專利名稱：用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，特別是涉及一種鐵路客運(yùn)廣播 系統(tǒng)音頻功率放大器故障檢測和主備切換以及揚(yáng)聲器負(fù)載回路檢測的用于鐵路客運(yùn)廣播 系統(tǒng)的輸出控制器裝置。
背景技術(shù)：
隨著鐵路信息系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)化程度的提高，尤其是近年來高速鐵路的建設(shè)。鐵 路客運(yùn)廣播系統(tǒng)對(duì)廣播設(shè)備的智能化網(wǎng)絡(luò)化程度要求越來越高。輸出控制器作為廣播系統(tǒng) 音頻功率輸出的監(jiān)控設(shè)備，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和故障定位起著至關(guān)重要的作用，提高輸 出控制器的檢測精確度和智能化程度才能為整個(gè)系統(tǒng)性能的提高奠定基礎(chǔ)。目前業(yè)內(nèi)的輸出檢測和控制設(shè)備。不具備電壓和電流同步快速采樣功能實(shí)時(shí)性 差，電壓電流采樣的相位差影響了檢測精確度。并且沒有直接波形采樣功能和數(shù)字信號(hào)處 理功能精確度差，智能化程度低，并且容易受到干擾信號(hào)的影響。由于沒有直接波形采樣所 以不能實(shí)現(xiàn)廣播區(qū)監(jiān)聽信號(hào)采樣功能。不具備網(wǎng)絡(luò)接口或者無線網(wǎng)絡(luò)接口不能聯(lián)網(wǎng)控制， 不具備功率放大器輸出和負(fù)載回路同時(shí)檢測以及監(jiān)聽信號(hào)采樣等多功能合一，需要多個(gè)設(shè) 備配合才能實(shí)現(xiàn)功率放大器和負(fù)載回路的同時(shí)檢測還有監(jiān)聽信號(hào)采樣，集成化程度低，直 接造成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備種類和數(shù)量繁多，增加了整個(gè)系統(tǒng)的故障率。國外成套設(shè)備的成本相對(duì)高，開放性比較差，在復(fù)雜的應(yīng)用場合需要特殊定制開 發(fā)周期長，不利于推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，高度集成化，成本低廉 的，適應(yīng)鐵路信息系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)化的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝 置，具有電壓電流同步采樣電路，采樣的波形數(shù)據(jù)由微處理器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和分析；大 功率音頻切換矩陣進(jìn)行功率放大器主備切換；10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口和支持802. 11/ b/g/n標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器用于有線或無線組網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，具體構(gòu)成包括有微處 理器、以太網(wǎng)物理層芯片、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓電流同步采樣電路、大功率音頻切換矩陣，電 壓電流采樣匹配和隔離電路和采樣通道快速切換電路，其中，所述的以太網(wǎng)物理層芯片、無 線網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓電流同步采樣電路、大功率音頻切換矩陣和采樣通道快速切換電路分別 與微處理器相連，所述的電壓電流同步采樣電路與采樣通道快速切換電路相連，所述的采 樣通道快速切換電路與電壓電流采樣匹配和隔離電路連接，所述的電壓電流采樣匹配和隔 離電路與大功率音頻切換矩陣連接，所述的大功率音頻切換矩陣的功率信號(hào)輸入端口連接 八路主功率放大器和兩路備用功率放大器。