Автоматический регулятор громкости для звуковоспроизводящих устройств Советский патент 1985 года по МПК H03G3/20 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах громкоговорящей радиотелефонной связи, эксплуатируемых в помещениях с высоким уровнем шума, например на транспорте.

Известен автоматический регулятор громкости для звуковоспроизводящих устройств, содержащий последовательно соединенные аттенюатор, выходной усилитель и звуковоспроизводяп1,ий элемент, последовательно соединенные измерительный микрофон, микрофонный усилитель, первый узкополосный фильтр и первый блок сравнения, другой вход которого через второй узкополосный фильтр подключен к выходу выходного усилителя, выход первого блока сравнения соединен с управляющим входом микрофонного усипчтеля, последовательно соединенные блок вычитания, вход которого подключен к выходу выходного усилителя, первый пороговый элемент, элемент ИЛИ и аналогоцифровой преобразователь, выход которого соелинен с управляющим входом аттенюатора, последовательно соединенные амплитудный детектор и второй блок сравнения, другой вход которого подключен к выходу блока вычитания, а выход - к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя, вход амплитудного детектора одновременно подключен к выходу выходного усилителя и через пороговый элемент - к другому входу элемента ИЛИ, пpиvэтoм другой вход блока вычитания подключен к выходу микрофонного усилителя. Устройство обладает повышенной устойчивостью к самовозбуждению в области нижних частот 1.

Однако данное устройство нельзя использовать в системах громкоговорящей радиотелефонной связи, устанавливаемых на передвижных объектах, поскольку речевой сигнал, передаваемый в микрофон телефонной трубки; будет восприниматься измерительным м-икрофоном, входящим в состав данного устройства, как уровень акустического щума. ,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматический регулятор громкости для звуковоспроизводящих устройств, содержащей звуковоспроизводящий элемент, масштабный усилитель, соединенные последовательно измерительный микрофон и первый усилитель, последовательно соединенные входной элемент с регулируемым коэффициентом передачи и второй усилитель, последовательно соединенные первый интегрирующий элемент и элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом, масштабного усилителя, последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И, коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй элемент И и реверсивный счетчик, выход которого соединен с управляющим входом элемента

с регулируемым коэффициентом передачи, последовательно соединенные первый ключ, второй интегрирующий элемент, выход которого соединен с входом масштабного усилителя, пороговый элемент, выход которого соединен с другим входом второго элемента И, и третий элемент И, выход и другой вход которого соединены соответственно с другим входом реверсивного счетчика и другим выходом коммутатора, замыкающий ключ, тактовый генератор и элемент задержки 2.

В известном устройстве автоматически поддерживается заданное превышение уровня полезного сигнала над уровнем окружающего акустического щума. При этом для измерения уровня окружающего акустического шума звуковоспроизводящий элемент периодически «принудительно отключается от выхода оконечного усилителя, причем длительность принудительных пауз составляет величину порядка 50-100 мс. Известное устройство в основном предназначено для использования в автомобильных кассетных магнитофонах при воспроизведении развлекательных программ, где прерывание на время, р.авное 50-100 мс, не вызывает существенной потери информации. В случае же использования устройства в составе систем радиотелефонной связи прерывание речевого сигнала на 50-100 мс каждый раз вызывает потери двух-трех слогов в принимаемом речевом сообщении, что может потребовать необходимости повторения передаваемой информации, а это, в свою очередь, приводит к увеличению времени занятия канала. Кроме того, если во время «принудительных пауз абонентом передвижного объекта производится передача речевой информации, то известное устройство воспринимает передаваемый речевой сигнал за уровень окружающего акустического шума.

