音响设备原理与维修.ppt

1、，电子教学参考包，音频设备原理与维护，总编辑童建华，3420，目录，第1章音频设备概述，第2章调谐器，第3章录音架，第4章功率放大器，第5章混频器，第6章家庭影院影音系统，第7章数字音频设备，第8章音频设备故障排除，实验指导实验1-8，4420，第1章音频技术基本概念1.1，高保真音频系统基本元件1.2，音频设备基本性能指标1.3， 1.4声音的基本知识，返回，5420，第1章音频设备概述，1.1音频技术的基本概念1.1.1音频的基本概念在音频技术中，音频是指通过声音系统再现的声音。 例如，CD或磁带上的音乐、歌曲和其他声音是通过组合音频来再现的，并且由演出现场的公共广播系统播放的歌曲和音乐声

2、音属于声音类别。能够再现声音的声音再现系统被称为声音系统。1.1.2高保真和高保真音响系统的属性高保真音响系统有三个重要属性。(1)忠实地再现原始声音。声音由三个主观参数来描述：音量、音调和音色，它们被称为声音的三个要素。如实再现原声意味着保持原声质量，使人们感受不到原声质量三要素的失真。这是高保真的基本属性。(2)忠实地再现原始声场。室内声场由声源、直达声、反射声和混响声组成。原始声场反映了一种立体声。因此，高保真音响系统必须是立体声音响系统。立体声是高保真的重要属性之一。(3)音频信号可以被处理和修改。高保真音响系统还允许人们根据自己的爱好来装饰和美化音频信号，从而使声音更加优美。这也是高

3、保真的一个重要属性。第1章内容，6420，第1章音频设备概述，1.1.3音频技术现状当今的音频设备具有高保真、立体声、环绕声、自动化和数字化的特点。(1)高保真度。高保真录音和回放一直是人们不断追求的目标。(2)立体声化。双通道立体声设备长期以来非常受欢迎。三维空间中立体声源方位的真正立体再现也进入了普通人的家庭。(3)自动化。以微处理器为系统控制的现代音响设备可以实现自动操作和控制，并可以通过红外遥控器来实现。(4)数字化。采用数字信号处理技术的数字音频设备以其完美的音质和较高的电声性能指标赢得了人们的青睐。第1章内容，7420，第1章音频设备概述，1.2高保真音频系统的基本组成高保真音频系

4、统通常由三部分组成：高保真音频源、音频放大器和扬声器系统。双通道高保真系统的框图如图所示。第1章内容，返回，8420，第1章音频设备概述，1.2.1高保真音频源系统高保真音频源为音频系统提供高保真音频信号。(1)调谐器。调谐器是一个没有放大器和扬声器的高性能收音机。可以提供高保真音频信号。(2)录音架。录音棚是一个没有功率放大器和扬声器的高性能录音机。(3)唱机。唱机是一种拾音器。它利用拾音器将记录在唱片声槽中的声音信息的振动轨迹转换成相应的音频信号。(4)激光唱机。激光唱机用激光束以非接触的方式拾取记录在唱片上的声音信息的数字编码信号，并通过解码器将数字信号转换成模拟音频信号。(5)VCD播

5、放器。VCD的音频和图像数据经过压缩后，不仅可以输出音频信号，还可以输出视频信号，声音质量接近光盘播放器，图像质量达到家用录像机的水平。(6)影碟机。DVD播放器是目前最先进的视听信号源。(7)麦克风。麦克风将声能转换成电能。由各种高质量音频载体通过声源设备提供的高清晰度音频信号是高保真音频效果的来源。第1章内容，音响系统组成图，9420，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，必要时可以插入图中所示的均衡器。(1)前置放大器。前置放大器具有双重功能，即选择声源、放大音频电压和控制音质。前置放大器被称为音响系统的音质控制中心。(2)图示均

6、衡器。图中所示的均衡器是为装饰和美化音色而设置的音频信号处理装置。(3)功率放大器。功率放大器的功能是放大来自前置放大器的音频信号，并产生足够的无失真功率来推动扬声器发出声音。功率放大器的性能直接关系到音响系统的播放质量，其测量指标主要包括频率特性、谐波失真和输出功率。第1章目录，音响系统组成图，10420，第1章音响设备概述，1.2.3扬声器系统扬声器系统由三个部分组成：扬声器、分频器和音箱，其功能是将功率放大器输出的音频信号恢复到不同频段的原始声音而不失真。扬声器系统对再现声音的质量有决定性的影响。(1)扬声器。扬声器是电声转换器。最常用的音频系统是电动扬声器，(2)分频器。在高保真音频系

