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第3篇视听技术教程-07845

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第三章 专业信号源设备 w3.1 专业传声器 w3.2 调谐器 w3.3 录音座 w3.4 激光唱机与唱片 w3.5 DCC数字盒式磁带录音机 w3.6 MD小型光盘系统 返回目录 3.1 专业传声器 w 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 w3.1.1 传声器的种类和技术指标 w1.传声器的分类 w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。 w2.传声器的主要性能指标 w(1)灵敏度 w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 w(2)频率响应 w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。 w(3)动态范围 w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 w(4)传声器阻抗 w传声器的阻抗有两种,即输出阻抗与负载 阻抗。 w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。 w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 w(5)指向性 w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θ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 w(6)失真度 w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 w3.1.2 常用传声器的原理 w1.动圈式传声器 w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 w2.电容式传声器 w(1)电容式传声器的工作原理 w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。 w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 w(2)幻象供电 w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(Phantom Power) 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 w(3)电容式传声器的维护 w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 w3.带式传声器 w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 w4.驻极体传声器 w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。 w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 w3.1.3无线传声器 w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 w3.1.4 传声器的选用 w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 w3.2.1 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 w1.FM高频电路 wFM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10.7 MHz的中频调频信号。 w2.FM中频电路 wFM中频电路包括中频放大器,限幅器和鉴频器。 w3.立体声解码器 w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 w(1)噪限灵敏度 w(2)双信号选择性 w(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 w3.2.2 调谐器的高频、中频电路 w1.调频高频电路 w (1)电子调谐原理 w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。CD —UD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Umin~Umax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 w(2)电调谐调频头 w调频高频电路工作在甚高频段的88~108 MHz,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 w2.FM/AM 中频集成电路 w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。 wLA1260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 3-11 LA1260内部电路方框图 返回本章 图 3-12 LA1260应用电路 返回本章 w3.2.3 立体声解码器 w1.导频制立体声复合信号 w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。 w(1)表示式 w导频制立体声复合信号可用下式表示: w A(t)=(L+R)+(L-R) cos(ωst)+P cos(1/2ωst) w上式表明,该信号含有3种信息: 返回本章 w1 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。 w2 左右声道的差信号(L-R)与副载波cos(ωst) 经平衡调制后获得的双边带信号(L-R) cos(ωst),也称为副信道信号,用来传送立 体声的方位信息。 w3 导频信号P cos(1/2ωst),为接收机恢复副 载波提供参考信号。 返回本章 返回本章 w(3)波形图 w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 w1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))。 w2包络之间是38 kHz副载波。在L、R包络 交点处,副载波相位突变180°。 w3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 w2.矩阵式立体声解码器 w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 w3.开关式立体声解码器 w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 w4.锁相环立体声解码器 w(1)锁相环副载波发生器 w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19 kHz的导频信号为参考信号, 输出38 kHz 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 w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 w(2)双差分开关式解码器 w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 w(3)锁相环立体声解码器集成电路 w集成锁相环立体声解码器有许多产品,如 AN7470、 LA3400、TA7343、LA3361、 μPC1197、LM1800等,其功能与工作原理 大体相同。这里以LA3361为例进行介绍。 wLA3361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 3-20 LA3361内部电路方框图及应用电路返回本章 w3.2.4 数字调谐系统 w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 w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 w fv-fs = fi w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 w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 w频率合成技术分为两类: w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 phase lock loop,简称PLL。 返回本章 w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 w1.锁相频率合成器 w(1)基本的锁相频率合成器 w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 w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 w￿￿ fr = fd wVCO输出频率fv经N次分频得到fd,所以 w w于是,得到下述频率关系: wfv = N fr 返回本章 w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 500Hz~10kHz。在接收调频广播时,fr选取为 5kHz~25kHz。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。 w 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 w(2)双模分频锁相频率合成器 w一个采用双模分频的锁相频率合成器如图3-22所 示。 w两个程序分频器和双模分频器获得的总分频比为 : w ￿￿￿￿ N=(M+1)N2+M(N1-N2)=MN1+N2 w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 w2.数字调谐系统实例 w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。 w(1)数字调谐系统的组成框图 w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 w3.3.1 录音座的组成及其性能指标 w1.录音座的组成 w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 w(1)磁头 w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。 w(2)录放音电路 w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 w(3)传动机构 w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。 w(4)降噪电路 w录音座的降噪方式有杜比降噪和DNR动态降噪。 w(5)电源和显示器 w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 w2.主要性能指标 w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。 