廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警電路的設(shè)計(jì)與制作

陳志新

摘 要 作為一名廣播電臺(tái)的技術(shù)人員，必須時(shí)刻監(jiān)聽廣播音頻信號(hào)，保證節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出。而在實(shí)際工作中，技術(shù)人員不能做到時(shí)時(shí)監(jiān)聽電臺(tái)音頻信號(hào)，從而給安全播出工作埋下了隱患。為此，本臺(tái)技術(shù)人員設(shè)計(jì)制作了廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警器，用電子手段檢測(cè)音頻信號(hào)，在音頻信號(hào)中斷時(shí)能發(fā)出告警信號(hào)，極大地提高了安全優(yōu)質(zhì)播出水平。

關(guān)鍵詞 廣播電臺(tái)；音頻信號(hào)；自動(dòng)檢測(cè)告警；設(shè)計(jì)與制作

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0012-02

近年來，秦皇島人民廣播電臺(tái)事業(yè)蓬勃發(fā)展，各專業(yè)頻率特色明顯，技術(shù)手段逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化。電臺(tái)技術(shù)人員不僅提供技術(shù)保障和技術(shù)支持服務(wù)，還要協(xié)助完成節(jié)目電腦錄制、導(dǎo)播、音頻工作站維護(hù)以及節(jié)目編排等工作。隨著工作量的增加，技術(shù)人員不可能做到時(shí)時(shí)監(jiān)聽電臺(tái)音頻信號(hào)，給安全播出工作埋下了隱患。

目前，市場(chǎng)上尚未發(fā)現(xiàn)有一種針對(duì)廣播電臺(tái)的簡易便攜式音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警系統(tǒng)產(chǎn)品面市。為此，我臺(tái)組織技術(shù)人員，針對(duì)廣播節(jié)目的特點(diǎn)，通過仔細(xì)調(diào)研，設(shè)計(jì)制作了一款廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警器，用電子手段檢測(cè)音頻信號(hào)，在音頻信號(hào)中斷時(shí)能發(fā)出告警信號(hào)，從而極大地提高了安全優(yōu)質(zhì)播出水平。該電路檢測(cè)精確，設(shè)計(jì)簡潔小巧，便于技術(shù)人員隨時(shí)攜帶使用，從而有效地避免了電臺(tái)停播事故的發(fā)生。

1 基本工作原理

設(shè)計(jì)思路是利用收音機(jī)輸出所要監(jiān)聽頻率的音頻信號(hào)，經(jīng)放大檢波及RC積分延時(shí)，推動(dòng)告警電路。音頻信號(hào)正常時(shí)，RC積分電路中電容上的取樣電壓使告警電路不告警；音頻信號(hào)中斷一定時(shí)間后，RC積分電路中電容上的取樣電壓放電到一定值的時(shí)候，告警電路動(dòng)作，發(fā)出告警信號(hào)。

原理方框圖如圖1所示：由收音機(jī)耳機(jī)插孔輸出電臺(tái)音頻信號(hào)，經(jīng)音頻信號(hào)線輸入到檢測(cè)告警電路的音頻放大器進(jìn)行信號(hào)放大。放大后的音頻信號(hào)分為兩路，一路經(jīng)檢波及RC積分延時(shí)電路推動(dòng)告警電路，另一路同樣經(jīng)檢波及RC積分延時(shí)電路推動(dòng)音頻顯示電路。

圖1 檢測(cè)告警電路方框圖

2 檢測(cè)告警電路分析

檢測(cè)告警電路如圖2。電臺(tái)音頻信號(hào)輸入到由TDA1904為主組成的音頻放大電路進(jìn)行放大。TDA1904是一種常見的音頻放大集成電路，廣泛應(yīng)用于收音機(jī)、電視機(jī)等家用電器之中。之所以選擇TDA1904放大電路，是因?yàn)槠渚哂休^寬的電源電壓范圍（4 V-20 V）、較高的電流輸出，芯片過流損壞保護(hù)電路及電源過壓保護(hù)電路完善，低噪聲，低功耗，外圍元器件簡單，TDA1904各腳功能如圖3所示。

圖2 檢測(cè)告警電路

圖3 TDA1904引腳功能

參考某品牌顯像管電視機(jī)電路圖，設(shè)計(jì)由TDA1904組成的音頻放大電路如圖2，電臺(tái)音頻信號(hào)由TDA1904的⑧腳輸入，①腳輸出。⑧腳所接外圍元件中，C1濾除輸入音頻信號(hào)中的高頻干擾成分，R1，R2為音頻信號(hào)分壓電阻，用來調(diào)整合適的輸入信號(hào)幅值；①腳所接外圍元件R5為TDA1904的輸出負(fù)載電阻，由于TDA1904標(biāo)稱負(fù)載為4 Ω，經(jīng)放大的電臺(tái)音頻信號(hào)幅值約為4-5 V，故R5選取7w、4.7 Ω的水泥電阻。Q1-Q3為常見的三極管2SC9014。

廣播音頻信號(hào)正常時(shí)，經(jīng)過放大的音頻信號(hào)由C5輸出后分成兩路，分別由D1、D2檢波，C6、C7濾波，獲得兩個(gè)幅值約4-5 V的直流脈動(dòng)電壓。C7上的電壓經(jīng)過R7，使三極管Q2飽和導(dǎo)通，三極管Q3截止，蜂鳴器不告警。C6上的電壓經(jīng)R10驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管D3（綠）發(fā)出綠光，亮度隨音頻信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，顯示播出正常。R10為D3的限流電阻，保護(hù)D3不會(huì)因過流而損壞，而且綠色發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓約為3伏，R10還有限壓的作用；C6上的電壓經(jīng)R6使三極管Q3飽和導(dǎo)通，Q1的C極電壓為零，二極管D4（紅）截止，不發(fā)光。

