第10章--声卡音箱和网卡.ppt

1、音频子系统，音频子系统的配置：音频子系统，声卡的作用：1，声卡是在外围设备识别的模拟信号和主机识别的数字信号相互转换时连接主机、麦克风和扬声器的桥梁。2、具有处理音频信号的数字信号处理功能。10.1声卡、10.1.1声卡分类(1)声卡是否为独立扩展卡(ISA声卡、PCI声卡和板载声卡)。(2)按下声卡，将其安装到机箱中。分为内部和外部声卡。(3)按下声卡与主机之间的接口，分为ISA声卡、PCI声卡和USB声卡(外部)。(4)根据声卡(8位声卡、准16位声卡、真16位声卡等)的采样频率的位数不同。(5)根据声卡功能的不同，分为单声道声音、准立体声声音、真立体声声音、5.1声卡等。(6)根据声卡的

2、性能和价格，分为半高、中端和高端声卡。10.1.2声卡的结构是PCI总线的声卡，如图10-1所示。1数字信号处理器声卡上的数字信号处理器(DSP)也称为声卡的基本处理芯片，是声卡的核心部件。DSP的功能主要是对数字化的声音信号进行多种处理。DSP基本上确定声卡的性能和等级，通常指基于此芯片型号的声卡。2模式-数和数-模式转换芯片codec芯片用于模式-数和数-模式转换。Codec芯片是模拟电路和数字电路的连接组件，它将DSP输出数字信号转换为模拟信号，输出到功率放大器和扬声器，并将输入模拟信号作为数字信号输入到DSP。Codec芯片和DSP的能力直接决定声卡的声音信号处理质量。3功率放大器功率

3、放大器的主要作用是放大Codec芯片输出的音频模拟信号，使输出直接驱动扬声器的功率，同时单独处理输出信号的高低音。声卡的功率放大器型号大部分为XX2025，功率为22W，音质一般。放大声音、音乐等信号的过程中，噪声信号也会放大，因此输出端输出的噪音更大。更简单的解决方案是绕过功率放大器，使用声卡上的线性模拟输出端口连接扬声器。音质的好坏取决于DSP、Codec芯片和外部音频设备(通常为活动扬声器)。4个外部连接端口(1)麦克风输入(Mic In)插孔(粉色)(2)音频输入(Line In)插孔(青色)(3)音频输出(Line Out)插孔(绿色)AC97标准要求将数字部分和模拟部分从电路结构中

4、分离出来，以降低电磁干扰并提高性能，适用于声卡和Modem设计。为了提供比HD Audio更生动的音效效果，2音讯的新技术，Intel根据Intel的计划推出了HD Audio，这是取代现有AC97标准的音讯新标准。此新标准的特点是每个输入/输出同时支持15个音频流。每个音频流最多支持16声道。每个音频流支持8、16、20、24或32位的采样精度。取样率支援6kHz到192kHz。控制、连接和编码优化的可升级扩展。音频编码支持设备的高级音频探针。10.1.5板载声音1软声音使用添加到主板south bridge芯片的声音控制功能通过软件模拟声卡，从而实现普通声卡的DSP功能。音频的输入/输出(

5、模式/数和数/模式转换)由兼容AC97的Codec芯片执行。这些主板通常看不到大声卡DSP芯片，只有小的Codec芯片。软件模拟使CPU利用率高于硬盘声卡，如果CPU速度不符合要求或驱动程序出现问题，则可能会发出爆炸声并影响音质。还有采用集成硬声卡方法的主板，以解决2硬声卡软声卡的缺点。标准硬盘声卡符合AC97规范，具有一个大型主流声卡DSP芯片和一个小型Codec芯片。为了降低成本，主板上的板载硬盘声卡通常不使用AC97标准，而是焊接没有独立Codec芯片的DSP和Codec功能(例如CMI8738等四通道声卡芯片)。10.1.6声卡的主要参数1采样比特数和采样频率信号幅度(电压值)方向采样