所述的微處理器包括有控制芯片和晶振芯片，所述的控制芯片為基于內(nèi)核 ARM-C0RTEX3的高度集成化嵌入式MCU，具有USB OTG接口、用于連接以太網(wǎng)物理層芯片的標(biāo)準(zhǔn)MII接口、用于數(shù)字音頻的標(biāo)準(zhǔn)IIS接口、內(nèi)部集成大容量Flash存儲(chǔ)器和高性能 SRAM，所述的晶振芯片為25MHz高精度有源晶振連接到控制芯片的晶振輸入管腳12腳。所述的以太網(wǎng)物理層芯片包括有芯片和集成網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45插座，所述的 RJ45插座通過RD+、RD-、TD+和TD-四根線與芯片相連。所述的無線網(wǎng)絡(luò)模塊包括有模塊，與模塊的1腳相連用于控制模塊的電源接通和 斷開的開關(guān)三極管，與模塊和開關(guān)三極管相連的兩個(gè)相并聯(lián)的電源濾波電容，所述的開關(guān) 三極管的基極通過一個(gè)電阻連接微處理器，所述的模塊通過兩根USB數(shù)據(jù)線USB DM和USB DP連接到微處理器的USB OTG接口，模塊從無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并通過USB數(shù)據(jù)線送入微處理器。所述的電壓電流同步采樣電路，包括有芯片，所述的芯片通過兩根I2C總線 Audio_SDA和Audio_SCK連接到微處理器的I2C接口，接收微處理器的控制操作，通過4根 線I2S_MCK_I2S_CK_I2S_WS和SDOUT連接到微處理器的IIS接口，其中SDOUT連接到微處 理器的I2S_DIN管腳；所述的芯片的腳21腳和22腳分別連接采樣通道快速切換電路的電 壓信號(hào)和電流信號(hào)。所述的大功率音頻切換矩陣包括有由16個(gè)雙刀雙擲繼電器組成8X2的開關(guān)矩陣 和并聯(lián)連接的16個(gè)保護(hù)二極管，所述開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的左邊連接主功率放大器， 所述開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的右邊連接負(fù)載回路，所述開關(guān)矩陣的縱向2個(gè)通道連接備 用功率放大器，所述16個(gè)繼電器的控制端通過連接兩片串行輸入的大功率驅(qū)動(dòng)器連接到 微處理器，連接八路主功率放大器和兩路備用功率放大器的10個(gè)輸入通道也連接到電壓 電流采樣匹配和隔離電路。所述的電壓電流采樣匹配和隔離電路包括有10路相同結(jié)構(gòu)的采樣電路，其中一 路采樣電路包括有電壓采樣隔離變壓器和由三個(gè)電阻組成的分壓電路，以及電流采樣隔離 變壓器和電流采樣電阻，其中，所述的由三個(gè)電阻組成的分壓電路與大功率音頻切換矩陣 的八路主功率放大器和兩路備用功率放大器輸入端并聯(lián)，所述的電流采樣電阻串聯(lián)在大功 率音頻切換矩陣的八路主功率放大器和兩路備用功率放大器的輸入回路中取得電流，所述 的電壓采樣隔離變壓器和電流采樣隔離變壓器的輸出分別連接采樣通道快速切換電路的 電壓和電流輸入端。所述的采樣通道快速切換電路是由10個(gè)相同的模擬開關(guān)芯片和一片4-16譯碼器 組成兩組10通道輸入、1通道輸出的多路模擬開關(guān)，其中，第一組模擬開關(guān)為多路電壓選擇 開關(guān)，該多路電壓選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配和隔離電路中的所 有通道的電壓采樣隔離變壓器的輸出；第二組模擬開關(guān)為多路電流選擇開關(guān)，該多路電流 選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配和隔離電路中的所有通道的電流采樣 隔離變壓器的輸出；4-16譯碼器的輸出連接第一組模擬開關(guān)和第二組模擬開關(guān)，用于同時(shí) 控制該兩組模擬開關(guān)的選擇端，4-16譯碼器的輸入連接到微處理器，兩組多路模擬開關(guān)的 輸出分別連接到電壓電流同步采樣電路的雙聲道立體聲音頻輸入。