《视听技术教程》PPT课件

第三章专业信号源设备,3.1专业传声器3.2调谐器3.3录音座3.4激光唱机与唱片3.5DCC数字盒式磁带录音机3.6MD小型光盘系统,返回目录,3.1专业传声器,传声器是一种将声信号变成电信号的电声换能器件，又称为麦克风（Microphone）。传声器是专业音响系统中配备数量最多、使用最频繁的信号源设备。它是声音处理的第一个环节，同时受目前技术条件的制约，它也是声音处理过程中最薄弱的环节。,返回本章,3.1.1传声器的种类和技术指标1传声器的分类传声器有不同的分类方法。可按换能原理、指向性、传输方式、用途、使用功能等作如下分类。2传声器的主要性能指标（1）灵敏度灵敏度表示传声器的声电转换能力，即指传声器声电转换过程中，将声压转换成电压的能力，是表征传声器性能的重要参数。,返回本章,（2）频率响应频率响应是传声器输出电平与频率的关系。它是指传声器在一恒定声压作用下，传声器的输出电平随不同频率而变化。（3）动态范围传声器动态范围是指在规定的谐波失真条件下（一般规定0.5%），其所承受的最大声压级与绝对安静条件下传声器的等效噪声级之差。,返回本章,（4）传声器阻抗传声器的阻抗有两种，即输出阻抗与负载阻抗。传声器的输出阻抗即为传声器的交流内阻，通常在频率为1000Hz，声压约为1Pa时测得的两根输出线之间的阻抗。传声器的负载阻抗是指传声器输出端负载的阻抗，若与调音台或放大器相配接，其负载阻抗即是调音台或放大器的输入阻抗。,返回本章,（5）指向性传声器的指向性是指在某一指定频率下，随着声波入射方向的不同其灵敏度的变化特性，以声波沿角入射时的传声器灵敏度与声波轴向入射时灵敏度的比值来表示其特征。,返回本章,图3-1传声器的指向性,返回本章,（6）失真度失真度是指声音通过传声器声电变换后信号变形的程度。主要是指谐波失真和频率失真。,返回本章,3.1.2常用传声器的原理1动圈式传声器动圈式传声器的工作原理是：当声波传到传声器的膜片上，膜片受声压的作用而产生运动，并带动粘接在振膜上的音圈一起振动，而音圈又置于磁体产生的磁场中作切割磁力线的运动，使音圈产生一交变的感应电动势，进而感应产生电流。此电流的波形与声波传到膜片上的音频波形相一致。该电信号即为动圈式传声器的输出信号。,返回本章,图3-2动圈式传声器的原理与外形图,返回本章,2电容式传声器（1）电容式传声器的工作原理电容式传声器依靠振膜振动引起电容量的变化实现换能，它由极头、前置放大器和极化电压供给电路三大部分组成。其结构如图3-3所示。外界声波可使振膜产生相应的振动，从而改变了两极板间的距离，使其电容量发生相应变化，导致与之串联的电阻器上的电流发生变化，在负载电阻R上产生一个交流输出电压，使声能转换成电能，达到声电转换的目的。,返回本章,图3-3电容式传声器原理图,返回本章,（2）幻象供电幻象供电是利用传声器输出电缆内的信号芯线和屏蔽线作为直流供电的通路来传输电源的一种供电方法，把传声器的信号线作为传输信号和施加极化电压的复用通路，电容式传声器就可由原来的使用多芯电缆变为使用普通的二芯屏包缆，利用调音台上提供的幻象电源（PhantomPower）向电容传声器供电，这样可省去电容话筒的供电电源，大大方便了实际使用。,返回本章,（3）电容式传声器的维护电容式传声器在使用中要注意防潮，不用时应放在干燥缸中，并在其中放些变色硅胶粒，这是因为电容式传声器的振膜很薄，受潮后会引起变形，由于振膜距极板很近，一旦振膜变形，极易造成两板相碰，产生极间漏电现象而出现噪声，严重时传声器就没有信号输出。必要时可在使用前提前接通电源预热。,返回本章,3带式传声器带式传声器多采用铝箔作为振动带，它与动圈式传声器的工作原理基本相同。不同的是，动圈式传声器的导体是圆形音圈粘在接收声波的振膜上，悬在磁路系统的磁隙中，而带式传声器则采用铝带或其它金属带代替线圈与膜片。,返回本章,图3-4带式传声器的原理图,返回本章,4驻极体传声器某些电介质经高温高电压处理后，能在两表面上分别储存正、负电荷，这种电介质称为驻极体。驻极体电容传声器的结构与电容传声器大致相同，工作原理也相同，只是不需要外加极化电压，而是由驻极体膜片或带驻极体薄层的极板表面电位来代替。驻极体传声器的振膜受声波策动时，就会产生一个按声波规律变化的微小电压，经过电路放大后就产生了音频信号电压。,返回本章,3.1.3无线传声器无线式传声器由传声器、小型无线电发射机和无线传声接收机三部分组成。其组成框图如图3-5和图3-6所示。传声器将声音信号变换成相应的电信号，小型无线发射机则将音频信号调制成无线电波发射出去，再由接收机接收后还原出原来的声频信号。,返回本章,图3-5无线传声器发射机电路方框图,图3-6无线传声器接收机电路方框图,返回本章,3.1.4传声器的选用传声器的类型很多，质量、价格相差很大，应该对于各种不同的使用要求进行灵活地选择，争取以最小的代价换取最好的效果。,返回本章,3.2调谐器,3.2.1调谐器的组成及其性能指标,图3-7调谐器的基本组成方框图,返回本章,1FM高频电路FM高频电路包括输入调谐回路，高频放大器，本地振荡器和混频器。其功能是选择接收所需的电台信号，并进行高频放大，经混频器变换为10.7MHz的中频调频信号。2FM中频电路FM中频电路包括中频放大器，限幅器和鉴频器。