一种多路音频切换电路的改进方案

张培

(苏州市职业大学 电子信息工程系，江苏 苏州 215104)

随着人们生活水平的提高，对于影音娱乐也提出了越来越高的要求.DVD、数字机顶盒、卫星电视接收机等也应运而生了，这些电子设备的出现对音视频终端(即电视机)也提出了越来越高的要求.近年来等离子显示板PDF(plasma display panel)、液晶显示器LCD(liquid crystal display)电视机［1］之所以得到了快速的发展，除了因为它们较之传统CRT电视机节省空间、外观靓丽等优点外，还具有更多的音视频接口，方便人们使用.要在不同的音视频之间切换，实现用户想要收看的节目，就要用到多路音视频切换电路.

本文给出了一种简单易行的多路音频切换电路的改进方案，解决现有数字电视接收机在音频信号输出端进行信号复用时，信号切换不方便、增加数字电视接收机成本的问题.

1 多路音频切换电路原理

音频切换电路的作用是能够快速实现从多路音频源中选择一路或几路信号送到后级放大电路进行处理［2］.图1是一种目前被广泛使用的多路音频选择器的电路原理图［3］.该电路使用2片74HC4051构成，且采用正、负5 V供电.四路音频信号(PC_Audio、AV_Audio、YPbPr1_Audio、YPbPr2_Audio，每一路音频信号又包括左声道信号和右声道信号)分别通过电容器(C1到C4)耦合到74HC4051的输入端，并在输出端再通过电容耦合送往下一级处理.通过Audio_Sel 1和Audio_Sel 2来决定哪一路信号被选中送往下一级.

图1 改进前的电路

74HC4051是一种具有三位数字选择输入(A B C)的8路模拟选择、分配器，有1个低电平有效的使能端(E)、8个独立的输入/输出端(X0到X7)以及1个公共的输入/输出端(X).74HC4051的功能表如表1所示［4］

表1 74 HC4051的功能表

当使能端(E)为低电平L时，八个开关中的一个就依A、B、C被选中;而当使能端(E)为高电平H时，所有的开关都处于高阻关断状态.模拟输入/输出端(X0到X7，以及X)可以在VCC和VEE之间变化，并且VCC-VEE不可以超出10.0 V.

2 改进方案

为了让音频信号(以正弦波为例)正常通过而负半周不被削掉，图1所示的电路采用了+5 V、－5 V供电.这显然增加了整个系统供电的复杂性，导致系统的成本也会相应增加.为此可以考虑在单一+5 V供电的情况下对上述电路加以改进和简化.改进后的电路如图2所示.

图2 改进后的电路

+5 V电源通过电阻R9和R10分压，在R10的两端得到一个2.5 V的参考电压.从各个输入口进来的四路音频信号通过电容(C1到C8)耦合进来，并被叠加到由470 kΩ电阻(R1到R8)提供的参考电压上，作为74HC4052的输入.这样通过控制Audio_Sel 1和Audio_Sel 2就可以让被选择的某路信号送往输出端.输出端再通过电容耦合，隔离掉直流成分后送往下一级电路处理.74HC4052与74HC4051具有相类似的电气规格，不同的是74HC4052是双四选一的多路选择、分配器，它的逻辑图及功能表分别如图3、表2所示［5－6］.

图3 74 HC4052逻辑图

该改进电路只需单一+5 V供电即可实现音频信号的切换，且R11和R12给输出端提供和输入端同样的参考电压，避免了因74HC4052的导通电阻(Ron)而引起的信号衰减及波形的失真.从输入端输入频率为1 kHz，幅度为500 mV的正弦波信号(图4中1通道所示)，在输出端测得的波形如图4中2通道所示.从图4中可以看出，输出信号与输入信号很好地保持了一致.

图4 输入信号与输出信号波形

3 结论

本文提供了一种对多路音视频切换电路的改进方案，该双四选一音视频切换电路线路简单、成本低廉，且易于扩展，能较好地完成音视频切换，具有一定的推广使用价值.该电路的不足之处是使用了较多的元器件，后续的发展方向是将其集成到音视频处理IC中，使整个系统更加简洁易用.

［1］卢官明，宗彷.数字电视原理［M］.北京:机械工业出版社，2009:12-18.

［2］TCL多媒体科技控股有限公司.LCD平板彩色电视机原理与分析［M］.北京:人民邮电出版社，2007:25-36.

［3］李雄杰.平板电视技术［M］.北京:电子工业出版社，2007:32-36.

［4］NXP Semiconductors.The data sheet of 74HC4051 8-channel analog multiplexer/demultiplexer［EB/OL］.(2011-12-22)［2012-3-02］.http:// www.cn.nxp.com/products/logic/analog_switches/74HC_HCT4051.html.

［5］阎石.数字电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社，2006:188-189.

［6］NXP Semiconductors.The data sheet of 74HC4052 Dual 4-channel analog multiplexer/demultiplexer［EB/OL］.(2011-12-23)［2012-3-02］.http://www.cn.nxp.com/products/logic/analog_switches/74HC_HCT4052.html.