CN2183061Y - 电视机声频信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的电视机声频信号处理电路适用于国产大屏幕彩色电视机，也可与图象处理电路结合用于改造一般电视机及其它视声系统；该电路克服了以往电视机中声频信号处理电路只有单一功能的缺陷；本声频信号处理电路中设置了伪立体声/扩展立体声电路、环绕声处理电路以及用于卡拉OK的语音输入部分、语音前置放大器及信号迭加单元；该电路可处理单声道、立体声信号以及语音信号。

Description

本实用新型涉及一种信号处理电路，特别是一种用于电视机的声频信号处理电路。

随着视声器材及其节目源软件的发展，高保真视声器材的需求量猛增，人们对于声音重放的高保真系统的质量要求越来越高，并且要求一机兼多种功能。

目前，一般电视接收机、收录机等产品，存在声频功率小、频响差，特别是功能少等问题；在彩色电视机中，这些问题更加突出；由于声频处理电路功能少，所以声音重放效果差，不能满足要求。

目前，国外大屏幕电视机的伴音功率已达2×7W以上，某些机种增加了多重广播（双伴音／立体声、数字立体声）由于我国广播发射条件的限制，国内暂时无法沿用这些功能。

本实用新型的目的在于根据我国电视信号播放以单声道为主的特点，提供一种具有模拟立体声功能的声频信号处理电路。

本实用新型的另一目的在于结合家用视声器材的多功能化和小型化要求，提供一种具有扩展立体声功能、具有模拟厅堂混响声效果的环绕声功能及具有卡拉OK功能的声频信号处理电路。

本实用新型的再一目的在于依据市场需要，采用模块化设计实现低成本高兼容的一机多能的声频信号处理电路，提供一套便于拆卸及组合的一系列声频信号处理电路，以适合各档次的要求。

为达到上述目的，本实用新型采取如下措施：

1.采用伪立体声处理技术

利用电学方式，将单声道信号分成左、右两路信号，左路直通，右路信号经一RC双T网络处理，形成反相信号，然后，该信号再与经一低通网络处理的左路衰减信号迭加，以补偿右路幅值损失；这个迭加后的信号作为右路输出信号，选取最佳电路参数可使左右两路信号在全频率范围内异相或反相。

2.采用扩展立体声处理技术

利用反相串音补偿原理展宽立体声声象的角度和范围，在小型化机箱中左、右扬声器单元间的距离受到限制，该功能可展宽重放声象的位置，以得到更好的立体声效果。

3.采用环绕声处理技术

利用左、右两路的相减信号，经过防混迭滤波器、时间延迟电路、输出滤波器、反馈电路处理，把这种环绕声信号分别加到左、右两路信号上可在不外加机外扬声器的情况下获得具有混响和余音效果的环绕立体声信号，为节目源提供混响效果处理，使重放声具有空间感，即增强了临场感。

4.采用模块化高兼容处理技术

采用模块结构形式构成具有不同处理功能的电路；为了降低电路成本采用高兼容设计，对于线路输入和卡拉OK两种工作方式，共用环绕立体声处理电路、音量音调控制电路和功率放大等电路，用电子开关可控制和转换线路／卡拉OK两种信号，机内／机外环绕声选择和扬声器／耳机两种方式。

本实用新型的声频信号处理电路除包括线路输入部分、扬声器功放、音量音调控制电路及扬声器，还包括伪立体声／扩展立体声电路、耳机功放及耳机。

线路输入部分输入的声频信号经伪立体声／扩展立体声电路处理，将单声道信号转换为模拟立体声信号或将立体声信号转换为扩展立体声信号，处理后的信号经音量音调控制电路、扬声器功放或耳机功放，由扬声器或耳机输出。

本实用新型的声频信号处理电路还可包括环绕声处理电路；

由线路输入部分输入的声频信号经伪立体声／扩展立体声电路处理后的信号分为两组左右路信号，一组左右路信号直接输入至音量音调控制电路；另一组经环绕声处理电路延时处理后，再与直通信号迭加，输入至音量音调控制电路，经功放由扬声器或耳机输出。

本实用新型还可包括用于卡拉OK的语音输入部分、语音前置放大器、信号迭加单元及电子开关。

语音输入部分由传声器将语音信号转换为相应电信号，经语音前置放大器放大后，再输至由左右路运算放大器组成的信号迭加单元，经过伪立体声／扩展立体声电路的线路输入信号与上述语音输入信号迭加，再经由二组开关组成的电子开关控制，其中一组作线路／卡拉OK切换，另一组作机内／机外环绕声切换，经切换选择的信号输入至环绕声处理电路，处理后的信号再与直通信号迭加，迭加信号输入至音量音调控制电路，经功放由扬声器或耳机输出。