w (1)走带速度及带速误差 w录音座中磁带标准走带速度是 4.76 cm/s, 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: w带速误差=(V-V0)/Vo×100% 返回本章 w(2)抖晃率 w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 w (f- fo)/ fo×100% 返回本章 w(3)频率响应 w 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:20Hz ~20kHz±0.5dB。 w (4)谐波失真 w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 w(5)信噪比 w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 w3.3.2 磁记录原理 w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 w1.基本电磁现象 w(1)基本概念 w 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。 w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 w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μr,μr与真空的磁导率μo的 乘积μ=μr×μo称为该媒质的磁导率 w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 A/m。磁场中某点的磁场强度与媒质无关 。 返回本章 w(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 w(3)磁性材料的磁滞现象 图3-28 剩磁曲线 返回本章 w(4)磁性材料的分类 w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。 w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。 w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 w(5)磁阻 w 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。 w (6)电与磁的转换 w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 w2.录音、放音、抹音原理 w磁记录过程通常包括三个环节:录音,放音 和抹音。 w(1)录音原理 w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 w2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 w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45~100kHz),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 w(2)放音原理 w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 w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 w(3)抹音原理 w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 w3.录音、放音中的损耗及其频率特性 w 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 w1录音去磁损耗 w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。 w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 w2自去磁损耗 w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 w3磁带厚度损耗 w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 w4偏磁消音损耗 w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 w5间隙损耗 w 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 w6涡流损耗 w 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 w7磁滞损耗 w 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。 w 8放音磁头缝隙损耗 w 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 w9方位角损耗 w 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 w(2)录、放音频率特性 图3-39 实际录放频率特性 返回本章 w4.录音噪声 w 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 w3.3.3 录音、放音电路 w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 w(1)输入转换电路 w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 w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μV~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 w(2)录音前置放大器 w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 w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: w一是普通双声道集成前置放大电路; w二是具有ALC电路的双声道集成前置放大 电路; w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 w该电路具有如下特点: w 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。 w 2、内部设有稳压电源,外接工作电源电 压范围较宽,为6~15V。 w 3、ALC电路可外接通断开关。 返回本章 图3-42 TA7668BP内部电路方框图 返回本章 表3-2 TA7668BP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 w(3)录音输出电路 w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 w1、恒流录音电路 w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 w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+j2πfL,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 w2、录音高频补偿(均衡)电路 w 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 w录音高频补偿电路的位置有两种: w一是设置在录音输出回路中,采用谐振回路 补偿; w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 w3偏磁陷波电路 w 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。 wL1、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 w 由于超音频偏磁电流的频率高达50~ 150kHz,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 w(4)ALC电路 w ALC(Auto Level Control)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3-48 TA7668BP中的ALC电路 返回本章 w(5)超音频振荡器及偏磁供给电路 w 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 w2.放音电路 w 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 w(1)信号源及输入电路 w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 w(2)放音前置均衡放大器 w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。 w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 w(3)后级放大器 w 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 w3.3.4 降噪电路 w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 w1.降噪的物理基础 w(1)人耳的掩蔽效应 w 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 w 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 w(2)噪声和信号的能量分布 w 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 w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 wDOLBY—B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 w2.DOLBY-B降噪系统基本原理 w 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3-55 DOLBY-B压缩扩展示意图 返回本章 w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。DOLBY—B系统对 高于5kHz的频率有大约10dB的降噪效果。 返回本章 图3-56 DOLBY录音标志 返回本章 w3.DOLBY—B降噪系统 w (1)方框图及工作原理 w 录音时DOLBY—B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 w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3-57 DOLBY-B型降噪电路方框图 返回本章 w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 w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 w(2)可变高通滤波器及其控制电路 w图3-58所示为DOLBY—B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 w(3)DOLBY—B型降噪集成电路 w图3-59所示是录音座中采用集成电路 TA7770N所构成的DOLBY—B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3-59 TA7770N应用电路 返回本章 w3.3.5 选曲电路 w1.选曲方式 w选曲方式有手动选曲、自动选曲
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