）。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術(shù)方案和工作原理做進一步說明。

實施例1

參見圖1，一種音量控制裝置，其包括：控制電路100，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101，繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102，音頻電壓放大電路103，音頻功率放大輸出電路104。其中，控制電路100配置了兩組音量控制輸出端口，分別連接至數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102的音量控制信號輸入端口。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102順次連接組成音量調(diào)節(jié)電路。繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102順次連接音頻電壓放大電路103、音頻功率放大輸出電路104。

各部分電路的功能分別如下：

控制電路100，用于向數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101，繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102分別發(fā)送音量控制信號。

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101，用于接收數(shù)字音頻信號，把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號傳給繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102，在轉(zhuǎn)換過程中，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101內(nèi)部根據(jù)控制電路100傳來的音量控制信號衰減音量，滿足聽眾對音量調(diào)節(jié)的精細要求；

繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102，與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101的模擬音頻信號輸出端口連接，根據(jù)控制電路100傳來的音量控制信號，對數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101傳來的模擬音頻信號進行音量衰減，使最終功率放大后發(fā)出的音樂聲的大小適合聆聽；

音頻電壓放大電路103，用于對音量調(diào)節(jié)電路處理后的模擬音頻信號進行電壓放大以便合適功率放大；

音頻功率放大輸出電路104，用于音頻模擬信號的功率放大和輸出驅(qū)動揚聲器發(fā)出音樂聲音。

音量控制裝置的工作原理如下 ：

首先，數(shù)字音頻信號進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路101，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成為模擬音頻信號，同時在轉(zhuǎn)換過程中在芯片內(nèi)部執(zhí)行音量控制信號的命令衰減音量；接著模擬音頻信號進入繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路102，根據(jù)音量控制信號的命令衰減音量；然后經(jīng)過衰減大小適合聆聽模擬音頻信號進入音頻電壓放大電路103進行電壓放大，使模擬音頻信號合適功率放大；最后經(jīng)過電壓放大的模擬音頻信號進入音頻功率放大輸出電路104，進行功率放大并輸出功率驅(qū)動揚聲器發(fā)出音樂聲音。

實施例2

參見圖2和圖3，一種音量控制裝置，其包括：圖2中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（自帶音量衰減功能）、低通濾波電路（LPF）、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路、單片機控制電路，以及圖3中的電壓放大電路、功率放大輸出電路。

圖2中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路（LPF）以及繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路為雙聲道電路，圖3中只提供左聲道的電壓放大電路和功率放大輸出電路，右聲道的電路完全相同，在此不贅述。

各部分電路的功能分別如下：

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，用于把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成為模擬音頻信號，同時在轉(zhuǎn)換過程中在芯片內(nèi)部執(zhí)行單片機控制電路發(fā)出的音量控制命令，進行音量衰減，配合繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路實現(xiàn)精細的音量調(diào)節(jié)；

低通濾波電路（LPF），連接在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路之間，用于把從數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換而成模擬音頻信號夾帶的高頻部分濾除，使音頻更好聽；

繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路，用于執(zhí)行單片機控制電路發(fā)出的音量控制命令，進行音量衰減，配合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（包括音量衰減）實現(xiàn)精細的音量調(diào)節(jié)，使功率放大后發(fā)出的音樂聲的大小適合聆聽；