本實(shí)用新型的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，結(jié)構(gòu)簡單，高度集成化， 成本低廉，用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)音頻功率放大器故障檢測和主備切換以及揚(yáng)聲器負(fù)載回 路檢測，適應(yīng)鐵路信息系統(tǒng)智能化網(wǎng)絡(luò)化。具有以下優(yōu)點(diǎn)1.集成化程度高，電路簡單，成本低廉有利于推廣；[0016]2. 一臺(tái)設(shè)備同時(shí)具備功率放大器故障檢測和主備切換、負(fù)載回路開路短路檢測、 廣播區(qū)監(jiān)聽信號(hào)采集、報(bào)警指示和上傳等多種功能；3.采用電壓電流同步采樣，避免了電壓電流相位差的影響；4.對(duì)直接波形采樣進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，可進(jìn)行各種智能分析算法，抗干擾性很強(qiáng)， 精確度高；5.支持有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)冗余并且可快速切換，在有線網(wǎng)絡(luò)有故障的時(shí) 候可以快速切換到無線網(wǎng)絡(luò)而不影響正常廣播，并且可以輔助定位故障點(diǎn)；6.支持通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制和程序更新，方便現(xiàn)場使用和維護(hù)。

圖1是本實(shí)用新型的整體構(gòu)成框圖；圖2是微處理器的電路原理圖；圖3是以太網(wǎng)物理層芯片電路原理圖；圖4是無線網(wǎng)絡(luò)模塊電路原理圖；圖5是電壓電流同步采樣電路原理圖；圖6是大功率音頻切換矩陣電路原理圖；圖7是大功率音頻切換矩陣中的繼電器驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖8是電壓電流采樣匹配和隔離電路原理圖；圖9是采樣通道快速切換電路原理圖。其中1:微處理器2:以太網(wǎng)物理層芯片3:無線網(wǎng)絡(luò)模塊4:電壓電流同步采樣電路5 大功率音頻切換矩陣6 電壓電流采樣匹配和隔離電路7:采樣通道快速切換電路
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型是如何實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示，本實(shí)用新型的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，具有電壓 電流同步采樣電路，采樣的波形數(shù)據(jù)由微處理器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和分析；大功率音頻切 換矩陣進(jìn)行功率放大器主備切換；10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口和支持802. ll/b/g/η標(biāo)準(zhǔn) 的無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器用于有線或無線組網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，具體構(gòu)成包括有微處理器1、以太 網(wǎng)物理層芯片2、無線網(wǎng)絡(luò)模塊3、電壓電流同步采樣電路4、大功率音頻切換矩陣5，電壓電 流采樣匹配和隔離電路6和采樣通道快速切換電路7，其中，微處理器1通過MII接口連接 以太網(wǎng)物理層芯片2、微處理器1通過USB OTG接口連接無線網(wǎng)絡(luò)模塊3、微處理器1通過 IIS接口連接電壓電流同步采樣電路4、所述的電壓電流同步采樣電路4還通過兩根信號(hào)線 (一根電壓信號(hào)，另一根電流信號(hào))連接到采樣通道快速切換電路7的兩個(gè)信號(hào)輸出端、所 述的采樣通道快速切換電路7的多路信號(hào)輸入端通過10路電壓和電流信號(hào)線連接到電壓 電流采樣匹配和隔離電路6，采樣通道快速切換電路7的控制端口連接到微處理器的GPI0， 所述的電壓電流采樣匹配和隔離電路6的輸入信號(hào)來自大功率音頻切換矩陣5，所述的大功率音頻切換矩陣5的功率信號(hào)輸入端口連接八路主功率放大器A和兩路備用功率放大器 B并且通過SPI總線連接到微處理器1。