立體聲信號相位差電平差測試儀
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2．1．2 理論分析及實(shí)現(xiàn)
立體聲信號是20Hz～20 kHz的音頻信號，用uSL、uSR分別表示由音響設(shè)備輸出的左右聲道信號，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，相位是時間t的線性函數(shù)。左右聲道的φSL(t)和φSR(t)是2個簡諧振蕩的相位，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，相位差也是時間t的線性函數(shù)。φ對ω偏導(dǎo)數(shù)是群延時，群延時tp為
由音響設(shè)備輸出的左右聲道信號“uSL、uSR，經(jīng)過頻譜分析及處理電路后，得到uL、uR信號，uL、uR是同頻率的正弦信號，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信號的相位差是一個常數(shù)，并由初相之差決定。如將L信號作為基準(zhǔn)信號，L、R信號即uL、uR信號的表達(dá)式為：
uL(t)=ULsinωt (7)
uR(t)=URsin(ωt+ψ) (8)
這時，L、R信號相位差為：
φ=0-ψ=-ψ (9)
式(9)中的負(fù)號表示L滯后R一個ψ角度。所以只需要測量計(jì)算出相位差φ即可，或用△ψ表示LR信號的相位差。
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://www.ex-cimer.com/article/170730.htm
圖4中，uA、uB是L信號和R信號，是正弦波；uC、uD是L、R信號經(jīng)電壓比較器整形后的方波，uE是2個方波相與后得到的矩形波，D是占空比。用過零鑒相法，測量兩個矩形波信號的占空比。過零鑒相法是：兩個正弦波，頻率相同，讓其經(jīng)過鑒相網(wǎng)絡(luò)后，變?yōu)榉讲?。其前沿對?yīng)于正弦波的正向過零點(diǎn)，后沿對應(yīng)于正弦波的負(fù)向過零點(diǎn)。再將兩個方波送入到觸發(fā)器的復(fù)位端和置位端，被測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信號過零點(diǎn)的時間差，即圖4中的占空比D。
再將uE放大后，送入占空比檢測電路，在輸出端F得到一個直流電壓，數(shù)值是0～100 mV，這個直流信號即代表占空比D，是反映相位差的一個量，D從[(0～100％)×T]變化，其中T為A點(diǎn)(或B點(diǎn))信號的周期。如F點(diǎn)輸出信號為10 mV時，D=10％×T，則L(A點(diǎn)信號)和R(B點(diǎn)信號)的相位差△φ=180°-10％x360°。當(dāng)D=0時，R、L信號的相位差為180°，即反相，這時立體聲信號嚴(yán)重失真。
2．2 電平差檢測模塊
圖5所示為電平差檢測電路原理圖。因左右聲道電平差檢測電路圖完全一樣，所以圖5是左聲道電平差檢測電路原理圖。電平差檢測電路由衰減器、交流直流變換電路和放大器三級組成，其中IC7 NE5532及其周圍器件組成衰減器，將輸入L信號電壓的有效值衰減到200 mV。IC 8AD736及其周圍器件組成交流變直流電路。IC9 NE5532及其周圍器件組成放大器，將信號放大后送入單片機(jī)的A／D端。為了提高精度和減小誤差，前級衰減器和后級放大器設(shè)計(jì)成自動校零型電路。
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