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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处输入文本,*,*,http:/,电子教学参考资料包,音响设备原理与维修,主编 童建华,目录,第1章,音响设备概述,第2章,调谐器,第3章,录音座,第4章,功率放大器,第5章,调音台,第6章,家庭影院,AV,系统,第7章,数字音响设备,第,8,章,音响设备的故障检修,实验指导,实验,1-8,3,第1章 音响设备概述,1.1 音响技术的基本概念,1.2,高保真音响系统的基本组成,1.3音响设备的基本性能指标,1.,4,声音的基本知识,返回,4,第1章 音响设备概述,1.1音响技术的基本概念,1.1.1,音响的基本概念,在音响技术中，音响是指通过放声系统重现出来的声音。如通过组合音响重现,CD,片或磁带中的音乐、歌曲及其他声音，又如演出现场通过扩音系统播放出来的歌声和音乐声等，都属于音响范畴。能够重现声音的放声系统，称为音响系统。,1.1.2,高保真（,Hi-Fi,）及高保真音响系统的属性,高保真音响系统有,3,个重要的属性。,（,1,）,如实地重现原始声音,。声音在人耳听觉中用音量、音调和音色,3,个主观参量来描述，称为声音三要素。如实地重现原始声音，就是要保持原有音质，使人感觉不到所反映的原始声音质量的三要素有何畸变。这是高保真的基本属性。,（,2,）,如实地重现原始声场,。室内声场是由声源、直达声、反射声和混响声构成的。原始声场反映的是一种立体声。所以，高保真音响系统必须是立体声放声系统。立体声是高保真的重要属性之一。,（,3,）,能够对音频信号进行加工修饰,。高保真音响系统还允许人们根据自己的爱好，对音频信号进行修饰美化，使声音更加优美动听。这也是高保真的重要属性。,第1章目录,5,第1章 音响设备概述,1.1.3,音响技术的现状,今天的音响设备，可用高保真（,Hi-Fi,）化、立体声化、环绕声化、自动化、数字化来概括其特点。,（,1,）,高保真化,。高保真（,Hi-Fi,）地进行声音的记录和重放，一直是人们不断追求奋斗的目标。,（,2,）,立体声化,。双声道立体声音响设备早已十分普及。而真正的立体声,真实地再现三维空间声源方位的环绕立体声也已进入寻常百姓家庭。,（,3,）,自动化,。采用微处理器担任系统控制的现代音响设备，可实现自动操作与控制，并可通过红外遥控器进行。,（,4,）,数字化,。采用数字信号处理技术的数字音响设备，以其完美的音色和极高的电声性能指标赢得人们的青睐。,第1章目录,6,第1章 音响设备概述,1.2,高保真音响系统的基本组成,高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器系统这,3,大部分组成。双声道高保真音响系统的组成框图如图所示 。,第1章目录,返回,7,第1章 音响设备概述,1.2.1,高保真音源系统,高保真音源为音响系统提供高保真的音频信号。,（,1,）调谐器,。调谐器是一台不包括功放和扬声器的高性能收音机。可以提供高保真的音频信号。,（,2,）录音座,。录音座是一台不包括功放和扬声器的高性能录音机。,（,3,）电唱机,。电唱机是一种拾音装置。它利用拾音器将唱片声槽中记录着声音信息的振动轨迹变换成相应的音频信号。,（,4,）,CD,唱机,。,CD,唱机利用激光束，以非接触方式将,CD,唱片上记录的声音信息的数字编码信号检拾出来，经解码器把数字信号变换为模拟音频信号。,（,5,）,VCD,影碟机,。,VCD,的声音和图像数据在经过压缩处理之后，不仅可以输出音频信号，同时还输出视频信号，且使声音接近于,CD,机的质量，图像达到家用录像机的水平。,（,6,）,DVD,影碟机。,DVD,影碟机是目前最高级的影音信号源。,（,7,）传声器,。传声器将声能转换为电能。,各种优质音响载体通过音源设备所提供的高保真音频信号，是取得高保真音响效果的源泉。,第1章目录,音响系统组成图,8,第1章 音响设备概述,1.2.2,音频放大器,音频放大器是音响系统的主体，包括前置放大器和功率放大器两部分，必要时可以插入图示均衡器。,（,1,）,前置放大器,。前置放大器具有双重功能，即选择音源并进行音频电压放大和音质控制。前置放大器被誉为音响系统的音质控制中心。,（,2,）,图示均衡器,。图示均衡器是一种为修饰美化音色而设置的音频信号处理设备。,（,3,）,功率放大器,。功率放大器的作用是放大来自前置放大器的音频信号，产生足够的不失真功率，以推动扬声器发声。,功率放大器性能优劣直接关系到音响系统的放音质量，其衡量指标主要有频率特性、谐波失真和输出功率等。,第1章目录,音响系统组成图,9,第1章 音响设备概述,1.2.3,扬声器系统,扬声器系统由扬声器、分频器和箱体三个部分组成，其作用是将功率放大器输出的音频信号分频段不失真地还原成原始声音。扬声器系统对重放声音的音质有着举足轻重的影响。,（,1,）扬声器,。扬声器是一种电声换能器。音响系统中使用最多的是电动式扬声器，,（,2,）分频器,。在高保真音响系统中，通常采用分频的方法，利用各种扬声器的特长，分别承担低频、中频或高频段声音的重放任务。低频段宜用大口径锥形扬声器，中高频段可用球顶形或号筒式扬声器。分频器的作用是为各频段扬声器选出相应频段的音频信号，并正确分配给各扬声器的信号功率。,（,3,）箱体,。扬声器振膜前后所辐射的声波是互为反相的，其中低频声波因绕射而造成的相位干涉会削弱其辐射功率。为了提高扬声器的低频效率，应把扬声器装在箱体里。常见的音箱有封闭式和倒相式等。