步步高功放机 型号AV100.doc

AV100工作原理分析第一节 整机组成 AV100的整机由以下五个部分组成一、 供电电源电路：提供各单元电路所需要的工作电压。 二、 输入、合成解码、音量调节及爆棚驱动电路：对各输入信号源之间的选择、合成解码及各声道进行独立音量调节；AV100比以往机型增加了“爆棚驱动”功能。三、 整机控制电路：由整机CPU和面板控制电路组成，完成对整机控制。四、 麦克风电路由前级放大和混响处理电路组成。五、 功率放大及保护电路对音频小信号进行后级功率放大，同时对功放电路和音箱实行自动保护。第二节 电源电路 作用是为整机各单元电路提供所需的各种工作电压。AV100采用了一只功率为133W的环形变压器。AV100的中置和环绕声道分别采用了LM1875和LM4731，LM4731是两声道功率放大IC，它采用了独立的正电源供电，这样可以保证两个环绕之间不会有大太的串音；与以往的机型相比在供电上增加了22V供电， VER2.6以上的AV100具有待机功能，在待机状态时CPU将主功放电路36V供电断开，使得主功率放大部分不工作从而达到待机的目的。电源电路如下图：显示IC拦截电压灯丝电压整流滤波左右声道功率放大级C、SL、SR声道功率放大级16.3V26V2.2V25.3V220V50HZ整流滤波第三节 输入选择、合成解码及音量调节电路AV100的合成解码功能是从L、R声道采样后，经过低通滤波器和加减法器处理得到C、SR 、SL及SW各声道信号来实现的。在此电路中采用电子模拟开关来实现各种状态之间的切换。具体信号流程图见下图：CD4052电子开关N10151CHVCDDVD N106M62446RLCD4053电子开关N102CD4053电子开关N103N104AN104BN107BN105BN105AN107AN108BDISPLYSRS-CS-SRS-SLCSLSWINSW1SW一、输入选择和模式切换电路ABX0X1X2X300001111CD4052真值表A1XBYC0X11Y00Y101X0ZZ0Z1CD4053真值表 AV100有三种音源输入方式分别为：VCD、DVD和5.1CH。它们之间的转换是通过电子模拟开关来实现的。在此电路中用了两种电子模拟开关IC：CD4052（双通道四选一）和CD4053（三通道二选一），它们的真值表如下： 在本电路中还有两个重要的控制信号SEL和MUT1，当SEL为高电平时，电路此时处于外接5.1声道输入状态；当SEL为低电平时，电路处于合成解码状态；当MUT1为高电平时，“爆棚驱动”功能被启动；当SEL和MUT1都为低电平时电路处于标准声场处理状态，我们对它的具体工作过程进行分析： 当按动面板上的“输入”键时，面板ICPT6311对其进行识别，然后给整机CPU 发出一个请求执行指今，之后CPU N100第32脚返回一个数据信号到M62446，按照“输入”按键状态，由M62446第1、2、3、4脚发出相应的高低电平，通过它们的高低电平组合使得电子开关在VCDDVD5.1CH输入之间循环选择，此时主要可分为两种状态：二种模拟输入状态和5.1输入状态。下面再看一下它们各自的信号流程： 1、5.1输入状态：此时M62446的A、B、SEL控制脚处于高电平，5.1输入端的L、R声道信号分别从N101的3、13脚输出，送到IC N106进行音量音调调节；同时整机N106的第4脚输出一个高电平加到电子开关N102的9、10、11脚（即SEL控制信号），5.1声道输入端的C、SR、SL信号从N410的14、15、4脚输出分别加到IC N106进行独立音量调节。5.1输入端的SW声道信号送到IC N103的第3脚，而此时N103的第9脚（SEL）为高电平， SW信号从第4脚输出送到IC N106进行音量调节。此时5.1声道输入端的六个声道信号经过电子开关选择后全部加到电子音量调节IC进行独立音量调节后输出给后级电路，整机信号源选择为5.1声道输入状态。 2、二种模拟输入状态：按动面板上的“输入”键使信号源在VCD、DVD两者之间任选其一，通过从整机CPU N100的32脚发出的数据信号，此时 M62446的第1、2、脚发出A、B控制信号到电子开关N101的9、10脚来实现选通的。L、R 声道信号从3、13脚输出直接经M62446进行音量音调调节。AV100采用了三种处理模式：高保真、标准声场、合成解码。