立體聲信號(hào)相位差電平差測(cè)試儀

摘要：提出了一種立體聲信號(hào)相位差電平差測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方法。用單片機(jī)為控制核心，主要由相位差檢測(cè)模塊、電平差檢測(cè)模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤和顯示模塊組成。將LR立體聲信號(hào)經(jīng)頻譜分析、整形及占空比檢測(cè)電路進(jìn)行處理，采用過(guò)零鑒相法，通過(guò)測(cè)矩形波占空比，實(shí)現(xiàn)相位差的測(cè)試。將LR信號(hào)用AD736專用芯片實(shí)現(xiàn)AC／DC轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)編程，得到LR電平差。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該儀器實(shí)現(xiàn)了LR信號(hào)相位差電平差的測(cè)試，且具有較高的測(cè)試精度，并能存儲(chǔ)和顯示相關(guān)信息。本設(shè)計(jì)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(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：立體聲信號(hào)；相位差；電平差；測(cè)試儀

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

1 設(shè)計(jì)方案
如圖1所示，是立體聲信號(hào)相位差電平差測(cè)試儀原理方框圖。提出了一種立體聲信號(hào)相位差電平差測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方法。用C8051F020單片機(jī)為控制核心，主要由相位差檢測(cè)模塊、電平差檢測(cè)模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤和顯示模塊組成。將LR立體聲信號(hào)經(jīng)頻譜分析、整形及占空比檢測(cè)電路進(jìn)行處理，采用過(guò)零鑒相法，通過(guò)測(cè)矩形波占空比，實(shí)現(xiàn)相位差的測(cè)試。將LR信號(hào)分別用AD736專用芯片實(shí)現(xiàn)AC／DC轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)編程，得到LR電平差。整個(gè)系統(tǒng)用單片機(jī)控制，鍵盤操作，用LCD顯示相位差電平差及相關(guān)信息。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 相位差檢測(cè)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(cè)模塊原理方框圖。如圖3所示，是相位差檢測(cè)模塊電路原理。

相位差檢測(cè)模塊由電壓比較器、與門、放大器、占空比檢測(cè)電路和儀器放大器組成。如圖3所示，IC2 LM311和IC21LM311及其周圍器件，構(gòu)成2個(gè)電壓比較器，L(A點(diǎn)信號(hào))R(B點(diǎn)信號(hào))左右聲道信號(hào)分別經(jīng)IC2、IC21電壓比較器整形變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)(C點(diǎn)信號(hào)和D點(diǎn)信號(hào))，然后再相與，得到矩形波(E點(diǎn)信號(hào))，74LS08是與門。IC4 AD827及其周圍器件構(gòu)成同相放大器，對(duì)與門輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。IC5 CD4069及其周圍器件構(gòu)成占空比檢測(cè)電路，用過(guò)零鑒相法，測(cè)量?jī)蓚€(gè)矩形波信號(hào)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(hào)，數(shù)值在0～100 mV之間變化，這個(gè)直流信號(hào)既代表占空比D，是反映相位差的一個(gè)量。IC6 OPA2111及其周圍器件組成儀器放大器，用于放大F點(diǎn)輸出信號(hào)，因這個(gè)信號(hào)數(shù)值在0～100 mV，是小信號(hào)，所以采用自動(dòng)較零型儀器放大器，以保證測(cè)試儀有很高的精度。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2同時(shí)打在“1”時(shí)，完成自動(dòng)較零功能；當(dāng)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(hào)，再加到單片機(jī)的A／D端，C8051F 020的內(nèi)部設(shè)有12位A／D轉(zhuǎn)換器。