双模分频技术的原理.doc

4 双模分频技术的原理 M/M+1分频器在频率合成器中很常用，它有两种工作模式，即M次分频模式和M+1次分频模式，具体模式可由控制端决定。当控制端为0时，预置数为输入数据的补码，即为M分频；当控制端为1时，预置数为输入数据的反码，即为M+1分频。图5所示是双模分频锁相频率合成器的工作原理。图中，外部压控振荡器（VCO）的输出频率为fVCO，晶振的输出频率为fOSC；14位可编程参考计数器的分频比R为616383；11位可编程计数器的分频比N为162047，7位吸收计数器的分频比A为0127，A应小于N；相位比较器的两路输入信号分别为fr和fp，双模前置分频器分频比P为64/65或128/129。双模分频器的输出可同时驱动两个可编程分频器，分别预置为N、A，并进行减法计数。在N计数器未计数到0时，模式控制为高电平，双模分频器的输出频率为fVCO/(p+I)。当输入A（p+1）周期后，A分频器计数到0，此时模式控制电平将变为低电平，同时N分频器还存在N-A，因此，必须NA。这样，受模式控制低电平控制，双模分频器的输出频率为fvco/p。再经过（N-A）p个周期，N计数器也计数到0，此时两计数器重赋预置值N、A，同时PD输出比相脉冲，并将模式控制信号恢复到高电平。在一个完整的周期中，输入的周期数（即总分频比）为：NT=A（P+1）+（N-A）P=PN+A所以:fp=fvco/(PN)+Afr=fosc/R当相位锁定时：fr=fp,即fvco=(PN)+Afosc/R。FC引脚用于改变相位比较器的相位特性。根据FC脚的输入电平，可将内部积分器的输出电平（Do端）特性和相位比较器的输出电平（R、P）求反。此外，FC还控制着相位比较器监测端（fout）的输出电平。 5 应用电路MB15A02的典型应用电路如图6所示。该电路是一个由微机控制的UFH移动无线电话信道的频率合成器，其工作频率为450MHz，fr=25kHz。由图可见，MB15A02的外围电路非常简单。电路中可设置环路总分频比为NT=NP+A=1773317758，其中P=64，N=277，A=530。由于fvco/NT=fp=fr=fosc/R，所以，输出频率（VCO输出）应为:fvco=frNT=443.325443.950MHz，步进25kHz。在图6中，R值可根据选定的参考晶振频率来确定。C1、C2值取决于晶振频率。应当说明的是：MB15A02的LE、FC端内部有上拉电阻器。当采用外部积分器时，Vp端连接到Vcc端。当LD为高电平时，电路为锁定状态，此时锁定检测端（LOCKDET）输出低电平。特别要注意的是，由于该电路要工作在UFH频段，因此，LPF电路设计中的0电阻不能忽略。编辑本段分频器定义分频器是音箱内的一种电路装置，用以将输入的音乐信号分离成高音、中音、低音等不同部分，然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。分频器是指将不同频段的声音信号区分开来，分别给于放大，然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。在高质量声音重放时，需要进行电子分频处理。 编辑本段分频器作用分频器是音箱中的“大脑”，对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的各滤波元件处理，让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器，才能有效地修饰喇叭单元的不同特性，优化组合，使得各单元扬长避短，淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能，使各频段的频响变得平滑、声像相位准确，才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍，明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。 编辑本段分频器分类它可分为两种：（1）功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。（2）电子分频器：将音频弱信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后再用各自独立的功率放大器，把每一个音频频段信号给予放大，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，调整较容易，减少功率损耗，及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小，音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器，成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统。 编辑本段分频器的“阶”（图）一般来说，分频器包括三个基本参数。第一个，就是分频器的分频点，这个应该不用多说。第二个，就是所谓分频器的“路”，也就是分频器可以将输入的原始信号分成几个不同频段的信号，我们通常说的二分频、三分频，就是分频器的“路”。第三个，就是分频器的“阶”，也称“类”。一个无源分频器，本质上就是几个高通和低通滤波电路的复合体，而这些滤波电路的数量，就是上面所说的“路”。