它们各自的信号流程如下： 标准声场处理模式：L、R声道信号从N101输出后直接加到IC N106进行电子音量音调调节。同时从L和R声道上分别提取信号经N104电压跟随缓冲后，一路经过加法器N105A得到S-C信号，再经低通滤波器N107A得到SW信号，SW经过电容藕合到 M62446的第6脚进行电子音量音调调节，一路经过减法器N105B得到S-SR信号，另一路经过减法器N107B得到S-SL信号。此时MUT1为低电平，SEL为高电平；整机处于三声道输出状态。当MUT1为高电平时，”爆棚驱动”功能启动。此时整机处于二声道输出状态。 高保真处理模式：信号流程与标准声场处理模式完全一样，但在整机CPU的控制下，电子音量音调调节IC N106将除L、R其它声道关闭，并且不能进行声场处理和均衡调节。这样超重低音SW信号便没有输出，整机处于两声道输出状态。 合成解码模式：信号源经过N101选通后得到L、R声道信号，一路直接输到N106进行音量音调调节。另一路经缓冲器、加减法器和低通滤波器分别得到SW、S-SR、S-SL和S-C四种信号。 SW信号直接输入到N106，而S-SR、S-SL和S-C三种信号输给N103。此时：SEL与MUT1均为低电平。整机处于六声道状态，当MUT1为高电平时，“爆棚驱动”启动。按动“输入”键循环选择二种模拟输入方式5.1输入方式高保真状态标准声场状态合成解码状态仅有L、R 声道输出，声场、均衡设置无效仅有L、R 、SW声道输出，可进行音乐厅声场和均衡设置六声道输出，可进行影院声场和均衡设置六声道输出，可进行影院声场和均衡设置 输入电路中各种音源之间切换和声音处理模式之间的关系见下图。 二、音量调节、声场处理、均衡调节电路 最终所有声道信号送入N106在其内部完成独立的音量调节、均衡调节及各种声场模式处理等功能。 声场处理和均衡调节电路主要是对L、R主声道信号进行处理。由原理图可知L、R声道信号给到N106的第13、15脚。当整机模式选择在高保真状态时， 由CPU对M62446进行控制，此时仅对L、R声道信号进行音量音调调节，且只有N106的第31、32脚有信号输出，整机处于两声道输出状态；整机模式不选择高保真状态时，此时N106可对各个声道进行独立音量调节以及对L、R主声道进行声场处理或均衡调节。最终各声道信号从N106第31、32、33、34、35、36脚输出。从36脚输出的SW声道信号先经过一个有源低通滤波器后送入N103的第1、12脚，由MUT1的电平信号决定超重音是否输送到有源音箱去放大，还是把它加到主声道而启动“爆棚驱动”。其它声道信号则送到功率放大电路去进行后级功率放大。其中L、R声道信号还会经过两级混合放大级（将超重低音或卡拉OK信号叠加在L、R声道上面）。“爆棚驱动”功能：“爆棚驱动”功能就是将超重低音分别加到左右两个主声道上，这样可以增强主声道上的低音效果，但也会增大主声道上的功率负荷，对于后级功率管有较高的要求。其主要针对标准声场、合成解码、5.1输入声场模式。 工作原理如下：当机器处于其三种状态中的任何一种状态时，并在我们开启其 “爆棚驱动”功能后，CPU给IC M62446一个数据信号，并由M62446的第3脚发出一个高电平信号给N103的第10、11脚 ，从而使得N103的第14脚接地（输出到超重低音音箱的信号被关闭），第15脚选通，由此超重低音从N103的第15脚输出后直接给N109A、N109B的反相端与右左主声道进行混合放大，再经N110放大后直接到主声道功率放大电路进行后级放大，需要说明的是: “爆棚驱动”的三种状态分别都是由IC M62446内部进行逐级的音量提升来实现的。 三、输入信号检测、搜索和频谱取样电路 1、输入信号检测、搜索电路：输入信号经过合成、选通处理后， N102、N103的输出端都接有一个取样电阻分别为：R133、R134、R135、R136、R195，以上取样信号经混合加到N108B的反相输入端进行放大，再经N103A放大及电平限幅后，经电容藕合送到电压比较器N103B的反相端。从N103B的第7脚输出，再经过VD103、V101、R109、R107送到整机CPU的第16脚。