兴得科技系统二音响设备

音响陈衍洪主编建文课件制作

音响技术2／424第2章音响设备2.1Hi-FiAVPA系统特点2.2音频节目源设备2.3音频放大及控制电路2.4音频重放设备

返回2.5音频线材与附件2.6房间的声学特性与声音重放前级（前置）放大器后级功率放大器右音箱左音箱CD机SACD机数字调谐器MD机MP3数字磁带录（放）音机耳机均衡器均衡器遥控单元超生频红外线音量音调功能开关开关电源传声器节目源选择模拟电唱机普通录音机电子乐器图0-1家用音响系统实用的经典组合中置音箱液晶大屏幕电视机DVD播放机数字音频功率放大器右音箱左音箱重低音音箱左环绕音箱右环绕音箱VCD/DVD刻录机数字音视频采集处理系统数码摄像机音频播放设备数码相机数字示波器电脑数字家庭影院系统数字音视频采集处理系统三、专业音响系统的组成调音台功率放大器右音箱左音箱CD机SACD机数字调谐器MD机MP3数字磁带录（放）音机耳机遥控单元超声频红外线开关电源传声器节目源选择模拟电唱机普通录音机电子乐器压缩/限幅器均衡器扩张器延时/混响器图0-2多功能厅堂高保真扩声系统音量音调功能开关V8数字信息广播中心

RAX实现了公共广播管理技术划时代的革命，无论在信号的处理、传输还是布线等环节上都积极地利用最新的计算机网络系统、通信通讯、安全防范、综合布线等技术，极大地发展了广播综合管理的技术。

产品特点:

RAX广播工控机由RAX公共广播专用控制软件支持；

简洁易用的12寸操作彩屏界面；

同时设置多个控制中心并且在使用权限内操作；

综合采用DSP音频处理功能，失真小，信噪比高；

可设置286个分区每区最多含200个广播终端，每个终端可以同属任意分区；

内置RAX自带大容量的节目源，亦可根据用户需要制作节目源；

实时监测广播系统的工作状态，自动显示各终端功能区的工作状态；

消防演习功能，随时检测消防报警系统的状态

型号:R-020输入电压:70V/100V功率:20W频率响应:120-18KHz灵敏度:92dB尺寸mm:210×210×1200

一、广播系统的建构

a)

简易系统

一个公共广播系统起码须配置下列环节：

广播扬声器，广播功放，前置放大器，话筒。

A、

最简易的方案如图一。

数字信息公共广播工程构建手册

R-3系列广播功放有内置的前置放大器（俗称“合并机”）。该系列的最小功率是100W，可驱动8~16个天花扬声器或5~10条音柱（具体须视扬声器和音柱的型号而定）；最大功率是800W，其驱动能力接近前者的8倍。

这个简易系统除能发布语音广播，如通知、寻呼、讲话外还可以发布广播背景音乐、广播新闻、发布录音，则可添置CD、MP3录音播放器、调谐器（收音机）等设备。R-3或R-5系列合并式广播功放备有多个线路输入接口，完全可以同这些设备连接。

R-5系列还可以配接多个话筒，供中、小型集会主席台使用。其中的主话筒具有优先功能，其信号能抑制其他输入（令其默音），以便强行插入具有优先权的发言或紧急的广播。

R-L系列广播功放前可添置CD、MP3录音播放器、调谐器（收音机）等及前置放大器等设备。其主话筒亦有优先权，可用于紧急插入。

以上简易系统的更带了三分区和五分区，但没有同消防中心的连动接口。而作为典型的公共广播系统，上述环节和接口是必须的。

b)

最小系统

RAX最小系统是指公共广播功能基本完备的系统。也是当今广播系统推荐方案。同简易方案相比较，主要增加了控制环节、警报环节及与消防中心联动的系统

如图二。

系统在可编程定时器R-8800的管理下运行（根据预先编定的程序定时启闭有关环节的电源），并按时播放作息时间正点钟声信号。当消防中心向系统发出警报信号时通过连动接口强行启动有关环节（无论程序处于何种状态）；同时强行切入所有分区插入紧急广播，而不管它是否处于关闭状态。

其次，在该图中，功放和前置放大器也分开了，系统的组合、操控更为方便；另外还配置了监听器，以便监听系统的运行。

d)

典型系统

推荐方案如图六。

壁画音箱

*家用与专业音响系统的区别1）家用功率放大器和音箱功率一般30~200W，低音扬声器口径（6~10in）。专业音响常见有150W、250W、300W、500W。大、中型有多台功率放大器和多只低音大口径（12~18in）扬声器，总功率达1000W以上2）家用音响用途主要是欣赏（音乐）节目，以放大器为中心，专业音响用于各种演出场合，以调音台为中心，有多路话筒和多种信号源，配有房间均衡器，压缩器、扩展器、激励器等3）家用音响主要用于面积小，听从少，环境安静的场合进行各种节目的欣赏，他的设计思想非常重视重放音乐的层次感、亲切感、对音乐的解析力及声像的定位准确、瞬态响应良好等。总之是侧重“细腻”的表现力。而专业音响主要工作在面积大，人多且嘈杂的环境，首先要求高声压极，重点是低音的震撼力，中高音的冲击力、“穿透力”强调乐音的“气势”和“力度”，因此难以兼顾“精雕细刻”

传声器图片传声器（Microphones）MIC，北方“麦克风”，南方“咪头”或“咪”。音响系统中，对音质影响最大的是扬声器（含音箱），影响比重达50%~60%，传声器20%~30%，放大器10%~20%。应正确选用。第一节传声器的分类和选用*按结构分（流行）：动圈式（Dynamic）和电容式（Condenser）2.1音频节目源设备