所述伪立体声／扩展立体声电路由二个同相放大器、四个反相放大器、一个衰减网络、一个低通网络、一个RC双T网络、二个移相网络、一个反相串音网络、一组用以选择伪立体声及扩展立体声处理信号的双路控制转换开关及二个射随器组成。

所述环绕声处理电路包括：分别由运算放大器组成的缓冲器、相减器、防混迭滤波器、输出滤波器、放大器及由斗链级式延迟器组成的延迟电路，还有双路射随器、射随衰减网络、反馈单元以及时钟驱动电路、混响时间调节电路。

经电子开关切换选择的信号经起阻抗变换作用的缓冲器处理后，输至相减器，两路信号同相成分相抵消，异相成分相加，再经射随衰减网络处理，使信号电平适当衰减（至100mv左右）后，再经防混迭滤波器滤除高于时钟频率二倍以上的信号成分，滤波后，通过斗链级式延迟电路延时，由时钟驱动电路产生的时钟信号控制从一级输送至下一级，经延时的信号输至输出滤波器滤除输出信号中剩余的时钟信号，再经放大器放大，放大后的信号经双路射随器输送至音调控制电路输入端与来自伪立体声／扩展立体声电路的信号迭加；反馈单元将输出滤波器的部分输出信号反馈到防混迭滤波器输入端。本电路采用射随电路控制环绕声信号的直流电位，防止波形对消，频响变坏。

所述延迟电路采取斗链级式延迟器，每个斗链级含有一个电容及一个作开关用的四极管。

所述射随衰减网络由一个三极管构成射极跟随器，由电阻组成分压衰减器；所述反馈单元由阻容元件串联组成；射随衰减网络及反馈单元组成一厚膜电路，以提高一致性及便于拆卸。

所述扬声器功放为无输出电容式（OCL）功放电路，以便于提高功率及扩展频率范围。

本实用新型具有如下效果：

由于本实用新型的声频信号处理电路具有伪立体声／扩展立体声及环绕立体声处理功能，采用本电路可改善声音重放系统的音质，提高视声器材如电视机、录音机的音响效果；由于本电路提供了卡拉OK、多种切换控制和多种切换方式，可提高声音重放系统的使用价值；同时各种控制信号可与遥控电路连接，便于遥控转换。由于本实用新型采用模块化设计实现了低成本高兼容的一机多能设计，且本装置中该电路部件可拆卸组合，形成声频信号处理系列电路，便于根据需要选用。

本电路采用低成本的通用器件，在产品价格不高的情况下，提高了产品性能，例如：一般采用1024级的斗链式延迟器件，最大不失真电路延时为51.2ms，本实用新型配合射随衰减网络，经其衰减输出可保证不失真电路延时至102.4ms以上，再用反馈单元的阻容反馈元件产生余音效果，可听到3－4个回音。

附图说明：

图1：现有声频信号处理电路框图；

图2：本实用新型的声频信号处理电路电路框图（1）；

图3：本实用新型的声频信号处理电路电路框图（2）；

图4：本实用新型的声频信号处理电路电路框图（3）；

图5：本实用新型的伪立体声／扩展立体声电路图；

图6：本实用新型的环绕声处理电路框图；

图7：本实用新型的环绕声处理电路中的反馈电路及射随衰减电路图。

图8：本实用新型的声频信号处理电路图。

结合附图对本实用新型的技术特征说明如下：

如图1所示，现有一般电视机声频信号处理电路包括线路输入部分10、扬声器功放4、音量音调控制电路2和扬声器12；

线路输入信号由线路输入部分10输入，直接经音量音调控制电路2调节，经扬声器功放4放大后，由扬声器12输出。

如图2所示，本实用新型的声频信号处理电路除包括线路输入部分10、扬声器功放4、音量音调控制电路2和扬声器12以外，还增加了将单声道信号及立体声信号分别转换为伪立体声信号及扩展立体声信号的伪立体声／扩展立体声电路1，输出部分增加了耳机功放5、耳机13以及用于选择输出渠道的电子开关3。

由线路输入部分10输入的声频信号可以是由电视广播的单声道信号（预先变成两路单声道信号），也可是由录象机来的立体声信号，该信号经伪立体声／扩展立体声电路1处理，将单声道信号转换为伪立体声信号，将立体声信号转换为扩展立体声信号，输出信号送至音量音调控制电路2经电子开关3选择送至扬声器功放4由扬声器12输出或耳机功放5由耳机13输出。

