CN209218050U - 基于rc双t选频网络的立体声仿真器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一款基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其包括一个输入音频前置放大电路、两个平行工作的双T选频网络电路、由运放C组成的左声道放大电路、一个差动工作方式的运算放大器B电路、两个电容耦合输出电路。单声道音频信号通过电容C1、电位器VR1进入由运放A组成的音频前置放大电路放大，两个平行的RC双T选频网络、与运放电路C构成有源带阻滤波器电路，前置放大后的音频全信号一路经过有源带阻滤波器电路将单声道全信号中6Khz～250hz的信号衰减掉，剩下的作为左声道信号，另一路单声道音频全信号进入差动放大器B的反相输入端，故右声道信号就是该差动运放电路两个输入端的差模信号，这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号。

Description

基于RC双T选频网络的立体声仿真器

技术领域

本实用新型涉及一种简单的将单声道音频信号仿真为立体声的技术，尤其是一种利用RC双T选频网络和运算放大器实现有源带阻滤波器，从而将单声道音频全信号中的6Khz～250hz的信号衰减掉，剩下的作为左声道信号；此左声道信号同时作为另一个差动运放B的正相输入，单声道全信号的另一路作为该差动放大器B的另一个输入（反相端），故右声道信号就是该运放B两个输入的差模信号，这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号，可以产生更舒适的立体声效果。

背景技术

常见的DV摄录机或采访工具，其摄录的音频部分一般都是单声道，有时需要将单声道音频转换为立体声音频，方法大致有软件转换法和硬件仿真器法。

软件转换常用编辑工具只是简单把单声道（左声道）音频复制到右声道，左右两个音箱发出的声音完全一摸一样,没有方向感,听上去有点单调,缺少空间感，是一种假立体声。

一些硬件立体声仿真器是把一般的非立体声信号分在高频和低频两个声道，这种仿真器产生的立体声仍觉得单调。

设计一种立体声仿真器电路，这种方案的总体思路是采用带阻滤波器技术，将普通的单声道信号在两个中心频率（6Khz和250hz）分开，将单声道全信号中6Khz～250hz的信号衰减掉，剩下的作为左声道信号，此左声道信号同时作为另一个差动运放B的正相输入，单声道全信号作为该差动放大器B的另一个输入（反相端），故右声道信号就是该运放B两个输入的差模信号。

这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号，可以产生更舒适的立体声效果。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、使用可靠、能方便将单声道音频信号仿真为立体声信号的设备。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于RC双T选频网络的立体声信号仿真设备，其包括一个音频输入前置放大电路、两个平行工作的双T选频网络电路、由运放C及外围电路组成的左声道放大电路、一个差动工作方式的运算放大器B电路、两个电容耦合输出电路；单声道音频全信号通过输入电容C1、信号幅度调节电位器VR1进入由运放A以及外围电路组成的所述音频输入前置放大电路放大，两个平行的RC（阻容）双T选频网络、与运放电路C构成有源带阻滤波器电路，前置放大后的音频全信号一路经过有源带阻滤波器电路将单声道全信号中6Khz～250hz的信号衰减掉，剩下的作为左声道信号，该左声道信号一部分经由运放C以及外围电路组成的左声道放大电路放大，由耦合电容C13输出，另一部分左声道信号同时进入一个差动工作方式的运算放大器B电路的同相输入端；上述经所述音频输入前置放大电路放大以后的单声道音频全信号，经电容C2依次连接电位器VR2、电阻R8组成的另一声音处理通道电路，进入差动放大器B的反相输入端，故右声道信号就是该差动运放B电路两个输入端的差模信号，差模信号经运放B电路放大后由耦合电容C12输出右声道信号，这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号，可以产生更舒适的立体声效果。

所述音频前置放大电路由运算放大器A以及3脚的输入电阻R1，还有连接于运放A输出端1脚和输入端4脚的负反馈电阻R2、R3组成，放大倍数由电阻R1、R2、R3决定，运放A由正负12V供电。

所述两个平行工作的双T选频网络电路，每个双T网络各有一个低通滤波器和高通滤波器组成，电阻R₄、R₅以及电容C₃构成第一个双T网络的低通滤波器，电容C₆、C₇以及电阻R₁₂构成第一个双T网络的高通滤波器；同理，电阻R₆、R₇以及电容C₄构成第二个双T网络的低通滤波器，电容C₈、C₉以及电阻R₁₃构成第二个双T网络的高通滤波器。