當(dāng)某種原因使音頻信號(hào)中斷時(shí)，電容C6上的電壓經(jīng)D3及R6、Q3的be結(jié)放電，當(dāng)C6上的電壓小于Q3的導(dǎo)通電壓值（約0.6 V-0.7 V）時(shí)，Q3截止，Q3的C極為高電平，12 V電壓經(jīng)R9使D4發(fā)紅光。C6、R6為RC積分延時(shí)電路，設(shè)計(jì)使C6放電時(shí)間約20秒鐘，即音頻信號(hào)中斷20秒D4告警。同時(shí)，C7上的電壓經(jīng)R7、Q1的be結(jié)放電，當(dāng)C6上的電壓小于Q1的導(dǎo)通電壓時(shí)（時(shí)間也為20秒，由C7、R7決定），Q1截止，Q3飽和導(dǎo)通，蜂鳴器告警（蜂鳴器選擇直流12 V供電，有源型）。

如何選取延時(shí)告警時(shí)間長度非常關(guān)鍵。由于廣播音頻信號(hào)在時(shí)間上是不連續(xù)的，延時(shí)告警時(shí)長如果選擇過短，正常的音頻信號(hào)間隔就可能引起電路告警，容易產(chǎn)生誤告警情況；延時(shí)告警時(shí)長選擇過長，又會(huì)產(chǎn)生停播時(shí)間過長的情況。經(jīng)反復(fù)現(xiàn)場(chǎng)論證并征求播音員及主持人的意見，延時(shí)告警時(shí)長選擇20秒鐘比較合適。延時(shí)告警時(shí)長由C6、R6和C7、R7組成的兩組RC積分延時(shí)電路決定，C6、C7選取1000 uF，R6、R7經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，最后確定為4.7 kΩ。

3 檢測(cè)告警電路電路板設(shè)計(jì)、元器件焊接及調(diào)試

由于檢測(cè)告警電路元器件較少，故采用萬能電路板裝配焊接。選擇市場(chǎng)上常見的規(guī)格為6 cm*4.5 cm，25*17孔萬能電路板。

焊接示意圖如圖4所示。圖中每一個(gè)圓點(diǎn)表示為一個(gè)焊孔，長方形電路板的最上、最下及最左邊所有焊孔連接為接地線，+12 V供電由左邊輸入，音頻信號(hào)由右邊輸入。TDA1904安裝在線路板的右上角，9-16接地腳正好可以就近接地。注意電路板上的紅綠發(fā)光二極管引腳要留長一些，以便裝盒后能露出，指示音頻信號(hào)是否正常。

圖4 檢測(cè)告警電路電路板示意圖

檢測(cè)告警電路由+12 V供電。目前市場(chǎng)上+12 V直流電源種類繁多，故選擇市場(chǎng)上尺寸較小的開關(guān)型直流電源，最大輸出電流選擇1 A。使用時(shí)去掉直流電源的塑封外殼，將電路板取出，交流輸入線保留，去除直流輸出線。

將檢測(cè)告警電路板與+12 V直流電源板安裝在長14 cm、寬6 cm、高3 cm的小盒內(nèi)，用短引線將+12 V直流電源板的+12 V和接地端直接連入檢測(cè)告警電路供電端，并在小盒上端合適位置打孔，露出檢測(cè)告警電路板上的紅綠發(fā)光二極管。在小盒左邊側(cè)面打孔，引出直流電源板交流220 V輸入線；在小盒右邊側(cè)面打孔，安裝音頻插頭。

使用時(shí)先將直流電源板220 V輸入線插入電源插座，此時(shí)檢測(cè)告警電路此時(shí)紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，蜂鳴器告警；打開收音機(jī)，調(diào)諧到要監(jiān)聽的頻率，調(diào)整合適音量（以人正常講話聲音大小為宜），然后用兩邊帶插頭的音頻線分別接入收音機(jī)耳機(jī)插孔及檢測(cè)告警電路板音頻輸入插孔，紅色發(fā)光二極管熄滅，蜂鳴器停止告警，綠色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，亮度隨音頻信號(hào)的強(qiáng)弱而變化，顯示播出正常。略微調(diào)整收音機(jī)音量，使綠色發(fā)光二極管亮度適中即可。

4 主要成果

經(jīng)過一段時(shí)間的使用，廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警電路完全滿足設(shè)計(jì)要求，在音頻信號(hào)中斷20秒時(shí)能準(zhǔn)時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。

該廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警器不僅適合電臺(tái)技術(shù)人員使用，也可以用于調(diào)頻臺(tái)及中波臺(tái)值班員使用，只需將監(jiān)聽收音機(jī)調(diào)諧到相應(yīng)波段及頻率，就可以監(jiān)測(cè)所監(jiān)聽的頻率音頻信號(hào)是否正常。

目前，市場(chǎng)上尚未發(fā)現(xiàn)有這種簡易便攜式音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警系統(tǒng)產(chǎn)品面市。而我臺(tái)針對(duì)廣播節(jié)目的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的廣播電臺(tái)音頻信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)告警電路單件成本僅30余元，該電路檢測(cè)及告警設(shè)計(jì)精確，電路簡潔，體積小巧，連接簡單，便于技術(shù)人員隨時(shí)攜帶及使用，提高了廣播節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)播出水平。

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