,第1章目录,音响系统组成图,10,第1章 音响设备概述,1.3,音响设备的基本性能指标,高保真音响设备最主要的性能指标有：,（,1,）,频率范围,：也称为频率特性或频率响应，其含义是指各种放声设备能重放声音信号的频率的范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度（允差或容差）。频率范围越宽，振幅容差越小，语言和音乐信号通过该设备时的频率失真和相位失真也就越小，则音质也就越好。,（,2,）,谐波失真,：由于各音响设备中的放大器存在着一定的非线性，导致音频信号通过放大器时产生新的各次谐波成分，由此而造成的失真称为谐波失真。谐波失真使声音失去原有的音色，严重时使声音变得刺耳难听。,（,3,）,信噪比,：又称信号噪声比，是指有用信号功率与噪声功率之比，记为,S/N,，通常用分贝值（,dB,）表示。信噪比越大，表明混在信号里的噪声越小，重放的声音越干净，音质越好。,第1章目录,11,第1章 音响设备概述,1.4,声音的基本知识,包括声音的基本性质、听觉的基本特性、立体声基本原理等。,1.4.1,声音的基本性质,1,声波的传播特性,声波在传播中会产生反射、折射、绕射和干涉等现象。,（,1,）,反射和折射,。声波从一种媒质进入另一种媒质的分界面时，会产生反射现象。遇到障碍物时，还有一部分声波将进入障碍物而产生折射。,（,2,）,绕射,。当声波遇到墙面或其他障碍物时，会有一部分声波绕过障碍物的边缘而继续向前传播，这种现象称为绕射。,（,3,）,干涉,。干涉是指一些频率相同的声波在传播中互相叠加后会使声波在有的地方增强，有的地方削弱的现象。,除了上述,3,种主要特性外，声波在传播过程中还有吸收与透过现象、谐振现象、衰减现象等特性。,第1章目录,12,第1章 音响设备概述,2,声音的三要素,声音主要是通过音量、音调、音色这,3,个要素来表现其特性的。,（,1,）音量,。音量又称响度，是指人耳对声音强弱的主观感受。音量的大小主要取决于声波的振幅大小。,（,2,）音调,。音调又称音高，是指人耳对声音的调子高低的主观感受。音调主要取决于声波的基波频率。,（,3,）音色,。音色是指人耳对声音特色的主观感受。音色主要取决于声音的频谱结构。,第1章目录,返回,13,第1章 音响设备概述,1.4.2,人耳听觉的基本特性,1,人耳听觉范围,可闻声、听阈和痛域决定了人耳的听觉范围。,（,1,）可闻声,。可闻声是指正常人可以听到的声音，其频率范围为,20 Hz,20 kHz,，称为音频。,（,2,）听阈,。可闻声必须达到一定的强度才能被听到，正常人能听到的强度范围为,0,140 dB,。使声音听得见的最低声压级称为听觉阈值，它和声音的频率有关。在良好的听音环境中，听力正常的青年人，在,800,5000 Hz,频率范围内的听阈十分接近于零分贝（对应的声波的声压值为,0.00012,帕）。,（,3,）痛域,。使耳朵感到疼痛的声压级称为痛域，它与声音的频率关系不大。通常声压级达到,120 dB,时，人耳感到不舒适；声压级大于,140 dB,时，人耳感到疼痛；声压级超过,150 dB,时，人耳会发生急性损伤。,第1章目录,14,第1章 音响设备概述,2,听觉等响特性,听觉等响特性是反映人们对不同频率的纯音的响度感觉的基本特性，通常用等响曲线来表示。,（,1,）人耳对,3,4 kHz,频率范围内的声音响度感觉最灵敏。人耳对低频和高频声音的灵敏度都要降低。,（,2,）声压级越高，等响曲线越趋于平坦，声压级不同，等响曲线有较大差异，特别是在低频段。所以，在放音时，特别是小音量放音时，就需要等响控制电路来补偿。,第1章目录,返回,15,第1章 音响设备概述,3,听觉阈值特性,听觉阈值特性就是指人耳对不同频率的声音具有不同的听觉灵敏度的特性。通常情况下，正常人能听到的声音强度范围为,0,140dB,。人耳在,800Hz,5kHz,频率范围内的听阈十分接近于,0dB,，而对,100Hz,以下的信号或,18kHz,以上的信号的听觉灵敏度却大大降低。,4,听觉掩蔽特性,听觉掩蔽特性，是指一个较强的声音往往会掩盖住一个较弱的声音，使较弱的声音不能被听到。这种掩蔽特性有频域掩蔽和时域掩蔽。,（,1,）频域掩蔽,。是指一个幅度较大的频率信号会掩蔽相邻频率处的幅度相对较小的频率信号，使小信号不能被听不见。,（,2,）时域掩蔽,。是指在时间上，一个强信号会掩蔽掉前后一段时间内的较弱的声音，使之不能被听到。,第1章目录,听觉掩蔽特性图,16,第1章 音响设备概述,第1章目录,时域掩蔽特性,频域掩蔽特性,返回,17,第1章 音响设备概述,1.4.3,立体声基本知识,1,立体声基本概念,立体声是指具有方位感、层次感、临场感等空间分布特性的声音。,用立体声音响技术来传播和再现声音，不仅能反映出声音的空间分布感，而且能够提高声音的层次感、清晰度和透明度，明显地改善重放声音的质量，大大地增强临场效果。,第1章目录,2.,立体声的成分,立体声的成分可以分为直达声，反射声，混响声三类：,返回,18,第1章 音响设备概述,2,立体声的成分,在音乐厅中，立体声的成分可以分为,3,类：,第一类为直达声,。它们从舞台上直接传播到听众的左、右耳。同一声音到达双耳所形成的声级差和时间差对判断乐器的方位起着决定作用。,直达声能帮助人们确定声源方位。,第二类为反射声,。它们是从音乐厅内的表面上经过一次反射后，到达听众耳际的声音，约比直达声晚十几到几十毫秒到达耳际。,反射声给人空间感，可以感觉到音乐厅的空间大小。,第三类为混响声,。是指声音在厅堂内经过各个边界面和障碍物多次无规则的反射后，形成漫无方向、弥漫整个空间的袅袅余音。,混响给人包围感，可以感受到声音在三维空间环绕。,反射声和混响声共同作用，综合形成现场环境音响气氛，即产生所谓临场感。