一种低成本高性能报警声喇叭电路的制作方法

1.本发明属于驱动电路技术领域，具体涉及一种低成本高性能报警声喇叭电路。


背景技术：

2.近年报警声电路在车载系统中应用越来越多，而客户的要求也越来越高，如
①
要求报警声电路失真度小于1%。
②
要求声音音量高并可调整。
③
并且在不同温度和不同电压下都要有稳定的表现，因此必须不断改进电路设计以满足不断提高的设计要求。
3.目前常用音频模拟信号检测电路有以下几种：
4.①
微处理器(mcu)的声音发生模块(sg)输出一个频率与音量调制后的pwm方波信号，pwm信号连接到三极管基极，三极管发射极接地，集电极结喇叭负端，喇叭正端接电源，三极管在pwm信号控制下连续开通与关断，驱动喇叭发射出声音。这种电路最简单，易于实现，然而mcu输出的pwm是方波信号中包含大量的高次谐波直接驱动喇叭，报警声声音谐波失真大；其次驱动电路是一个三极管搭建的与门电路，属于开环系统，失真度和增益无法控制。然后，此电路三极管喇叭正端直接连接到电源正上，容易受到电源干扰，电源抑制比极差，增大了信号的失真度；并且无法控制经过喇叭电压的峰峰值。
5.②
微处理器(mcu)输出pwm+和pwm-驱动全桥电路，pwm+和pwm-相互交替控制全桥的上管与下管实现声音输出，较电路
①
相比，电路
②
实现相同的功率对电源电压的要求更低；电路结构较为简单。同样的电路
①
的缺点电路
②
同样具备，输出给喇叭的信号中高次谐波分量多，属于开环电路失真度高；另外由于使用全桥驱动喇叭，上管与下管交替导通，驱动信号中包含死区时间，进一步增大了声音信号的失真。
6.③
微处理器(mcu)的声音发生模块(sg)输出一个频率与音量调制后的pwm方波信号，pwm信号到运放输入，运放输出连接到半桥对管的基极，半桥管对管的发射极输出经过隔直电容驱动负载，同时输出通过反馈网络反馈到运放的输入端，在运放输入和输出端连接rc电容构成二阶低通滤波器。这种电路属于负反馈闭环大失真度多小；使用运放做信号放大极大提高了电路的抗干扰能力，引入了低通滤波滤除了pwm中的高次谐波分量，降低了电路的失真度。缺点由于输出采用了运放加推管的模式，输出最大电压低，放大器效率较低。