本实用新型的扬声器功放4采取无输出电容式OCL功放电路，以利于提高功率输出及展宽频率范围。

如图3所示，本实用新型的声频信号处理电路还包括环绕声处理电路9。

由线路输入部分10输入的声频信号经伪立体声／扩展立体声电路1处理后，一组信号送至音量音调控制电路2，另一组信号送至环绕声处理电路9，经环绕声处理电路9处理的信号与前一组信号迭加，一组可作线路输出15，另一组输至音量音调控制电路2，并经电子开关3选择输出。

如图4所示，本实用新型的声频信号处理电路还可包括用于卡拉OK的语音输入部分11、语音前置放大器6、信号迭加单元7及电子开关8；

语音输入部分11由传声器将语音信号转换为相应电信号，经语音前置放大器6放大后，经左右两路运算放大器组成的信号迭加单元7，将经过伪立体声／扩展立体声电路1处理的线路输入信号与语音输入信号迭加，再送至由二组开关组成的电子开关8，电子开关8根据工作模式分别把线路信号或卡拉OK信号送至环绕声处理电路9，此电子开关8还控制机内／机外环绕声转换，机外环绕声14，供机外扬声器使用；经环绕声处理电路9处理的信号与经伪立体声／扩展立体声电路1处理的信号相迭加，一组作线路输出15，另一组至音量音调控制电路2作调整，并输入至电子开关3选择由扬声器功放4或耳机功放5输出。

如图5所示，本实用新型的声频信号处理电路中的伪立体声／扩展立体声电路1由二个同相放大器（101、102）、四个反相放大器（103、104、105、106）、一个衰减网络107、一个低通网络111、一个RC双T网络112、二个移相网络（108、110）、一个反相串音网络109、一组双路控制转换开关（113、114）及二个射随器（115、116）组成；其中，反相串音网络109为一电阻；低通网络111为RC低通滤波器；相移网络108、110由电阻和电容器并联组成。

对伪立体声处理：所述输入信号10为单声道左右路信号，左路输入信号经一同相放大器101放大再经衰减网络107衰减与左路输出反馈信号相迭加进入一反相放大器放大103，再经转换开关113和射随器115输出形成左路信号；右路输出信号由三路信号组成，一路由右路输入信号经同相放大器102放大后，经RC双T网络112选频处理形成反相信号；一路由左路输出反馈信号经衰减和低通网络111处理后，再与第一路信号迭加以补偿在选频处理中的幅值损失；再一路为右路输出端反馈信号；此三路信号迭加后经反相放大器104放大，再经转换开关114和射随器116输出形成右路伪立体声信号。

对扩展立体声处理：所输入的信号为立体声信号，左路输出信号由二路组成，第一路由左路输入信号经同相放大器101放大再经衰减107衰减与左路输出反馈信号一起输入移相网络108处理，第二路由右路扩展后的信号经左右路共用的反相串音网络109形成反相串音信号与第一路信号迭加，该迭加信号经反相放大器105及转换开关113和射随器115形成左路扩展立体声信号；右路输出信号由二路组成，第一路为伪立体声处理的右路输出信号再经移相网络110处理的信号，第二路由左路扩展后的信号经左右路共用的反相串音网络109形成的反相串音信号，这两路信号迭加后再经反相放大器106及转换开关114和射随器116形成右路扩展立体声信号。

如图6所示，本实用新型的声频信号处理电路中的环绕声处理电路9包括：分别由单运算放大器组成的缓冲器901、相减器902、防混迭滤波器904、输出滤波器908、放大器909以及由斗链级式延迟器组成的延迟电路905、时钟驱动电路906、混响时间调节器907、射随衰减网络903、双路射随器911及反馈单元910；