优良的立体声应能再现这些要素。,第1章目录,19,第1章 音响设备概述,3,立体声的特点,（,1,）具有明显的方位感和分布感。,（,2,）具有较高的清晰度。,（,3,）具有较小的背景噪声,（,4,）具有较好的空间感、包围感和临场感。,4,立体声定位机理,立体声的定位机理主要是通过人的双耳效应和耳廓效应进行的。,（,1,）双耳效应,。是指人的大脑能够根据声音到达两只耳朵的声级差,L,p,、时间差,t,、相位差,等因素来确定声音方位。这是人能够确定声音方位的最主要因素。,（,2,）耳廓效应。,是指根据人耳的耳廓形状的特点，当声源的声波传到人耳时，进入耳道的直达声与由耳廓产生的反射声之间的时间差和相位差来对声音进行辅助定位。,第1章目录,20,第1章 音响设备概述,1.4.4,环绕立体声,1,什么是环绕立体声,（,1,）环绕立体声一种能使重放的声场具有回旋的、缭绕的、空间的环绕感觉，使聆听者犹如置身于真实的实际声场中的多声道立体声系统。,（,2,）环绕立体声与双声道立体声相比，不同之处在于它除了具有前方的左右主声道外，还增加了后方的环绕声道，因而大大增强了声像的纵深感和临场感。,（,3,）通常所指的环绕声，就是指声场中位于聆听者后方的声场，这个后方声场主要由混响声构成，其特点是无固定方向，均匀地向各个方向传播。,2,环绕立体声系统的类型,。目前环绕立体声系统主要有以下,4,种。,（,1,）多声道环绕声系统,。它不能与双声道立体声系统兼容。,（,2,）杜比环绕声系统,。杜比环绕声系统是一种能兼容双声道立体声的多声道环绕立体声系统。,（,3,）虚拟环绕声系统,。虚拟环绕声系统是利用虚拟扬声器技术来再现三维（,3D,）环绕立体声效果的一种新颖的环绕声系统。,（,4,）数字影院系统,。数字影院系统称为,DTS,，这是继杜比,AC-3,之后出现的一种效果更好的环绕声系统。,第1章目录,21,第2章调 谐 器,2.1调谐器的基本组成,2.2调幅接收电路,2.3调频接收电路,2.4,立体声解码电路,2.5,典型调频,/,调幅调谐器,2.6,数字调谐器,返回,22,第2章调 谐 器,2.1,调谐器的基本组成,2.1.1,无线电广播的发送与接收,1,无线电波,调谐器是通过无线电波来接收广播电台的广播节目。无线电波是电磁波的一部分，由电磁振荡产生，用于携带有用的信号在空间进行远距离传输。,无线电波具有波的共性，它的波速（在空间的传播速度）与光速,c,相同。无线电波在一个变化周期内传播的距离称为波长，用,表示。波长,、频率,与波速,c,三者之间的关系为,c,，频率越高，波长就越短。,无线电波的传播方式主要有地波、天波和空间波,3,种形式。地波是指沿地球表面空间进行传播的无线电波；天波是指靠高空（高度约,100 km,左右）中的电离层的反射来传播的无线电波；空间波是指在空间进行直射传播的无线电波。,通常，频率低于,3MHz,的无线电波（如中波,MW,广播）主要是依靠地波来传播；频率在,3,30MHz,的无线电波（如短波,SW,广播）主要是依靠天波来传播；频率在,30MHz,以上的无线电波（如调频,FM,广播和电视广播）主要是依靠空间波来传播。,地波的传播（中波广播）的特点是稳定可靠；天波的传播距离却很远但时强时弱不够稳定 ；空间波的特征是信号稳定但距离较近。,第2章目录,23,第2章调 谐 器,2,无线电广播的发送,音频信号需要通过调制后加到无线电波上才能发送。,（,1,）调制,。调制是把低频（音频）信号装载到高频载波上的过程。无线电广播中一般采用调幅制或调频制两种形式。,第2章目录,调幅,是指高频载波的振荡幅度随调制信号（音频信号）的变化规律而变化，而高频载波的频率不变，其波形如左图所示。,调频,是指高频载波的频率随调制信号（音频信号）的变化规律而变化，而高频载波的幅度不变，波形如右图所示。,返回,24,第2章调 谐 器,（,2,）无线电广播的发送,。,下图为无线电广播的发射机框图。,声音经话筒转换为音频信号，经音频放大器放大后送入调制器，高频振荡器产生等幅高频振荡信号作为载波送入调制器，调制器用音频信号对载波进行幅度（或频率）调制形成调幅（或调频）波，再经高频功率放大器放大后送入发射天线向空间发射。,第2章目录,返回,25,第2章调 谐 器,3,无线电广播的接收,最简单的无线电广播接收机（直放式）如下图所示。,在接收端，接收天线把无线电波接收下来。输入到调谐回路并根据,LC,谐振原理从中选择出所要接收的电台信号，经过高频放大后送入解调器。解调是从高频已调波信号中取出调制信号的过程。对不同的调制方式，解调分为检波和鉴频两种。检波是对调幅信号进行解调，对应电路为检波器。鉴频是对调频信号进行解调，实现鉴频的电路称为鉴频器。下图中的解调器是检波器和鉴频器的总称，作用是解调出低频信号（音频信号）。解调出的音频信号经低频放大后，推动扬声器放出声音。,直放接收机电路简单、易于安装、成本低，但缺点是灵敏度低、选择性和稳定性差等。故现都采用超外差方式。,第2章目录,返回,26,第2章调 谐 器,2.1.2,调谐器的基本组成,调谐器的主要任务,是接收广播电台发送的调幅广播和调频广播信号，并对其进行加工处理，得到音频信号，传送给功放电路进行功率放大，并由音箱还原成声音。,调谐器的电路组成,框图如下，包括调幅,AM,（中波,MW,和短波,SW,）接收电路、调频,FM,接收电路及辅助电路三个部分。,第2章目录,返回,27,第2章调 谐 器,1,超外差式调幅接收电路,超外差式调幅接收电路（简称,AM,调谐器）采用超外差式接收原理，由输入电路、高放电路（中低档机无此电路）、变频电路（混频器和本振）、中频放大电路、检波电路、自动增益控制,(AGC),电路等组成。电路组成框图和各部分的波形如下图所示。