本實(shí)用新型的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置中，以太網(wǎng)物理層芯片和 無線網(wǎng)絡(luò)模塊在微處理器的控制下連接到網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，大功率音頻切換矩陣提供了 功率放大器的輸出通路，可以連接8路主功率放大器和2路備用功率放大器，一共10路輸 出通路。電壓電流采樣匹配和隔離電路從大功率音頻切換矩陣的輸出通路取得電壓和電流 信號(hào)一共10路，然后進(jìn)行匹配和隔離處理送入采樣通道快速切換電路，微處理器通過GPIO 接口控制采樣通道快速切換電路進(jìn)行切換循環(huán)把10路電壓電流信號(hào)切換到輸出端，然后 通過兩根信號(hào)線送入電壓電流同步采樣電路。電壓電流同步采樣電路對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行同步 采樣，并且是直接波形采樣，把電壓電流波形轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)PCM波形數(shù)據(jù)通過IIS總線送入微 處理器。微處理器對(duì)電壓電流的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和分析，然后判斷出功率放大 器是否有故障，揚(yáng)聲器負(fù)載回路是否有開路或短路的情況，并且還可進(jìn)一步分析系統(tǒng)的失 真度和頻譜特性。如果有功率放大器故障或者輸出回路有開路和短路的情況，則通過以太 網(wǎng)物理層芯片或無線網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，如果有功率放大器故障，微處理器通過SPI總 線控制大功率音頻切換矩陣進(jìn)行矩陣切換把故障的功率放大器從輸出回路中切斷，然后把 備用的功率放大器切換到故障功率放大器所在的輸出回路上。通過把電壓和電流的PCM波 形數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到廣播控制室還可以完成監(jiān)聽信號(hào)采樣功能。如圖2所示，所述的微處理器1包括有控制芯片U9A和晶振芯片U2，所述的控制芯 片U9A為基于內(nèi)核ARM-C0RTEX3的高度集成化嵌入式MCUU9A，具體型號(hào)為STM32F107VCT， 具有USB OTG接口、用于連接以太網(wǎng)物理層芯片2的標(biāo)準(zhǔn)MII接口、用于數(shù)字音頻的標(biāo)準(zhǔn) IIS接口、內(nèi)部集成大容量Flash存儲(chǔ)器和高性能SRAM，所述的晶振芯片U2為25MHz高精 度有源晶振連接到控制芯片U9A的晶振輸入管腳12腳。之所以采用高精度有源晶振是為 了保證音頻信號(hào)采樣率的精度和穩(wěn)定性?？刂菩酒琔9A的外圍管腳標(biāo)注了信號(hào)的名稱，其 中管腳23、24、25、26、32、35、36、95、47、48、51、52、34、33、18、17、16—共 17 根線為以太網(wǎng)物 理層MII接口用于連接以太網(wǎng)物理層芯片2 ；管腳70和71為USB OTG接口用于連接無線網(wǎng) 絡(luò)模塊3 ；管腳四、78、79、80為IIS接口用于連接電壓電流同步采樣電路4，管腳67為MCO 輸出用于向以太網(wǎng)物理層芯片2提供時(shí)鐘；管腳92和93為I2C接口用于控制電壓電流同 步采樣電路4進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；管腳81、82、83、84是4個(gè)GPI0，連接到采樣通道快速切換電 路7用于控制采樣通道的切換；管腳42、43、44、45、46是SPI接口，連接到大功率音頻切換 矩陣5用于控制功率放大器主備切換。如圖3所示，所述的以太網(wǎng)物理層芯片2包括有芯片Ul和集成網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45 插座CNl，所述的RJ45插座CNl通過RD+、RD_、TD+和TD-四根線與芯片Ul相連。