技术实现要素：

7.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种低成本高性能报警声喇叭电路，其电路中包括电阻r1、电阻r4、电阻r8、电阻r10、电阻r13、电阻r14、电阻r22、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电阻r43及电阻r44；电容c1、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c3、电容c4及电容c5；三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q6、三极管q7、三极管q14、三极管q15、三极管q16、三极管q17；二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4，下文使用简写。所述电路包括直流偏置电路模块，用于为单电源功放提供直流偏置，由r40/r41/r42/c10构成，偏置电压为：
8.；
9.二阶通滤波电路模块，由r43/r44/c11/c12构成，极点角频率为w0：
10.；
11.设r43=r44=r，c11=c12=c，低通滤波器的截至频率为f0：
12.；
13.负反馈电路模块，由r13/r8/c3构成，c3的作用是隔离直流的作用，负反馈放大倍数为aup：
14.；
15.增益放大电路模块，增益放大电路用于为低通滤波器提供足够的开环放大倍数，提高负反馈系数，降低失真提高抗干扰能力，包括差动输入电路、激励级以及输出级三个小模块；
16.信号输入经c1耦合，经过r43与c12反馈回来的信号叠加再经过r4和c11进入放大电路负端，信号从c13耦合输出。
17.作为本实用新型的一种改进，r40连接r41和r42，r42连接于r40和r41之间，c10与r41并联，直流偏置电路模块连接于二阶低通滤波电路模块与c1之间。
18.作为本实用新型的一种改进，r44连接两端r43与c11，c12连接于r44和r43之间。
19.作为本实用新型的一种改进，r13连接于q3的基极，r8连接c3和q3与r13的连接点。
20.作为本实用新型的一种改进，差动输入电路包括q2，q2的发射极连接r27，q2的集电极连接q15，q15的发射极连接r26，q15的基极连接q14，r27和r28连接于q1的集电极，q1的发射极连接r1，q15与q14通过基极连接，q14和q3通过集电极连接，q3的发射极连接r28，d1、d2与r4连接，q1的基极连接于d1与r4之间。
21.基于上述方案，其中q1/r1/d1/d2/r4构成了恒流源，为差分电路提供尾电流和提高差分电路共模抑制能力，q2和q3是差分放大电路输入复合管，具有同样的直流放大倍数，保证输入阻抗的平衡。q14/q15/r22/r26/r27/r28组成镜像电流源，强制使q2和q3管的集电极电流相等平衡。
22.作为本实用新型的一种改进，激励级包括q7，q7与q1通过基极连接，q7的发射极连接于d1与r4之间，q7/r10/d1/d2/r4构成激励级恒流源，q7的集电极通过d3和d4连接于q6的集电极，c5连接于q6的基极与集电极之间，激励级恒流源与q6和c5构成激励放大电流。
23.基于上述方案，由于恒流源对交流信号理论上内阻无穷大，所以激励级放大倍数理论上无穷大。
24.作为本实用新型的一种改进，输出级包括d3和d4，c4连接于d3和d4两端并依次连接于q17和q16的基极。
25.基于上述方案，其中d3/d4/c4/q17/q16构成输出电流放大级，q17和q16属于射级
跟随器作用是电流放大，d3和d4为q17和q16提供直流偏置，减小交越失真。输出最大电压为vcc-vce_q7-vbe_q17，vce_q7约为0.3v，vbe_q17约为0.7v，所以最大电压为电源电压减去(0.3+0.7)v, 输出最大电源高。
26.作为本实用新型的一种改进，所述电路还包括c13，c13为隔离电容，用于隔离输出直流，耦合交流信号，c13连接r14。
27.相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种低沉本高性能报警声喇叭电路，失真度低；抗干扰能力强，电源和共模抑制比高，受温度影响小；输出最大电压高，接近于电源电压；分离器件构成，成本更低。
附图说明
28.图1为本实用新型所述的驱动电路结构图。
具体实施方式
29.下面结合附图1和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
30.实施例：本实用新型主要针对报警声电路，如车载仪表，车载ivi导航主机。如图1所示，一种低成本高性能报警声喇叭电路，其电路中包括电阻r1、电阻r4、电阻r8、电阻r10、电阻r13、电阻r14、电阻r22、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r40、电阻r41、电阻r42、电阻r43及电阻r44；电容c1、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c3、电容c4及电容c5；三极管q1、三极管q2、三极管q3、三极管q6、三极管q7、三极管q14、三极管q15、三极管q16、三极管q17；二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4，下文使用简写。所述电路包括直流偏置电路模块，用于为单电源功放提供直流偏置，由r40/r41/r42/c10构成，偏置电压为：
31.；
32.二阶低通滤波电路模块，由r43/r44/c11/c12构成，极点角频率为w0：
33.；
34.设r43=r44=r，c11=c12=c，低通滤波器的截至频率为f0：
35.；
36.负反馈电路模块，由r13/r8/c3构成，c3的作用是隔离来自三极管q3基极的直流，负反馈放大倍数为aup：
37.；