,检波器输出音频信号到后面的功率放大器。,第2章目录,返回,28,第2章调 谐 器,2,超外差式调频接收电路,调频广播接收电路（简称,FM,调谐器）也是采用超外差工作方式，由输入电路、高频放大电路、变频电路,(,混频器和本振,),、中频放大器、限幅电路、鉴频器、自动频率控制,(AFC),和立体声解码器等电路组成。电路组成框图和各部分的波形如下图所示。,第2章目录,返回,29,第2章调 谐 器,2.1.3,调谐器的主要性能指标,1,接收频率范围：,接收频率范围也称波段，是调谐器所能收听到信号的频率范围。调谐器的波段越多，接收的频率范围越宽，收听到的电台也就越多。,2,灵敏度：,灵敏度表示调谐器正常工作时能够接收微弱无线电波的能力。灵敏度越高，调谐器能够收到的电台信号越微弱。,3,选择性：,选择性是指调谐器选择电台信号的能力，即调谐器分隔邻近电台信号的能力。选择性越好，抗干扰能力就越强。,4,不失真输出功率：,不失真输出功率是指调谐器在一定失真度以内的输出功率。其值越大，声音也就越响亮。,第2章目录,30,第2章调 谐 器,2.2,调幅接收电路,2.2.1,输入回路,1,输入回路的作用和要求,（,1,）,作用,输入回路的主要作用是选择所要接收频率的电台信号。,即从接收下来的各种不同频率的信号中选出所要接收频率的电台信号，并抑制掉其他无用信号及各种噪声信号。,（,2,）,要求,对输入回路的要求主要有,3,点,：,1),要有良好的选择性。,2),频率覆盖要正确。,3),电压传输系数要大。,第2章目录,31,第2章调 谐 器,2,输入回路的结构与原理,（,1,）电路结构。,常见的输入电路有磁性天线输入回路和外接天线输入回路两种。其电路结构如下图所示。,输入回路由调谐电容,C1a,、调谐线圈,L1,、补偿电容,C2,、磁性天线（磁棒）或外接天线及输入线圈,L2,组成。,通常，磁性天线输入回路用于中波广播的接收，外接天线用于短波和调频波广播的接收。,第2章目录,返回,32,第2章调 谐 器,（,2,）工作原理。,由磁性天线或外接天线所产生的感应电动势馈入到输入回路中。输入回路的,L1,与,C1a,组成,LC,串联谐振电路，其谐振频率为：,第2章目录,调节,C,1a,使回路谐振在某一电台的频率上，这时，该电台信号在,L1,上的感应电动势最强，则该频率的电台信号就被选择出来，经,L1,、,L2,的耦合将信号送入后级变频电路。,（,3,）双联可变电容器。,双联可变电容器用来实现输入电路频率与本振电路频率的同步跟踪，以保证本振信号频率总比输入信号频率高,465kHz,。,输入回路电路图,33,第2章调 谐 器,2.2.2,变频电路,1,变频电路的作用与要求,（,1,）,作用,：,变频电路的主要作用是变换电台信号的载波频率。,即将输入电路选出的各个电台信号的载波都变为固定的中频（,465kHz,），同时保持中频信号的包络与原高频信号包络完全一致。它是外差式接收机的重要组成部分。,（,2,）,要求,：,对变频电路的要求主要有,3,点：,1,）变频过程中，信号包络不能有任何畸变；,2,）要有良好的频率跟踪特性，即本振频率要始终比电台频率高,465kHz,；,3,）工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。,第2章目录,34,第2章调 谐 器,2,变频电路的结构与原理,（,1,）电路结构,。变频电路由本机振荡器、混频器和选频回路三部分组成，电路组成如下图所示。,第2章目录,返回,35,第2章调 谐 器,（,2,）工作原理。,本机振荡器产生一个比电台信号频率,1,高,465kHz,的高频等幅振荡信号,u,2,，其频率为,2,，,2,和,1,一起送入混频器，在混频器中利用模拟乘法器的乘法特性（或晶体管非线性的乘法功能），对两路信号进行混频（相乘）处理，结果使混频器输出载频分别为（,2+1,）和（,2,1,）的调幅波分量。在混频器的输出端，再利用谐振频率为,465kHz,的选频回路，选出,465kHz,（即,2,1,）中频信号，从而完成变频过程。,例如，电台信号为,Asin,t,，本振信号为,sin,t,。这两个信号经混频器相乘后其输出为：,Asin,1,t, sin,2,t,cos,（,1,+,2,）,t,cos,（,1,2,）,t,A/2,。,其中，,cos,（,1,+,2,）,t,为两个信号的和频分量；,cos,（,1,2,）,t,为两个信号的差频分量。经过,465kHz,的选频回路，滤除和频分量及选出差频（,2,1,465kHz,）分量后，即得到混频器的输出为：,Asin,465,t,。可以看出，代表音频信号的振幅包络未畸变，但载波频率却变成了,465kHz,，从而实现了载波频率的变换。,第2章目录,变频,电路图,36,第2章调 谐 器,3,电路实例,由,TA7640AP,构成的变频电路如下图所示。,第2章目录,返回,37,第2章调 谐 器,4,统调,使本振频率与输入调谐回路的谐振频率相差,465kHz,的调整方法称为统调，也叫外差跟踪调整。,统调的方法是在本机振荡电路中，串联一个容量较大的垫整电容,C4,，并联一个容量较小的补偿电容,C3,，以实现三点跟踪，如下图所示。,第2章目录,返回,38,第2章调 谐 器,2.2.3,中放电路,1,中放电路的作用与要求,（,1,）作用,：中放电路的主要作用是放大和选频。,1,）对中频信号进行放大。即将变频电路送来的,465kHz,中频信号进行放大，以提高整机的灵敏度。,2,）对中频信号进行选频。即通过选频回路对中频信号进一步筛选，以提高整机的选择性，然后将筛选出来的经放大的中频信号送到检波电路去检波。,（,2,）要求,：对中放电路的要求主要有,3,点：,1,）增益要高。