7、统中，通常采用分频的方法，利用各种扬声器的特殊功能，分别承担重放低频、中频或高频声音的任务。低频带应使用大口径锥形扬声器，中高频带可使用圆顶形或喇叭形扬声器。分频器的功能是为每个频带扬声器选择相应频带的音频信号，并正确地将信号功率分配给每个扬声器。(3)箱体。扬声器振膜前后辐射的声波方向相反，低频声波衍射引起的相位干扰会削弱其辐射功率。为了提高扬声器的低频效率，应将扬声器安装在箱体内。普通扬声器是关闭和倒置的。第一章内容，音响系统组成图，11420，第一章音响设备概述，1.3音响设备的基本性能指标高保真音响设备的主要性能指标如下：(1)频率范围：也称频率特性或频率响应，是指各种声音再现设备能够

8、再现声音信号的频率范围以及在此范围内允许的幅度偏差程度(容差或容差)。频率范围越宽，幅度容差越小，语言和音乐信号通过设备时的频率失真和相位失真越小，音质越好。(2)谐波失真：由于各种音频设备中放大器的某些非线性，当音频信号通过放大器时会产生新的谐波分量，由此产生的失真称为谐波失真。谐波失真会使声音失去原有的音色，严重时会使声音变得刺耳和难听。(3)信噪比：也称为信噪比，指有用信号功率与噪声功率之比，记录为信噪比，通常用分贝表示。信噪比越大，信号中混合的噪声越小，再现的声音越清晰，音质越好。第1章内容，12420，第1章音频设备概述，1.4声音的基本知识包括声音的基本属性、听觉的基本特征、立体声

9、的基本原理等。1.4.1声音的基本特性1声波的传播特性反射、折射、衍射和干扰声波的传播。(1)反射和折射。当声波从一种介质进入另一种介质的界面时，就会发生反射。遇到障碍物时，一些声波会进入障碍物并被折射。(2)衍射。当声波遇到墙壁或其他障碍物时，声波的一部分将继续围绕障碍物的边缘传播。这种现象被称为衍射。(3)干扰。干扰指的是现象第1章，内容，13420，第1章，音响设备概述，2声音的三个要素主要通过音量、音调和音色来表达其特征。(1)体积。音量，也称为响度，是指人耳对声音强度的主观感受。音量主要取决于声波的振幅。(2)语气。音调，也称为音高，是指人耳对声音音调的主观感受。音调主要取决于声波的

10、基频。(3)音色。音色是指人耳对声音特征的主观感受。音色主要取决于声音的频谱结构。第1章内容，返回，14420，第1章音频设备概述，1.4.2人耳听力的基本特征1可听声音、听力阈值和疼痛区域决定人耳的听力范围。(1)可听见的声音。可听声是指正常人能听到的声音，其频率范围为20 Hz20千赫，称为音频。(2)听力阈值。可听声音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是0140分贝。使声音听得见的最低声压级称为听觉阈值，它与声音的频率有关。在良好的听力环境中，听力正常的年轻人在8005000赫兹的频率范围内，其听力阈值非常接近零分贝(对应的声压值为0.00012帕)。(3)疼痛区域。使

11、耳朵感到疼痛的声压级被称为疼痛区，它与声音的频率几乎没有关系。通常，当声压级达到120分贝时，人耳会感到不舒服；当声压级大于140分贝时，人耳会感到疼痛；当声压级超过150分贝时，会对人耳造成急性损伤。第1章内容，15420，第1章音频设备概述，2听觉等声特性是反映人们对不同频率纯音响度感知的基本特性，通常用等声曲线来表示。(1)人耳对34千赫频率范围内的声音响度最敏感。人耳对低频和高频声音的敏感度应该降低。(2)声压级越高，异声曲线越平坦，不同的声压级使得异声曲线差异很大，尤其是在低频带。因此，在播放声音时，特别是在低音量播放声音时，需要一个等音控制电路进行补偿。第1章内容，返回，16420