所述由运放C及外围电路组成的左声道放大电路，运算放大器C以及连接于运放C输出端8脚和输入端9脚的负反馈电阻R15和左声道增益调节电位器VR3构成一个左声道放大电路。

所述耦合电容输出电路，电解电容C12输出右声道信号，电解电容C13输出左声道信号。

附图说明

附图1、附图2、附图3、附图4、附图5用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，附图1 是双T网络无源带阻滤波器示意图。附图2是T型网络低通滤波器及其等效三角形连接方式示意图。附图3是双T网络三角形等效电路图。附图4是RC双T网络幅频特性曲线。附图5是基于RC双T选频网络的立体声仿真器电气原理图。

具体实施方式

本设计利用两个平行的RC（阻容）双T选频网络实现有源带阻滤波器技术，详细介绍该设计以前，有必要首先了解一下双T选频网络技术。

双T选频网络的陷波器特性：双T网络由于具有良好的滤波特性和选频特性,常在电子测量仪器的滤波电路或振荡电路中用作滤波网络或选频网络，结构上是由两个T形网络的相应输入端并联，其相应输出端也并联的二端口网络，如附图2所示。

这两个T形网络分低通和高通滤波电路，一个T型网络滤波器由电阻R、R和电容2C组成，是一个低通滤波器，如附图2（a）所示；另一个T型网络滤波器由电容C、C和电阻R/2组成，为一个高通滤波器。

二者均是利用电容器的容抗随频率变化的特性进行滤波，适当选择R、C的数值，可有效选出需要的频率信号、滤除干扰信号，构成二阶无源带阻滤波电路。如果加上运算放大器即可构成所需的二阶有源带阻滤波电路，所以被称为双T网络有源带阻滤波电路。

从附图2（a）可以看出，T型网络低通滤波器为星型连接方式，为了分析方便，可将星型连接方式的低通滤波电路等效变换为三角形连接方式电路，如附图2（b）。

类似地，对于T型网络高通滤波器，也有此特性，此处略。

将两个T型网络的等效三角形连接方式电路并联，构成双T网络的等效电路，如附图3所示。

在附图3中,假设双T网络输入信号为V_i，输出信号为V_O，其频率特性用F表示，则

这里的f即为双T网络滤波器的谐振频率（或中心频率），f单位赫兹，电阻单位欧姆，电容单位法拉。

其幅频特性曲线如附图4所示，从图中可以看出，当ω=ω₀=1/RC时，V_O=0，且ω_o两边锐截止特性很好，因此，双T网络滤波器对ω_o频率信号具有很好的滤波能力。

基于RC双T选频网络的立体声仿真器电气原理：阻容双T网络的立体声仿真器电气原理图如图5所示，包括输入音频前置放大电路、两个平行工作的双T选频网络与运放C组成的有源带阻滤波电路、一个差动工作方式的运算放大器、电容耦合输出电路。

运算放大器作为音频前置放大电路：立体声仿真器的信号源种类繁杂，可以是DV、可以是采访机，也可以是任何输出单声道声音的音频设备，为了适配各种输出接口的不同输出阻抗，需要输入接口具有较大的输入阻抗，电路的输入阻抗大，意味着需要的输入电流更小，也就是对前级理论上的输出电压大小影响很小。在前级不能输出较大电流的场合必须要讲究后级的输入阻抗，也就是能从信号源获取最大的信号。

理想运算放大器的输入阻抗为无穷大，实际集成运算放大器的技术指标接近理想条件，故可以用运算放大器作为音频前置放大电路，如图5，以匹配各种音频设备。该电路的有源器件是运算放大器IC1，型号为TL084，运放电路A、B、C皆属于IC1。这种放大器具有低噪声和失真小的特点，也可以用LM324来代替TL084。

单声道音频信号通过耦合电容C₁，从运算放大器A之3脚输入，运算放大器A作为音频前置放大电路，电位器VR₁可以调节输入信号幅度。

两个平行工作的双T网络组成的有源带阻滤波电路：经过运放A放大以后的音频信号从运放A的输出端（1脚）输出，单声道音频信号被分成两路，其中一路通过两个平行的阻容双T网络滤波器进入运放C的同相输入端，构成一个双T网络有源带阻滤波电路；另一路信号通过电位器VR₂进入差动运放B的反相输入端。