芯片Ul 的具體型號(hào)為DP83848CVV。芯片Ul通過標(biāo)準(zhǔn)的MII接口一共17根線連接到微處理器1， RJ45插座CNl為集成網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45插座，用于連接外部以太網(wǎng)線。來自以太網(wǎng)的音頻 數(shù)據(jù)通過RJ45插座CNl進(jìn)入芯片Ul內(nèi)部處理，然后通過MII接口進(jìn)入微處理器1。如圖4所示，所述的無線網(wǎng)絡(luò)模塊3包括有模塊U10，與模塊UlO的1腳相連用于 控制模塊UlO的電源接通和斷開的開關(guān)三極管Q61，與模塊UlO和開關(guān)三極管Q61相連的兩 個(gè)相并聯(lián)的電源濾波電容C13、C16，所述的開關(guān)三極管Q61的型號(hào)是S8550，其基極通過一 個(gè)電阻R12連接到微處理器的WLAN_PWR管腳，微處理器把WLAN_PWR管腳設(shè)置為低電平開關(guān)三極管Q61導(dǎo)通，模塊UlO開始供電工作，微處理器把WLAN_PWR管腳設(shè)置為高電平，開關(guān) 三極管Q61截至，模塊UlO斷電停止工作。所述的模塊UlO通過兩根USB數(shù)據(jù)線USB_DM和 USB_DP連接到微處理器1的USB_0TG接口，模塊UlO從無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并通過USB數(shù)據(jù) 線送入微處理器1。如圖5所示，所述的電壓電流同步采樣電路4，包括有芯片U13，芯片U13的具體 型號(hào)為CS42L52，該芯片內(nèi)部集成了立體聲音頻CODEC和數(shù)字音效處理模塊，該芯片可以對(duì) 兩路模擬信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)同步波形采集。所述的芯片U13通過兩根I2C總線Audio_SDA和 Audio_SCK連接到微處理器1的I2C接口，接收微處理器1的控制操作，通過4根線I2S_MCK I2S_CK I2S_WS和SDOUT連接到微處理器的IIS接口，其中SDOUT連接到微處理器的_2S_ DIN管腳；所述的芯片U13的腳21腳和22腳分別連接采樣通道快速切換電路7的電壓信 號(hào)和電流信號(hào)，來自采樣通道快速切換電路7的電壓和電流信號(hào)分別從管腳21和22進(jìn)入 U13，通過U13內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換以后，變成標(biāo)準(zhǔn)雙聲道PCM波形數(shù)據(jù)，然后通過I2S接口送入微 處理器。如圖6、圖7所示，所述的大功率音頻切換矩陣5包括有由16個(gè)雙刀雙擲繼電器組 成8X2的開關(guān)矩陣和并聯(lián)連接的16個(gè)保護(hù)二極管，所述開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的左邊 連接主功率放大器A，所述開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的右邊連接負(fù)載回路，所述開關(guān)矩陣的 縱向2個(gè)通道連接備用功率放大器B，所述16個(gè)繼電器的控制端通過連接兩片串行輸入的 大功率驅(qū)動(dòng)器TO、U8連接到微處理器1，8X2的開關(guān)矩陣一共有10個(gè)功率放大器通道，每 個(gè)通道的電路形式相同，連接八路主功率放大器A和兩路備用功率放大器B的10個(gè)輸入通 道也連接到電壓電流采樣匹配和隔離電路6。圖6所示只給出了 4X2開關(guān)矩陣圖，由8個(gè)雙刀雙擲繼電器Kll、K12、K21、K22、 K31、K32、K41、K42 和 8 個(gè)保護(hù)二極管 Dll、D12、D21、D22、D31、D32、D41、D42 組成，開關(guān)矩 陣的橫向輸入連接主功率放大器，開關(guān)矩陣縱向輸入連接兩路備用功率放大器。各個(gè)繼電 器的控制端R1L1、R1L2、R2L1、R2L2、R3L1、R3L2、R4L1、R4L2連接圖7所示的繼電器驅(qū)動(dòng)電 路。