当N103B输出一个高电平时，VD103处于反向截止状态，开关管V101的B极为高电平，时此开关管V101处于导通状态，再经VD101稳压得到一个约为+5V的高电平给CPU，表示有信号输入，同时停止搜索；当N103B的输出端输出一个低电平时，VD103处于正向导通状态，开关管V101的B极为低电平，时此开关管处于截止状态，CPU检测到低电平，表示无信号输入；它具体工作原理如下： 开机后在CPU内部程序的控制下由第32脚输出一个数据信号到M62446，然后M62446发出高低电平对N101、N102、N103每一个输入端口进行扫描，当这几个输入端口中均无信号输入时，自动停止在VCD状态上（显示“接入VCD”）。当其中某一个端口有信号输入时，并且这个信号大于约15mV时，在输入N101的各声道通路上就会有交流信号，这个交流成份经N104跟随放大后，经N105A、N108B、及CPU板上N103A放大及电平限幅后与N103B第5脚进行比较，得到一个约为供电电源的正负电平。此时N103B的同相端电压大约为5.45V，这个直流电压超过5.45V后N103B的输出端输出接近负电源电压的低电平，然后经开关管V101（S9014）、稳压管VD101返回一个低电平到CPU的第16脚，CPU通过控制IC M62446使搜索电平锁定在这个有信号输入的端口上，进入正常的播放。 当按动遥控器上“搜索”键时，通过面板上的遥控接收头对它进行光信号到电信号的转换，这样由CPU的第14脚发出一个高电平使V102处于导通状态，同样按以上流程进行搜索。 AV100同时具有“自动静音”功能，表示当输入信号小于约1mV，CPU会控制机器转入“自动静音”状态；信号控制流程如下，当CPU“搜索”到信号后，CPU的第14脚马上转入低电平，从而V102处于截止状态，+12V经R113（180K）和R114（100欧）分压后得到一个约为1mV电压到N103B的正向端，从而外部的信号取样放大后与这个电压进行比较，如小于此电压，CPU使机器转入“自动静音”状态；或当CPU没有搜索到信号，通过反相端与R1113、R114的分压比较，会使机器转入“自动静音”状态。 2、频谱取样放大电路：在信号通路上也各有一个取样电阻R133、R134、R135、R136、R195，经它们混合后送给N108B放大，得到频谱分析信号源（DISPLAY）送去CPU板的带通滤波电路。第四节 整机控制电路 AV100的整机控制电路分为整机CPU电路、面板控制及显示驱动电路、频谱分析电路三部分。 一、整机CPU电路 N100是整机CPU，它是整机控制中心，由它输出各种控制指令到各受控电路，从而完成各种控制功能。采用了+5V供电，第40脚是它的供电脚。第18、19脚外接12M晶振为自身提供工作时钟频率。第9脚是它的复位脚，开机时+5V通过R100给 C106充电，由于电容两端的电压不能突变，所以三极管V100的B极为低电平，即V100导通，给一个高电平复位信号到CPU。当电容C106充电结束时V100截止，此时为复位完成。这种复位电路的形式是高电平复位，保持低电平。其它的控制指令可参照电路图，在这里就不一一指出。 整机工作时显示屏上显示的开机画面、操作时的中文字符等静态信息都存储在CPU内部自带的静态存储器中。N101是一个状态存储器，它可以在关机时把当时整机的工作状态记录下来，等到下次开机的时候把这些状态调出来，避免用户再次进行调整。用户自己设置的声场模式也存储在里面，在需要的时候再调出来. 二、面板控制及显示电路 AV100的面板控制及显示电路采用了专用IC 101（PT6311）。它的10、11、12、13脚外接键扫描按键矩阵，接收到用户对整机的控制指令后，在其内部处理后分两路输出：一路送到显示屏显示其工作状态：另一路通过第5、6、8、9脚传输到CPU请求执行完成相应的控制功能。 N102是遥控接收头。它把接收到的红外线信号转化成电信号，然后再送到CPU第13脚，完成遥控控制功能。 三、频谱分析电路（流程图见图四）七段带通滤波器N104CD4051自动频谱增益调节CPUV105CPU第12脚V104CPU第28脚V103+5V.-N102AA/D转换DISPLAY+-.N108CD4051频点选通35HZ134HZ400HZ1KHZ2.2KHZ6.3KHZ16KHZCPUN105CB33+频谱分析电路分为三个部分。N102B（图四）它的工作原理主要是通过改变运放N104 的反相端接地电阻的阻值，从而改变运放的增益倍数。我们来看整个电路的具体工作ABX0X1X2X300001111CD4051真值表00X4X5X6X7101101C0000111111、 动频谱增益调节电路：为避免频谱显示不出现输入信号过弱时频显幅度太低或输入信号过强时出现满屏显示这现两种情况，AV100设立了自动频谱增益调节电路，采用了一块单通道8选1电子模拟开关（CD4051），其真值表如下：作。