3立体声解码器立体声解码器的功能是将鉴频器输出的立体声复合信号还原成左右两个声道信号，分别经左右两路放大器放大后送入左右扬声器系统，重现立体声。,返回本章,（1）噪限灵敏度（2）双信号选择性（3）分离度,噪限灵敏度表示调谐器接收微弱信号的能力。,双信号选择性是指调谐器在有用信号存在时，对邻近频道干扰信号的抑制能力。,立体声左（L），右（R）声道之间的分离度是指用立体声L（或R）信号调制时在L（或R）声道上的输出，与用立体声R（或L）信号调制时在L（或R）声道上出现的输出之比。,4调谐器的主要性能指标,返回本章,3.2.2调谐器的高频、中频电路1调频高频电路（1）电子调谐原理利用变容二极管的变容特性进行回路调谐的方式称为电子调谐或电调谐。变容二极管在反偏应用时，其结电容CD会随反偏电压（又称调谐电压）UD的大小而变化。CDUD之间呈现如图3-8所示的指数函数关系，称为变容二极管的变容特性。为减小非线性失真，通常应使UD在UminUmax范围内取值。,返回本章,图3-8变容二极管的变容特性,返回本章,图3-9电子调谐器原理电路,返回本章,返回本章,（2）电调谐调频头调频高频电路工作在甚高频段的88108MHz，为防止外界干扰和本振辐射，通常做成一个组件并加以屏蔽，称为调频头。,返回本章,图3-10电调谐调频头电路,返回本章,2FM/AM中频集成电路日本三洋公司产品LA1260是具有代表性的FM/AM中频集成电路，其内部电路方框图如图3-11所示。LA1260应用电路如图3-12所示，它分为调频和调幅两种工作状态。,返回本章,图3-11LA1260内部电路方框图,返回本章,图3-12LA1260应用电路,返回本章,3.2.3立体声解码器1导频制立体声复合信号我国调频立体声广播制式与世界上大多数国家一样，采用导频制。它在传输左右声道信号的同时，插入一个导频信号，组成导频制立体声复合信号。（1）表示式导频制立体声复合信号可用下式表示：A(t)=(L+R)+(L-R)cos(st)+Pcos(1/2st)上式表明，该信号含有3种信息：,返回本章,1左右声道的和信号(L+R)，也称为主信道信号。普通调频收音机也能解调出这部分信息，放送单声道声音，实现了兼容性。2左右声道的差信号(L-R)与副载波cos(st)经平衡调制后获得的双边带信号(L-R)cos(st)，也称为副信道信号，用来传送立体声的方位信息。3导频信号Pcos(1/2st)，为接收机恢复副载波提供参考信号。,返回本章,返回本章,（3）波形图导频制立体声复合信号的波形关系如图3-13所示。其中（b）、（c）、（d）、（e）、（f）、（g）分别表示左声道L、右声道R、和信号M、差信号S、副信道信号S、主信道与副信道叠加信号、导频信号的波形。,返回本章,1波形的包络分别反映了左、右声道信号L、R的变化规律，分别称之为L包络和R包络（见图3-13(f)）。2包络之间是38kHz副载波。在L、R包络交点处，副载波相位突变180。3副载波的正峰点始终对准L包络，负峰点始终对准R包络。,返回本章,2矩阵式立体声解码器根据立体声复合信号的频谱特点，可以采用频分法进行解码，通常称为矩阵式立体声解码器。其原理方框图如图3-14所示。,返回本章,图3-14矩阵式立体声解码器,返回本章,3开关式立体声解码器根据立体声复合信号的波形特点，可以采用时分法进行解码，通常称为开关式立体声解码器。其原理方框图如图3-15所示。,图3-15开关式立体声解码器,返回本章,返回本章,4锁相环立体声解码器（1）锁相环副载波发生器锁相环副载波发生器原理方框图如图3-17所示。它由正交鉴相器、低通滤波器、压控振荡器(VCO)和两个二分频电路所组成，以19kHz的导频信号为参考信号，输出38kHz的副载波开关信号。,返回本章,图3-17锁相环副载波发生器,返回本章,锁相环副载波发生器能够在比较恶劣的条件下工作。当立体声复合信号连同可能混入的干扰信号一起送入正交鉴相器时，只有由导频信号与再生19kHz开关信号比较而形成的相对稳定的成分，才能在低通滤波器输出端出现，去对VCO实施控制。因而，实际上可直接将立体声复合信号作为参考信号送入正交鉴相器。,返回本章,（2）双差分开关式解码器集成双差分开关式解码器实际上是一个工作在开关状态的模拟乘法器,其原理电路如图3-18所示。,返回本章,图3-18双差分开关式解码器,返回本章,（3）锁相环立体声解码器集成电路集成锁相环立体声解码器有许多产品，如AN7470、LA3400、TA7343、LA3361、PC1197、LM1800等，其功能与工作原理大体相同。这里以LA3361为例进行介绍。LA3361内部电路和外围应用电路如图3-20所示。它由锁相环副载波发生器、双差分开关式解码器、立体声切换及指示灯电路、稳压器等4部分所组成。,返回本章,图3-20LA3361内部电路方框图及应用电路,返回本章,3.2.4数字调谐系统数字调谐系统是在电子调谐基础上发展起来的一种新型调谐系统。它可以实现自动搜索电台信号、数字显示电台频率、预选存贮电台频率等功能；具有选台快速、简便、精确、自动化程度高，又便于大规模集成等优点，现已成为调谐的主要方式。,返回本章,现代接收设备或调谐器，都采用外差式电路结构。为了接收多频道（电台），本地振荡器的频率必须与接收的电台频率同步地变化，使之无论接收哪个电台都与之相差一个恒定的中频，即fvfs=fi式中，fv为本地振荡频率，fs为电台的载波频率，fi为中频。