0 引言

目前汽車音響的功能越來越多,，從收音、CD到DVD,、藍牙,、導航等功能，同時AUX(輔助輸入)也是必備的功能,，它能將車上用戶的便攜式音響設備如MP3,、iPOD輸入到車載音響中進行播放?，F(xiàn)對設計的自動檢測播放電路進行分析說明。

1 電路組成

本電路共6部分組成：電源電路,、電壓跟隨電路,、電壓反相放大電路、低通濾波電路,、比較電路,、檢測輸出電路。電路圖如圖1所示：



2 電路分析

2．1 電源電路

電源是由8V和4V組成,，8V為運放提供電源,，同時用R13和R14分壓產(chǎn)生運算放大器的偏置電壓4V，提供4個運放的輸入偏置電壓,。

2．2 電壓跟隨電路

在電壓跟隨電路中,，運放IC1和IC2起到了電壓跟隨器的作用，將正信號輸入端疊加了直流偏置的信號,，無變化地傳到下一級,。運放電壓跟隨器中輸入阻抗很大，輸出阻抗很小,。由于輸入阻抗很大,，輸入的電壓幾乎無損失地傳遞給運放，而輸出阻抗很小,，又使輸出的信號幾乎全部傳遞給后面的電路,。運放起了很好的緩沖作用，隔斷了后級對輸入信號的影響,。

在PSPICE中用80mV／1kHz正弦信號進行仿真,，跟隨電路的輸入和輸出信號見圖2和圖3。

2．3 反相電壓放大電路

電路圖參見圖4,。

該電路(其中R7=R8)對交流信號的放大量可由下面公式推導得出：

(VIN1-V-)／R7+(VIN2-V-)R8=(V--VOUT)／R9  (1)

VOUT=VIN1(-R9／R7)+VIN2(-R9／R8) (2)

VOUT=(VIN1+VIN2)(-R9／R7)(3)

VOUT／(VIN1+VIN2)=-R9／R7(4)

對于交流信號可以將偏置電壓等同于地來處理,，由式(4)可見調(diào)整反相放大器的放大倍數(shù)(R9／R7=220k／4．7k=46．8約為33．41dB)，可以改變檢測電路的靈敏度,。放大倍數(shù)絕對值越大,，能檢測到的信號的幅度越小，即靈敏度越高,，通常AUX的輸入大于100mV,，本次仿真用80mV作輸入信號。當輸入信號較大時,，即反相放大電路發(fā)生了削波，這時對檢測功能也沒有影響,，從后面的整流電路原理可知輸出信號的上部對整流才起作用,，當上部信號削波時,，說明已達到運放的輸出上限，幅度肯定大于未削波的信號的,，且本電路只是檢測功能,，不必顧及信號的失真，故在發(fā)生削波現(xiàn)象時,，本電路的檢測功能沒有影響,。

C5是防止低頻噪聲干擾的對策，加了C5后,，反相放大器的放大倍數(shù)R9／R7中,，R9仍為(220k Ω)，R7則變成由C5(0．22 μF)和4．7kΩ合成的,。電容的容抗為1／(j*w*C),，對于低頻信號容抗很大，對于高頻信號接近短路,，這樣對于低頻信號放大倍數(shù)較大幅度減小,，而對于高頻信號放大倍數(shù)幾乎不變，起到了抑制低頻干擾信號的作用,，防止了誤觸發(fā),。圖5是該電路對80mV信號放大后在PSPICE中仿真的輸出：



2．4 整流電路

整流電路由D1、R10,、C6組成(參見圖6),。它起到了平緩放大后信號的變化幅度，使它接近直流信號的作用,。當V1和V2之間的壓差大于二極管的導通電壓時,，二極管導通，對電容C6充電(同時一部分電流流過R10及比較器的輸入阻抗),；當V1和V2的壓差小于二極管的導通電壓時,，二極管截止，電容上的電荷通過R10(及比較器的輸入阻抗)放電,。當放電到V1和V2的壓差再次大于二極管的導通電壓時,，二極管導通，又開始充電的過程,。該電路就反復地進行這樣的充放電過程,。由于R10、C6值都很大,，放電的速度很慢,，電容電壓接近直流。由微分方程可得,，放電時間T=RC1n(Vo／Vt),，Vo為放電初始電壓,，Vt為放電后的電壓，R為放電通路的電阻值,，C為放電的電容值,。可見R,，C越大,，放電時間越長，即電壓越不容易變化,。圖7為整流濾波的仿真輸出,。

2．5 比較電路

整流濾波后的信號V2，輸入到比較器IC4的正信號端,，與IC4的負端電壓(V3=Vcc／2=4V))進行比較,。當信號電平值大于4V時，比較器輸出高電平(V4接近運放的電源8V),，當信號電平值小于4V時,，比較器輸出低電平(V4接近0V)，該兩個電平將控制后級檢測電路,。圖8為AUX輸入信號后經(jīng)比較器輸出高電平的仿真輸出,，圖9為濾波和比較器的仿真輸出信號。





2．6 檢測輸出

比較器輸出高電平后,，三極管Q1導通,，即Q1集電極輸出被拉低，電路輸出V5為低電平,。在本設計中設定低電平為有效,，即檢測判斷AUX有音頻輸入。

請參見圖10,，仿真輸出低電平信號：





當比較器輸出低電平,，Q1截止，8V通過R13與微控芯片(MCU)相應端口的輸入阻抗RMCUIN進行分壓,，通常MCU相應端口的輸入阻抗RMCUIN≈ 50kΩ,，則輸出高電平可以由如下計算得到：



電路輸出高電平5V，MCU檢測為高,，判斷AUX無信號輸入,。

這樣MCU檢測到低電平信號后，將自動切換音源從CD或收音到AUX輸入,，對AUX信號進行自動播放,。



3 總結

本電路簡潔有效，可應用在車載音響產(chǎn)品上,，進行自動檢測播放,，提升了用戶的體驗度,。