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监控系统音频放大器的设计与应用

【摘要】高速公路及大桥收费监听系统，主要是为了实现对收费员进行监听。

实际工作中，在每个收费亭内设置一台彩色定焦摄像机用来监视收费员操作，便

于内部管理。通过音视频矩阵切换，将收费亭内摄像机图像在监视器上显示并伴

有监听声音，在完善内部管理、防止票款流失等方面发挥了重要作用。本文作者

在现有系统结构的基础上，根据实际情况设计制作出音频放大器，并对系统进行

改造，以解决监听声音过低，监听干扰等问题。

【关键词】监控系统;监听;音频放大器;应用

一、音频放大器简介

1.音频放大器背景

音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号，信号音

量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz～20kHz，

因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应。根据应用的不同，功率大小差异

很大，从耳机的毫瓦级到TV或PC音频的数瓦，再到“迷你”家庭立体声和汽车

音响的几十瓦，直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上，大到能满足

整个电影院或礼堂的声音要求。

2.功率放大器

功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用

是将一个小功率信号放大，足以驱动负载作功。主要是将音源器材输入的较微弱

信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。

二、系统结构

高速公路及大桥收费监听系统是收费监控系统中的一部分，收费监控系统主

要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费情况，对收费车道通过的车辆类

型、收费员的操作过程以及收费过程中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，

实施有效的监督。因只有对收费亭的监控涉及音频方面，故本章主要介绍收费亭

监控系统结构。

1.收费监控系统简述

下面就收费监控系统做一下简要描述。

在收费站提供一套收费广场闭路电视监控系统，其拍摄的图像传到收费站监

控室，以便收费站管理人员对收费广场的交通流情况，收费车辆的车型进行直观

的监视及收费票亭工作的管理。主要涉及收费票亭、收费站监控室、站长室等。

收费亭内采用低照度摄像机，能清晰地观察收费员的收费过程。一般在收费亭内

设置高灵敏度拾音器，能清晰地拾取收费现场的声音。收费亭内还设置对讲系统

中的对讲分机，通过线路连接到收费站监控室的对讲主机，用来和位于收费站监

控室的人员实时对话。对讲分机也可以作为拾音器使用。收费站监控室内采用专

业彩色监视器，一对一实时显示及监听收费现场情况。通过分控设备，站长室可

以实时监控收费现场。录音、录像设备采用多路音视频、大容量硬盘录像机，记

录现场图像和声音。通过分控设备，站长室可以进行录像回放。硬盘录像机的设

置也便于事故的调查取证。

2.音频放大器设计背景

对讲分机将采集到的音频信号经过音频放大器放大后，传给音视频矩阵，音

视频矩阵的主要作用是把收到的各票亭的音频和视频信号一一对应。最后音视频

矩阵输出的信号分别传输给监视器和硬盘录像机。监控人员可以通过监视器直观

地监测实时车道票亭情况。系统中，原音频放大器基本没有起作用，以致监视器

输出声音很低。另外，由于对讲分机和线缆为对讲系统和监听系统共用，造成相

互干扰，声音效果差。故需要制作音频放大器一台，并解决对讲系统和监听系统

相互干扰问题。

三、音频放大器设计原理

1.本设计方案

本设计以功率放大芯片LM386为主要芯片。为使外围元件最少，电压增益

内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调

为任意值，直至200。输入端以地参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一

半。

2.本设计原理分析

本次设计的音频放大器由10路构成，以功率放大芯片LM386为主要芯片，

各路信号单独输入、输出。之所以这样设计，是考虑到收费站有多个车道票亭，

用一台音频放大器可以实现同一收费站多个车道票亭共用。

四、PCB电路设计

1.制作并测试试验电路

在制作PCB电路板前，首先按照原理图在万用板上做试验电路。按照原理

图在万用板上焊好试验电路。首先在实验室模拟外场试验。用电脑音频输出代替

拾音器输出，声音最终由音箱输出，以代替监听器输出。通过试验，发现声音效

果非常好。而且通过调节可变电阻，可以控制声音的大小。不过电脑输出的音频

信号要比拾音器采集到的音频信号纯净的多，所以还是要