,返回本章,显然，由于电台频率是众多的，所以fv是一个变化的多点频率，而且必须稳定。频率合成技术可以实现稳定度高的多点频率，用来充当本地振荡器的工作。数字式调谐器就是采用频率合成技术来达到数字式选台（调谐）的目的。,返回本章,频率合成技术分为两类：一是直接合成法：直接合成法是利用一个晶体振荡器所产生的振荡作为基准频率，由它再产生一系列的谐波，当然这些谐波具有与晶体振荡器输出同样的频率稳定度。然后从这一系列的谐波中取出任意两个或两个以上的频率进行组合，以得到这些频率的和或差。这样就可以获得所需的任意新频率。由于这种合成法需要许多混频器和滤波器，体积庞大，成本高，因而现在已由间接合成法所取代。间接合成法也称为“锁相环”法，即phaselockloop，简称PLL。,返回本章,二是间接合成法：间接合成法是利用锁相、环路两原理，其输出频率由一个可变频率的振荡器（VCO）供给，将此振荡器的频率锁定在另一个晶体振荡的频率上，使可变频率振荡器具有与晶体振荡器同样的稳定度，从而获得稳定度很高的任意新频率。,返回本章,1锁相频率合成器（1）基本的锁相频率合成器锁相频率合成器的基本形式如图3-21所示。它由晶体振荡器、参考分频器、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和程序分频器等所组成。,返回本章,图3-21基本的锁相频率合成器,返回本章,根据锁相环路的工作原理，在环路锁定时，鉴相器两个输入信号的频率相等。即fr=fdVCO输出频率fv经N次分频得到fd，所以于是，得到下述频率关系：fv=Nfr,返回本章,为了兼顾调谐精度与捕捉时间，必须恰当地选取参考频率值。通常在接收调幅广播时，fr选取为500Hz10kHz。在接收调频广播时，fr选取为5kHz25kHz。但是，从调幅到调频，所需的分频比N的范围太大，较难实现。另外，程序分频器要工作在调频广播频段尚有困难。为了克服上述缺陷，目前普遍采用吞脉冲技术，即在程序分频器之前，增加一个双模分频器，构成所谓双模分频锁相频率合成器，用于调频接收。而调幅接收则采用基本的锁相频率合成器。,返回本章,（2）双模分频锁相频率合成器一个采用双模分频的锁相频率合成器如图3-22所示。两个程序分频器和双模分频器获得的总分频比为：N=(M+1)N2+M(N1-N2)=MN1+N2从上面的工作原理阐述中可知，N1必须大于N2。如N2从0变化到9，则N1至少为10，多则不限。常用的双模分频值有10/11、15/16、30/31、100/101等。,返回本章,图3-22双模分频锁相频率合成器,返回本章,2数字调谐系统实例数字调谐系统是在良好的AM/FM收音通道基础上实现的，它借助微处理器进行自动选台，数字显示，并具有电脑记忆功能。（1）数字调谐系统的组成框图一个实用的数字调谐器的原理方框图如图3-23所示。,返回本章,返回本章,返回本章,3.3录音座,3.3.1录音座的组成及其性能指标1录音座的组成录音座由磁头、放音电路、录音电路、机械传动机构、电机和控制电路、降噪电路等几部分组成，有些高档录音座还设有电子逻辑控制和红外遥控电路等,返回本章,（1）磁头磁头是录音座的换能器，其质量高低与录音和放音的效果关系非常大。在一台录音座中，至少包含有录音、放音和抹音三种功能的磁头。（2）录放音电路放音电路由前置放大器、磁头放大器等电路组成。放音电路将来自放音磁头的信号进行均衡和电压放大，经过线路放大器，从接口将信号送至外接的功率放大器。录音电路将来自话筒或输入电路的电信号变为磁信号，通过录音磁头记录在磁带上。,返回本章,（3）传动机构传动机构使磁带以恒定速度、平衡地通过磁头表面，并可进行快进、倒带和停止等动作。电机在控制电路的作用下，驱动传动机构动作，可实现自动选曲、自动反转等功能。（4）降噪电路录音座的降噪方式有杜比降噪和DNR动态降噪。（5）电源和显示器电源向各部分电路和电机提供电能，显示器将录音座的工作状态以约定的发光方式加以显示，使用户在操作时一目了然。,返回本章,2主要性能指标录音座的录音及重放声音的质量,取决于其机械性能和电气性能,描述录音座的性能指标有很多,主要有带速误差、抖晃率、频率响应、谐波失真和信噪比等。（1）走带速度及带速误差录音座中磁带标准走带速度是4.76cms,带速误差是指录音座的实际走带速度V与标准走带速度Vo的相对误差,即：带速误差=（VV0）/Vo100%,返回本章,（2）抖晃率因磁带走带速度瞬时变化而引起的放音频率变化称为录音座的抖晃。设fo为标准频率，由于带速瞬时变化，重放时频率为f，则抖晃率表示为（f-fo）/fo100%,返回本章,（3）频率响应频率响应表示在给定的音频频率范围内，音响设备重放信号的均匀程度。通常在表示频率响应时，应给出偏差值，如：20Hz20kHz0.5dB。（4）谐波失真录音座的谐波失真是指信号从录音输入电路到放音输出电路之间，由于放大器、磁头、磁带等非线性原因造成的信号失真。,返回本章,（5）信噪比录音座的噪声主要有背景噪声和调制噪声。其中背景噪声的主要成分是磁带的固有本底噪声。调制噪声则是在信号的录音、放音过程中，磁头、磁带、放大器的非线性以及走带机构的抖晃而引起的噪声。一般用信噪比描述噪声大小。