传声器

能源分类第一种分类法无源换能器：应用它的势能有源换能器：要求外加电源电动传声器磁式传声器声频电容传声器晶体传声器炭粒传声器射频电容传声器传声器类型电压与振膜速度成正比电压与振膜的位移幅度成正比永磁直流极化电源驻极体膜内部极化电压由直流馈电的射频震荡器直流电源动圈式带式感应定律变动的电场变动的电阻按换能器原理分类第二种分类法按声场驱动力形成的方式分类第三种分类法压差换能器压强换能器有指向性主要无指向性图3-1传声器的分类P20目前最流行的是动圈式和电容式两大类动圈式：结构可靠，性能稳定和使用简便（无需另加电源），广泛应用于家庭和歌舞厅，既适合人声演唱，又适合大多数的乐器扩音或录音。价格几十~几千元电容式：高档有极优良的频率特性和瞬态特性，高频响应达20KHz工作时还要调音台供给一路48V的幻相电源，使振膜极化，不够方便。价格几千~万元以上。主要用于专业录音棚，音乐厅等场合作人声和乐器（特别适用提琴类和钗等打击乐）的录音和扩音。极少用在一般歌舞厅和家庭。中低挡的驻极体电容式：可省48V电源，价廉（几元~百元），体积小，用途广，如录音机内的话筒，电话筒，一般歌舞厅话筒等。顶极品牌：德国的纽曼（Neumann）U87、U89和丹麦的B＆K400b、4007等（万元以上）用于电台、音像厂、电影录音等中高档有美国的思雅（Shure）、电声（EV），奥地利AKG和日本Sony。国产有台湾精格（SEKAKU）嘉友（CHIAYO）等。1.灵敏度灵敏度表示传声器的声-电转换效率。它的定义为：在自由声场中，当向传声器施加一个声压为0.1Pa的声信号时，传声器的开路输出电压（以毫伏为单位），即为该传声器的灵敏度。(电动传声器1.5~4mV/Pa，电容式传声器加有放大器约为20mV/Pa）2.源阻抗及推荐的负荷阻抗源阻抗简称阻抗，系指传声器的交流内阻，以欧姆为单位，通常用1kHz信号测得。对低阻抗传声器（专业），多数为200Ω左右；对中阻抗传声器，一般在500Ω~5kΩ之间；对高阻抗传声器，则在25kΩ~150kΩ之间。为了系统的频响，推荐传声器后的输入阻抗为5~10倍（推荐的负荷阻抗），一般200Ω×5=1kΩ3.频率范围（带宽）此项技术指标是指传声器正常工作的频带宽度，通常以带宽的下限和上限频率来表示。例如一只优质电动传声器的频率范围为30Hz~17Hz。（图3-4）传声器的频率特性曲线传声器的技术指标

Appearance外观

Sensitivity

灵敏度Vs=2V

RL=2.2KΩ-51±3dB

-47±3dB

TypicalFrequencyResponseCurve

频率特性

DimensionalDrawing

外观尺寸图

Specifications

技术说明Sensitivity

Impedance

Directivity

Differencefrom0°to180°(1kHz)

Frequency

Max,operationVoltage

StandardOperationVoltage

Currentconsumption

Sensitivityreduction

S/Nratio-50±4dB(0dB=1V/Pa,1KHz)

2.2kΩ-30%

Unidirectional

>12dB

100-12,000Hz

10V

2V

Max,0.5mA

Within-3dBat1.5V

Morethan58dB(56dB)灵敏度

输出阻抗

指向性

0°—˜180°差(1kHz)

频率响应

最大工作电压

标准工作电压

消耗电流

灵敏度随电压衰减特性

信噪比-50±4dB(0dB=1V/Pa,1KHz)

2.2kΩ-30%

单一指向性

>12dB

100-12,000Hz

10V

2V

最大0.5mA

2V->1.5V变化-3dB以内

>58dB(>单一指向性驻极体传声器

BUM6050AL/FUM6050AL

4.信号噪声比（S/N）例如，电动传声器的灵敏度为10mV/μPa，当在1m距离讲话时，到达振膜的声压约为1μPa，此时，传声器输出电信号为0.1mV。而传声器的内在噪声电压约为0.5μV，则信噪比为

一般优质电容传声器的S/N值，为55~57dB。5.最大容许声压级通常，以传声器产生0.5%谐波畸变时的声级，作为最大容许声级。高质量传声器的最大容许声压级最高已达135dBSPL，例如C460B型在声频全频带可达到125dBSPL，对中频段可达150dBSPL。6.隔振能力包括传声器与其支架间的隔振能力，以及传声器外壳内芯件与壳体间隔振能力。7.瞬态响应就是传声器对脉冲型声波的跟随能力。通常电容传声器要好于动圈传声器一、传声器的指向特性传声器的指向特性，又称传声器的方向性，它是表征传声器对不同入射方向的声信号检拾的灵敏度，是传声器十分重要的电声指标。1.压强式传声器——无方向指向特性压强式传声器只有它的振膜的前表面暴露在声场中，振膜后面是密封的，声波无法入射，所以，压强传声器具有无方向指向特性，也可以说是球形指向特性，如图3-5。图3-52.压差式传声器——8字形指向特性压差式传声器的振膜后面不密闭，因此振膜的振动取决于前面和后面的瞬间声压差，即对声压梯度产生响应，如图3-6。0090018002700无方向3.多种指向图形的组合把一个8字形图形和一个无方向图形迭加起来，就会得到一个心形指向图形。特性是一种单方向指向特性，它介于压强换能器与压差换能器的指向特性之间，最适用手持式人声演唱话筒和许多乐器用话筒。在心形传声器的基础上，只要改变无方向指向特性与8字形指向特性的合成成分，即可演变出多种指向图形来，图3-7与3-8表示。27001800900008字型指向特性图3-68字型指向特性1+cosθ=1+cosθ图3-7心型特性的合成图3-9见P26页