音頻電壓放大電路，用于對音量調(diào)節(jié)電路處理后的模擬音頻信號進行電壓放大以便合適功率放大；

音頻功率放大輸出電路，用于音頻模擬信號的功率放大和輸出驅(qū)動揚聲器發(fā)出音樂聲音。

音量控制裝置的工作原理如下 ：

首先，IIS格式的數(shù)字音頻信號進入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換成為模擬音頻信號，同時在轉(zhuǎn)換過程中在DAC芯片UI內(nèi)部執(zhí)行單片機控制電路的芯片U3從其PC4/PC5的IIC端口發(fā)出的音量控制命令衰減音量，本實施例中DAC芯片UI選用水晶公司的CS4398型號，單片機選用ATMEL公司的ATMEGA48型號；接著模擬音頻信號經(jīng)過由運算放大器U2A、U2B構(gòu)成的低通濾波電路LPF后進入繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路。繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路根據(jù)左右聲道分為兩路，每一路均由四個繼電器及四個電阻耦合而成。繼電器根據(jù)單片機控制電路的芯片U3從其PD7/PD6/PD5/PD4的4個通用I/O端口發(fā)出的音量控制命令，高電平吸合，低電平斷開，分別對電阻R1R/ R2R/ R3R/R4R和R1L/ R2L/ R3L/R4L進行短接或斷開，從而衰減音量；然后經(jīng)過衰減以后大小適合聆聽的左聲道模擬音頻信號從端口L-OUT（以左聲道為例，右聲道不再贅述）輸出連接到端口L-IN進入由運算放大器U4構(gòu)成的電壓放大電路，將音頻信號放大到合適的電壓幅度；最后經(jīng)過電壓放大的模擬音頻信號進入音頻功率放大輸出電路，其中Q6、Q7、R28、R29構(gòu)成推動級電路，為末級功率放大輸出電路提供音頻信號推動，Q9、Q10、R31、R32構(gòu)成功率輸出級，至此完成了音量控制裝置參與的音樂播放。

音量控制的具體操作如下：

當(dāng)使用者按動音量調(diào)節(jié)按鍵S1/S2希望增加或減少音量時，或者是執(zhí)行預(yù)設(shè)程序調(diào)節(jié)音量，單片機U3立即根據(jù)需要聆聽的音量的大小，確定DAC芯片U1的音量衰減程度和四組繼電器需要執(zhí)行的動作，發(fā)出控制命令，從其PC4/PC5的IIC端口向DAC芯片U1發(fā)出音量控制命令衰減音量，同時單片機U3從其PD7/PD6/PD5/PD4的4個通用I/O端口向繼電器的驅(qū)動電路Q1/Q2/Q3/Q4發(fā)出音量控制命令，4個繼電器J1～J4吸合或斷開，這樣4個繼電器J1～J4與DAC芯片U1相互配合進行音量控制。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型提供的音量控制裝置，根據(jù)DAC具體型號、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路的具體結(jié)構(gòu)，利用簡單的編程技術(shù)即可實現(xiàn)音量控制目標。

因為有了數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路兩者的相互配合，可以利用他們各自的特點讓數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路都工作在音質(zhì)表現(xiàn)很好的范圍內(nèi)進行音量衰減。在本實施例2中，DAC芯片可以只選擇在音質(zhì)不會劣化的0～-12dB以內(nèi)衰減、1. 0dB或0.5dB步進，繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路只需要4個繼電器，這樣，當(dāng)DAC芯片選擇1. 0dB步進時，可以得到62步級1. 0dB步進的音量控制檔位；當(dāng)DAC芯片選擇0.5dB步進時，可以得到123步級0. 5dB步進的音量控制檔位。如果采用單純的繼電器+電阻網(wǎng)絡(luò)音量衰減電路，理論上獲得62步級，至少需要6個繼電器的組合，即2的6次方；獲得123步級，至少需要7個繼電器，即2的7次方；而且其中一些組合是無效的，實際設(shè)計中也不可能做到符合音樂聆聽習(xí)慣的對數(shù)變化的、步進精細的1. 0dB或0.5dB步進。

由于DAC芯片一般都具備0.5dB步進的音量衰減功能，所以如果需要，還可以不增加成本就可以把衰減的步級精細地設(shè)置為0.5dB，輕松實現(xiàn)更加精細的音量調(diào)節(jié)，可以獲得123步以上的級進。

這樣，只需要4個繼電器和數(shù)字音樂播放系統(tǒng)的電路中必不可少的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，沒有額外增加成本，就實現(xiàn)了性能優(yōu)越、應(yīng)用靈活、操控方便、功能強大以及成本低廉、體積減小的音量控制裝置。

通過上述方式，本實用新型提供了一種音量控制裝置，通過繼電器和DAC芯片的相互配合實現(xiàn)了音量控制。以上參照附圖說明了本實用新型的各種優(yōu)選實施例，但是只要沒有背離本實用新型的實質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行各種形式上的修改和變更，都屬于本實用新型的保護范圍。