信噪比定义为规定输出电平与输入端短接时的输出噪声电平的比值，单位为分贝。,返回本章,3.3.2磁记录原理磁带录音座是依据声、电、磁在一定条件下可以互相转换的机理实现录音和放音的，磁头、磁带以及拾音器、扬声器就是实现这些转换的换能器。,图3-25录放过程中的能量转换示意图,返回本章,1基本电磁现象（1）基本概念自然界中某些物质能被磁化而带有磁性。在磁性体的周围空间存在磁场,通常可用磁力线来描述磁场。磁通量定义为通过磁场中某一曲面的磁力线数目，即用磁力线的疏密程度来表示磁场中各点磁感应强度的大小，简称磁通,返回本章,磁导率磁场空间中各种媒质内的磁感应强度与真空中磁感应强度的比值称为该媒质的相对磁导率r，r与真空的磁导率o的乘积ro称为该媒质的磁导率磁场强度定义为磁场中某点的磁感应强度与媒质的磁导率的比值，记为H，其单位为Am。磁场中某点的磁场强度与媒质无关。,返回本章,（2）磁性材料的磁化,图3-26初始磁化曲线,返回本章,图3-27磁滞回线,返回本章,（3）磁性材料的磁滞现象,图3-28剩磁曲线,返回本章,（4）磁性材料的分类根据剩磁Br和矫顽力Hc的大小不同，磁性材料可以分为两大类，即软磁材料和硬磁材料。软磁材料的剩磁小，矫顽力也小。在磁场的作用下既容易磁化，也容易消磁。用作磁头的磁性材料都是软磁材料。硬磁材料的剩磁大，矫顽力也大，磁滞回线面积较大，因而磁滞损耗较大。用作磁带上磁粉的材料都是硬磁材料。,返回本章,（5）磁阻不同物质的导磁情况是各不相同的，通常用磁阻来描述磁路中物质阻碍磁力线通过的能力。（6）电与磁的转换电与磁之间是有联系的。电荷运动可以产生磁场，即载流直导线或载流线圈周围存在磁场。同样，在一定条件下，磁能也可转化为电流。,返回本章,2录音、放音、抹音原理磁记录过程通常包括三个环节：录音,放音和抹音。（1）录音原理被录声音信号由话筒转换为音频电信号，经过放大、补偿等处理后，送到录音磁头线圈。,返回本章,图3-29录音原理图,返回本章,图3-30理想录音过程,返回本章,图3-31磁带上的磁化分布,返回本章,2偏磁录音,图3-32无偏磁时的非线性失真,返回本章,图3-33直流偏磁录音,返回本章,交流偏磁录音目前录音座中广泛使用交流偏磁录音方式，也称为超音频偏磁录音方式。它是在给录音磁头线圈加上音频信号电流的同时，再加一个超音频振荡电流（一般频率为45100kHz），用以改变音频信号在剩磁曲线上的工作点，使其工作在剩磁曲线的线性段。,返回本章,图3-34信号波形,返回本章,图3-35交流偏磁方式录音,返回本章,（2）放音原理放音原理的基本依据是电磁感应现象，放音过程是录音的逆过程，是磁电变换过程。,图3-36放音原理图,返回本章,由于放音磁头的铁芯是用高磁导率材料做成的，所以磁头铁芯的磁阻比空气缝隙的磁阻小得多。因而已录音磁带上的剩磁很容易通过磁头铁芯而形成闭合回路，磁带上所记录的剩磁就会在放音磁头线圈中感应出与剩磁变化规律相同的感生电动势。该电动势由放音放大器放大，并进行必要的补偿后，去推动扬声器发声。这样，磁带上所记录的音频剩磁信号便还原成声音，从而完成放音过程。,返回本章,（3）抹音原理抹音是指对已录制音频信号的磁带进行消磁。磁性录音最大的优点是能方便地抹音，从而进行反复多次的录音。实现抹音有3种方式：永磁、直流、交流（超音频）抹音。,返回本章,图3-37交流抹音原理,返回本章,3录音、放音中的损耗及其频率特性录音过程中，随着信号频率的升高和记录波长变短，会引起磁带上所记录的剩磁减小，这种现象称为录音高频损耗。同样，在放音过程中放音磁头线圈中所产生的感生电动势大小也将随信号频率升高而下降，即放音高频损耗。高频损耗的存在将引起录放音频率特性的不均匀性。,返回本章,1录音去磁损耗录音去磁是主要的录音损耗之一，主要表现在信号频率高端。当信号频率升高，记录波长减小到接近或小于工作缝隙宽度时，磁带上某微段从工作缝隙一边移至另一边的时间内，将先受到正向电流所产生的磁场磁化，再受到反向电流所产生的反向磁场的去磁作用，致使磁带上该微段离开缝隙后的剩磁减小。因而信号频率越高，去磁损耗越大。为减小录音去磁损耗，应尽量减小工作缝隙宽度，且使缝隙处磁场空间分布尽量尖锐。,返回本章,2自去磁损耗磁带上所记录的剩磁可以看作一个个小磁体，沿磁带长度方向排列，相邻小磁体的极性排列方向不同，即同性磁极相邻。因此磁带上的每一个小磁体都要在相邻的小磁体处感应出一反向磁场，因此减弱了邻近小磁体的磁性，也即减弱了磁带上的剩磁大小。这种损耗称为自去磁损耗。,返回本章,3磁带厚度损耗信号频率高，记录波长短时，由于录音磁头产生的磁场扩散区域小，不能达到磁带磁性层深处，同时磁带表面和内部磁通方向不完全一致，因此高频信号在磁带上留下的剩磁将减小。这种损耗因为与磁性层厚度有关，因而称为厚度损耗。,返回本章,4偏磁消音损耗通常，录音偏磁电流与抹音电流是由同一个超音频信号源提供的，只是偏磁电流较抹音电流小得多。既然超音频电流回到抹音磁头上能对磁带消磁，那么超音频偏磁回到录音磁头上也会产生微弱的消磁作用。,返回本章,5间隙损耗间隙损耗是由于磁头与磁带接触不够紧密、有间隔而引起的。如果磁头与磁带接触不好，录音时磁头产生的磁场不能有效地作用在磁带上，信号频率越高，所产生的磁场向空间发散的范围越小，越不易透入磁性层，因而高频损耗增大；放音时则是磁带上的剩磁不能全部穿过磁头铁芯而使放音输出减小。