中放级应具有,60,70dB,的增益；,2,）选择性要好。通常要求中放电路的选择性在,20,40dB,；,3,）通频带要合适。中放电路频带宽度应在,460.5,469.5kHz,之间，通频带在,9kHz,以上。,第2章目录,39,第2章调 谐 器,2,中放电路的组成与工作原理,中放电路通常由,2,3,级放大电路、,AGC,电路、及,T1,和,T2,构成的中频带通滤波器组成，最后输出中频信号再送往检波电路。,电路组成框图如下图所示。,第2章目录,返回,40,第2章调 谐 器,2.2.4,检波电路,1,检波电路的作用与要求,（,1,）作用,：将中放电路送来的中频调幅波中的调制信号（音频信号）解调出来。,（,2,）要求：,1,）检波效率要高；,2,）检波失真小；,3,）滤波性能好。,2,检波电路的组成与工作原理,（,1,）组成,：检波电路包括检波器件和低通滤波电路两大部分，检波电路的组成框图及检波前后的波形如图所示。,第2章目录,返回,41,第2章调 谐 器,（,1,）二极管检波电路,。,1,）利用二极管的单向导电特性把中频信号的正半周截去，变成只有负半周的中频脉动信号。这个脉动信号包含了直流成分、中频及其谐波、音频包络等。,2,）,C2, C3, R1,构成,型滤波电路，用以滤除中频信号。检波后的低频分量降在音量电位器,RP,上，经,C4,隔去直流分量后即可得到音频信号送往音频放大器电路。,3,）检波输出的直流成分作为,AGC,电压送到中放受控电路。,第2章目录,返回,42,第2章调 谐 器,（,2,）同步检波电路。,同步检波的主要电路是模拟乘法器，电路组成如下图所示。从中频放大电路输出的中频调幅信号一路直接送往模拟乘法器，另一路送到限幅放大电路，限幅放大电路外接一个中频选频网络，可以从中频调幅信号中取出中频等幅信号，送模拟乘法器。模拟乘法器将两个输入的信号进行乘法处理，在输出端得到这两个信号的和频成分（高频分量）和差频成分（低频分量），再经低通滤波器滤除高频分量后，就得到低频分量，这个低频分量就是音频信号。,第2章目录,返回,43,第2章调 谐 器,2.2.5,自动增益控制（,AGC,）电路,1,AGC,电路的作用与要求,（,1,）作用,：根据接收电台信号的强弱自动调节放大电路的增益。以保证放大电路输出的信号大小基本不变。,（,2,）要求,：,1,）,AGC,控制范围要大；,2,）工作稳定性要好。,2,AGC,电路的工作原理,AGC,是利用检波电路输出的直流分量作为,AGC,控制电压来控制中频放大电路的增益。检波电路输出的信号经过容量较大的电容滤波后即可取出直流分量，当接收的电台信号越强，则该直流分量就越大。将该直流分量作为,AGC,电压，通过,AGC,电路的负反馈作用加到中频放大器，就可控制中放级的增益的大小。,第2章目录,返回,44,第2章调 谐 器,2.3,调频接收电路,2.3.1,调频广播的基本概念与特点,1.,基本概念,（,1,）调频波,:,是指用音频信号去调制高频载波的频率，使高频载波的频率随音频信号的变化而变化，高频载波的幅度不变。,（,2,）频偏,(),:,是指调频波的瞬时频率,与原高频载波频率,0,之差，即,0,。调频广播允许的最大频偏为,m= 75kHz,。,（,3,）调制度,(,m,),:,是指调制信号振幅变化引起的频偏,与最大的频偏,m,的百分比，即：调制度（,m,）,m100%,。,（,4,）频带宽度,(,B,),。当音频信号的频率为,F,，,最大频偏为,m,时，调频波的有效带宽为,B,2,（,m +,F,）。在调频广播中，频带宽度,B,为,180kHz,。,（,5,）频率范围和传输特性,。,1,）频率范围：,87,108MHz,。,2,）传播特性：调频广播采用超短波，所以只能在地球表面沿直线传播。调频广播传播距离较近，一般在,50km,左右。,第2章目录,45,第2章调 谐 器,2.,调频广播的特点,调频广播有以下几个特点。,（,1,）频带宽，音质好，动态范围大,。,调频广播电台间隔为,200kHz,，音频频率范围可达,30 Hz,15kHz,，能够很好地反映节目源的真实情况。,（,2,）信噪比高，抗干扰能力强,。,由于调频广播的调制方式和限幅器、预加重、去加重等措施，使调频广播比调幅广播具有较高的信噪比，从而增强了抗干扰能力。,（,3,）解决电台拥挤问题,。,调频广播在超短波频段，传播半径只有,50km,左右，因此本地电台与外地电台不会引起干扰，从而解决了广播电台频率拥挤的问题。,第2章目录,46,第2章调 谐 器,2.3.2,调频头电路,1,调频头电路的作用与要求,（,1,）作用,：,1,）选择电台；,2,）高频放大；,3,）变换载波频率。,（,2,）要求,：,1,）良好的选择性和较高的传输系数；,2,）正确的覆盖范围和较小的噪声系数；,3,）一定的增益和较大动态范围；,4,）能防止本振信号向外辐射。,2.,调频头电路组成：,调频头电路由天线、输入回路、高频放大器、混频器和本机振荡器组成。其电路框图如图所示。,第2章目录,返回,47,第2章调 谐 器,3.,调频头电路工作原理,（,1,）输入回路,1,）固定调谐式输入回路,。通常用于普通的调频接收机中，由,LC,电路或陶瓷滤波器构成一个,88,108MHz,带通滤波器（,BPF,）。,2,）机械调谐式输入回路,。用于高档调频接收机中，由可变电容器来构成,LC,谐振回路，使其与所要接收的电台频率发生谐振。,3,）电调谐式输入回路,。用于高档数字调谐器中，是利用变容二极管的结电容随外加电压的大小而变化的特性来替代机械式的可变电容器，进行谐振回路的调谐。电调谐式调谐器具有体积小、重量轻、可靠性好、宜实现自动控制等优点。,（,2,）高频放大电路。,调频接收机中都设有高频放大电路。