CD机做为把守系统第一关的讯源，无论是CD机还是DVD机，在一套音响中是处于关键的地位。相对来说同级的DVD音频素质是比CD机差的，所以你如果想真正走上这条发烧不归路，入门级系统一开始就应选用CD机；如果你想只是听听音乐但也要欣赏电影的话，DVD机也是不错的选择；而VCD之类的东东就不属于发烧音响的范围了。

第一节概述（1982年10月由PHILIPS和SONY联手推出）一、CD发展概况CD唱机集光、电、机于一体，利用激光（LASER）技术进行信息的刻录，采用数字技术加工处理音频模拟信号使性能大幅度提高。CD唱片（COMPACTDISC）数字音频唱片。缺点：不如密纹唱片柔和、优美，存在“数码声”，声音发硬。表9-1CD唱片与密纹唱片主要性能的比较

性能指标CD唱片密纹唱片（高级）放音频率/Hz20~20kHz（±0.5dB）30~20kHz（±3dB）动态范围/dB＞9070（在1kHz）信噪比/db＞9060立体声分离度/dB＞9025、30失真度%＜0.01抖晃率%检测极限值以下（由晶体精度确定）0.03唱片直径/cm1230唱片厚度/cm约1.2约1.8唱片重量/g约15约120放唱时间/h约1（最长75min），单面约1，双面唱片寿命半永久性几十次后高频特性恶化拾音寿命/h≥5000数百小时操作全部电子控制针压需调整激光唱机（CD机）与激光唱片

二、CD信号数字化的方法1.录制过程：2.放唱过程：线路放大器线路放大器低通滤波器低通滤波器低通滤波器低通滤波器采样、量化、编码（A/D转换）采样、量化、编码（A/D转换）CIRC纠错编码检错纠错补偿电路EFM调制EFM解调制线路放大器线路放大器D/A转换D/A转换DISC光盘左左右右图9-1CD系统录制、放唱过程框图1.录制过程：来自话筒的左右模拟音频信号进入线路放大器，进行幅度和阻抗的变换，并在该部分电路中进行高频分量的强化-预加重，用以提高信号中高频分量的信噪比。低通滤波器用来滤除音频上限20kHz以上的干扰信号，防止信号数字化的过程中的频率重叠。所谓模拟信号的数字化，就是对模拟信号进行采样、量化和编码。CD系统中通常使用PCM（PulseCodeModulation:脉冲编码调制）方式。该过程也就是通常所说的模拟-数字转换（A/D转换）。采样就是每隔一定时间间隔（CD系统中采样频率是44.1kHz），检出输入模拟信号的振幅值使连续变化的模拟信号在时间上离散化。量化和编码是将每一采样点对应的模拟量的振幅值分级取整并以16位二进制数来表征。这样，时间上离散的模拟信号振幅值，就可以变换成种数字信号。经过上述PCM编码后，获得了数字音频信号，实现了模拟-数字转换。CD系统中并不是将A/D转换后获得的数字信号原封不动的录制在CD唱片上，而是还要经过CIRC（CrossInterleaveRead-SolomonCode:交叉交织里德·索罗门码）纠错编码，以便在放唱时能把错误码检查出来，对之加以纠正或补偿。CD唱片在录制或使用中，由于某种原因会使唱片表面产生划痕或出现脏物，这样，放唱时就不可避免地产生错误码和信号失落，因此纠错是提高激光唱机质量的一个必不可少的过程。

经过CIRC纠错编码后的数字信号还要经过EFM调制（EighttoFourteenModulation:8-14位调制）。每个16位数据被分成两个8位数据，而每8位数据又被扩展为14位。采用EFM调制的主要优点是：信号的频带宽度减少；激光唱机内部解码电路中的压控振荡器的工作稳定；唱片表面的轨迹能保持连续等。经过上述一系列的加工处理，数字音频信号将录制在CD唱片上。2.放唱过程放唱过程是录制过程的逆过程，在CD唱机中通过光学非接触的方式读出CD唱片上录制的数字信号。EFM解调是将从CD唱片上拾取到的数字信号，以与录制过程中EFM调制相反的规律对数字信号解调，把经过了调制的信号恢复为调制前的状态，即将每一个14位数字重新转换回原来的8位数据，而两个8位数据又可组成原始的16位数据检错、纠错、补偿电路是将由于信号失落及其他原因而产生的误码检验出来加以纠错，不能纠错的则是根据其前后相邻信号推测出它的值来加以补偿。D/A转换电路是将经过解调、纠错后的数字信号还原成模拟音频信号。为了获得高品质的音频信号，这里还加入了低通滤波器，用以滤除有用信号外的高频成分。线路放大器的作用是把输出电平于输出阻抗调整到规定值，以便于外部设备相连接，于录制过程相对应。该部分电路包括去加重电路还原预加重。一、CD唱片的构造P147图9-21523255860中心孔读出面透明聚碳酸脂铝反射膜1.21.67μm0.4μm0.11μm读出面单位：mm引出区引入区节目区结构参数：光盘直径12Cm光盘厚度1.2mm中心孔径15mm记录部分46~116mm旋转方向：逆时针读取点线速度1.2~1.4m/s转速500~200r/m坑深0.11μm光道间距1.67μm凸凹坑长度0.87~3.3μm材料：折射率1.5的材料第二节CD唱片