如圖7所示，繼電器驅(qū)動(dòng)電路由型號(hào)為6B595的兩片串行輸入的大功率驅(qū)動(dòng)器U6和U8 構(gòu)成，兩片大功率驅(qū)動(dòng)器U6和U8級(jí)聯(lián)形成16根驅(qū)動(dòng)線分別連接到各個(gè)繼電器的控制端， 大功率驅(qū)動(dòng)器U6和U8的控制管腳3、8、13、12和9連接到微處理器1的SPI接口。在微處 理器1檢測到功率放大器故障的時(shí)候通過SPI控制大功率驅(qū)動(dòng)器U6和U8的輸出切換繼電 器實(shí)現(xiàn)功率放大器主備切換，例如把繼電器Kl吸合實(shí)現(xiàn)把第一路主功率放大器切斷同時(shí) 把第一路備用功率放大器切換到第一路輸出。如圖8所示，所述的電壓電流采樣匹配和隔離電路6包括有10路相同結(jié)構(gòu)的采樣 電路，其中一路采樣電路包括有電壓采樣隔離變壓器Tll和由三個(gè)電阻R3、R5、R23組成的 分壓電路，以及電流采樣隔離變壓器T12和電流采樣電阻R34，其中，所述的由三個(gè)電阻R3、 R5、R23組成的分壓電路與大功率音頻切換矩陣5的八路主功率放大器A和兩路備用功率放 大器B的輸入端并聯(lián)，所述的電流采樣電阻R34串聯(lián)在大功率音頻切換矩陣5的八路主功 率放大器A和兩路備用功率放大器B的輸入回路中取得電流，所述的電壓采樣隔離變壓器 Tll和電流采樣隔離變壓器T12的輸出分別連接采樣通道快速切換電路7的電壓和電流輸 入端。即在大功率音頻切換矩陣5中的8X2開關(guān)矩陣的每個(gè)功率放大器輸入通道兩端并 聯(lián)阻值較大的分壓電阻分取電壓信號(hào)，同時(shí)還要在每個(gè)通道回路中串聯(lián)一個(gè)阻值很小的電阻分取電流信號(hào)，然后通過兩個(gè)隔離變壓器分別對(duì)電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸和阻 抗變換，連接電壓信號(hào)的為電壓采樣隔離變壓器，連接電流信號(hào)的為電流采樣隔離變壓器。 兩個(gè)隔離變壓器的輸出連接到采樣通道快速切換電路7。如圖9所示，所述的采樣通道快速切換電路7是由10個(gè)相同的模擬開關(guān)芯片和一 片4-16譯碼器U7組成兩組10通道輸入、1通道輸出的多路模擬開關(guān)，其中，第一組模擬開 關(guān)為多路電壓選擇開關(guān)，該多路電壓選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配 和隔離電路6中的所有通道的電壓采樣隔離變壓器Tll的輸出；第二組模擬開關(guān)為多路電 流選擇開關(guān)，該多路電流選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配和隔離電路6 中的所有通道的電流采樣隔離變壓器T12的輸出；4-16譯碼器U7的輸出連接第一組模擬 開關(guān)和第二組模擬開關(guān)，用于同時(shí)控制該兩組模擬開關(guān)的選擇端，4-16譯碼器U7的輸入連 接到微處理器1，開關(guān)的切換受微處理器控制，兩組多路模擬開關(guān)的輸出分別連接到電壓電 流同步采樣電路4的雙聲道立體聲音頻輸入。具體構(gòu)成是所述的采樣通道快速切換電路7，一共有10路輸入通道，這里給出 4路，其中一路由模擬開關(guān)芯片Ull構(gòu)成，模擬開關(guān)芯片Ull的兩路輸入端INPUT1_V和 INPUT1_C連接來自電壓電流采樣匹配和隔離電路6的電壓采樣隔離變壓器Tl 1和電流采樣 隔離變壓器T12的輸出。模擬開關(guān)芯片Ull的兩路輸出LINE_INA和LINE_INB連接電壓電 流同步采樣電路4中芯片U13的管腳21和22。模擬開關(guān)芯片Ull的導(dǎo)通控制管腳LINE_ CSO連接到4-16譯碼器芯片U7的第一路輸出端。譯碼器芯片U7的4路地址控制信號(hào)LINE_ CSA、LINE_CSB、LINE_CSC和LINE_CSD連接到微處理器1的GPIO 口。微處理器1通過控制 4根GPIO 口設(shè)置譯碼器芯片U7的10個(gè)輸出端口，來控制10個(gè)模擬開關(guān)芯片Ull的導(dǎo)通和 關(guān)閉，從而選擇不同通道的電壓和電流信號(hào)進(jìn)入電壓電流同步采樣電路4。