高频放大电路是一个高频调谐放大器，它可以对输入回路选出的信号进行放大和进一步选频，以提高整机的增益和信噪比。,（,3,）变频级电路及,AFC,电路。,变频级电路由本机振荡与混频电路组成，其基本原理与调幅机相同。但由于调频本振频率较高，故本振电路一般采用电容三点式，变频后得到的中频信号频率为,10.7MHz,。,（,4,）,AFC,电路。,自动频率控制（,AFC,）电路是利用鉴频输出信号的直流电压来控制本机振荡器，以保证本频率稳定。,第2章目录,48,第2章调 谐 器,4,典型调频头电路分析,由,TA7335P,集成电路构成的典型调频头电路如下图所示。,第2章目录,返回,49,第2章调 谐 器,2.3.3,调频中放电路,1,调频中放电路的作用与要求,（,1,）作用：,1,）进一步选择中频；,2,）对中频信号进限幅放大。,（,2,）要求：,1,）较高的增益和良好的选择性、稳定性；,2,）较宽的频带和良好的限幅特性。,2,集成中放电路,TA7640AP,为常用的集成中放电路，具有调频中放、移相乘积鉴频、,AFC,驱动和调谐指示电路等。调幅部分包括变频、中放、检波和,AGC,电路、调频中放共有六级，均采用差动放大器，并在第四级和第三级之间加入负反馈电路。电路的稳定性很高，增益可达,60,80 dB,。,第2章目录,50,第2章调 谐 器,3,限幅电路,限幅器的作用是切除输入信号的幅度变化，提供一个恒幅的输出，即将混有幅度干扰的调频信号变为一个等幅调频波。,集成放大电路中通常采用恒流源差分限幅器电路。如图所示。,第2章目录,图中,VT,3,为恒流源，,VD,与,R,构成,VT,3,的恒流偏置电路，流过,VT,3,的电流,I,0,为恒定电流。,由于,I,0,=,I,1,+,I,2,，故,只要该电路的输入信号足够大（中放电路有足够的增益），就能具有良好的限幅特性。,51,第2章调 谐 器,2.3.4,鉴频器,1,鉴频器的作用与要求,鉴频器也叫频率检波器或调频检波器，鉴频是调频的逆过程。,（,1,）作用,：从,10.7MHz,的中频调频波中取出音频信号（接收立体声广播时，解调出立体声复合信号）。,（,2,）要求,：主要有,4,点：,1,）要有线性鉴频特性；,2,）鉴频灵敏度要高；,3,）通频带要足够宽（要求鉴频器有,300kHz,的带宽）；,4,）对寄生调幅要有一定的抑制能力。,第2章目录,52,第2章调 谐 器,2,鉴频器的结构与原理,鉴频器的种类：在集成电路中，鉴频器常用移相乘积型鉴频器、脉冲计数式鉴频器和锁相环鉴频器。,（,l,）移相乘积型鉴频器,。,1,）组成,：,移相乘积鉴频器又称为正交相位鉴频器，其电路的结构是由限幅器、移相器、乘法器和低通滤波器组成，电路如图所示。,移相器是将频率的变化转换为相位的变化；,乘法器是将两个相位差变化的输入的信号进行乘法处理；,低通滤波器是将乘法器输出的和频分量进行滤除。,第2章目录,53,第2章调 谐 器,2,）原理,：限幅后的中频信号,U,分成两路，一路直接送到乘法器，另一路经过移相器后形成调频移相信号,U,2,后也被送入乘法器。这样使,U,1,，,U,2,两路信号的相位产生差异。相位差,与信号的频偏,成比例，从而使输入信号的频偏变化成为,U,1,，,U,2,相位差的变化。在乘法器中，,U,1,与,U,2,相乘后得到输出信号,U,out,，这时输出脉冲信号的占空比也随相位差异而变化，这种变化经低通滤波器平滑后的平均值反映出来，最终将频偏变化为信号的幅度变化，实现了鉴频作用。,第2章目录,3,）鉴频特性曲线,：鉴频特性曲线是指鉴频器的输出信号的大小随输入信号的频偏变化的关系曲线，通常称为,S,形鉴频特性曲线，如右图所示。,S,曲线斜率越大，则输出信号幅值越大，鉴频器效率也越高。,54,第2章调 谐 器,（,2,）脉冲计数鉴频器,。,1,）组成,：,由限幅器、微分电路、下限幅器、单稳态触发器及滤波器组成。,2,）原理,：,调频信号经限幅后的,u,2,信号，经微分电路得到,u,3,的正、负尖脉冲序列，该信号的疏密变化与调频中频信号的频率变化一致；,u,3,经下限幅电路削去负脉冲，再经单稳态触发器变换成为等幅、等宽、疏密变化的脉冲序列，最后通过积分滤波电路，得到低频调制信号,u,0,，完成鉴频工作。,第2章目录,返回,55,第2章调 谐 器,（,3,）锁相环鉴频器,1,）组成,：锁相环鉴频器简称为,PLL,鉴频器，由相位比较器、低通滤波器和压控振荡器三部分组成，其电路组成框图如图所示。它具有信噪比高、稳定性好等优点。,2,）原理,：相位比较器将输入的等幅调频信号与压控振荡器产生的信号,osc,进行相位上的比较，输出对应于两个信号相位差的误差信号，再经过低通滤波器取出误差电压的平均分量作为控制电压，该控制电压的大小正比于调频信号与压控振荡器信号,osc,之间的相位差，亦即正比于调频信号的频偏，从而实现了鉴频作用。,第2章目录,56,第2章调 谐 器,3,预加重和去加重,（,1,）预加重,。在调频广播中，调频波频率越高，抗干扰能力越差。为了提高音频信号高频段的信噪比，一般在调频发射之前都要对音频信号进行预加重处理，即把音频中的高频分量进行适当的提升。,（,2,）去加重,。在调频接收机中，为了使音频信号能够恢复原来的频率特性，必须设置去加重电路，来对音频信号进行去加重处理，即将音频信号的高频分量按照预加重的相反频率特性进行衰减。去加重电路和特性如下图所示。,这样，经过预加重和去加重处理后，音频信号的各种频率成分的幅度比例没变，而高频端的噪声却大大减少了。,第2章目录,57,第2章调 谐 器,2.4,立体声解码电路,2.4.1,导频制立体声广播系统,1,导频制立体声广播的发送,导频制立体声广播发射系统的组成框图如图所示。