八路立体声自动切换多路控制器的设计和应用

molopjay1 · 发表于 2016-6-26 09:41:57

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近年来，音频工作站自动化播出系统的应用已越来越普及，笔者根据自动播出软件输出的控制信号，设计制作了自动切换多路控制器，使用方便，性价比高，可靠性高。

1、切换器的电路介绍
接口采用RCA莲花座，输入为非平衡电容耦合，通过Rc电路对输入阻抗进行匹配，电容耦合隔离了直流分量，其中CD4051 8选1的导通电阻作为输入负载。输入音频信号分别来自转播中央卫星接收机信号、直播室播出信号、音频工作站本机播出信号、备用信号等。信号电平+4 dB，电压信号在可传输的范围内，采用模拟多路切换电路实现自动播出。模拟电子开关的优点是在切换过程中不产生噪声，而采取继电器等机械切换会产生脉冲噪声干扰。

根据播出软件中对节目和外部设备的控制，工作站通过并口输出2进制TTL控制信号，AO、A1、A2和地，高电平为+4.5 v，低电平为0，从而进行自动切换和指示。

整体信号流程分为4大块，图1是控制信号输入和缓冲隔离，4049是，6非门集成电路，每两个门完成信号的缓冲隔离和控制电平转换，把来自电脑并口的AO-A2和地进行转换。A和B点分别连接到图2图3。图2是音频信号输入和8选1切换，C点接音频处理模块。图3是译码和指示电路，图3中7445和2进制到10进制的译码驱动电路，和4051的控制选通信号并接，指示当前选通通道号。音频处理模块可选用成品立体声前置放大调音模块，电源部分使用78XX系列3端稳压块，此处不作介绍。

molopjay1 · 发表于 2016-6-26 09:42:29

2 、CD4051集成块参数
CD4051是一个双向8通道多路开关，有3个2进制控制输入端A、B、c和一个禁止输入端，并由3位2进制信号来选择8个通道中的一个通道。当禁止输入端6脚为H(“l”)时，通道断开，禁止模拟量输入；当禁止输入端为L(0)，通道接通，允许模拟量输入。在电源电压比较低(5 v)的时候，可传输更高频率的信号(100 MHz)，导通电阻也更小(5-10 Ω)，采用CD4051电子模拟开关切换信号(CD4051真值表)源可获得不低于100 dB的信噪比，CD4051的内部逻辑电平转换单元完成CMOS到rTTL的电平转换，因此输入电平范围：数字量为3-15v，模拟量可达15V（需要较高的工作电压）。在+9v工作电压时，电子模拟开关的传输响应频率达40 MHz，传输音频信号毫无问题，此时信号输入、输出范围都允许达到10V峰峰值，引入的非线性失真约为0.2%。2进制译码器用来对选择输入端A、B、C的状态进行译码，并控制开关电路TG，使某一路开关接通，从而使输入，输出通道相联。

3、使用中遇到的问题和解决办法
电平不匹配引起闪断和通道串音，当某路输入信号电平太低，会出现闪断现象，类似于三极管放大工作在工作点之下，可通过提高该路输出电平来解决；其次由于通道之间隔离度50 dB，当某路信号过大并一直存在时，同一芯片上的几个通道之间就有可能存在串音问题，此时可把不使用的信号源停用，适当调整过高的输入电平，解决通道隔离度不够高造成的影响，如把定时转播的中央台信号进行自动开关机设置。

4 、电路性能特点
整体设计后，由于电路选用集成块实现，线路简单，采用万能电路板进行搭接，无须调试，整体安装在IU的标准机箱内，输入控制信号和音频信号，通过音频前置放大块自带的均衡和增益进行调整。电路设计模块化，无需要调整的元器件。核心部分采用了3块集成电路，其他功能模块使用成品电路。整机工作电压低，指示二极管能明确显示目前播出信号通道，制作成本不高，完全达到了使用要求。使用近4年，从未出现切换错误、通道串音等故障，性能稳定，安全可靠。

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[声卡] 八路立体声自动切换多路控制器的设计和应用

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