權(quán)利要求1.一種用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，具有電壓電流同步采 樣電路，采樣的波形數(shù)據(jù)由微處理器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和分析；大功率音頻切換矩陣進(jìn)行 功率放大器主備切換；10M/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口和支持802. ll/b/g/η標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò) 收發(fā)器用于有線或無線組網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，具體構(gòu)成包括有微處理器(1)、以太網(wǎng)物理層 芯片O)、無線網(wǎng)絡(luò)模塊(3)、電壓電流同步采樣電路G)、大功率音頻切換矩陣(5)，電壓電 流采樣匹配和隔離電路(6)和采樣通道快速切換電路(7)，其中，所述的以太網(wǎng)物理層芯片 O)、無線網(wǎng)絡(luò)模塊(3)、電壓電流同步采樣電路G)、大功率音頻切換矩陣(5)和采樣通道 快速切換電路(7)分別與微處理器⑴相連，所述的電壓電流同步采樣電路⑷與采樣通 道快速切換電路(7)相連，所述的采樣通道快速切換電路(7)與電壓電流采樣匹配和隔離 電路(6)連接，所述的電壓電流采樣匹配和隔離電路(6)與大功率音頻切換矩陣(5)連接， 所述的大功率音頻切換矩陣(5)的功率信號(hào)輸入端口連接八路主功率放大器(A)和兩路備 用功率放大器(B)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的微處理器(1)包括有控制芯片(U9A)和晶振芯片(U2)，所述的控制芯片(U9A)為基于 內(nèi)核ARM-C0RTEX3的高度集成化嵌入式MCU (U9A)，具有USB OTG接口、用于連接以太網(wǎng)物理 層芯片O)的標(biāo)準(zhǔn)MII接口、用于數(shù)字音頻的標(biāo)準(zhǔn)IIS接口、內(nèi)部集成大容量Flash存儲(chǔ)器 和高性能SRAM，所述的晶振芯片(U2)為25MHz高精度有源晶振連接到控制芯片(U9A)的晶 振輸入管腳12腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的以太網(wǎng)物理層芯片(2)包括有芯片(Ul)和集成網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45插座(CNl)，所述的 RJ45插座(CNl)通過RD+、RD_、TD+和TD-四根線與芯片(Ul)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的無線網(wǎng)絡(luò)模塊⑶包括有模塊(UlO)，與模塊(UlO)的1腳相連用于控制模塊(UlO)的 電源接通和斷開的開關(guān)三極管0^61)，與模塊(UlO)和開關(guān)三極管(Q61)相連的兩個(gè)相并聯(lián) 的電源濾波電容(C13、C16)，所述的開關(guān)三極管0^61)的基極通過一個(gè)電阻(R12)連接微 處理器，所述的模塊(UlO)通過兩根USB數(shù)據(jù)線USB_DM和USB_DP連接到微處理器(1)的 USB_0TG接口，模塊(UlO)從無線網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并通過USB數(shù)據(jù)線送入微處理器(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的電壓電流同步采樣電路G)，包括有芯片(U13)，所述的芯片(U13)通過兩根I2C總線 Audio_SDA和Audio_SCK連接到微處理器(1)的I2C接口，接收微處理器(1)的控制操作， 通過4根線I2S_MCKI2S_CK I2S_WS和SDOUT連接到微處理器的IIS接口，其中SDOUT連接 到微處理器的I2S_DIN管腳；所述的芯片(U13)的腳21腳和22腳分別連接采樣通道快速 