,左声道信号,L,和右声道信号,R,经过矩阵电路的加法器和减法器后产生和信号（,M=L+R,）与差信号（,S=L,R,）。为了把和、差信号的频率分割开，采用将差信号,S,对,38kHz,的副载波进行平衡调幅处理，从而产生,23kHz,53kHz,的副信号,S,，但不包含,38kHz,的副载波。为了在接收端能够解调出差信号,S,，还必须发送一个,19kHz,的导频信号,P,。最后将,M,、,S,、,P,信号混合后再进行调频发射传播。,第2章目录,返回,58,第2章调 谐 器,2,导频制立体声复合信号的组成,立体声复合信号由主信号,M,、副信号,S,、导频信号,P,叠加而成，其表达式为,u,（,t,）,=M+S cos,sc,t,+P = M + S+P,式中：,M,为和信号，,M = L + R,；,S,为差信号,S,被,38kHz,的副载波调制的平衡调幅波，即,S =,（,L-R,）,cos,sc,t,；,P,为,19kHz,导频信号，供接收机中产生,38kHz,副载波用。,立体声复合信号,u,（,t,）送到主载波调制器进行频率调制（,FM,），经放大后从天线发送出去。,第2章目录,59,第2章调 谐 器,2.4.2,导频制立体声复合信号的特点,1,导频制立体声复合信号频谱特点,导频制立体声复合信号为,u,（,t,）,=M+S cos,sc,t,+P = M + S+P,。,其频谱如图所示。,（,1,）和信号,M,，其频率范围为,30Hz,15kHz,，调制度为,45%,。,（,2,）差信号的平衡调幅波,S,，其频率范围为,23kHz,53kHz,，但不包含,38kHz,副载波信号，副信号的调制度也为,45,。,（,3,）导频信号,P,，其频率为,19kHz,，调制度为,10%,。,第2章目录,60,第2章调 谐 器,2,立体声复合信号的波形特点,导频制立体声复合信号其波形特点可以表述为：,（,1,）对应于,38kHz,副载波的正峰值时的立体声复合信号的包络线，即为左信号；,（,2,）对应于,38kHz,副载波的负峰值时的立体声复合信号的包络线，即为右信号。,这是因为，立体声复合信号可表示为：,u,（,t,）,M + S+P,M+S cos,sc,t,+P,。式中，,cos,sc,t,为,38kHz,的副载波信号。为了简便起见，暂且不考虑导频信号,P,。,这样，当,38kHz,的副载波,cos,sc,t,为正峰值时，亦即,cos,sc,t,= 1,时，立体声复合信号为：,u,（,t,）（,L+R,）,+,（,L,R,）,1,2L,即此时的立体声复合信号为左声道信号。,当,38kHz,的副载波,cos,sc,t,为负峰值时，亦即,cos,sc,t,1,时，立体声复合信号为：,u,（,t,）（,L + R,）,+,（,L,R,）,（,1,）,2R,即此时的立体声复合信号为右声道信号。,现在的立体声解码电路，都是依据这一波形特点进行的。,第2章目录,61,第2章调 谐 器,2.4.3,立体声解码电路,1,立体声解码电路的作用与要求,（,1,）作用,：,1,）从鉴频输出的立体声复合信号中分离出左、右声道的音频信号；,2,）从鉴频输出的立体声复合信号中取出导频信号，恢复,38kHz,的副载波。,（,2,）要求,：,1,）左、右声道信号的分离度高、平衡度好；,2,）工作稳定；,3,）外围电路简单、调整方便。,第2章目录,62,第2章调 谐 器,2,立体声解码电路的结构与原理,（,1,）立体声解码电路结构（开关式）,。目前集成电路的解码方式通常都采用开关式解码电路，这种解码方式不将主信号和副信号分开，而是直接用开关信号对立体声复合信号进行切换，解调出左、右声道信号。这种方式在对信号处理时采用同一个通道，所以左、右声道信号相位差和电平差较小，而且电路简单，因此被广泛采用。开关式解码电路的结构如图所示。,第2章目录,返回,63,第2章调 谐 器,（,2,）开关解码原理,。,根据导频制立体声复合信号的波形特点：对应于,38kHz,副载波信号正、负峰值时的立体声复合信号的包络分别为左、右声道信号。当,38kHz,副载波开关信号为正时，解码开关的,VT1,导通、,VT2,截止，立体声复合信号,u,（,t,）经开关管,VT1,的,e,c,后从,c,极输出；当,38kHz,副载波开关信号为负时，解码开关的,VT2,导通、,VT1,截止，立体声复合信号,u,（,t,）经开关管,VT2,的,e,c,后从,c,极输出，因此解码开关管,VT1,只在,38kHz,开关正峰值时有输出，,VT2,只在,38kHz,开关负峰值时有输出。再经,RC,元件滤波，取出其包络后即可分别得到左（,L,）、右（,R,）声道信号。,第2章目录,返回,64,第2章调 谐 器,3,38kHz,副载波再生电路,（,1,）锁相环式副载波再生器电路组成,。,锁相环式副载波恢复电路是在,19kHz,导频信号的“导引”下，通过锁相环路来锁定再生的,38kHz,副载波（开关控制信号）的频率和相位，以实现开关解码。,锁相环式副载波恢复电路是由压控振荡器（,VCO,）、正交相位比较器（鉴相器）、低通滤波器、直流放大器、分频器等构成的闭合环路系统，其电路组成框图如下图所示。,第2章目录,返回,65,第2章调 谐 器,（,2,）锁相环路工作过程。,1,）在未收到调频立体声广播时,，无,19kHz,导频信号送入锁相环路，压控振荡器,VCO,工作于“自由振荡”的固有频率,0,（近似为,76kHz,）上，经两次分频后得到近似为,19kHz,并移相,90,的方波信号送至正交相位比较器。正交相位比较器因只有这一方波信号输入而不工作，也就无比较信号,u,d,输出，于是,VCO,仍处于“自由振荡”状态。,2,）当接收到调频立体声广播时,，有,19kHz,导频信号送至锁相环路。