CN113965197A - 一种rtr分频方法及电路 - Google Patents

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Abstract

一种RTR分频方法及电路，其特征在于包括变压器、电阻R1、电阻R2，音频信号输入的其中一路与变压器的初级线圈绕组连接，变压器的次级线圈绕组的其中一段的输出端是正相高频音频输出端，变压器的次级线圈绕组的另一段的输出端是反相高频音频输出端，音频信号输入的另一路通过电阻R1与串接有电阻R2反相高频音频输出端连通后成为低频音频输出端。本发明与已有技术相比，具有分频后的信号无相位差，分频后的信号再合并时不会有信号失真变形，结构简单的优点。

Description

一种RTR分频方法及电路
技术领域
本发明涉及一种分频技术，特别是音频信号分频技术。
背景技术
当前的分频器，大多数是利用电容电阻电感的LRC特性来做成滤波器电路来实现，传统分频电路，都是利用这两个原理来实现分频：电容通高频阻低频，电感阻高频通低频。利用这两个原理组合就很方便设计出RC或RL低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，特别在音响领域应用得更为广泛，这些电路都有一个缺陷，就是会导致分频后的输出信号之间产生相位偏移，比如并联了电容的信号，电压会比电流滞后90度，并联在电感上的信号，电压会比电流超前90度，这种相位偏移量还会在不同的频率时有所变化，这就导致后期的相位校正非常复杂且困难，这种相位偏移对高保真音响中的听感影响非常大，另外，传统电路，由于高通滤波和低通滤波分属两个通道，由于不可能有完全一样的两个元器件的存在，所以信号再合并时会失真变形，波形会突出某个值，所以一直大家都在寻找解决方案；现在由于数字技术发展，有些工程师利用DSP的技术，先把模拟信号数字化后，经过数学处理分频后，再分别合成分频后的模拟信号，这种做法虽然实现了无相差的分频，但电路复杂，信号经过A/D和D/A的两次转换后会引入新的失真，有违高保真音响中“简单就是最好”的原则。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分频后的信号无相位差，分频后的信号再合并时不会有信号失真变形，结构简单的一种RTR分频方法及电路。
本发明的分频方法是这样实现的，频段范围为L的信号一路导入适用频段范围为f0的变压器的初级线圈绕组，由变压器的次级线圈绕组的其中一段绕组导出正相的频段范围为f0的信号，变压器的次级线圈绕组的另一段绕组导出反相的频段范围为f0的信号，频段范围为L的信号的另一路与反相的频段范围为f0的信号汇合后，频段范围为L的信号的另一路的信号中的频段范围为f0的信号与反相的频段范围为f0的信号抵消后，导出F0=L-f0频段范围的信号, L的频段范围为F0+f0。
其技术原理是：信号（如音频信号）从变压器的初级线圈绕组输入，输入信号经过变压器后，由于变压器本身有频段响应范围，超过响应范围频段信号将无法通过变压器，比如音频变压器，人耳的听觉范围是20Hz-20KHz，音频变压器的频段响应范围很容易做到平直输出200Hz-20KHz，200Hz以下的信号输出会快速锐减，因此当输入信号通过这样的变压器时，在变压器次级线圈绕组的输出端，就能输出200 Hz以上的平直输出的音频信号，将变压器的次级线圈绕组的中央抽头输出端接了地，从而将次级线圈绕组变成两段绕组，这就使得变压器的次级线圈绕组的输出包括有次级线圈绕组的其中一段绕组的正相端导出高频信号，另一段绕组的反相端导出反相的高频信号，这个反相信号与原输入音频信号的正相信号做混合，只要使两个信号的大小相同，如通过可调电阻调节原音频信号的正相信号大小或者调节次级绕组的中央抽头位置调节反相信号的大小，输出就得到减掉了高频信号的包括低频信号在内的其他频段的信号，由于高于20KHz频段的信号是超出人耳的听觉范围的频段，因此，所获得的是人耳的听觉范围的低频信号，在这个分频方法中，由于没有独立的电感电容元件串并联在电信号的回路上，只有元器件本身的寄生阻容与电感，所以信号输出的相位偏移几乎能忽略，而且实现这种方法的电路结构简单，成本低廉，性能优异。