切換電路(7)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的大功率音頻切換矩陣(5)包括有由16個(gè)雙刀雙擲繼電器組成8X2的開關(guān)矩陣和并聯(lián) 連接的16個(gè)保護(hù)二極管，所述開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的左邊連接主功率放大器(A)，所述 開關(guān)矩陣的橫向8個(gè)通道的右邊連接負(fù)載回路，所述開關(guān)矩陣的縱向2個(gè)通道連接備用功 率放大器(B)，所述16個(gè)繼電器的控制端通過連接兩片串行輸入的大功率驅(qū)動(dòng)器(U6、U8) 連接到微處理器(1)，連接八路主功率放大器(A)和兩路備用功率放大器(B)的10個(gè)輸入通道也連接到電壓電流采樣匹配和隔離電路㈩)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的電壓電流采樣匹配和隔離電路(6)包括有10路相同結(jié)構(gòu)的采樣電路，其中一路采樣電 路包括有電壓采樣隔離變壓器(Tll)和由三個(gè)電阻(R3、R5、R23)組成的分壓電路，以及電 流采樣隔離變壓器(T12)和電流采樣電阻(RM)，其中，所述的由三個(gè)電阻(R3、R5、R23)組 成的分壓電路與大功率音頻切換矩陣(5)的八路主功率放大器(A)和兩路備用功率放大器 (B)輸入端并聯(lián)，所述的電流采樣電阻(R34)串聯(lián)在大功率音頻切換矩陣(5)的八路主功率 放大器(A)和兩路備用功率放大器(B)的輸入回路中取得電流，所述的電壓采樣隔離變壓 器(Tll)和電流采樣隔離變壓器(T12)的輸出分別連接采樣通道快速切換電路(7)的電壓 和電流輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，其特征在于，所 述的采樣通道快速切換電路(7)是由10個(gè)相同的模擬開關(guān)芯片和一片4-16譯碼器(U7) 組成兩組10通道輸入、1通道輸出的多路模擬開關(guān)，其中，第一組模擬開關(guān)為多路電壓選擇 開關(guān)，該多路電壓選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配和隔離電路(6)中的 所有通道的電壓采樣隔離變壓器(Tll)的輸出；第二組模擬開關(guān)為多路電流選擇開關(guān)，該 多路電流選擇開關(guān)的10通道輸入分別連接電壓電流采樣匹配和隔離電路(6)中的所有通 道的電流采樣隔離變壓器(T12)的輸出；4-16譯碼器(U7)的輸出連接第一組模擬開關(guān)和 第二組模擬開關(guān)，用于同時(shí)控制該兩組模擬開關(guān)的選擇端，4-16譯碼器(U7)的輸入連接到 微處理器(1)，兩組多路模擬開關(guān)的輸出分別連接到電壓電流同步采樣電路(4)的雙聲道 立體聲音頻輸入。
專利摘要一種用于鐵路客運(yùn)廣播系統(tǒng)的輸出控制器裝置，有微處理器、以太網(wǎng)物理層芯片、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓電流同步采樣電路、大功率音頻切換矩陣，電壓電流采樣匹配和隔離電路和采樣通道快速切換電路，其中，以太網(wǎng)物理層芯片、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、電壓電流同步采樣電路、大功率音頻切換矩陣和采樣通道快速切換電路分別與微處理器相連，電壓電流同步采樣電路與采樣通道快速切換電路相連，采樣通道快速切換電路與電壓電流采樣匹配和隔離電路連接，電壓電流采樣匹配和隔離電路與大功率音頻切換矩陣連接，大功率音頻切換矩陣的功率信號(hào)輸入端口連接八路主功率放大器和兩路備用功率放大器。本實(shí)用新型集成化程度高，電路簡單，抗干擾性很強(qiáng)，精確度高，可以輔助定位故障點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04H20/62GK201928289SQ201020277360
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者付斌, 翟鵬 申請(qǐng)人:天津賽思科技發(fā)展有限公司