背面径向20000根音轨,全长约5KM“岛”和凹坑的长度及时间间隔是根据音频信息内容而变化的二、CD唱片的制作1.母版磁带的制作（信号源）：用音响专业编辑机对音乐素材（模拟磁带信号要转换成数字磁带信号）编辑在母版磁带上。根据对信号源的处理方式不同，将CD唱片分为DDD、ADD、AAD三种（第一字母代表录音，第二字母代表编辑合成，第三字母代表唱片的制作）3D由于采用全数字化处理方式，具有平滑、自然、音场特别宽阔，动态范围大的特点，价较贵，但有珍藏价值，是发烧友的首选。2.主盘的制作（玻璃盘）见图9-3有了母版磁带，就可以开始制作CD主盘了。主盘的材料是经过严格光学研磨、抛光和清洁后制成的玻璃盘，在玻璃盘上均匀地涂有一层厚度大致相当于信号坑的深度，约为0.1μm左右的感光胶，便得到作主盘用的原盘。接下来用录存在母版磁带上的经过技术加工处理后的数字信息去控制射向原盘的高功率的激光，使感光胶感光，从而将信息以坑点的形式写入感光层。这样做出来的CD主盘还要进行显影处理，把受到激光照射的那部分溶解掉，即得到凹陷的坑点结构。最后对主盘进行电镀，镀上一层银。到此，一张含有坑点结构的CD唱片的主盘就算完成了。3.压模的制作有了CD唱片的主盘即可开始制作压制CD制唱片的“模具”——压模了，它将通过多次镀镍来完成。首先将主盘放入电镀槽中，使其表面镀上一定厚度的金属镍，将此镍层与主盘分离，得到一张负坑的金属负片，或称为父盘。经表面氧化处理后，再用此父盘以上述相同的电镀方法，复制出一张正坑迹的镍盘，称为母盘。该母盘又可以上述相同的方法再次复制出多张负坑迹的子盘，即压模。在CD唱片的制作过程中，金属父盘是可直接作为模具压制CD唱片的，但因为每个压模只能压制几千至几万张CD唱片。因此用父盘作模具仅使用于小批量CD唱片的生产。4.CD唱片的压制用压模制造唱片的方法有：热压成形法、注射成形法和光致聚合法等多种。目前多采用注射成形法。该种方法是以很高的压力把熔化了的塑料注射到用压模构成的模具中去，再使之固化。制成的透明塑料唱片半成品有与主盘相同的数字音频信息。为保护CD唱片的信息坑和使激光束能被反射，还要给有信号坑的一面加上反射用的金属铝膜，其作法是将塑料唱片半成品放在抽成真空的空间里并对金属进行加热，使之蒸发而把金属沉积在信号坑面上，之后再在此铝膜的一侧用硬树脂形成较厚的透明保护层。最后还要进行中心孔与外形的处理，使得CD唱片的偏心度保持在允许偏差范围内，CD唱片的制作就完成了。在CD唱片背面贴上印有录制内容等信息的标签，一张完整的CD唱片即可出厂了。三、CD唱片的使用和维护P1491）~6）1）取放2）商标保护3）平放4）不重叠5）防高温等6）搽拭一、模/数（A/D）转换1.模拟、数字信号（1）模拟信号的特点：模拟信号是在时间轴上连续的信号。可以用它的某些参数去模拟其数值的大小。如用电信号的频率模拟音调的高低。电信号的幅度模拟音量的高低。所以模拟信号比较直观、形象。但是，模拟信号精度低，表示的范围小，容易受干扰。在播放时容易受噪声和失真的影响。（2）数字信号的特点：以电平（或说脉冲）有与无两个状态（称为1，0）的多位组合来描述信号。所以有很强的抗干扰能力，可靠性高。另一特点，可以方便地进行“存储”和“计算”。例如，用晶体管导通和截止分别代表“0或1”，维持这状态2分钟就等于信息存储了2分钟，这就是“存储器”。总之，数字信号具有高可靠性、表示范围宽、高精度、容易存储等优点，而这恰好是模拟信号不具备的。第三节CD信号的记录2.音频信号的A/D和D/A转换目前，绝大多数信号源如话筒、声像设备送来的信号均为模拟信号，空间接受的也是模拟信号。把模拟信号转换成数字信号的过程称为模拟数字转换，即A/D转换信号处理后要经放大后从扬声器输出，或送显象管显示，器件的最终输出往往是模拟信号，把数字信号转换成模拟信号的过程称为数字模拟转换，即D/A转换

001001图9-5A/D和D/A转换A/DD/At1t1t13、脉冲编码调制（PCM）：是CD唱片信息处理中所采用的方法。它的作用是将模拟信号转换成二进制数字信号，经过脉冲编码调制后得到的信号就可记录和重放处理使用了。但必须经过：（1）取样。对连续的模拟信号进行数字化的过程中，在时间轴方向进行离散化。就是说：对模拟信号每隔一定时间间隔进行瞬时取值，用离散点来表示模拟信号的波形。这些离散点的值称为取样值。为了真实反映原来的模拟信号，取样时间间隔应尽量地短，否则会漏掉一些信息，重放时就不能反映原来的波形了。根据傅立叶分析，奈奎斯特（NyQuist）提出的取样定理：如果取样频率大于模拟信号频率上限的两倍，就不会在取样过程中丢失，即fs≥2fB