这里，频段范围为L的信号的另一路通过可变电阻调节信号大小后再与反相的频段范围为f0的信号汇合。由于变压器结构一旦固定后，其输入、输出特性是不容易通过改变变压器的结构特性来改变，如不容易通过调节次级线圈绕组的中央抽头位置，来调节反相的频段范围为f0的信号的大小，以便得到减掉了频段范围为f0的信号的频段范围为F=L-f0的信号，采用可变电阻调节频段范围为L的信号的另一路信号的大小，就很容易实现。
这里，采用上述方法并选择适用频段范围为fn的变压器对上一级所获得的频段范围为Fm-1=L-∑fn-1的信号进行分频，从而获得将频段范围为L的信号分成f0、f1、……、fn、Fm=L-∑fn三段以上的不同频段范围的分频信号,n=1、2、3、……, m=1、2、3、……, L的频段范围为F m+ f0+∑fn。
本发明的分频电路是这样实现的，包括适用频段范围为f0的变压器、电阻R1、电阻R2，频段范围为L的信号输入端的其中一路与变压器的初级线圈绕组连接，变压器的次级线圈绕组的其中一段的输出端是正相的频段范围为f0的输出端，变压器的次级线圈绕组的另一段的输出端是反相的频段范围为f0的输出端，频段范围为L的信号输入端的另一路通过电阻R1与串接有电阻R2反相的频段范围为f0的输出端连通后成为频段范围为F0=L-f0的信号输出端。由于分频电路只使用了两个电阻和一个变压器，因此，这样的分频电路可以命名为：RTR分频电路。
这里，电阻R1是可调电阻。
电阻R1包括可变电阻R11、电阻R12, 可变电阻R11的定点并接在频段范围为L的信号输入端，可变电阻R11的动点与电阻R12串接后，与串接有电阻R2反相的频段范围为f0的输出端连接后成为频段范围为F0=L-f0的信号输出端。
变压器的次级绕组的中央抽头输出端接地，从而将次级线圈绕组变成两段绕组，次级线圈绕组的其中一段绕组的输出端是正相频段范围为f0的信号输出端，次级线圈绕组的另一段绕组的输出端是反相频段范围为f0的信号输出端。
或者，变压器的次级绕组由两组绕组组成，其中一组绕组的尾部和另一组绕组的头部接地，这样，其中一组绕组的输出端是正相频段范围为f0的输出端，另一组绕组的输出端是反相频段范围为f0的输出端。
这里，串接有电阻R2反相频段范围为f0的输出端与第一放大电路连接，连接有电阻R1的频段范围为L的信号输入端的另一路与第二放大电路连接后，再与第一放大电路的输出端连通。采用放大电路，防止从反相频段范围为f0的输出端输出的反相信号、频段范围为L的信号输入端的另一路输出的信号相互倒灌。
进一步地，在变压器的初级输入端连接有滤波电路，采用滤波电路，可通过滤波电路调节分频点，以便依据设定的分频点进行分频。
本发明与已有技术相比，具有分频后的信号无相位差，分频后的信号再合并时不会有信号失真变形，结构简单的优点。
附图说明
图1为本发明的实施例1结构示意图；
图2为本发明的实施例2结构示意图；
图3为本发明的实施例3结构示意图；
图4为本发明的实施例4结构示意图；
图5为本发明的实施例5结构示意图；
图6为本发明的实施例6结构示意图；