Цель изобретения - повышение точности и уменьшение вероятности подавления части воспроизводимой информации.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический регулятор громксГсти для звуковоспроизводящих устройств, содержащий звуковоспроизводящий элемент, масштабный усилитель, соединенные последовательно измерительный микрофон и первый усилитель, последовательно соединенные входной элемент с регулируемым коэффициентом передачи и второй усилитель, последовательно соединенные первый интегрирующий элемент и элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом масштабного усилителя, последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И, коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй элемент И .д реверсивный счетчик, выход которого соединен

с управляющим входом элемента с регулируемым коэффициентом передачи, последовательно соединенные первый ключ, второй интегрирующий элемент, выходкоторого соединен с входом марщтабного усилителя, пороговый элемент, выход которого соединен с другим входом второго элемента И, и третий элемент И, выход и другой ход которого соединены соответственно с другим входом реверсивного счетчика и другим выхоДОМ коммутатора, введены соединенные пос- ю ладовательно первый амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - с входом первого ключа, и второй ключ, выход которого соединен с входом первого интегрирующего элемента, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом второго усилителя и входом звуковоспроизводящего элемента, второй амплитудный детектор, третий интегрирующий элемент, первый компаратор, первый элемент 2о И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа и вторым входом первого элемента И, соединенные последовательно второй полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого усилителя, третий амплитудный детектор, чет- 25 вертый интегрирующий элемент, второй компаратор, выход которого соединен с другим входом первого элемента И-НЕ, элемент ИЛИ, выход и другой вход которого соединены соответственно с управляющим входом первого ключа и выходом первого компаратора соответственно, соединенные последовательно элемент НЕ, вход которого соединен с выходом первого компаратора, и второй элемент И-НЕ, выход и другой вход которого соединены соответственно с третьим входом первого элемента И и выходом второго компаратора. На чертеже представлена структурная электрическая схема автоматического регулятора громкости для звуковоспроизводящих устройств. Автоматический регулятор громкости для звуковоспроизводящих устройств содержит входной элемент 1 с регулируемым коэффициентом передачи, второй усилитель 2, первый полосовой фильтр 3, элемент НЕ 4, второй элемент И-НЕ 5, первый элемент И 6, коммутатор 7, второй элемент И 8,реверсивный счетчик 9, третий элемент И 10, измерительный микрофон 11, первый усилитель 12, первый амплитудный детектор 13, первый ключ 14, второй интегрирующий элемент 15, пороговый элемент 16, второй ключ 17, первый интегрирующий элемент 18, элемент 19 сравнения, масщтабный усилитель 20, второй компаратор 21, элемент ИЛИ 22, первый элемент И-НЕ 23, генератор 24 импульсов, звуковоспроизводящий элемент 25, второй амплитудный детектор 26, третий интегрирующий элемент 27,

первый компаратор) 28, второй полосовой фильтр 29, третий амплитудный детектор 30, четвертый интегрирующий элемент 31.

Автоматический регулятор громкости работает следующим образом.