fs为取样频率，fB为模拟信号频率上限。可闻声频率上限20kHz，则CD、VCD唱机中选fs=44100Hz，即每22.76μs就要在模拟信号中取一个瞬时值，这样就使取样过程中不会丢失信号了。（DVD取样频率有32kHz，44.1kHz，48kHz，96kHz等。符合奈奎斯特定理）（2）量化。是指对取样后的信号在幅度上按分层单位进行四舍五入取整数的过程。显然，量化层次越多，量化误差越小，实际上把这种误差叫“量化噪声”。故在PCM调制中，编码采用二进制码，量化层次共有2n个。这里n是二进制码的位数，或叫比特数。例如，用8位二进制数码10101101表示（8比特），8位二进制数码至多有28=256个状态，即把模拟信号幅度划分为256层次；若样本用16位表示，就有216=65536个状态（16比特），即把模拟信号幅度划分为65536层次，精度高多了。比特、字节、比特率。在数字电路中，讨论数字信号传输时常用比特（bit）单位，二进制数码的每一位称为1个比特（1bit）。电路通过数码信号称为比特流，某点每秒通过的比特数称为比特率（或码率，数据传输率）记为b/s或为bps。在数字电路中，存储媒体的容量习惯用另一个单位-字节数（Byte）表示，简称为B。字节数和比特的关系1B=8bit字节的进位是：1kB=210B=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB量化噪声与量化位数（级数）有密切关系，可用下式表示信噪比S/N=6n+1.8（dB）式中n为二进制的位数由上式可知，n越大，信噪比越高，n每增大一位，信噪比提高6dB在激光系统中，信噪比应为：S/N=（6×16+1.8）≈98（dB）考虑其他因素影响，实际取值90（dB），这个数据也是激光影碟系统的动态范围。（3）编码。把一个量化的值转换为二进制的数表示。如t1时刻的幅度值已经转换为8位二进制的数10101101。（A/D转换过程）D/A转换过程是将二进制编码还原为量化信号的过程。CD音频信号的量化采用16bit，数据传输率=量化位数×采样频率一个声道即有：16bit×44100Hz=705.6kbit/s，数据按样本交替排列，所以数据传输率应为单声道的2倍，即1.4112Mbit/s无损压缩：计算机在二进制信号的压缩和解压缩时，不能有一比特的错误，必须和原来的信号一样。有损压缩：由于人耳对某些音频信号失真不灵敏，所以，压缩的潜力大，但是以牺牲音质为代价的。见表9-9压缩方法采样率/KHz分辨率/位数存储1min立体声所需的字节数/MB压缩比CD音频（无压缩）44.11610.091ADPCMLevelA37.884.332.33ACPCMLecelB37.842.164.67ACPCMLecelC18.941.089.34数字音频（无压缩）2282.524数字音频（无压缩）1141.268二、数字音频信号的压缩1.人耳的频率特性人耳可听频率范围20Hz~20KHz，但在不同频段中灵敏度不同，在20~30Hz的灵敏度比1000Hz时低60dB。而在2000~5000Hz的灵敏度最高。在1000Hz时，灵敏度又逐步降低达20dB以上。因此，我们可利用这个特性来进行压缩。为此，把输入的音频信号在频率上分成32个小频段（子带），输入的音频最高频率为20000Hz，所以每个子带的宽度为625Hz。因为人耳对每一个频段的灵敏度不同，因此，在不同频段可采用不同的量化分层。例如，在低频端可采用10bit，而用不着16bit。就达到的压缩的目的。2.人耳的遮蔽效应人耳的另一个效应称为遮蔽效应。表现在强信号遮蔽邻近频率的弱信号。如一个1000Hz的强信号，在其边上有一个低18dB的1100Hz的弱信号，那么这个弱信号就会被遮蔽掉，但若频率为2000Hz低18dB的弱信号，就能被听见。必须降到-45dB以下，才会被遮蔽掉。因此，我们可以提高在一个强信号的附近的噪声电三、MP3压缩方法（采用MPEG-1的第三层的音频压缩方法）平，提高噪声电平就是减少量化的值数，从而达到压缩的目的。但是，由于强信号是随机出现的，所以减少强信号附近的量化位数必须是自适应地进行。3.人耳的前退蔽和后退蔽效应。（非同时退蔽效应）指在一个强信号之前（2~5ms）或之后（100ms）的弱信号，也会被遮蔽掉。这是因为人脑需要时间来处理声音信号。所以，只要降低弱信号之前和之后的分辩率就可以了。4.减小低频时的带宽。人耳在低频的灵敏度在700Hz以后急剧降低，如果将频段均匀划分，每个频段625Hz宽，在低频端就只有一个频段，就无法充分利用这一特性。因此，在MPEG第二层和第三层中就采用不均匀的滤波器，即在低频端采用较窄的子带，而在高频端采用较宽的子带。5.人耳的空间效应。人耳在某些频率上，并不能分辩其声源方向。因此就可以利用一种所谓的联合立体声的方法来降低码率。所谓联合立体声就是在某些频率上采用单声道。这样也能达到降低码率的效果。此外，在MPEG-1的音频压缩中，还采用其他措施，以降低码率并保证质量。（1）采用冗余字节以作为缓冲用，因为有些音乐小节无法将其限定的码率来编码而又不损失音质。为了保证质量就需要用较高的码率。在MP3的码流中就增加了一些冗余字节，以便在需要的时候就可以在短时间内提供较高的码率。这就是所谓的可变码率（VBR）系统。（2）在MPEG-1的第三层压缩中，还采用了Huffman编码进行无损压缩。进一步降低了码率（节约20%），提高了压缩比。表9-10MP3在不同采样频率时的压缩效果P191一般，128kB/s的MP3的质量就达到了CD质量，所以说MP3的容量大CD容量10倍以上的原因。类型和质量码率bit/s每分钟码率KB/min每首歌所需字节MB/3.9min普通C3极高质量MP319214405.6很高质量MP316012004.7高质量MP31289603.8接近CD质量MP3128403.3类似CD质量MP3967202.8调频台质量MP3644801.9调幅台质量MP3322400.9短波质量MP3161200.1表9-10MP3在不同采样频率时的压缩效果