,返回本章,6涡流损耗在交流磁场作用下磁头铁芯中会产生涡流，其方向与绕组截面平行且与绕组中所通过的交变电流方向相反，因此，减小了工作缝隙处的磁场强度及磁带上的剩磁大小，引起涡流损耗。,返回本章,7磁滞损耗录音磁头处于交变磁场中，由于铁芯受到反复磁化，使磁畴反复摩擦而引起的损耗称为磁滞损耗。8放音磁头缝隙损耗当磁带上所记录信号的记录波长与缝隙损耗宽度可以相比拟时，放音磁头在某时刻通过缝隙从磁带上拾取的剩磁有极性相反的分量同时存在，它们互相抵消，因此放音磁头输出减小，产生高频损耗。,返回本章,9方位角损耗录音磁头工作缝隙的方向直接体现为磁带上磁化图样的方向。如果放音磁头的工作缝隙的方向与录音磁头工作缝隙的方向有偏差，则会引起方位角损耗。,返回本章,（2）录、放音频率特性,图3-39实际录放频率特性,返回本章,4录音噪声录放音过程中,除有用信号之外，任何由其它原因而产生的声音统称为噪声。主要有背景噪声、调制噪声和窜渗噪声。,返回本章,3.3.3录音、放音电路录音座的录音电路主要包括录音前置放大器、自动电平控制电路（ALC）、录音输出电路及超音频振荡器等；放音电路主要包括放音前置放大器和低频补偿网络。除超音频振荡器外，大多数录音座中的电路均由集成电路实现。,返回本章,图3-40录音电路方框图,返回本章,（1）输入转换电路该电路外接接声器工作时，外接传声器插头插入J5插口，将J5的动片、定片断开，以切断机内传声器录音信号的通路，外接传声器的输出信号经S5-1（T）、2R6、S1-6（R）及2C5加到A101的输入端。完成外接传声器的输入转换。,返回本章,来自传声器或放音磁头的录音信号为低电平信号，一般仅为几百V几mV，可以直接馈入录音放大器输入端。对于来自调谐器、唱机或线路输入的录音信号，其电平较高，通常可达到几百mV几V，此时由于信号较强，必须大幅度衰减后再馈入录音放大器输入端或将高电平录音信号从前置放大器的后级输入，否则会因输入信号过强而产生录音失真。,返回本章,图3-41传声器录音输入及转换电路,返回本章,（2）录音前置放大器由于来自输入电路的信号电平较低，变化幅度很大，因此,录音座中，前置放大器一般均采用高增益低噪声且动态范围大的集成电路放大器来担任。,返回本章,双卡录音座中前置放大器所使用的集成电路约有几十种型号，根据它们的内部电路结构可分为3类：一是普通双声道集成前置放大电路；二是具有ALC电路的双声道集成前置放大电路；三是两卡共用，内设电子转换开关的双声道集成前置放大电路。其中录音座中使用较多的是具有ALC电路的双声道集成前置电路。下面介绍这类录音放大器中较有代表性的TA7668BP。,返回本章,该电路具有如下特点：1、内电路齐全，内部录音放大器、放音放大器各自独立，还带有自动电平控制(ALC)电路和静噪电路。2、内部设有稳压电源，外接工作电源电压范围较宽，为615V。3、ALC电路可外接通断开关。,返回本章,图3-42TA7668BP内部电路方框图,返回本章,表3-2TA7668BP引脚作用,返回本章,图3-43录放卡双声道录音放大器电路,返回本章,（3）录音输出电路录音输出放大器和输出电路如图3-44所示，前置放大器输出的被录信号经输出放大器进一步放大后，进入录音输出电路，其中R1为恒流电阻，R1、C1为高频补偿电路，L1、C2为偏磁陷波电路。,返回本章,图3-44录音输出电路,返回本章,1、恒流录音电路录音磁头是录音放大器的负载，这是一感性负载。当录音信号电压一定时，显然流过磁头的录音电流将随信号频率升高而下降，因而产生高频损耗，录音带上剩磁Br将随频率f升高而减小，而录音噪声却在频率变化时保持恒定。当重放这种磁带时，由于放音磁头阻抗正比于频率，因此放音磁头输出电压大致是平坦的，而噪声电压则随频率升高而增大。所以信噪比在高频端要恶化，如图3-45(c)所示。,返回本章,图3-45非恒流录音时磁头录音特性,返回本章,为改善高频时信噪比恶化的情况，必须采用恒流录音电路。一般采用一只恒流电阻串联在录音磁头回路中，则录音放大器的负载ZL=R1+j2fL，即总负载为恒流电阻与磁头阻抗之和。若设计时使R1XLmax，则录音电流ir将基本上不随信号频率变化而变化，从而实现恒流录音。一般选择恒流电阻R1大于磁头最大阻抗的5倍以上。,返回本章,图3-46恒流录音原理,返回本章,2、录音高频补偿(均衡)电路在录放过程中，由于各种损耗的存在，为获得平坦的综合频率特性，必须在录放过程中进行一定的频率补偿。从信噪比和失真考虑，补偿的原则是：录音时主要针对高频进行补偿；放音时则主要针对低频进行补偿。,返回本章,录音高频补偿电路的位置有两种：一是设置在录音输出回路中，采用谐振回路补偿；二是设置在录音输出级电路中，采用负反馈式补偿。,返回本章,图3-47录音高频补偿特性曲线,返回本章,3偏磁陷波电路设置偏磁陷波电路是为了防止录音时超音频偏磁信号进入录音放大器，干扰其正常工作。L1、C2回路的自然谐振频率等于超音频偏磁信号频率，并联回路谐振时阻抗最大，因此，来自C3的超音频信号不能进入录音放大器。,返回本章,由于超音频偏磁电流的频率高达50150kHz，所以L1C2回路对20kHz以下的音频信号处于失谐状态，录音信号仍能通过L1C2回路加到录音磁头上，即偏磁陷波电路对音频录音信号的正常传输是没有影响的。