При громкоговорящей радиотелефонной связи в режиме приема (ПРМ) информационные сигналы присутствуют как на выходе второго усилителя 2, так и на выходе измерительного микрофона 11. В этом режиме автоматический регулятор с помощью измерительного микрофона 11 измеряет уровень информационного сигнала. В том случае, когда на выходе второго усилителя 21 и на выходе измерительного микрофона 11 отсутствуют информационные сигналы, автоматический регулятор переходит на режим измерения уровня окружающего акустического щума и производит регулировку, обеспечивающую заданное превыщение уровня информационного сигнала над уровнем акустического щума. В режиме передачи (ПРД) информационный сигнал на выходе второго усилителя 2 отсутствует, а присутствует только на выходе измерительного микрофона 11. В этом режиме регулятор никаких автомати- . ческих регулировок не производит, а сохраняет коэффициент превыщения урозня полезного сигнала над уровнем акустического щума, установленный во время предыдущей речевой паузы. Уровень информационного сигнала, излучаемый звуковоспроизводящим элементом 25, а в паузах информационного сигнала уровень акустического шума или смесь шума и передаваемого речевого сигнала, воспринимается измерительным микрофоном 11 и через первый усилитель 12 и первый амплитудный детектор 13 поступает на сигнальные входы первого и второго ключей 14 и 17. В режиме приема речевой информации на выходе первого компаратора 28 после прохождения сигнала через первый полосовой фильтр 3, второй амплитудный детектор 26 и третий интегрирующий элемент 27 появляется уровень логической единицы. Одновременно речевой сигнал громкоговорящей радиотелефонной связи воспринимается измерительным микрофоном 11 и через первый усилитель 12 поступает на вход второго полосого фильтра 29, проходит через третий амплитудный детектор 30 и четвертый интегрирующий элемент 31. При этом на выходе второго компаратора 21 появляется уровень логической единицы, а на выходе первого элемента И-НЕ 23 присутствует уровень логического нуля, который поступает на управляющий вход второго ключа 17, подключая выход первого амплитудного детектора 13 к входу первого интегрирующего элемента 18. Одновременно уровень логического нуля с выхода первого элемента И-НЕ 23 и уровень логической единицы с выхода второго элемента И-НЕ 5 поступают на входы первого элемента И 6, налагая запрет на прохождение управляющих импульсов с выхода генератора 24 на сигнальный вход коммутатора7, а уровень логической единицы с выхода элемента ИЛИ 22 переводит первый ключ 14 в закрытое состояние. Таким образом, в режиме приема речевой информации по каналу громкоговорящей радиотелефонной связи уровень напряжения на выходе первого интегрирующего элемента 18 соответствует среднему значению уровня полезного сигнала. Во время паузы речевого сигнала на выходах первого и второго компараторов 28 и 21 присутствуют уровни логического нуля. При этом уровнем логического нуля с выхода элемента ИЛИ 22, поступающим на управляющийвход первого ключа 14, выход первого амплитудного детектора 13 через открытый первый ключ 14 подключаемся к входу второго интегрирующего элемента 15. При этом уровень логической единицы с выхода второго элемента И-НЕ 5 переводит второй ключ 17 в закрытое состояние. Одновременно уровни логической единицы с выходов первого и второго элементов И-НЕ 23 и 5 поступают на входы первого элемента И 6, разрешая прохождение управляющих импульсов с выхода генератора 24 на сигнальный вход коммутатора 7. Напряжение с выхода второго интегрирующего элемента 15, соответствующее среднему значению уровня внещнего акустического шума, поступает на вход масштабного усилителя 20. Если уровень полезного сигнала Uc на выходе первого интегрирующего элемента 18 оказывается меньше уровня напряжения на выходе масштабного усилителя 20, то на выходе элемента 19 сравнения формируется уровень напряжения, который, поступая на управляющий вход коммутатора 7, направляет импульсы с выхода генератора 24 через второй элемент И 8 на вход «Сложение реверсивного счетчика 9. Каждый импульс, поступающий на вход «Сложение реверсивного счетчика 9, на одну ступеньку увеЛ чиваетуровень сигнала на выходе второго усилителя 2, увеличивая тем самым уровень громкости полезного сигнала, за счет изменения коэффициента передачи входного элемента 1. Если уровень полезного сигнала U на выходе первого интегрирующего элемента 18 оказывается больще уровня напряжения на выходе масштабного усилителя,20, то на выходе элемента 19 сравнения вырабатывается уровень напряжения, который, поступая на управляющий вход коммутатора 7, направляет импульсы с выхода генератора 24 на вход «Вычитание реверсивного счетчика 9. Каждый импульс, поступающий на вход «Вычитание реверсивного счетчика 9, на одну ступеньку уменьшает уровень напряжения на выходе второго усилителя 2, уменьщая тем самым уровень- громкости полезного сигнала.. После окончания паузы уровнем логического нуля с выхода первого элемента ИНЕ 23 первый элемент И 6 вновь налагает запрет на -прохЛкдение управляющих импульсов генератора 24 на входы реверсивного счетчика 9. При .