立體聲信號(hào)相位差電平差測(cè)試儀
2.1.2 理論分析及實(shí)現(xiàn)
立體聲信號(hào)是20Hz~20 kHz的音頻信號(hào),用uSL、uSR分別表示由音響設(shè)備輸出的左右聲道信號(hào),其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
uSL(t)=USLsin(ωSLt+ψIL) (1)
uSR(t)=USRsin(ωSRt+ψIR) (2)
在式(1)和式(2)中,ψ是初相,ωt+ψ是相位。相位的表達(dá)式為:
φ(t)=ωt+ψ (3)
由式(3)可知,相位是時(shí)間t的線性函數(shù)。左右聲道的φSL(t)和φSR(t)是2個(gè)簡(jiǎn)諧振蕩的相位,則其相位差為:
φS(t)=φSL(t)-φSR(t)=(ωSL-ωSR)t+(ψSL-ψSR)=ψSt+(ψSL-ψSR) (4)
由式(4)可知,相位差也是時(shí)間t的線性函數(shù)。φ對(duì)ω偏導(dǎo)數(shù)是群延時(shí),群延時(shí)tp為
由音響設(shè)備輸出的左右聲道信號(hào)“uSL、uSR,經(jīng)過(guò)頻譜分析及處理電路后,得到uL、uR信號(hào),uL、uR是同頻率的正弦信號(hào),即ωL=ωR,則有:
φ(t)=φL(t)-φR(t)=(ωL-ωR)t+(ψL-ψR)=ψL-ψR (6)
由式(6)可知,uL、uR信號(hào)的相位差是一個(gè)常數(shù),并由初相之差決定。如將L信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào),L、R信號(hào)即uL、uR信號(hào)的表達(dá)式為:
uL(t)=ULsinωt (7)
uR(t)=URsin(ωt+ψ) (8)
這時(shí),L、R信號(hào)相位差為:
φ=0-ψ=-ψ (9)
式(9)中的負(fù)號(hào)表示L滯后R一個(gè)ψ角度。所以只需要測(cè)量計(jì)算出相位差φ即可,或用△ψ表示LR信號(hào)的相位差。
如圖4所示,是圖4中A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn)的波形圖。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/170730.htm
圖4中,uA、uB是L信號(hào)和R信號(hào),是正弦波;uC、uD是L、R信號(hào)經(jīng)電壓比較器整形后的方波,uE是2個(gè)方波相與后得到的矩形波,D是占空比。用過(guò)零鑒相法,測(cè)量?jī)蓚€(gè)矩形波信號(hào)的占空比。過(guò)零鑒相法是:兩個(gè)正弦波,頻率相同,讓其經(jīng)過(guò)鑒相網(wǎng)絡(luò)后,變?yōu)榉讲āF淝把貙?duì)應(yīng)于正弦波的正向過(guò)零點(diǎn),后沿對(duì)應(yīng)于正弦波的負(fù)向過(guò)零點(diǎn)。再將兩個(gè)方波送入到觸發(fā)器的復(fù)位端和置位端,被測(cè)量方波的前沿將其復(fù)位,基準(zhǔn)方波的前沿將觸發(fā)器復(fù)位。觸發(fā)器輸出的脈沖寬度即是兩個(gè)信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差,即圖4中的占空比D。
再將uE放大后,送入占空比檢測(cè)電路,在輸出端F得到一個(gè)直流電壓,數(shù)值是0~100 mV,這個(gè)直流信號(hào)即代表占空比D,是反映相位差的一個(gè)量,D從[(0~100%)×T]變化,其中T為A點(diǎn)(或B點(diǎn))信號(hào)的周期。如F點(diǎn)輸出信號(hào)為10 mV時(shí),D=10%×T,則L(A點(diǎn)信號(hào))和R(B點(diǎn)信號(hào))的相位差△φ=180°-10%x360°。當(dāng)D=0時(shí),R、L信號(hào)的相位差為180°,即反相,這時(shí)立體聲信號(hào)嚴(yán)重失真。
2.2 電平差檢測(cè)模塊
圖5所示為電平差檢測(cè)電路原理圖。因左右聲道電平差檢測(cè)電路圖完全一樣,所以圖5是左聲道電平差檢測(cè)電路原理圖。電平差檢測(cè)電路由衰減器、交流直流變換電路和放大器三級(jí)組成,其中IC7 NE5532及其周?chē)骷M成衰減器,將輸入L信號(hào)電壓的有效值衰減到200 mV。IC 8AD736及其周?chē)骷M成交流變直流電路。IC9 NE5532及其周?chē)骷M成放大器,將信號(hào)放大后送入單片機(jī)的A/D端。為了提高精度和減小誤差,前級(jí)衰減器和后級(jí)放大器設(shè)計(jì)成自動(dòng)校零型電路。
評(píng)論