四、用PC实现MP3编解码只要有一个播放软件就可以用PC来对这些用MP3压缩了的音乐和歌曲进行解压缩和播放。（但体积大，不便携带）MP3随身听（有的有录音功能）：内置有非易失性闪烁存储器（FASHROM），可以从PC下载MP3音乐或歌曲。包括均衡（RIAA）、节目源选择电路、音调控制、响度控制、音量控制、通道平衡控制及输入放大电路等。有时还加入低通（滤除节目源来的高频噪声）、高通滤波器（抑制唱片弯曲所引起的低频“隆隆”声）等。选择开关输入放大音调控制平衡控制响度、音量控制均衡电唱盘辅助话筒CD唱机录音座调谐器SACDDVD-AudioMP3数字录音机等致功放图10-1前置放大器的组成框图2.3音频放大及控制电路

第一节前置放大器的构成

第二节对前置放大器的技术要求一、信噪比高（90dB以上）提高信噪比的关键：外部的抗干扰及减小放大器自身的噪声。二、谐波失真小（0.1%以下）。由放大器的非线性所引起。瞬态互调失真（0.05%以下）三、输入阻抗高、输出阻抗低表10-1各种节目源的输出电平及负载阻抗四、具有一定的电压增益五、动态范围大六、左右通道分离度高七、工作稳定可靠

节目源输出电压（mv）负载阻抗（KΩ）节目源输出电压（mv）负载阻抗（KΩ）动圈唱头0.3~10.1~1调谐器50~500100以上动磁唱头547~100录音机50~300100~470传声器几十0.5CD唱机2000（耳机35）大于47压电唱头100~500200~2000辅助端100~500音频放大器一、按输出级与扬声器的连接方式分类：OTL，OCL，BTL1.OTL功率放大器(OutputTransLess无输出变压器）的互补推挽功率放大器，输出与扬声器采用电容偶合。特点：失真小、频率响应好、效率高等，应用范围广。图12-1a）双电源b）单电源供电。最大输出功率为+EC/2-EC/2输入VT1VT1VT2VT3VT2VT3RR1R2R3R4CC1C2C4UiRLRLa）b）功率放大器

第一节分类

2.OCL功率放大器OUTPUTCAPACITORLESS（无输出电容），在OTL基础上发展，输出级与扬声器不用电容而直接偶合，使电路工作稳定性提高，低频响应和失真度有所改进，在高保真音频设备中得到广泛应用。最大输出功率：+EC/2-EC/2VT1VT2CRL3.BTL功率放大器BTL是英文BALANCEDTRANSFORMERLESS（无平衡变压器），在OTL和OCL电路基础上发展起来的，其输出级与扬声器之间以电桥方式连接。该电路由两组互补推挽电路构成。图中加入两个大小相等、相位相反的输入信号Vi1、Vi2，则VT1、VT4与VT2、VT3轮流导通，负载（扬声器）RL上可获得完整的正弦波信号，且负载上获得的输出电流比OTL或OCL电路大一倍为：

其有效值为：

则BTL电路最大输出功率为：VT1VT2VT3VT4Ui1Ui2+ECRL理论上功率是前两种电路的4倍，特别适合采用低电压大电流的供电（单电源），输出端与负载直接偶合，频响好、保真度高、能较好消除功放级本身的偶次谐波失真。目前该集成电路放大器品种很多。二、按功率管的工作状态分类

1.甲类功率放大器特点：在整个信号周期内，功率管都处于道通状态，电路失真小、但效率低，理论效率50%，实际25~35%，原因是无信号输入时，有很大的集电极电流被管子白白消耗，因此，耗电大。2.乙类功率放大器：两只管子组成推挽电路，轮流导通，即每只管子均在半个信号周期导通，另半个周期截止。该电路特点：输出功率大、效率高，理论效率78%实际60%。但失真大，不易用在对失真要求高的场合。3.甲、乙类功率放大器工作时，管子导通时间大于半个周期，小于一个周期，有一段时间截止。为取得不失真信号输出，必须采用推挽电路形式。故OTL、OCL、BTL等都属甲乙类。特点：能较好克服放大器的“交越”失真，但奇次谐波仍然存在，对音质损害较为严重，会使声音变得生硬难听。4.超甲类功率放大器：由一个超低失真的驱动级和一个高效率无截止失真超甲类功率输出级组成。特点：有乙类效率高，又有甲类无截止失真的优点，是一种较为理想的功率放大器。其中，超低失真的驱动级利用电路技术克服了晶体管非线性失真，输出级是一种无开关失真和交越失真的高效放大器，电路效率与乙类电路接近。超低失真驱动级超甲类功率输出级输入输出R1R2图12-5超较类功率放大器INOUT+45V-45VRP130K2200.36802204.3K2.20.4A前级电压28.3V输出功率可达100W调RP可调电路静态工作电流和输出端电位图12-4零分贝甲乙类功率放大器（经典电路）MOS管用东芝2SK1530/2SJ201两管PCM达150W三、按所用的放大器件分类1、晶体管功率放大器。2、集成电路功率放大器（主流）。3、电子管功率放大器（胆机）优点：动态范围明显优于晶体管功率放大器，其音色较为纯正优美。克服了晶体管的所谓的“晶体管声”或“金属声”使声音发硬等问题。音质柔和悦耳。深受发烧友青睐。缺点：功耗大、体积及重量大、效率低等。胆石之争（由来已久）主观与客观，技术指标与各人爱好、听何种音乐等有关。4.胆石混合功率放大器：即有胆机的大动态，清晰，定位准确和音质甜美又有石机失真小、低噪声、输出功率大的优点。第二节集成电路放大器一、双音频功率放大器电路TA7240APP215表12-1图12-6（日本东芝产品）二、大功率集成电路功率放大器LM12（美国国家半导体公司）三、双声道音频功率放大电路STK4151Ⅱ（日本三洋）四、D—200W单声道功放模块P220~221图12-11、12同步动态偏置综合控制电路电压放大差分放大乙类功率放大+-INOUT电子管计算机