38.增益放大电路模块，增益放大电路用于为低通滤波器提供足够的开环放大倍数，提高负反馈系数，降低失真提高抗干扰能力，包括差动输入电路、激励级以及输出级三个小模块；
39.信号输入经c1耦合，经过r3与c12反馈回来的信号叠加再经过r4和c11进入放大电路负端，信号从c13耦合输出。
40.r40连接r41和r42，r42连接于r40和r41之间，c10与r41并联，直流偏置电路模块连接于二阶低通滤波电路模块与c1之间。
41.r44连接两端r43与c11，c12连接于r44和r43之间。
42.r13连接于q3的基极，r8连接c3和q3与r13的连接点。
43.差动输入电路包括q2，q2的发射极连接r27，q2的集电极连接q15，q15的发射极连接r26，q15的基极连接q14，r27和r28连接于q1的集电极，q1的发射极连接r1，q15与q14通过基极连接，q14和q3通过集电极连接，q3的发射极连接r28，d1、d2与r4连接，q1的基极连接于d1与r4之间。
44.其中q1/r1/d1/d2/r4构成了恒流源，为差分电路提供尾电流和提高差分电路共模抑制能力，q2和q3是差分放大电路输入符合管，具有同样的直流放大倍数，保证输入阻抗的平衡。q14/q15/r22/r26/r27/r28组成镜像电流源，强制是q2和q3管的集电极电流相等平衡。
45.激励级包括q7，q7与q1通过基极连接，q7的发射极连接于d1与r4之间，q7/r10/d1/d2/r4构成激励级恒流源，q7的集电极通过d3和d4连接于q6的集电极，c5连接于q6的基极与集电极之间，激励级恒流源与q6和c5构成激励放大电流。
46.由于恒流源对交流信号理论上内阻无穷大，所以激励级放大倍数理论上无穷大。
47.输出级包括d3和d4，c4连接于d3和d4两端并依次连接于q17和q16的基极。
48.其中d3/d4/c4/q17/q16构成输出电流放大级，q17和q16属于射级跟随器，d3和d4为q17和q16提供直流偏置，减小交越失真。输出最大电压为vcc-vce_q7-vbe_q17，vce_q7约为0.3v，vbe_q17约为0.7v，所以最大电压为电源电压减去(0.3+0.7)v，输出最大电源高。
49.所述电路还包括c13，c13为隔离电容，用于隔离输出直流，耦合交流信号，c13连接r14。
50.信号输入经过c1耦合r43负端叠加在直流偏置电压上，经过r3与c12反馈回来的信号叠加再经过r44和c11进入放大电路负端，信号从c13耦合输出。传递函数如下：
51.。
52.需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，所述电路包括直流偏置电路模块，用于为单电源功放提供直流偏置，由r40/r41/r42/c10构成；二级低通滤波电路模块，由r43/r44/c11/c12构成；负反馈电路模块，由r13/r8/c3构成；增益放大电路模块，增益放大电路用于为低通滤波器提供足够的开环放大倍数，包括差动输入电路、激励级以及输出级；信号输入经c1耦合，经过r3与c12反馈回来的信号叠加再经过r4和c11进入放大电路负端，信号从c13耦合输出。2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，r40连接r41和r42，r42连接于r40和r41之间，c10与r41并联，直流偏置电路模块连接于二级低通滤波电路模块与c1之间。3.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，r44连接两端r43与c11，c12连接于r44和r43之间。4.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，r13连接于q3的基极，r8连接c3和q3与r13的连接点。5.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，差动输入电路包括q2，q2的发射极连接r27，q2的集电极连接q15，q15的发射极连接r26，q15的基极连接q14，r27和r28连接于q1的集电极，q1的发射极连接r1，q15与q14通过基极连接，q14和q3通过集电极连接，q3的发射极连接r28，d1、d2与r4连接，q1的基极连接于d1与r4之间。6.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，激励级包括q7，q7与q1通过基极连接，q7的发射极连接于d1与r4之间，q7/r10/d1/d2/r4构成激励级恒流源，q7的集电极通过d3和d4连接于q6的集电极，c5连接于q6的基极与集电极之间，激励级恒流源与q6和c5构成激励放大电流。7.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，输出级包括d3和d4，c4连接于d3和d4两端并依次连接于q17和q16的基极，d3/d4/c4/q7/q16构成输出电流放大级。8.根据权利要求1所述的一种低成本高性能报警声喇叭电路，其特征在于，所述电路还包括c13，c13为隔离电容，c13连接r14。

技术总结
本实用新型公开了一种低成本高性能报警声喇叭电路，所述电路包括直流偏置电路模块，用于为单电源功放提供直流偏置，由R40/R41/R42/C10构成，二级低通滤波电路模块，由R43/R44/C11/C12构成，负反馈电路模块，由R13/R8/C3构成，增益放大电路模块，增益放大电路用于为低通滤波器提供足够的开环放大倍数，包括差动输入电路、激励级以及输出级，信号输入经C1耦合，经过R3与C12反馈回来的信号叠加再经过R4和C11进入放大电路负端，信号从C13耦合输出，本实用新型提供的一种低沉本高性能报警声喇叭电路，失真度低；抗干扰能力强，电源和共模抑制比高，受温度影响小；输出最大电压高，接近于电源电压；分离器件构成，成本更低。成本更低。成本更低。


技术研发人员：李平
受保护的技术使用者：延锋伟世通电子科技（南京）有限公司
技术研发日：2021.10.29
技术公布日：2022/5/25