立體聲信號相位差電平差測試儀

摘要：提出了一種立體聲信號相位差電平差測試儀的設計方法。用單片機為控制核心，主要由相位差檢測模塊、電平差檢測模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤和顯示模塊組成。將LR立體聲信號經頻譜分析、整形及占空比檢測電路進行處理，采用過零鑒相法，通過測矩形波占空比，實現相位差的測試。將LR信號用AD736專用芯片實現AC／DC轉換，通過單片機編程，得到LR電平差。試驗數據表明該儀器實現了LR信號相位差電平差的測試，且具有較高的測試精度，并能存儲和顯示相關信息。本設計具有創新性和實用性，為高質量立體聲廣播和研發制造高質量音響設備奠定了基礎。
關鍵詞：立體聲信號；相位差；電平差；測試儀

在立體聲播音或放音時，如果左右聲道信號存在相位差和電平差，對播音或放音質量將會產生一定影響，出現聲像漂移、音量減小、噪音增大和失真等故障現象。左右聲道相位差電平差越大，音質也越差，嚴重時還會造成無音故障。
為此文中設計了立體聲信號相位差電平差測試儀，只有準確測出相位差電平差，再用補償電路進行修正，才能保證播音或放音質量，更好地滿足人們欣賞到音質優美的廣播或音樂的需要。

1 設計方案
如圖1所示，是立體聲信號相位差電平差測試儀原理方框圖。提出了一種立體聲信號相位差電平差測試儀的設計方法。用C8051F020單片機為控制核心，主要由相位差檢測模塊、電平差檢測模塊、頻譜分析及處理模塊、電源模塊、鍵盤和顯示模塊組成。將LR立體聲信號經頻譜分析、整形及占空比檢測電路進行處理，采用過零鑒相法，通過測矩形波占空比，實現相位差的測試。將LR信號分別用AD736專用芯片實現AC／DC轉換，通過單片機編程，得到LR電平差。整個系統用單片機控制，鍵盤操作，用LCD顯示相位差電平差及相關信息。

2 系統硬件設計
2．1 相位差檢測模塊
2．1．1 方框圖和電路原理圖
如圖2所示，是相位差檢測模塊原理方框圖。如圖3所示，是相位差檢測模塊電路原理。

相位差檢測模塊由電壓比較器、與門、放大器、占空比檢測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，構成2個電壓比較器，L(A點信號)R(B點信號)左右聲道信號分別經IC2、IC21電壓比較器整形變為方波信號(C點信號和D點信號)，然后再相與，得到矩形波(E點信號)，74LS08是與門。IC4 AD827及其周圍器件構成同相放大器，對與門輸出的信號進行放大。IC5 CD4069及其周圍器件構成占空比檢測電路，用過零鑒相法，測量兩個矩形波信號的占空比。輸入端加入一個占空比為D的矩形波，輸出端F點輸出一個直流信號，數值在0～100 mV之間變化，這個直流信號既代表占空比D，是反映相位差的一個量。IC6 OPA2111及其周圍器件組成儀器放大器，用于放大F點輸出信號，因這個信號數值在0～100 mV，是小信號，所以采用自動較零型儀器放大器，以保證測試儀有很高的精度。當開關S1、S2同時打在“1”時，完成自動較零功能；當開關S1、S2同時打在“3”時，是正常的放大功能。放大后的信號，再加到單片機的A／D端，C8051F 020的內部設有12位A／D轉換器。