,返回本章,（4）ALC电路ALC(AutoLevelControl)电路设置于录音通道，用来自动地对录音信号电平进行控制，以避免录音信号过大时使磁带产生饱和失真。,返回本章,图3-48TA7668BP中的ALC电路,返回本章,（5）超音频振荡器及偏磁供给电路录音座中通常采用交流偏磁及交流抹音。超音频振荡器就是用来提供录音偏磁电流及超音频抹音电流的。,返回本章,图3-49双管推挽式超音频振荡器,返回本章,2放音电路放音电路一般由前置（均衡）放大器、后级放大器和杜比降噪电路组成，如图3-50所示。由图中可知，录放卡和放音卡的前置放大器是各自独立的，后级放大器则是两卡共用。,返回本章,图3-50放音电路方框图,返回本章,（1）信号源及输入电路双卡录音座的信号源是放音卡和录放卡磁头输出的左右声道放音信号。放音信号电平很低，为1mV左右，且输出信号的高、低频段都有损耗，因此，放音电路必须对放音信号进行高频补偿和低频补偿。,返回本章,图3-51录放卡放音输入电路,返回本章,图3-52放音高频补偿电容转换电路,返回本章,（2）放音前置均衡放大器放音前置均衡放大器主要包括前置放大器和低频补偿（均衡）网络。对于录放卡，有两种情况，一是录音、放音状态的前置放大器各自独立，无录放转换开关，此时放音前置放大器一般与放音卡的前置放大器完全相同；二是前置放大器在录、放音状态下共用，通过录放转换开关进行工作状态转换。图3-43所示是录音座中录放卡的前置均衡放大器，录、放音状态共用。,返回本章,图3-53标准放音补偿特性,返回本章,（3）后级放大器在双卡放音前置均衡放大器电路之后一般设有一个两卡共用的双声道后级放大电路（线路放大器），可以采用一级分立元件放大器或集成电路放大器，该放大器的频率特性是平坦的。一般在其输入回路中可设置电子选择开关及滤波电路，后级放大器的输出信号可以直接送到主功放，也可以送到线路输出插口，或送到杜比降噪电路中。,返回本章,3.3.4降噪电路降噪是磁带录音中需要解决的重要问题。如前所述，在磁带录放过程中，由于多种原因，会产生各种噪声。为降低噪声，提高信噪比以改善录放音质量，通常在录音座中设置降噪电路。,返回本章,1降噪的物理基础（1）人耳的掩蔽效应降噪系统的理论依据是人耳所具有的掩蔽效应。它可分为两种。人耳第一掩蔽效应是指当人耳听到某一单强音时，在该单音频率附近的其它弱音，听起来好像比其本来还要弱得多，甚至听不见，似乎被单强音所掩蔽。,返回本章,人耳第二掩蔽效应是指当某一较强音（可以是复音）突然停止后，人耳约在150ms内对其它弱音听不清楚，甚至听不见。人耳所具有的这两个效应为磁带降噪提供了可能性，即可以用以提高信噪比，在信号和噪声共存的情况下，使人耳听不见噪声。,返回本章,（2）噪声和信号的能量分布对磁带噪声分布的研究表明，噪声主要分布在中、高频段，而对音乐、语言信号能量分布的研究则表明，能量主要集中在中频段，低频和高频段能量较小，如图3-54所示。,返回本章,图3-54噪声和信号的能量分布示意图,返回本章,由此可见，中频段尽管磁带噪声大，但由于信号能量大，所以信噪比较高；在低频段，尽管信号能量较小，但此时噪声也较小，所以仍有较大的信噪比，也可以通过掩蔽效应克服噪声影响。只有在高频段，信噪比很低，因而在磁带录放音时高频段噪声的影响最为突出。,返回本章,DOLBYB型降噪电路主要是降低高频段的噪声。该系统的降噪作用是从500Hz开始，重点是1kHz以上的高频噪声，因为人耳对1kHz以上的高频噪声最为敏感。,返回本章,2DOLBY-B降噪系统基本原理DOLBY-B降噪系统为互补型降噪系统。它通过提高音频信号高频段的信噪比来达到降噪目的。该系统在录放音过程中对信号的处理如图3-55所示。,返回本章,图3-55DOLBY-B压缩扩展示意图,返回本章,采用DOLBY-B系统录制的磁带，其磁带盒套上注有DOLBY录音标志，如图3-56所示。采用DOLBY系统录音的磁带必须在有同样DOLBY系统的设备中放音，才能获得预期的、令人满意的降噪效果。DOLBYB系统对高于5kHz的频率有大约10dB的降噪效果。,返回本章,图3-56DOLBY录音标志,返回本章,3DOLBYB降噪系统（1）方框图及工作原理录音时DOLBYB系统方框图如图3-57（a）所示，该系统由主通道和副通道两部分组成。输入的录音信号分为主、副信号两部分。主信号直接送到主通道的相加电路，副信号经可变高通滤波器再送到主通道相加电路。,返回本章,由于可变高通滤波器在控制电路作用下只能输出高频段小信号，其高通特性受信号中高频分量控制，输入信号越小，高通滤波器输出越大，因此副通道输出信号是经过提升的高频段小信号。它与主通道信号叠加后得到经过编码（压缩）处理的录音信号。其特征是录音信号中高频段小信号被提升了，因而信号高频段信噪比增大。,返回本章,图3-57DOLBY-B型降噪电路方框图,返回本章,图3-57（b）所示为放音时降噪系统方框图，它同样也由主、副通道两部分组成。主信号仍是直接送到主通道相加电路，副通道对副信号的处理过程也与录音时的相同，即副通道的输出信号也是经过提升了的高频段小信号，所不同的是主信号与副通道输出信号是相减关系，因而得到经过解码（扩展）处理的放音信号。,返回本章,其特征是录音时被提升的高频段小信号在放音时进行了等量的衰减，恢复了信号本身的频率特性，而磁带噪声得到衰减。