但是在每一个滤波电路中，还有更精细的设计，换句话说，在每一个滤波电路中，都可以分别经过多次滤波，这个滤波的次数，就是分频器的“阶”。下面，我们看两张电路图，上面的是“双路一阶分频器”，下面的是“双路二阶分频器”。双路一阶分频器（右图上）双路二阶分频器（右图下）由上面的图，我们可以很明白的看出来，一阶分频器也是感容分频的结构，而二阶分频器中的每一路都经过了两次滤波，这个“两次滤波”才是“二阶”的真正含义！实际上，“二阶分频器”这样的说法也并不规范，因为“阶”并非是针对整个分频器的，而是针对其中的某一“路”的，所以严格的说法应该是“双路分频器，高低频皆采用二阶滤波”，因为虽然并不多见，但高频采用二阶滤波而低频采用一阶滤波这样的设计也是有的。除了一阶分频和二阶分频外，无源分频器还有三阶、四阶乃至六阶分频。采用高阶分频的好处在于其滤波衰减斜率更大，分频效果更好，而且也有利于设计分频补偿电路（因为并不是“分”得越彻底越干净的分频器就是好分频器，理论上说，分频后的两个信号曲线在叠加之后，与原曲线完全一致，这才是真正的好分频器），但高阶分频的功率损失大，特别是相位影响大，设计不好声音就会乱了套。所以不是越高阶的分频就越好。市场上的2.0多媒体音箱，使用电容或阻容分频的居多，使用分频器的极少，而使用二阶分频的更少。如冲击波SB-2000使用的是一阶分频器，而使用二阶分频的，则只有惠威T200A、M200，漫步者S2000、1900TIII等寥寥而已。（Soomal注：还有不少高档音箱采用的是二阶分频）。 分频器是指将不同频段的声音信号区分开来，分别给于放大，然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。在高质量声音重放时，需要进行电子分频处理。它可分为两种：（1）功率分频器：位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。（2）电子分频器：将音频弱信号进行分频的设备，位于功率放大器前，分频后再用各自独立的功率放大器，把每一个音频频段信号给予放大，然后分别送到相应的扬声器单元。因电流较小故可用较小功率的电子有源滤波器实现，调整较容易，减少功率损耗，及扬声器单元之间的干扰。使得信号损失小，音质好。但此方式每路要用独立的功率放大器，成本高，电路结构复杂，运用于专业扩声系统被动式分频网路（Crossover Network），国内习惯称为“分音器”，其设计受到相当多的变数与考量因素所影响，因而是一项很复杂的工作。 被动式分音器“功能、用途”是介于扩大器与喇叭之间，由于单一喇叭无法达到“全频段响应”（全频段即是20HZ-20KHZ，为人耳听觉范围），因而利用喇叭单体尺寸不同的物理频宽响应，来达到要求的“全频段响应”之目的，也因此产生了多种尺寸单体运用在同一声道上的方式。被动式会音器功能就是负责将扩大器全频段输出后，分割成不同频段的声音，分别送到不同尺寸喇叭单体上，表现其应有的特质。由此出现的多音路喇叭组合或称为“分音喇叭”，从一音路喇叭到多音路喇叭均有其用途与多重之选择。 被动分音器的元件组成：L/C/R，即L电感、C电容、R电阻，依照各元件对频率分割的特性灵活运用在分频网路上。 L电感：其特性是阻挡较高频率，只让较低的频率通过，也就称为“低通滤波器（Low Pass Filter）。通过较低频率的多少是由该“L电感”之电感量来决定，其感抗单位为“H、mH”代表。电感材质常见有：空心电感、铁淦氧电感、矽钢片电感等。铁淦氧电感、矽钢片电感通常只在需要高电感值而无法由空心电感来获得低直流电阻的场合下才使用，由于铁心电感具有磁饱和而在大电流的场合造成失真的天性，所以铁心电感是一种妥协下的产物。 C电容：其特性与电感刚好相反，也就是阻挡频率通过，让较高的频率通过，称为“高通滤波器（High Pass Filter）。高频率通过多少由C电容的电容量决定。其单位为“F”。电容材质种类繁多，但用于被动式分音器中则使用无极性电容。电容在被动式分音器中用于中音域及高音域材质上的考量必须慎重，因为与音质有绝对的相关性，选择电容的材质通常由喇叭单体特性和电容损失因素、相位损失以及价格而决定。中高音域不超过30F的电容可采较佳的材质。 R电阻：并无切割频率的特性，而应用在被动式分音器中是与电感、电容混和搭配，针对特定的频率点和频带来做修正、等化曲线、灵敏度增减的用途。 喇叭分音器可分为串联式分音器、并联式分音器两种。并联式分音器以绝对多数成为喇叭分音器最佳的选择，其优点在于多音路系统中都可视为独立的个体，而且任何一个元件的改变都可能影响到高通或低通的特性。 被动式分音器常用的斜率可分为4种：一阶斜率6dB、二阶斜率12dB、三阶斜率18dB、四阶斜率24dB。 主动式分频网路： 又称为主动式电子分音器。因为车内空间形体、喇叭安装指向，在实务运用上有其无法变更的因素存在，甩以藉由电子分音器灵活的特性可在各类段上之分频点、相位、Q值变动几时到最理想的频段调整，来克服各种车内变数，以达到车内最佳聆听环境之目的。电子分音器是由低通、带通、高通滤波器所组成。 主动式电子分音器装置于车用主机与扩大器之间，电子分音器可由二音路到多音路型态，但是所分出来的每一音路讯号都不得必须经过一个扩大器，如果音路分得越多，扩大器也就相等增加。 主动式电子分音器之优点： 1、 提高动态范围2、 改善暂态表现能力3、 对超低音喇叭得到较佳与扩大器相容性和十足功率4、 喇叭单体间灵敏度不同的问题容易受到控制5、 扩大器工作在固定的频带上过截失真可降低许多6、 阻抗变化较