我们在前面电路中曾提到的频谱分析信号源（DISPLAY）送入运放N105C的同相输入端进行放大，它的放大倍数取决于其反相端N104电子开关所接的电阻的阻值。当主音量开得较大时，CPU自动去增加接地电阻的阻值，减小放大倍数；当主音量开得较小时，CPU自动去减小接地电阻的阻值，增大放大倍数。 2、频点选通电路：经N105C放大后的信号通过C114耦合送入由运放组成的七个带通滤波器，通过设定它的反馈电容的容量便可确定其对应的频带范围，在它们输出点上标的频率值是这个频带的中心频点。在每个带通滤波器的输出端上都接有一个半波整流电路，把放大后的交流信号经整流滤波得到直流电压。这个电路主要是实现频点采样的功能，它可以把一个完整的声音信号中各个频率点的幅度通过直流电压表现出来。假若现在声音信号中低频成分较强，那么在35HZ、100HZ带通滤波器输出端上的直流电压就高一些，同理，当高频成分较强时则10K、16K带通滤波器上的直流电压要高一些。这七个带通滤波器的输出端接到电子开关N108（CD4051）的七个输入端上，通过CPU发出的控制指令使这个电子开关在各个频点之间快速的循环选通（参照上面的真值表）。在N108的第3脚输出端上就会输出一串代表各频点信号幅度的电压值（见下图）。 35HZ100HZ300HZ1KHZ3KHZ10KHZ16KHZ35HZTV切换的时间间隔隔频点循环选通周期注：图形中的电压幅度是不确定的 3、A/D转换、显示输出电路（分两种情况）：1、当无信号输入时，CPU的第28脚送给V104的B极一个高电VT35HZ100HZ切换时间间隔VT35HZ100HZ充电时间充电时间高电平放电（图六）平， N102B的正向端为低电压，而N102B的反相端由于得到R169、R172的分压，这样就使得N102B会输出一个低电平，即三极管 V105截止，V105节的C极会给一个高电平到CPU的第12脚，告知CPU不进行AD转换（CPU的第6、7、8脚不动作，保持在高电平）。2、当机器检测到信号（也就是当N102B的反相端有了一个代表35HZ信号幅度的直流电压）时，CPU的第28脚马上转换为低电平， +5V的电压通过 V103给 C137充电，当达到反相端的电压值时，比较器发生翻转，N102B输出高电平。CPU接到低电平信号后马上结束35HZ的电平选通，转换到下一个频点100HZ上。在转换过程中， CPU的第1脚输出一个瞬间高电平使V104导通，把C137上的电压容量泄放掉，同时使得N102B的同相端又重新开始从0电平开始进行对100HZ的充电过程。当100HZ充电结束后又转入下一个频点的充放电过程，这样的过程在CPU的控制下不断的循环。从0电平开始到发生输出翻转这一段充电时间的长短就代表了当前频点的信号幅度幅度越大，时间越长，显示屏上显示的幅度就越高；幅度越小，时间越短，显示屏上显示的幅度就越低。从N102B输出端输出的数字脉冲经V105反相后加入CPU第12脚，CPU将其处理、输出到面板显示IC N101在显示屏上作出动态频谱显示。本来各个频点的显示是按顺序逐个显示的，但因为上述的循环过程非常快，所以我们在显示屏上看到的是一个整个频谱同时显示的工作过程。第五节 麦克风电路 麦克风电路分为两个部分：前级处理和混响处理级。一、 前级电路：主要完成音量调节、放大、修饰功能。两路麦克风插孔输入的两路MIC信号先经第一级前级混合放大后，信号分为两路，一路：送入N111B的反相端进行反向放大，再经VD103、R208、C206整流、滤波后得到一个高电平，从而使得V103导通，V103的C极输出一个低电平给CPU，表示己搜索到MIC信号；另一路：经C207耦合后输入到N112即IC M62429，M62429对MIC信号进行音量调节后送到N111C进行低通滤波放大，同时N111C外接一个高频提升网络。MIC信号从N111C的第8脚输出传给混响、延时IC PT2399，由其完成卡拉Ok的混响、延时功能。二、 混响处理级：信号经N111C放大后，由C213、R224耦合输入到混响处理IC N113（PT2399）的第16脚，在其内部进行低通放大、数字延时处理后再由第14脚输出（第6脚外接是混响延时调节电阻）。