12、，第1章音频设备概述，3听觉阈值特性听觉阈值特性指人耳对不同频率的声音具有不同听觉敏感度的特性。正常情况下，正常人能听到的声强范围是0140分贝。人耳在800赫兹5千赫兹和5千赫兹频率范围内的听觉阈值非常接近0dB，但是对低于100赫兹或高于180赫兹的信号的听觉灵敏度大大降低。4听觉掩蔽特征听觉掩蔽特征是指强音往往掩蔽弱音，因此弱音听不到。掩蔽特征包括频域掩蔽和时域掩蔽。(1)频域掩蔽。这意味着具有大幅度的频率信号将在相邻频率处掩盖具有相对小幅度的频率信号，从而不能听到小信号。(2)时域掩蔽。这意味着在一段时间内，一个强信号会掩盖前后一段时间内的微弱声音，从而使其听不见。第1章内容，听觉掩蔽

13、特性图，17420，第1章音频设备概述，第1章内容，时域掩蔽特性，频域掩蔽特性，返回，18420，第1章音频设备概述，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空间分布特性的声音，如定向、分层和呈现。利用立体声技术传播和再现声音不仅可以反映声音的空间分布，还可以提高声音的层次感、清晰度和透明度，明显提高再现声音的质量，大大增强现场效果。第1章内容，2。立体声组件立体声组件可分为三类：直接声音，反射声音和混响声音：返回，19420，第1章音响设备概述，2立体声组件在音乐厅，立体声组件可分为三类：第一类是直接声音。它们直接从舞台向观众的左右两边扩散它们是从音乐厅表面反射后到达听众耳朵的

14、声音，比直接声音晚10到10毫秒到达耳朵。反射的声音给人一种空间感，可以感觉到音乐厅的空间大小。第三类是混响声。指大厅内的声音经过多次不规则的反射，穿过各种界面和障碍物，形成一种没有方向的余音，弥漫整个空间。混响给人一种环绕声的感觉，可以在三维空间中感受周围的声音。反射声和混响声共同形成场景环境的声音氛围，即所谓的临场感。好的立体声应该能够再现这些元素。第1章内容，20420，第1章音频设备概述，3个立体声特征(1)它有明显的方向感和分布感。(2)清晰度高。(3)低背景噪声；(4)良好的空间感、包围感和存在感。4立体定位机制立体定位机制主要是通过人体双耳效应和耳廓效应来实现的。(1)双耳效应。

15、这意味着当声音到达两只耳朵时，人脑可以根据声级差Lp、时差T、相位差等因素来确定声音的方位。这是人们能够确定声音方向的最重要的因素。(2)耳廓效应。根据人耳耳廓形状的特点，当声源的声波到达人耳时，利用直接进入耳道的声音与耳廓产生的反射声音之间的时间差和相位差来定位声音。第1章内容，21420，第1章音频设备概述，1.4.4环绕声立体声1什么是环绕声立体声(1)环绕声立体声是一种多通道立体声系统，它能使再现的声场有一种回旋的、挥之不去的空间环绕声感觉，并使听众感觉像是在真实的声场中。(2)与双通道立体声相比，环绕声立体声的不同之处在于它在前面有左右两个主声道，在后面还增加了环绕声声道，从而大大增

16、强了声像的深度和存在感。(3)环绕声，通常指的是听者背后的声场，主要由混响声组成，其特点是没有固定的方向，在各个方向上传播均匀。2种环绕声系统。目前，环绕声系统主要有四种类型。(1)多声道环绕声系统。它与双通道立体声系统不兼容。(2)杜比环绕声系统。杜比环绕声系统是一个兼容双通道立体声的多通道环绕声系统。(3)虚拟环绕系统。虚拟环绕声系统是一种新颖的环绕声系统，它使用虚拟扬声器技术来再现3D环绕声效果。(4)数字电影系统。数字电影系统被称为数字电视系统，是继杜比AC-3之后的一种更好的环绕声系统。第1章目录，22420，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

17、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，23420，第2章调谐器，2.1调谐器的基本组成2.1.1无线电广播无线电波是电磁波的一部分，它由电磁振荡产生，用于携带有用的信号，以便在空间进行长距离传输。无线电波具有波的共性，它们的波速(在空间中的传播速度)与光速相同。无线电波在一个变化周期内传播的距离称为波长，用下式表示。波长、频率和波速之间的关系是C。频率越高，波长越短。无线电波的传播方式主要包括地波、天波和空间波。地波是指沿地球表面空间传播的无线电波。天波是指在高空(约100公里高)通过电离层反射传播的无线电波。空间波是指直接在空间传播的无线电波。一般来说，频率低于3兆赫兹的无线电波(如中波微波广播)主要依靠地波传播；频率为330兆赫的无线电波(如短波短波短波广播)主要依靠天波传播；频率