双T网络有源带阻滤波电路由两个平行的阻容双T网络组成，如图5，每个双T网络各有一个低通滤波器和高通滤波器组成，电阻R₄、R₅以及电容C₃构成第一个双T网络的低通滤波器，电容C₆、C₇以及电阻R₁₂构成第一个双T网络的高通滤波器；同理，电阻R₆、R₇以及电容C₄构成第二个双T网络的低通滤波器，电容C₈、C₉以及电阻R₁₃构成第二个双T网络的高通滤波器。

这两双T网络与运放C组成一个双T网络有源带阻滤波电路，利用上文公式4可求得每个双T网络的谐振频率：

两个双T网络平行工作，单声道全信号经过这两个双T网络后进入运放C的同相输入端，与运放C组成一个有源带阻滤波器后，将频率在6Khz～250hz的信号衰减掉，形成仿真立体声的左声道信号，由耦合电容C₁₃输出。

差模输入运算放大器：衰减掉6Khz～250hz频率的信号一路经运放C输出，另一路信号通过耦合电容C₅进入运放B的正相输入端。上文已提到运放A输出的全信号除一路进入两个双T网络外，另一路信号通过电位器VR₂进入运放B，运放B以差动方式工作，称差动放大器，这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器，这样右声道信号就是该运放正反相两个输入端（5脚和6脚）的差模信号，经过放大后由耦合电容C₁₂输出，这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号。

制作：电位器VR₂用于手动调节立体声度，可称为信号的均衡器；VR₃用来调节左声道的增益；C₃、C₄的值可根据立体声的效果来选定。

本文介绍的立体声仿真器电路，由于采用了运算放大器作为前置放大，故对信号源没有过多的要求，常见的音频输出电路皆可以接入该仿真器，对于电视机伴音、DV摄录机、采访机、录音笔等得到的单声道音频，接入本装置，音质可有相当明显的改善，只要调整的合适，有时可以达到接近真实的双声道立体声音响效果。本电路经过仿真软件仿真测试，可以得出正确的逻辑结论，表明电路结构、电气元件参数准确。

Claims (5)

1.基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其特征在于：所述立体声仿真器包括一个音频输入前置放大电路、两个平行工作的双T选频网络电路、由运放C及外围电路组成的左声道放大电路、一个差动工作方式的运算放大器B电路、两个电容耦合输出电路；单声道音频全信号通过输入电容C1、信号幅度调节电位器VR1进入由运放A以及外围电路组成的所述音频输入前置放大电路放大，两个平行的RC双T选频网络、与运放电路C构成有源带阻滤波器电路，前置放大后的音频全信号一路经过有源带阻滤波器电路将单声道全信号中6Khz～250hz的信号衰减掉，剩下的作为左声道信号，该左声道信号一部分经由运放C以及外围电路组成的左声道放大电路放大，由耦合电容C13输出，另一部分左声道信号同时进入一个差动工作方式的运算放大器B电路的同相输入端；上述经所述音频输入前置放大电路放大以后的单声道音频全信号，经电容C2依次连接电位器VR2、电阻R8组成的另一路声音处理通道电路，进入差动放大器B的反相输入端，故右声道信号就是该差动运放B电路两个输入端的差模信号，差模信号经运放B电路放大后由耦合电容C12输出右声道信号，这样就从普通的单声道信号中得到了两个相异的信号。

2.根据权利要求1所述的基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其特征在于：所述音频前置放大电路由运算放大器A以及外围3脚的输入电阻R1，还有连接于运放A输出端1脚和输入端4脚之间的负反馈电阻R2、R3组成，放大倍数由电阻R1、R2、R3决定，运放A由正负12V供电。

3.根据权利要求1所述的基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其特征在于：所述两个平行工作的双T选频网络电路，每个双T网络各有一个低通滤波器和高通滤波器组成，电阻R₄、R₅以及电容C₃构成第一个双T网络的低通滤波器，电容C₆、C₇以及电阻R₁₂构成第一个双T网络的高通滤波器；同理，电阻R₆、R₇以及电容C₄构成第二个双T网络的低通滤波器，电容C₈、C₉以及电阻R₁₃构成第二个双T网络的高通滤波器。

4.根据权利要求1所述的基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其特征在于：所述由运放C及外围电路组成的左声道放大电路，运算放大器C以及连接于运放C输出端8脚和输入端9脚的负反馈电阻R15和左声道增益调节电位器VR3构成一个左声道放大电路。

5.根据权利要求1所述的基于RC双T选频网络的立体声仿真器，其特征在于：所述耦合电容输出电路，电解电容C12输出右声道信号，电解电容C13输出左声道信号。