6、精度称为采样比特数，时间方向的采样精度称为采样频率。2福音数所谓的福音是指MIDI音乐在1s内发出的最大声音数。3动态范围动态范围是声音的增益瞬间急剧变化，即音量突然变化时设备承受的最大变化范围。这个值越大，声卡的动态范围就越大，意味着可以表达作品的情感和起伏。普通声卡的动态范围约为85 dB，能够达到90dB以上的声卡是非常好的声卡。4波声音和MIDI音乐波音频合成和MIDI音乐合成是声卡最重要的功能。5输出信噪比(S/N)输出信噪比是测量输出信号电压与同时输出噪声电压与dB(分贝)之比的重要因素。此值越大，输出时信号的噪音越小，音质就越纯正。6双面打印器声音冗馀意味着您可以通过发出声音来捕

7、获录音。虽然一般感觉不到此功能，但可以反映用户使用网络电话进行音频聊天时双声卡的优点，因此可以在聊天的同时播放音乐。目前，大部分声卡都是全双工声卡。7声道数是声卡处理声音的通道数。最初开发了单声道，后来开发了立体声，5.1声道，4声道等。10.2扬声器、10.2.1扬声器也称为扬声器系统，是声音系统的重要组成部分。目前程序信号源设备和功率放大器的水平已经很高，因此由高质量声源、放大器、扬声器系统组成的声音系统主要取决于扬声器。计算机使用的多媒体扬声器的一般分类如下：(1)地板扬声器和架子扬声器，根据大小和结构进行区分。书架扬声器为2.0扬声器。(2)根据通道数分为2.0扬声器和X.1扬声器。2

8、.0结构的扬声器在一个盒子中设计了高低音设备，只要两个盒子，就可以构成一套全波段立体声扬声器。X.1扬声器由2、4、5个以上卫星扬声器和1个低音扬声器组成，即2.1、4.1、5.1和7.1扬声器，卫星扬声器负责中频还原和低音还原。X.1扬声器是观看DVD和玩游戏的理想选择。但是从听音乐的角度来看，2.0扬声器可能更合适。图10-7显示了2.0扬声器、2.1扬声器、5.1扬声器和7.1扬声器。(3)古典音乐、交响乐、摇滚乐的美国风格扬声器，以及北欧风格的扬声器，这两种扬声器都很能表达流行和古典音乐(在海外称为扬声器)。(4)根据用途，分为专业扬声器和家用扬声器两类。(5)分为全波段扬声器、低音扬

9、声器和低音扬声器。(6)根据功率放大器的位置，分为有源扬声器(内置功率放大器、最常见的功率放大器)和被动扬声器(需要放大器或外部功率放大器)。(7)根据电路结构，分为2分割扬声器、3分割扬声器和4分割扬声器。(8)根据防磁性能分为防磁扬声器和防磁扬声器。(9)根据箱子材料分为塑料扬声器和木制扬声器。(10)接口包括模拟音频接口、数字接口、USB接口和IEEE 1394接口扬声器。(11)分割为单个扬声器单元(完整波段单元)和双、三扬声器单元(2、3分频)的扬声器单元数。(12)扬声器单元的结构，分为普通扬声器单元、平板扬声器单元、铝带扬声器单元等。(13)根据密封扬声器、倒相扬声器、米露扬声器

10、、声波管扬声器、多腔谐振扬声器、喇叭扬声器等组成的盒子的内部结构和声音原理。10.2.2多媒体扬声器的结构多媒体扬声器由盒子、扬声器单元、电源部分和信号放大器等主要部分组成。1箱子目前比较流行的箱子设计形式有密封型和倒置型两种。封闭式扬声器是在封闭的箱子里安装扬声器。倒相扬声器在前面板或后面板上有圆形倒相孔，这是根据优点恒荷兹谐振腔原理工作的，该原理具有高灵敏度、更大的功率、更大的动态范围。2扬声器单元多媒体扬声器的扬声器可分为圆锥球扬声器、球顶扬声器和平面扬声器三大类。扬声器单元的口径大小一般与振动频率成反比，口径越大，低频响应下限越低，低音表现力越好，高音正好相反。一般而言，23.5in的