图7为本发明的实施例7结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1：如图1所示，本发明分频电路包括变压器T、电阻R1、电阻R2，变压器的频率响应范围为f0=200HZ—20KHZ，如深圳鹏元电子技术有限公司出品的PY15000，频段范围为L的音频信号输入端的其中一路与变压器T的初级线圈绕组连接，变压器T的次级线圈绕组的中央抽头输出端接地，从而将次级线圈绕组变成两段绕组，变压器T的次级线圈绕组的其中一段的输出端是频段范围为f0的正相高频音频输出端，变压器T的次级线圈绕组的另一段的输出端是频段范围为f0的反相高频音频输出端，音频信号输入端的另一路通过电阻R1与串接有电阻R2反相高频音频输出端连通后成为频段范围为F=L-f0的低频音频输出端，电阻R1为可调电阻。
实施例2：如图2所示，本发明分频电路实施例是在实施例1的基础上，变压器T的次级绕组由两组绕组组成，其中一组绕组的尾部和另一组绕组的头部接地，这样，其中一组绕组的输出端是正相高频音频输出端，另一组绕组的输出端是反相高频音频输出端。
实施例3：如图3所示，本发明分频电路实施例是在实施例1的基础上，电阻R1包括可调电阻R11、电阻R12, 可调电阻R11的定点并接在音频信号输入端，可调电阻R11的动点与电阻R12串接后，与串接有电阻R2反相高频音频输出端连接后成为低频音频输出端。
实施例4：如图4所示，本发明分频电路实施例是在实施例1的基础上，串接有电阻R2反相高频音频输出端与第一放大电路U1连接，连接有电阻R1的音频信号输入端的另一路与第二放大电路U2连接后，再与第一放大电路U1的输出端连通。
设置有可调电阻R3和可调电阻R4，可调电阻R3和可调电阻R4的其中一端分别与第一放大电路U1的输出端和第二放大电路U2的输出端连接，可调电阻R3和可调电阻R4的另一端连接后成为低频音频输出端。
调节可调电阻R3和可调电阻R4的大小，使音频信号的另一路的音频信号中的高频信号与反相的高频信号大小相同，从而相互抵消，剩下低频信号。
实施例5：如图5所示，本发明分频电路实施例是在实施例1的基础上，变压器T采用频率响应范围为低音频的音频变压器，在变压器T的初级线圈绕组的输入端连接有滤波电路，滤波电路包括电阻R5和电容C1，音频信号输入端的其中一路通过电阻R5与变压器T的初级线圈绕组连接，电容C1并接在变压器T的初级线圈绕组的两端。
实施例6：如图6所示，本发明分频电路实施例是在实施例1的基础上，在变压器T的初级线圈绕组的输入端连接有滤波电路，滤波电路包括电阻R6和电容C2，音频信号输入端的其中一路通过电容C2与变压器T的初级线圈绕组连接，电阻R6并接在变压器T的初级线圈绕组的两端。
本发明的分频方法是这样实现的，频段范围为L的包括音频在内的音频信号一路导入适用频段范围为f0的变压器T的初级线圈绕组，由变压器T的次级线圈绕组的其中一段绕组导出频段范围为f0的信号，变压器T的次级线圈绕组的另一段绕组导出反相的频段范围为f0的信号，音频信号的另一路与反相的频段范围为f0的信号汇合后，音频信号的另一路的音频信号中的频段范围为f0的信号与反相的频段范围为f0的信号抵消后，导出频段范围为F0=L-f0的包括音频信号在内的信号。
变压器T的次级线圈绕组的另一段绕组导出反相的频段范围为f0的音频信号通过第一放大电路U1放大后再与频段范围为L的音频信号的另一路的通过第二放大电路U2放大后的信号汇合，频段范围为L的音频信号的另一路的放大后的音频信号中的频段范围为f0的信号与放大后的反相的频段范围为f0的信号抵消后，导出频段范围为F0=L-f0的包括音频信号在内的信号。
音频信号一路通过滤波电路选择分频点后，导入变压器T的初级线圈绕组。采用滤波电路，虽然，相比不用滤波电路，会使所输出的频段范围为f0的信号和频段范围为F0=L-f0的信号产生一定的相位差，但是，能依据需求，在设定的分频点对音频信号进行分频，由于所产生的相位差远比已有技术要小，因此，相对于这样小的相位差，能实现随意依据分频点进行分频的效果，还是值得的。