,返回本章,（2）可变高通滤波器及其控制电路图3-58所示为DOLBYB型降噪系统中的可变高通滤波器及其控制电路。可变高通滤波器是由R1、C1组成的固定高通滤波器以及由R2、C2和场效应管漏源电阻r组成的可变滤波器所组合的两级RC滤波器。,返回本章,图3-58可变高通滤波器及其控制电路,返回本章,（3）DOLBYB型降噪集成电路图3-59所示是录音座中采用集成电路TA7770N所构成的DOLBYB型降噪系统。图中只画出了TA7770N的左声道应用电路，另一声道与之完全对称。TA7770N各引脚功能如表3-3所示。,返回本章,图3-59TA7770N应用电路,返回本章,3.3.5选曲电路1选曲方式选曲方式有手动选曲、自动选曲和电脑选曲3种方式。,返回本章,手动选曲也就是选听和复听功能，即在放音状态下，按下快进或快倒键，使磁带快速通过放音磁头，同时降低此时放音磁头的输出，当磁带快速走带至两节目之间时，则放音磁头无输出，此时松开快进或快倒键，机器进入放音状态，即可达到选听或复听目的。,返回本章,自动选曲是在手动选曲基础上发展而来的具有一定智能的选曲方式，但它仍只能选一首乐曲，不具备跨过一首或多首乐曲的功能，而且只适合具备标准录音特性的音乐磁带选曲。,返回本章,电脑选曲则可以跨过所设定的数首乐曲后，找到一首乐曲的曲首，其程序的智能化程度比自动选曲高得多。,返回本章,2自动选曲电路自动选曲是利用放音磁头检测磁带上曲间35s的空白间隙而实现的。为避免快速走带时磁头和磁带的损伤，磁头磁带一般为轻接触。自动选曲电路方框图如图3-60所示。主要由限幅放大、电平检出、无曲时间检出、驱动电路及电磁铁组成。,返回本章,图3-60自动选曲电路方框图,返回本章,3电脑选曲电路（1）电脑选曲电路方框图电脑选曲电路方框图如图3-61所示。与自动选曲电路相比，它增加了预置电路、清除电路、计数记忆电路及显示电路。其中预置电路用于设定选曲时所需跨过的乐曲数目；清除电路用于计算器清零；显示电路由解码、显示两部分构成，用于显示计数器记忆的数字，每按一次预置键，则显示器数字加1。选曲时，每跨过一首乐曲，则显示数字减1。当显示为零时，选曲中止，控制电路动作，停止快进或快退。,返回本章,图3-61电脑选曲电路方框图,返回本章,（2）电脑选曲集成电路电脑选曲集成电路型号很多，按其能跨过的最大乐曲数划分主要有：3曲，如LC7512；5曲，如TC9165P、LC7515、IR3R20A；7曲，如LC7517；9曲，如TC9167P；15曲，如TC9138AP等。图3-62是组合音响中采用的由LC7515构成的电脑选曲电路。,返回本章,图3-62LC7515电脑选曲电路,返回本章,3.3.6录音座机芯,1电子逻辑控制轻触机芯电子逻辑控制轻触机芯（又称微触机芯）的优点是结构简单，可靠性高。它是通过对集成电路的逻辑控制来实现工作状态的转换的。由于使用逻辑电平作控制信号，因而操作键可在任何位置，同时便于实现遥控，更重要的是微触机芯可以与微机组合，实现整机功能与操作的高度自动化。,返回本章,（1）LX-401轻触机芯LX-401轻触机芯传动机构示意图如图3-63所示。M1为录放电动机，M2为快进快倒电动机，机芯上仅有一个舱门键。舱门打开时，控制电路电源总开关K1断开，控制电路不工作。控制键用6个无锁式微触点开关担任，每个开关对应一只发光二极管，用于指示功能键的工作状态。,返回本章,（2）控制显示与控制单元图3-64的右下部分为它的控制等效图。其中M1是用于驱动主导轴的录放电动机，M2是快进快退电动机，用于驱动快进快倒齿轮T3。机芯仅设置一个舱门键，舱门与开关K1联动，当舱门关闭时，K1闭合，三极管V6的下偏置电阻R7经K1接地，三极管V6因发射极正偏电压太小而截止，IC1的指令输入端6脚保持高电平。而当舱门被打开时，K1断开，R7与地不相通，V6发射极正偏电压增大而饱和导通，其集电极变为低电平，导致6脚变为低电平，相当于按动停止键，机芯停止工作。,返回本章,图3-63LX-401机芯机械传动部分示意图,返回本章,3.3.7录音座的日常维护,1定期对磁头进行消磁录放磁头经常与磁带接触，很容易产生剩磁。磁头产生剩磁后会影响录放质量，如使高频信号衰减，录音噪声增大等。因此，应定期对录音座的磁头进行消磁。对磁头的消磁，最好采用专用的磁头消磁器进行消磁。市场出售的一种盒式磁头消磁器，形状与一般盒式磁带相同，使用时将盒式消磁器装入带仓，按下放音键即可完成消磁工作。,返回本章,2定期清洗磁头磁头沾上脏物后，不仅影响放音质量，而且还容易结垢、锈蚀磁头。清洗磁头的方法有好多种。其中一种是采用外形像磁带的清洗带，其上涂有专用清洗剂，使用时，将清洗带放入带仓，按下放音键，让清洗带在录放仓内转动，即可把沾在磁头上的脏物去除。还可以用无水酒精棉球擦洗磁头表面。注意不要用金属镊子夹着棉球擦洗磁头，以免划伤磁头表面。,返回本章,除了对磁头的清洗之外，还要定期对金属壳内的灰尘进行清除，特别是印制板上的灰尘。清除灰尘的最好办法是用吹气法或吸尘器吸灰法，即用高压氮气等不易燃气体吹去电路板上的灰尘，或将吸尘器的软管换上吸口较小的吸尘头，吸除机壳内的灰尘。,返回本章,3给机芯定期注油录音座的机芯在长时间连续使用后，相互配合的零件间原有的润滑油可能自然挥发，致使传动部件的摩擦阻力明显增大，引起机械噪声增大，降低机械性能指标。