延迟电路905由1024级斗链器件组成，每个斗链级由用于储存信号的电容和一用作开关的四极管组成。

本电路采用射随电路控制环绕声输出信号的直流电位，本电路在双路射随器911输出信号与伪立体声／扩展立体声电路1的输出信号迭加时，可防止产生信号对消。

经电子开关8切换选择的输入信号经作为隔离级的缓冲器901处理，处理后的信号输至（R－L）相减器902，两路信号同相成分相抵消，异相成分相加，再经射随衰减网络903处理，使信号电平适当衰减后，再经防混迭滤波器904滤除高频成分，滤波后，输至延迟电路905，延迟电路905由时钟驱动电路906产生的时钟信号控制从一级输送至下一级（时钟越慢，信号通过该电路的时间越长），经延时的信号输至输出滤波器908滤除输出信号中剩余的时钟信号（防止干扰），再经放大器909放大，放大后的信号经双路射随器911输送至音量音调控制电路2输入端与来自伪立体声／扩展立体声电路1的信号迭加（因延迟电路905的输入电平比线路输入信号电平低，故将环绕声信号经放大器909放大后再与来自伪立体声／扩展立体声电路的信号迭加）；反馈单元910将输出滤波器908的部分输出信号反馈到防混迭滤波器904的输入端，因延迟电路905的延迟作用可形成多次反馈效果。

其中，R－L相减器902对单声道信号作右路处理，故用右路减去左路获得与两路不同相的信号成分，而对立体声信号则用R－L和L－R，效果相同，因两路信息不同。

在环绕声处理电路中：采用LCπ型滤波与有源低通滤波电路串联组合成防混迭滤波器，减少有源器件和阻容件的数量，选用RLC的参数使滤波器用误差为20％的普通阻容元件就可以得到一致性好的滤波指标，有利于降低成本；本实用新型仅用单运算放大器就可达到带外衰减48dB／oct以上的效果，而一般用单运算放大器滤波带外衰减低于12dB／oct。

如图7所示，本实用新型的声频信号处理电路中的射随衰减网络903由一个三极管构成射极跟随器，由电阻串联组成分压衰减器。

来自相减器902的输入信号加在射极跟随器的基极，由射极电阻输出信号，经分压电阻衰减输出加给防混迭滤波器904；由输出滤波器908输出的信号经反馈单元910，多次进入防混迭滤波器904，形成余音效果。

所述射随衰减网络903及反馈单元910组成一厚膜电路，以保证电路的一致性。

如图8所示，其为本实用新型实施例的电路图，该电路由11块集成电路、一块厚膜电路和若干三极管、二极管以及阻容元件组成；

其中：

语音前置放大器6采取集成电路（CD7325GS）601，用以放大两路传声器的输入信号；

伪立体声／扩展立体声电路1采取集成电路（TDA3810）602，用以根据输入信号的特征作相应切换，在伪立体声状态，对右路作反相处理，使两路信号异相；在扩展立体声状态，对双路作相移处理；

信号迭加单元7、环绕声处理电路9中的缓冲器901采取集成电路－－四路运算放大器（LF347N）604，其中两路作迭加单元使线路和传声器输入信号进行迭加；一路用作缓冲器901，用于隔离前后级；

电子开关8、3采取集成电路（CD4053CP）603、611，它们分别由两组开关组成，根据切换情况选用；

环绕声处理电路9中的延迟电路905采取集成电路（CD3207）605，其由1024个斗链级，每级含有一个可存电荷的电容和一个用作开关的四极管组成，输入信号由时钟控制，从一级送到下一级，可获得5～100ms的延时；

时钟驱动电路902采取集成电路（CD3102）－606；

相减器902、防混迭滤波器904、输出滤波器908及放大器909采取集成电路（LF347N）607；

反馈单元910及射随衰减电路903组成一厚膜电路（HM014）608，其具体电路如图7所示；

音量音调控制电路采取集成电路（CD7630CP）610。

本实用新型的声频信号处理电路适用于国产大屏幕彩色电视机，也可与图象处理电路结合用于改造一般电视机及其它视声系统。

Claims (9)

1、一种电视机声频信号处理电路，其包括线路输入部分、扬声器功放、音量音调控制电路及扬声器，其特征在于，其还包括伪立体声/扩展立体声电路、耳机功放及耳机；

线路输入部分输入的声频信号经伪立体声/扩展立体声电路处理，将单声道信号转换为模拟立体声信号或将立体声信号转换为扩展立体声信号，处理后的信号经音量音调控制、扬声器功放或耳机功放，由扬声器或耳机输出。

2、根据权利要求1所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，其还包括环绕声处理电路；

由线路输入部分输入的声频信号经伪立体声／扩展立体声电路处理后的信号分为两组左右路信号，一组左右路信号直接输入至音量音调控制电路；另一组经环绕声处理电路延时处理后，再与直通信号迭加，输入至音量音调控制电路，经功放由扬声器或耳机输出。

3、根据权利要求1或2所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，其还包括用于卡拉OK的语音输入部分、语音前置放大器、信号迭加单元及电子开关；