IT人物传记：电子管之父李·德弗雷斯特

温暖的电子管人声话筒

第三节电子管功率放大器电子管功率放大器的音色甜美、音质柔和悦耳，外观赏心悦目。提供的动态范围大，尤其对信号过荷承受能力明显优于晶体管功放，输出大信号时，不产生削波现象。工作时只产生偶次谐波，而人耳对3次（奇次）谐波成份很敏感，听感不舒适。但工作电压高，消耗功率大，更重要的是输出阻抗高，必须通过输出变压器与扬声器配接，变压器是感性元件，其频率特性很难做得平直，尤其高频特性取决变压器线圈间的分布电容，为减小分布电容必须将变压器分层绕制，工艺繁杂。要100W以上功率，体积很大，用普通硅钢片，很难制成高保真的音频变压器。同时电源变压器也很大，原因是要高压供电，加之电子管本身体积就大，使得电子管功率放大器体积、重量、功耗指标相当可观。一、电子管结构及命名方法1、结构：是一种阴极射线管，属电压控制器件。基本结构包括发射电子的阴极；收集电子的阳极；位于阴阳之间的控制电子束（数量）的栅极。电子管的阴极均为热阴极，即需要用灯丝来加热阴极发射电子。热阴极分直热式（灯丝本身就是阴极，直流供电多为1.2V）和旁热式（圆桶状，灯丝安置在中间，电压多为6.3V）两种。电子管功率放大器中主要使用三极管和五极管：在控制栅极外层加帘栅极（屏蔽级间电容的影响）再在帘栅极外层加抑制栅极。抑制栅极的作用是控制电子束发射时引起的二次电子，以使电子管能正常进行放大，使用时与阴极相连。阳极阳极阴极灯丝珊极灯丝阴极抑制栅控制栅帘栅三极管符号可做成双三极管如6N1五极管符号2.电子管型号命名常用的国产电子管的型号命名：由四部分组成第一部分，用一位阿拉伯数字表示灯丝电压的整数部分，例如6.3V的灯丝电压由“6”表示。第二部分，用一位英文字母表示电子管的结构。如A代表变频管；B代表二极管或五极管，以及二极、五极复合管；C代表三极管；D代表二极管；E代表调谐指示管；J代表锐截止式束射四极管；K代表截止式五极管；N代表双复合三极管；P代表输出束射四极管；S代表四极管；Z代表收信用小功率整流二极管。第三部分，用一位或两位阿拉伯数字表示同类型管的序号。第四部分，用一位英文字母表示电子管的外型。如：P表示普通玻璃管；无字母代号表示为小型玻璃管。例如：“6N1”代表灯丝电压为6.3V的双三极复合管，第一种类型，小型玻璃管。3.中外电子管的代换：种类多，命名不同。二、介绍几种优质的电子管功率放大电路1.QUADⅡ：英国老牌名机，真正古典音色胆机的代表，其“胆声”已为音响发烧友共认的标准—中频厚实、声音细致、透亮。特点：电路简洁，但特性非常好，最大不失真功率为23W（16Ω），在20Hz~50KHz的范围内有很平坦的特性。图12-142.电子管、晶体管混合功率放大器（P225图12-15电路）胆机的听感好，音质属暖色调，音色细腻甜美。石机音色普遍偏硬，有“晶体管声”，即俗称“胆机主柔，石机主刚”。将胆石混合，取长补短，也能制出高品质的电路。3.轻量级功率放大器（用“迷你盒电站”取代电源变压器）该电路（P226图12-16，17）以新一代高频开关电源为主体，体积只有肥皂盒大小，性能也较好。著名的2E22放大器，改用“迷你盒电站”后，又有新的活力。

4.胆王300B组成的单管甲类功率放大器16Ω8Ω0Ω100μF500VOPTZP3.5KWE300B100+100μF500VWE310AWE274B去310AXX1XX1ACSW三、电子管功率放大器的造型（外型）现代胆机的设计，讲究起伏变化、色彩对比、线条明快及材质的体现。一台精美的胆机（裸机）犹如一件艺术品。胆机工作后电子管被点亮，给人一种“温暖”的“人情味”。四、使用注意事项（1）负载不开路和短路（2）电源电压±5%（3）散热（4）液体不洒在电子管上2.4音频重放设备