正交相位比较器对输入的,19kHz,导频信号与,VCO,产生并经分频得到的近似,19kHz,的方波信号进行相位比较，产生一个与两信号相位差,/,频率差相关的误差电压,u,d,，再经低通滤波、直流放大后形成直流控制电压,u,c,送至压控振荡器,VCO,。,VCO,在,u,c,的作用下，其振荡频率朝趋近,76kHz,变化，直至输入到正交相位比较器的两个比较信号能基本上保持同频,/,正交关系，环路进入锁定（维持）状态。,3,）在环路锁定时,，,VCO,的振荡频率被锁定在,76kHz,，经第一分频器分频后输出的,38kHz,方波信号与立体声复合信号中的副载波有较好的同频,/,同相关系。将它作为开关解码的开关控制信号，可显著减小因再生副载波相位差对立体声分离度的影响。,第2章目录,66,第2章调 谐 器,2.4.4,典型集成解码电路实例（,TA7343AP,）,1,TA7343AP,的内部结构与引脚功能,1,）内部结构：,TA7343AP,内部由输出放大器、锁相环系统、立体声解调器、立体声开关电路和指示灯驱动电路等构成。,2,）引脚功能：,第2章目录,引脚,功 能,引脚,功 能,1,立体声复合信号输入,6,立体声指示,2,环路低通滤波,7,单声道,/,立体声控制,3,电源电压,8,解码输出（,L,）,4,VCO,频率调节,9,解码输出（,R,）,5,接地,67,第2章调 谐 器,2,TA7343AP,的解码过程,返回,第2章目录,68,第2章调 谐 器,2.5,典型调频,/,调幅调谐器,电路组成：,由,TA7335P,、,TA7640P,和,TA7343AP,构成的全集成化调频,/,调幅调谐器。包括调频高频头、调频中放、鉴频、立体声解码及调幅变频、中放、检波等电路。,电路特点：,具有集成度高、工作可靠、体积小、组装调试简单等特点。,电路结构：如图所示（下页）,电路分析：,调幅信号的流程。,调频信号的流程。,第2章目录,69,第2章调 谐 器,典型调频,/,调幅调谐器,电路图,返回,第2章目录,70,第2章调 谐 器,2.5.1,调幅信号流程,2.5.2,调频信号流程,第2章目录,返回,71,第2章调 谐 器,2.6,数字调谐器,DTS,Digital,Tuning,System,2.6.1,数字调谐器的特点与电路组成,1,数字调谐器的技术与特点,（,1,）,DTS,中采用的技术：,1,）锁相环频率合成技术,2,）微电脑控制技术，,3,）用晶体振荡器作为本振频率的数字振荡源，,4,）用变容二极管代替各个调谐回路中的可变电容器。,（,2,）,DTS,具有的特点：,1,）具有自动搜索选台、记忆选台等智能特点。,2,）调谐准确，工作稳定。,3,）具有数字频率显示功能。,4,）可以实现多功能控制，且操作方便。,5,）体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长。,第2章目录,72,第2章调 谐 器,2,数字调谐器的电路组成,返回,第2章目录,73,第2章调 谐 器,数字调谐器一般由,收音通道,和,数字调谐控制电路,两部分组成，各部分电路如下：。,数字调谐器,收音通,道部分,FM,接,收通道,AM,接,收通道,FM,输入回路、,FM,调谐高放、,FM,本振、,FM,混频、,FM,中放、,FM,限幅、,FM,鉴频、立体声解码,AM,输入回路、,AM,本振、,AM,混频、,AM,中放、,AM,检波（中波,MW,和短波,SW,）,数字调谐,控制部分,锁相环频率合成器（,PLL,）,微处理控制器（,CPU,）,本振频率合成电路,数字频率显示电路,调谐电压搜索控制电路,电台频率预置存储电路,第2章目录,74,第2章调 谐 器,2.6.2,数字调谐器的工作原理,DTS,是应用微处理器（,CPU,）实现锁相环（,PLL,）技术和频率合成技术相结合的一种自动控制系统。,1,锁相环（,PLL,）,（,1,）,PLL,组成,：锁相环电路的结构组成如下图所示，它是一个能够实现两个电信号相位严格同步的自动控制系统。包括三个基本部件：压控振荡器（,VCO,）、相位比较器（,PD,）和环路低通滤波器（,LPF,）。,第2章目录,返回,75,第2章调 谐 器,（,2,）,PLL,各部分的功能：,1,）相位比较器是把输出频率信号的,osc,和输入参考频率信号,r,的相位进行比较，产生对应于两个信号相位差的误差电压,V,d,。,2,）压控振荡器（,VCO,）的频率受控制电压,V,c,的控制，使压控振荡器的频率,osc,向输入参考信号频率,r,靠近，致使差拍频率越来越低，直至频率差（,osc,r,）的消除而锁定。,3,）环路低通滤波器（,LPF,）是滤除误差电压,V,d,中的高频成分和噪声，得到控制电压,V,c,，以保证环路所必须的性能指标和整个环路的稳定性。,（,3,）,PLL,工作过程：,1,）当压控振荡器中心频率,osc,等于参考信号频率,r,时，两个信号的相位差为零，相位比较器输出的误差电压,V,d,为零，环路低通滤波器输出的控制信号,V,c,亦为零，从而保证了,VCO,的输出频率必然为其中心频率,osc,。,2,）当输出信号频率,osc,不等于,r,时，则相位比较器输出的,V,d,不为零，环路低通滤波器输出,V,c,也不为零，进而迫使,VCO,的中心频率朝着相位差消失的方向变化。保证了输出信号在频率和相位上与输入信号的完全准确同步，达到输出信号锁定在输入的基准频率信号的相位之上的目的。,第2章目录,76,第2章调 谐 器,2,频率合成器,频率合成技术，就是将一个基准频率（由晶振产生）变换为另一个或多个所需频率（本振频率）的技术，一般均利用锁相环路来进行频率合成。,锁相环频率合成器电路如图所示。分别由石英晶体振荡器、参