语音输入部分由传声器将语音信号转换为相应电信号，经语音前置放大器放大后，输入至由左右路运算放大器组成的信号迭加单元；经过伪立体声／扩展立体声电路处理的线路输入信号与语音输入信号迭加，再经由二组开关组成的电子开关控制，其中一组为线路／卡拉OK切换，另一组为机内／机外环绕声切换，经切换选择的信号输入至环绕声处理电路，再与直通信号迭加，迭加信号输入至音量音调控制电路，经功放由扬声器或耳机输出。

4、根据权利要求1所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，所述伪立体声／扩展立体声电路由二个同相放大器、四个反相放大器、一个衰减网络、一个低通网络、一个RC双T网络、二个移相网络、一个反相串音网络、一组用以选择伪立体声及扩展立体声处理信号的双路控制转换开关及二个射随器组成；

对伪立体声信号：所述输入信号为左、右路单声道信号，左路输入信号经一同相放大器放大再经衰减网络与左路输出反馈信号相迭加进入一反相放大器放大，再经转换开关和射随器输出形成左路伪立体声信号；右路输出信号由三路信号组成，一路由右路输入信号经另一同相放大器放大后，再经RC双T网络选频处理形成反相信号；一路由左路输出反馈信号经低通网络处理后，再与第一路信号迭加；再一路为右路输出端反馈信号；此三路信号迭加后经反相放大器放大，再经转换开关和射随器输出形成右路伪立体声信号；

对扩展立体声信号：所输入的信号为立体声信号，左路输出信号由二路组成，第一路由左路输入信号经同相放大器放大，再经衰减网络后与左路输出反馈信号一起输入移相网络处理，第二路由右路扩展后的信号经左右路共用的反相串音网络形成反相串音信号与第一部分信号迭加，该迭加信号经反相放大器、转换开关和射随器形成左路扩展立体声信号；右路输出信号由二路组成，第一路为伪立体声处理的右路输出信号再经RC移相网络处理的信号，第二路由左路扩展后的信号经左右路共用的反相串音网络形成的反相串音信号，这两路信号迭加后再经反相放大器、转换开关和射随器形成右路扩展立体声信号。

5、根据权利要求2所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，所述环绕声处理电路包括：分别由运算放大器组成的缓冲器、相减器、防混迭滤波器、输出滤波器、放大器及由斗链级式延迟器组成的延迟电路，还有双路射随器、射随衰减网络、反馈单元以及时钟驱动电路、混响时间调节电路；

经电子开关切换选择的信号经缓冲器处理后，输至相减器，再经射随衰减网络处理，使信号电平适当衰减后，再经防混迭滤波器滤除高于时钟频率二倍以上的信号成分，滤波后，通过斗链级式延迟电路延时，由时钟驱动电路产生的时钟信号控制，从一级输送至下一级，经延时的信号输至输出滤波器滤除输出信号中剩余的时钟信号，再经放大器放大，放大后的信号经双路射随器输送至音调控制电路输入端与来自伪立体声／扩展立体声电路的信号迭加；反馈单元将输出滤波器的部分输出信号反馈到防混迭滤波器输入端。

6、根据权利要求4所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，所述反相串音网络为一电阻；所述低通网络为RC低通滤波器；所述移相网络由电阻及电容器并联组成。

7、根据权利要求5所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，所述延迟电路采取斗链级式延迟器，每个斗链级含有一个电容及一个作开关用的四极管；所述射随衰减网络为一个三极管构成射极跟随器，由电阻组成分压衰减器；所述反馈单元由阻容元件串联组成。

8、根据权利要求5所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，所述射随衰减网络及所述反馈单元组成一厚膜电路。

9、根据权利要求5所述的电视机声频信号处理电路，其特征在于，语音前置放大器采取集成电路CD7325GS，用以放大两路传声器的输入信号；

伪立体声／扩展立体声电路采取集成电路TDA3810；

信号迭加单元、环绕声处理电路中的缓冲器采取集成电路一四路运算放大器LF347N，其中两路作迭加单元使线路和话筒输入信号进行迭加；一路用作缓冲器，用于隔离前后级；

电子开关采取集成电路CD4053CP，它们分别由两组开关组成；

环绕声处理电路中的延迟电路采取集成电路CD3207；

时钟驱动电路采取集成电路CD3102

相减器、防混迭滤波器、输出滤波器及放大器采取集成电路LF347N

反馈单元及射随衰减电路组成一厚膜电路；

音量音调控制电路采取集成电路CD7630CP。

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