耳机第一节耳机的分类和性能要求（由莫尔斯电码的受话器发展而来）分类：*按佩带方式分：头戴耳机和耳塞机按换能方式：电动式、静电式、电动-静电式、驻极体式、高分子压电式、等电动式等。常用电动式的特点：灵敏度高，高频特性较好，振膜位移大，可承受较大功率，输入阻抗较低，不需进行阻抗变换，但低频特性稍差。静电式耳机振膜极薄，质量轻，低频响应好，失真小。需进行阻抗变换，但高频特性稍差。电动-静电式：各取其优点等（相）电动式：具有静电式耳机特点，属电动式耳机类对高保真耳机的性能要求：1）戴在人耳上时的输出声压频率特性应在较宽的范围内是平直的。必须有50~1×104Hz±3dB的特性2）最大输出声压级要高（110~115dB），谐波失真小（5%以内）。3）瞬态特性要好，通常比扬声器的好4）左右耳机单元特性差（不可调）要小，在50~10000Hz内不一致性不超过2dB5）重量轻6）耳垫的压力适当第二节耳机特点、结构、工作特性一耳机的特点1.优点：（1）声压小功率（0.1W），高声压（2）重放声音优良（3）不受干扰（4）音量选择自由（5）价廉2.缺点（1）声像异位双耳重放声像容易出现在后头部，不是自然的声像定位和具有前后感。现在已经有专门为耳机重放录制的唱片（仿真头型录音唱片），临场感更强，声像在左右耳的斜前方分布，还不能完全正面的声像，待改进。（2）压迫感。为减小压迫感，新耳垫用氨基甲酸酯泡沫作成，由耳机和耳孔之间的气室适当泄露空气，并将后盖开孔，使振膜后面形成开放状态，以减小压迫感，这种耳机称开放式耳机。二、耳机结构和工作特性1.密闭式耳机结构和工作特性：共振频率一般很高。图13-1、22.开放式耳机结构和工作特性：口径30~50厚几十微米的聚酯振膜，振膜共振频率低到100~200Hz，输出声压频率特性（图13-4）低频及高频段呈现每倍频程下降6dB的特性3.耳垫。作用：由头环的压力将左右两个耳机单元与人耳相接触；防止低频声频率的下降；防止外部噪声侵入。对佩带感觉有非常重要的影响。与人耳皮肤接触，耳垫的耐油性必须良好。耳垫分：压在耳壳上使用的耳垫和将人耳包围起来的耳罩。按使用材料分：海绵橡胶等硬质材料；人造革包起的聚氨基甲酸酯泡沫的；封入液体的（最好，价贵，射击用）；使用有连通气泡的泡沫聚氨基甲酸酯等永久磁铁线圈振膜耳垫，可透声材料后盖，可透声材料图13-1和13-3密闭和开放式耳机结构频率/Hz响应/dB振膜的共振频率/Hz4.耳塞机微型机（随身听）的发展，出现与之配套的“耳筒机”，采用高性能的钕铁系磁钢和极薄而轻有相当强度的振膜，使它有很好的频率特性、灵敏度和重放音质。通常还加几厘米的低频谐振导管（称“导管式耳机”）因此具有很好的低频特性。市场上常见的有爱华（AIWA）、索尼（SONY）。如SONY的MDR-E515型耳筒和AIWA的BRD系列导管式耳机。首款金属导管式耳塞OVC高端耳机测

AIWA5.新型的高保真立体声耳机：双音路系统、多功能无源振膜、斜契式耳罩等新结构；特殊的高分子振膜、生物纤维振膜、钕铁系磁钢及包铜铝音圈等新技术。（1）双音路发声系统由奥地利AKG公司20世纪80年代开创，是由电动换能器（负责转换4KHz以上的高频信号）和静电换能器（负责转换4KHz以下的中低频信号）组成。（2）多振膜系统由奥地利AKG公司发明并应用于K240，K340。（3）振膜+音圈托架结构德国伯尔公司20世纪80年代首创DT880半开式耳机，低音特别好，90年代推出DT990重放特性特别好，称为开创主观音响听感的新纪元K4AKGK240DF专业监听耳机

动圈式耳机DT880DT931DT990Pro

音质特别清晰、纯真、透明度好、低音丰满柔和，音量调到最大时，其音质始终不变。频响达20~20KHzK24有源与无源振膜共同作用，产生一种与自然听音十分相似的听感，排除了耳机中“头中定位”效应，自然重放效果更好。DT880、DT990耳机振动系统的音圈托架结构图13-7P238将音圈（X=0.9mm高）固定在托架端面上，再伸入磁隙中，采用这种结构后，可大大减小音圈质量（仅为普通音圈的1/3质量），使耳机产生很高的气隙磁通，提高了振动系统的转换效率，耳机外形可做得很薄。三、耳机的选购与使用*配套耳机与放音系统配套（收音机，CD机，MP3等）*根据实际需要（高档名牌每付上千元~万元）*耳机与音响设备（如功放）配接时要注意阻抗匹配*耳机只能插入专用插孔（phones）*听音时，音量从小到大逐渐增加，不可大音量长时间听音，否则容易使听力受损，严重的会使耳膜塌陷。

SN··········SN··········托架音圈音圈图17-7振膜+托架结构Xa）普通结构b）带音圈架的振膜漫步者H260耳机

蓝牙耳机

Philips飞利浦HP250耳机

各种耳机图片Murata全球首款“呼吸模态”超高音扬声器JVC呼吸式扬声器10寸天花板扬声器国都(QUAD)静电喇叭音箱系统

第一节扬声器一、电动式扬声器1.结构和工作原理（F=BIL）左手定则2.分类：按结构分：锥盆、球顶、号筒和平板式等（1）锥盆扬声器其振膜为圆锥型，目前使用最广泛的是纸质价低，但性能不高。当纸盆面积加大振动频率升高，则纸盆将出现分割振动产生失真，在频响曲线上出现一系列峰、谷点，使频率特性变坏。而折环（扼环）与振膜震动相位有时相反使扬声器的频响曲线上会产生谷值，谷值发生在振膜作整体运动和出现分割震动的交叉点上，一般在中频段发生，称中频谷值。为改善中频谷值点的出现，使频响曲线尽可能平直，采取三项措施：纸盆防尘罩定心片轭环音圈磁钢NSSS·+FF第一，用高强度的碳纤维、聚丙烯、防弹布等做锥盆。机械强度高，整体性能好、可改善扬声器频响和失真等性能。第二，改变折环材料，如用浸胶布基折环，橡胶折环，泡膜折环等。则称复合边扬声器，特点是折环顺性高（即弹性好）谐振频率低，瞬态特性好、失真小，中低频特性较平直。不足是工艺复杂，电声转换效率低。第三，在折环上涂特殊软性胶，保持折环柔软，改善中频谷值。（2）球顶扬声器。中、高音用。半球型的振膜加宽辐射面，指向性加宽。按振膜材料分软球顶（丝绢，