этом входной элемент 1 с регулируемым коэффициентом передачи запоминает до следующей речевой паузы коэффициент передачи, необходимый для выполнения равенства: Uo К-Ущ, где К - коэффициент передачи масщтабного усилителя 20, соответствующий заданному превыщению уровня полезного сигнала над уровнем акустического шума: Uju - среднее значение уровня напряжения на выходе второго интегрирующего элемента 15, соответствующее уровню акустического шума. Если речевой сигнал присутствует только йа выходе первого усилителя 12, что соответствует тому, что в данный момент времени производится передача речевой информации по каналу радиотелефонной связи, то на выходе второго компаратора 21 присутствует уровень логической единицы, при этом на выходе элемента ИЛИ 22 также появляется уровень логической единицы, закрывающий первый ключ 14. Одновременно на выходе первого элемента И-НЕ 23 формируется уровень логической единицы, закрывающий второй ключ 17, а на выходе второго элемента И-НЕ 5 появляется уровень логического нуля, который, поступая на вход первого элемента И 6, налагает запрет на прохождение через него импульсов генератора 24., Таким образом, в режиме передачи речевого сигнала автоматический регулятор не производит никаких измерений и никаких автоматических регулировок. Если уровень акустического шума по каким-либо причинам снизился до уровня, близкого к нулю, то для того, чтобы уровень громкости полезного сигнала также не снизился до уровня, близкого к нулю, пороговый элемент 16 при уменьшении уровня шума на выходе второго интегрирующего элемента 15 ниже заданного значения формирует на своем выходе уровень логического нуля. Этот уровень поступает на входы второго и третьего элементов И 8 и 10, при этом реверсивный счетчик 9 и входной элемент 1 с регулируемым коэффициентом передачи запоминают уровень громкости полезного сигнала, установленный во время последнего цикла регулирования. При увеличении акустического щума, до уровня превышающего заданное пороговое значение, автоматический регулятор громкости вновь начинает регулировку уровня полезного сигнала в соответствии с заданным превышением уровня полезного сигнала над уровнем окружающего акустического шума. Технический эффект от использования предлагаемого автоматического регулятора громкости в составе системы громкоговорящей радиотелефонной связи заключается в исключении потерь информации в режиме приема, а также в повышении точности измерения уровня акустического шума в режиме передачи. Первое обеспечивается за счет использования естественных пауз речи для измерения уровня акустического шума, второе - за счет исключения влияния речевого сигнала на процесс измерения уровня акустического щума. Таким образом, использование предлагаемого автоматического регулятора громкости в составе аппаратуры громкоговорящей радиотелефонной связи, устанавливаемой на передвижных объектах, повышает потребительские качества аппаратуры связи. В эксплуатационном отношении, использование предлагаемого автоматического регулятора громкости освобождает оператора-водителя транспортного средства от ручных регулировок, отвлекающих его внимание от дорожной обстановки.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ГРОМКОСТИ ДЛЯ ЗВУКОВОСПРОИЗВОДЯЩИХ УСТРОЙСТВ, содержащий звуковоспроизводящий элемент, масщтабный усилитель, соединенные последовательно измерительный микрофон и первый усилитель, последовательно соединенные входной элемент с регулируемым коэффициентом передачи и второй усилитель, последовательно соединенные первый интегрирующий элемент и элемент сравнения, другой вход которого соединен с выходом масщтабного усилителя, последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И, коммутатор, управляющий вход которого соединен с выходом элемента сравнения, второй элемент И и реверсивный счетчик, выход которого соединен с управляющим входом элемента с регулируемым коэффициентом передачи, последовательно соединенные первый ключ, второй интегрирующий элемент, выход которого соединен с входом масщтабного усилителя, пороговый элемент, выход которого соединен с другим входом второго элемента И, и третий элемент И, выход и другой вход которого соединены соответственно с другим входом реверсивного счетчика и другим выходом коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и уменьщения вероятности подавления части воспроизводимой информации, в него введены соединенные последовательно первый амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - с входом первого ключа, и второй ключ, выход которого соединен с входом первого интегрирующего элемента, последовательно соединенные первый полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом второго усилителя и входом звуковоспроизводящего элемента, второй амплитудный детектор, треШ тий интегрирующий элемент, первый компаратор, первый элемент И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго ключа и вторым входом первого элемента И соединенные последовательно второй полосовой фильтр, вход которого соединен с выходом первого усилителя, третий амплитудный детектор, четвертый интегрирующий элемент, второй компаратор, выхо; которого . соединен с другим входом первого элемента И-НЕ, элемент ИЛИ, выход и другой вход которого соединены соответственно с управ05 ляющим входом первого ключа и выходом первого компаратора соответственно, соеди 1 ненные последовательно элемент НЕ, вход СО которого соединен с выходом первого компаратора, и второй элемент И-НЕ, выход и другой вход которого соединены соответственно с третьим входом первого элемента И и выходом второго компаратора.