如图7所示，采用上述方法并选择适用频段范围为fn（附图上是f1）的变压器Tn（附图上是T1）对上一级所获得的频段范围为Fm-1=L-∑fn-1的信号进行分频，从而获得将频段范围为L的信号分成f0、f1、……、fn、Fm=L-∑fn三段以上的不同频段范围的分频信号,n=1、2、3、……, m=1、2、3、……, L的频段范围为F m+ f0+∑fn，其中，所分出的分频信号中，包括超出音频频段范围的分频信号，该分频信号可以是带有控制信息的控制信号。

Claims (10)

1.一种RTR分频电路，其特征在于包括适用频段范围为f0的变压器、电阻R1、电阻R2，频段范围为L的信号输入端的其中一路与变压器的初级线圈绕组连接，变压器的次级线圈绕组的其中一段的输出端是正相的频段范围为f0的输出端，变压器的次级线圈绕组的另一段的输出端是反相的频段范围为f0的输出端，频段范围为L的信号输入端的另一路通过电阻R1与串接有电阻R2反相的频段范围为f0的输出端连通，使频段范围为L的信号的另一路的信号中的频段范围为f0的信号与反相的频段范围为f0的信号抵消，成为频段范围为F0=L-f0的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的RTR分频电路，其特征在于电阻R1是可调电阻。
3.根据权利要求2所述的RTR分频电路，其特征在于电阻R1包括可调电阻R11、电阻R12,可变电阻R11的定点并接在频段范围为L的信号输入端，可变电阻R11的动点与电阻R12串接后，与串接有电阻R2反相的频段范围为f0的输出端连接后成为频段范围为F0=L-f0的输出端。
4.根据权利要求1所述的RTR分频电路，其特征在于串接有电阻R2反相的频段范围为f0的输出端与第一放大电路连接，连接有电阻R1的频段范围为L的信号输入端的另一路与第二放大电路连接后，再与第一放大电路的输出端连通。
5.根据权利要求1所述的RTR分频电路，其特征在于在变压器的初级输入端连接有滤波电路。
6.根据权利要求5所述的RTR分频电路，其特征在于滤波电路包括电阻R5和电容C1，频段范围为L的信号输入端的其中一路通过电阻R5与变压器的初级线圈绕组连接，电容C1并接在变压器的初级线圈绕组的两端。
7.根据权利要求5所述的RTR分频电路，其特征在于滤波电路包括电阻R6和电容C2，频段范围为L的信号输入端的其中一路通过电容C2与变压器的初级线圈绕组连接，电阻R6并接在变压器的初级线圈绕组的两端。
8.一种RTR分频方法，其特征在于频段范围为L的信号一路导入适用频段范围为f0的变压器的初级线圈绕组，由变压器的次级线圈绕组的其中一段绕组导出正相的频段范围为f0的信号，变压器的次级线圈绕组的另一段绕组导出反相的频段范围为f0的信号，频段范围为L的信号的另一路与反相的频段范围为f0的信号汇合后，频段范围为L的信号的另一路的信号中的频段范围为f0的信号与反相的频段范围为f0的信号抵消后，导出F0=L-f0频段范围的信号, L的频段范围为F0+f0。
9.根据权利要求8所述的RTR分频方法，其特征在于变压器的次级线圈绕组的另一段绕组导出反相的频段范围为f0的信号放大后再与频段范围为L的信号的另一路的放大后的信号汇合，频段范围为L的信号的另一路的放大后的频段范围为L的信号中的频段范围为f0的信号与放大后的反相的频段范围为f0的信号抵消后，导出F0=L-f0频段范围的信号。
10.根据权利要求8或9所述的RTR分频方法，其特征在于采用上述方法并选择适用频段范围为fn的变压器对上一级所获得的频段范围为Fm-1=L-∑fn-1的信号进行分频，从而获得将频段范围为L的信号分成f0、f1、……、fn、Fm=L-∑fn三段以上的不同频段范围的分频信号,n=1、2、3、……, m=1、2、3、……, L的频段范围为F m+ f0+∑fn。
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