11、锥形分支扬声器主要用于全波段扬声器，46in的普通中音扬声器，6.5in以上的几乎全部用作低音扬声器。典型的高音、中音和低音扬声器如图10-8所示。3电源的部分扬声器内的电路是低压电路，因此首先需要将电压转换为低压(通常固定在主扬声器底部)的变压器，使用两个或四个二极管将交流电源转换为直流，最后使用静电过滤电压，使电流的电压变平。4信号放大器声卡将数字音频信号转换为模拟音频信号输出。音频信号级别较弱，通常只有数百mV，不会将扬声器推到正常工作状态。扬声器必须通过放大器(功率放大器)放大信号，并允许放大器控制音量大小、高音和低音控制功能。10.2.3扬声器的主要参数1功率：额定功率和最大有效功率

12、2频率范围和频率响应频率范围：扬声器的最小有效播放频率和最大有效播放频率之间的范围频率响应：将以固定电压输出的音频信号连接到扬声器系统时产生的声音压力随频率的变化而增大或减小，而频率的相位变化现象3失真：失真必须小于0.5%。4阻抗5信噪比和灵敏度表示可以生成整体功率输出的输入信号，输入信号越低，灵敏度越低，网络接口卡充当6输入接口7特殊音频技术、10.3网络接口卡、网络接口卡(NIC)，为计算机主机与网络之间的数据交换提供一条路径的局域网。10.3.1网卡的分类根据性能、要求有更多种类的网卡。主要有以下分类方法：1根据网卡的总线接口，分类网卡支持的总线接口可以分为ISA网卡、PCI网卡和US

13、B网卡。ISA网卡的带宽通常为10Mbit/s，PCI总线网卡的带宽从10Mbit/s到1000Mbit/s，典型的10/100Mbit/s自适应网络卡是主流产品。2根据网卡的速度，可以分为10Mbit/s网卡、100Mbit/s网卡和1000Mbit/s网卡。当前的典型网卡包括10Mbit/s ISA NIC、10Mbit/s PCI NIC和10/100Mbit/s PCI自适应网卡。3可分为网络结构特定的ATM网卡、令牌环令牌环令牌环卡和以太网以太网卡。以太网卡是一种通用LAN卡，适用于多种操作系统，包括Windows 9x/NT/2000、Netware、SCO UNIX和Linux。

14、4网卡的安装位置分类可以分为内部网卡、外部网卡，具体取决于网卡是否插入机箱内。ISA总线和PCI总线网卡都是内置的，USB接口的网卡位于外部，如图10-9所示。是否采用5主板特定的集成NIC芯片可以分为集成NIC和单独的NIC，具体取决于主板是否具有集成NIC芯片。图10-10是主板上的网卡芯片和主板背面I/O面板上的RJ-45接头。在此图中，RTL8100L是网卡芯片，提供10/100 MB/秒的带宽。集成NIC将NIC的芯片集成到主板上，而芯片的计算部分由CPU或主板上的南桥芯片处理，NIC连接器也放置在主板接口上。集成网卡的优点是降低成本，避免外部网卡和其他设备之间的冲突，从而提高可靠性

15、和兼容性。6其他分类分为有线和无线卡，具体取决于网卡之间的连接是有线还是无线。根据网卡传输线路，它分为粗线(thick line)、细线(BNC)(10 mbit/s带宽)和RJ-45(双绞线，10/100/1000Mbit/s带宽)接口。通常，小型LAN使用更多的RJ-45接口，某些早期网卡同时提供BNC和RJ-45双接口，目前主流10/100Mbit/s自适应网卡仅提供RJ-45接口。网卡根据用户的使用情况，分为台式机、服务器和笔记本电脑卡。10.3.2网卡的结构10Mbit/s ISA总线的网卡已报废，目前市场大部分是10/100Mbit/s自适应网卡和PCI总线。下面以典型的10/100Mbit/s自适应PCI以太网卡为例介绍其结构，如图10-11所示。1主控制编码芯片2控制元件3 boorom插槽4指示灯5RJ-45接口，10.3.3网卡的基本工作方式网卡是局域网最基本的组件之一，是连接计算机和网络的硬件设备。双绞线连接、同轴电缆连接或光纤连接都必须使用网卡进行数据通信。网卡的主要功能是读取从其他网络设备(路由器、交换机、中心或其他NIC)发送的数据包，