立體聲信號相位差電平差測試儀

摘要：提出了一種立體聲信號相位差電平差測試儀的設計方法。用單片機為控制核心，主要由相位差檢測模塊、電平差檢測模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤(pán)和顯示模塊組成。將LR立體聲信號經(jīng)頻譜分析、整形及占空比檢測電路進(jìn)行處理，采用過(guò)零鑒相法，通過(guò)測矩形波占空比，實(shí)現相位差的測試。將LR信號用AD736專(zhuān)用芯片實(shí)現AC／DC轉換，通過(guò)單片機編程，得到LR電平差。試驗數據表明該儀器實(shí)現了LR信號相位差電平差的測試，且具有較高的測試精度，并能存儲和顯示相關(guān)信息。本設計具有創(chuàng )新性和實(shí)用性，為高質(zhì)量立體聲廣播和研發(fā)制造高質(zhì)量音響設備奠定了基礎。
關(guān)鍵詞：立體聲信號；相位差；電平差；測試儀

在立體聲播音或放音時(shí)，如果左右聲道信號存在相位差和電平差，對播音或放音質(zhì)量將會(huì )產(chǎn)生一定影響，出現聲像漂移、音量減小、噪音增大和失真等故障現象。左右聲道相位差電平差越大，音質(zhì)也越差，嚴重時(shí)還會(huì )造成無(wú)音故障。
為此文中設計了立體聲信號相位差電平差測試儀，只有準確測出相位差電平差，再用補償電路進(jìn)行修正，才能保證播音或放音質(zhì)量，更好地滿(mǎn)足人們欣賞到音質(zhì)優(yōu)美的廣播或音樂(lè )的需要。

1 設計方案
如圖1所示，是立體聲信號相位差電平差測試儀原理方框圖。提出了一種立體聲信號相位差電平差測試儀的設計方法。用C8051F020單片機為控制核心，主要由相位差檢測模塊、電平差檢測模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤(pán)和顯示模塊組成。將LR立體聲信號經(jīng)頻譜分析、整形及占空比檢測電路進(jìn)行處理，采用過(guò)零鑒相法，通過(guò)測矩形波占空比，實(shí)現相位差的測試。將LR信號分別用AD736專(zhuān)用芯片實(shí)現AC／DC轉換，通過(guò)單片機編程，得到LR電平差。整個(gè)系統用單片機控制，鍵盤(pán)操作，用LCD顯示相位差電平差及相關(guān)信息。

2 系統硬件設計
2．1 相位差檢測模塊
2．1．1 方框圖和電路原理圖
如圖2所示，是相位差檢測模塊原理方框圖。如圖3所示，是相位差檢測模塊電路原理。

相位差檢測模塊由電壓比較器、與門(mén)、放大器、占空比檢測電路和儀器放大器組成。如圖3所示，IC2 LM311和IC21LM311及其周?chē)骷?，構?個(gè)電壓比較器，L(A點(diǎn)信號)R(B點(diǎn)信號)左右聲道信號分別經(jīng)IC2、IC21電壓比較器整形變?yōu)榉讲ㄐ盘?C點(diǎn)信號和D點(diǎn)信號)，然后再相與，得到矩形波(E點(diǎn)信號)，74LS08是與門(mén)。IC4 AD827及其周?chē)骷嫵赏喾糯笃?，對與門(mén)輸出的信號進(jìn)行放大。IC5 CD4069及其周?chē)骷嫵烧伎毡葯z測電路，用過(guò)零鑒相法，測量?jì)蓚€(gè)矩形波信號的占空比。輸入端加入一個(gè)占空比為D的矩形波，輸出端F點(diǎn)輸出一個(gè)直流信號，數值在0～100 mV之間變化，這個(gè)直流信號既代表占空比D，是反映相位差的一個(gè)量。IC6 OPA2111及其周?chē)骷M成儀器放大器，用于放大F點(diǎn)輸出信號，因這個(gè)信號數值在0～100 mV，是小信號，所以采用自動(dòng)較零型儀器放大器，以保證測試儀有很高的精度。當開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)打在“1”時(shí)，完成自動(dòng)較零功能；當開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)打在“3”時(shí)，是正常的放大功能。放大后的信號，再加到單片機的A／D端，C8051F 020的內部設有12位A／D轉換器。