给配合零件之间加注润滑油，就能减少摩擦阻力和损耗，提高传动效率，延长机芯的使用寿命。,返回本章,3.4激光唱机与唱片,激光唱机就是利用激光拾取唱片信号的数字式唱机，简称CD（CompactDisc）唱机。20世纪80年代初，飞利浦公司与索尼公司合作研制并向市场推出实用机型以来，激光唱机在全世界得到了飞速发展，从而开创了数字音响的新时代。,返回本章,3.4.1信号数字化方法,为了将连续的模拟信号变换成离散的数字信号，虽有多种方法，但在数字音响中普遍采用的是脉冲编码调制方式，即所谓PCM（PulseCodeModulation）。PCM方式是法国人A.H.里福斯于1937年发明的，早已广泛应用于通信之中。随着半导体技术的进步，特别是发展到超大规模集成电路阶段后，PCM方式应用于音响领域，并进入家庭。,返回本章,1数字音响设备的基本组成PCM方式是由取样、量化和编码三个基本环节完成的。以PCM为基本技术的数字音响设备的原理方框图如图3-65所示。,返回本章,图3-65数字音响设备的原理方框图,返回本章,2数字音响设备的工作原理PCM方式数字音响设备的工作原理,可用图3-66所示的波形图来说明。（1）取样对振幅随时间连续变化的信号波形按一定的时间间隔取出样值，形成在时间上不连续的脉冲序列，称之为取样，如图3-66（b）所示。,返回本章,图3-66PCM录放音过程波形图,返回本章,（2）量化将模拟信号的幅度动态范围划分为相等间隔的若干层次，把取样输出的信号电平按照四舍五入的原则归入最靠近的量值，称之为量化，如图3-66（c）所示。显然，实际取样值和归入的量值是有差别的，如果划分的层次越多，那么量化带来的误差就越小。如在CD唱片和唱机中，量化层次数目M=216=65536。,返回本章,（3）编码把取样、量化所得的量值变换为二进制数码的过程称为编码，如图3-66（d）所示。在数字音响中，通常采用16位（bit）数码表示一个量值，即量化位数n=16。经上述取样、量化和编码所得的数字信号称为PCM编码信号，或PCM数字信号。,返回本章,（4）纠错编码由于激光唱片和盒式磁带在制作和使用过程中会发生超过容许范围的损伤，使所读出的数字信号与原来所记录的信号有所差别，因此，必须采取纠正错码的措施。图3-66（e）中示意的是一种最简单的纠错编码方式，即奇偶校验码。它在PCM编码的基础上加入适当的表示1或0的脉冲，使各量化值所对应的1或0的脉冲数均为偶数。在重放时，经解调和整形而获得的脉冲序列如图3-66（f）所示，通过奇偶校验方法找出其中1101属错码，再设法用其前后的两个量化值的平均值进行补正，实现纠错。,返回本章,（5）调制模拟音频信号经取样、量化、编码和CIRC纠错编码后形成的数字信号，还不宜直接记录在唱片或磁带上。因为在数据流中可能会出现16位全部为0或1的情况，从唱片或磁带上读取时会使信号极不稳定，也会造成伺服系统的不稳定。EFM（EighttoFourteenModulation）调制是指把纠错编码器送来的每16位数据分成两个字符，每个字符有8位数据，再将8位变换成14位的数据单元，作为记录媒介的记录数据，如图3-67所示。,返回本章,图3-67EFM调制与凹坑长度,返回本章,（6）帧结构数字信号是以字符为单位的，若偏移1位，就会使该字符代表的信号电平发生变化。为此，必须把记录信号分割成很小的字组，并设法判断出各字组之间的分界线，这样的字组称为帧。在帧与帧之间插入帧同步信号作为分界线。在一帧数字信号中，含有若干个携带信息的数据字，还含有帧同步字、纠错检错字、控制字等。在不同的系统中，帧结构不尽相同。,返回本章,3.4.2CD唱片,1激光唱片的结构CD唱片的直径为120mm，只有立体声密纹唱片的1/3左右，厚1.2mm。外观银光闪闪，小巧美观，其基本结构如图3-68（a）所示。CD唱片的基底材料是高度透明清晰的聚氯乙烯塑料，在其上压印有信号面。,返回本章,信号面由从内向外螺旋状分布的间距为1.6mm的约20万条信道所组成，信道由一系列的凹坑和平台组成，每个凹坑宽0.50.6mm，深0.110.12mm，凹坑和平台的最小长度是0.9mm，最大长度为3.3mm。每一次由平台至凹坑或由凹坑至平台的转换都代表“1”，而两个“1”之间都是“0”，见图3-68（b）、（c）。,返回本章,图3-68激光唱片的结构,返回本章,2激光唱片的录制在CD唱片工厂中，音频信号经过PCM编码、纠错编码、调制，形成帧结构信道位流，去控制激光束照射涂有光致抗蚀剂的玻璃母盘，经蚀刻形成由一系列的凹坑和平台所组成的信道，然后镀上银膜制成母盘。由此母盘用镀镍法再制作一金属负片（父片），用此负片再转制一块正片（母片），然后以此正片制造一子片，用子片作压模即可印制出一批CD唱片。,返回本章,3.4.3CD唱机,1激光唱机的组成激光唱机方框图如图3-69所示。从图中可以看出，CD唱机可以划分成以下几个部分,返回本章,图3-69激光唱机方框图,返回本章,（1）激光拾音器激光拾音器的作用是拾取信号，它由激光二极管发出一束激光，并经唱片反射回来，被光导管变换成脉冲状的电信号，供电路部分解调，恢复出原来的音频信号。（2）机械传动装置及伺服控制机构机械传动装置及伺服控制机构的作用是保证激光唱片以恒定的线速度通过激光拾音器，以便于激