第14脚输出的信号经R230、C223、R235、C209耦合后输入到M62429的第一脚，在其内部进行音量处理，之后从第2脚输出反馈到N113的16脚；最后从PT2399的第15脚输出，经C217耦合输入到N111D的第12脚，经低通滤波和低频提升从N111D的14输出送到N110A、N110B的反相端与L、R主声道叠加在一起送入功率放大电路进行功率放大。三、 MIC风静音电路：一、没有MIC信号；当整机复位时CPU第25脚输出一个高电平信号P KM，高电平经过R193给C169充电，充电一定时V100、V101导通把MIC信号短路到地。二、插入话筒时，当CPU检测到一个低电平信号P KT时会输出一个低电平信号P KM，此时电容C169通过R193放电，V100发射级电压下降，则V100、V101截止。这时MIC信号就输送到后级。第六节、 率放大及保护电路 一、L、R声道功率放大电路：AV100的L、R主功放电路由分立元件组成，其组成框图如下。（以L声道为例）差分放大级V102,V103电压放大级 V105镜像恒流源 V104,V107,VD102,VD103温度补偿级 V106复合功率放大(PNP)V110，V111,V113复合功率放大(NPN)V108,V109,V112音箱交流负反馈R121,R108,C105.V101V115静音继电器L入 L声道信号经电子音量调节和前级放大电路输出后送入功率放大级。在输入端上设立静音电路：当按动遥控器上的静音键时，经遥控接收头进行信号光电转换后得到一个静音信号送给CPU，再从CPU的第35、36脚发出一个高电平静音指令，使得V115、V101导通，左声道信号短路到地。从而完成静音控制功能。 L声道信号经R101、R103、C101耦合送入差分放大级V102的B极，V102、V103共同组成单端输入、单端输出的差分放大电路。声音信号从V102的C极输出到电压放大级V105的B极，经过电压放大后输出到复合功率放大级。V104、V107、VD102、VD103组成镜像恒流源电路。VD102、VD103为V104、V107提供恒定的基极电流。V104的发射极电阻决定了差分放大级的工作电流，V107的发射极电阻决定了电压放大级的工作电流。V108、V109、V112组成复合功率放大部分的上管(NPN)。V108和V109并联相接，作用相当于一只三极管(可以增大输出功率)然后再与V112复合，组成NPN型的复合管(增加电流放大倍数)。V110、V111、V113组成复合功率放大部分的下管(PNP)。它的电路结构与上管完全一样，只是复合后的型号为PNP。温度补偿管V106在电路中的作用有两个：首先它是上下对管的基极偏置，它的工作状态决定了复合功率放大级的静态工作电流，也就是说我们通过调整V106的导通程度就可以设定复合功率放大级的静态工作点，常用的方式是改变V107的基极电阻；它还可起到当温度升高后自动调整复合功率放大级的工作状态的作用。调整过程如下: 输出级总电流=工作电流+漏电电流 当温度升高时 漏电电流增大造成静态工作点漂移 (不利) 同时V106的漏电电流增大，Uce减小使输出级的偏置电流减小，使得工作状态改变，后极的工作电流减小。总电流被控制在一定范围以内。 在AV100的功率放大电路中引入电压负反馈，由R121、R109、C105组成，它们的参数决定了整个功率放大部分的闭环增益倍数。公式为：增益倍数=1+R121R109。AV100采用的是直接输出方式，输出端上所接的R111、C116组成茹贝尔网络，可防止因扬声器音圈的交流感抗引起的高频自激。 二、C、SR、SL功率放大电路：与以往的机型相比，AV100的这三个声道采用了专用功率放大LM4731和IC LM1875。对于LM4731来说：它共有15个引脚，第2、15、4脚分别是它的正负电源引脚，第7、8、12、13是它的同相或反相输入端，同时它对两个通道采用了单独的正电源供电，这个功率IC的每个声道的额定输出功率可以达到14W，具有开机时自动静音功能；而对于1875来说：它共有五个引脚，是一款性能较好的功率放大IC，应用电路非常简单，在额定状态下有15W的功率输出。第5脚和第3脚是正负电源供电脚，在本机中采用了22V供电。第1脚为信号输入端，第2脚为反馈输入端，第4脚为输出端。四、 保护电路： L、R、C声道的保护方式是通过保护启动时断开继电器Y100从而断开其输出来完成的。SR、SL声道是通过静音从而达到保护功能。 1、开机延时吸合保护电路：因为电路在开机时工作是不稳定的，产生的冲击电流对音箱和功率放大电路有较大的危害，所以