17
第5章 音频信号处理设备
图 5-5 晶体管构成的模拟电感
18
第5章 音频信号处理设备
按图可列出下列方程：
19
第5章 音频信号处理设备
由此可得：
由于设计时 因此 所以模拟电感的电感量L0=R1R2C2，电阻值为R1。
20
第5章 音频信号处理设备
图 5-6 参量均衡器原理框图
21
第5章 音频信号处理设备
48
第5章 音频信号处理设备
3) 压限器输入/输出选择开关(COMP IN/OUT) 这个按键是对压限器中的压缩/限幅电路的接入与断开进行 选择控制的。
49
第5章 音频信号处理设备
4) 增益衰减指示表(GAIN REDUCTION) 这个指示表用dB表示增益衰减来显示压限器处理的信号， 共分五挡：0、－4、－8、－16 和－24 dB。
24
第5章 音频信号处理设备
4. 均衡器的技术指标 (1) 频响。 (2) 频率中心点误差。 (3) 输入阻抗。 (4) 最大输入电平。 (5) 输出阻抗。 (6) 最大输出电平。 (7) 总谐波失真。 (8) 信噪比。
25
第5章 音频信号处理设备
5.1.3 均衡器在扩声系统中的应用 1. 图示均衡器实例 美国DOD公司专业生产信号处理设备，其专业单、双通道
38
第5章 音频信号处理设备
图 5-13 压控型压缩器框图
39
第5章 音频信号处理设备
压控放大器一般都采用压控可变电阻来控制增益。图 5-14(a)为场效应管压控可变电阻原理图。当加在漏极D与 源极S之间的信号电压小于 0.1 V时，漏、源极之间的等效电阻 RDS将随着上述检波器检波电压得到的栅源负偏压UGS变化，二者 之间的关系如图 5-14(b)所示。
30
第5章 音频信号处理设备
图 5-11 自然频率特性及均衡器调节曲线
31
第5章 音频信号处理设备
为了满足提高音质、改善音色等要求，通常要在扩声系统 的各扩声通道中串接多频段均衡器，将音频分为几个主要部分 进行调整。
(1) 20～60 Hz之间的低频声，往往使人感到很响，如远处 的雷声。
(2) 60～250 Hz之间的频段包含着节奏声部的基础音，调 整这一频段可以改善音乐的平衡，使其丰满。
17 和图 5-18。其主要技术指标为：信噪比>90 dB；总谐波失 真<0.05%；频响(20 Hz～20 kHz)为±2 dB；其他指标均在键钮 上显示出来。
44
第5章 音频信号处理设备
图 5-17 GC2020BⅡ原理框图
45
第5章 音频信号处理设备
图 5-18 GC2020BⅡ前后面板示意图
在扩声系统中使用均衡器时还应注意以下几点： (1) 选择各频率点时要有针对性和目的性； (2) 高低音频率的调节要有限度； (3) 两个相邻频率点之间的提升和衰减不要出现大幅度的 峰谷交错，一般以不超过 3 dB为宜； (4) 各扩声通道不要按同一频响特性均衡，否则很容易引 起其频谱的不平衡，也无法表现不同声源的特点； (5) 要注意恰当使用低通滤波器。
第5章 音频信号处理设备
图 5-10 “DOD 231”前面板结构图
28
第5章 音频信号处理设备
均衡器的各种控制键钮均设在前面板上，不同厂家的产品 在设计上可能有所差异。双通道均衡器两个通道的键钮相同且 独立控制，下面我们参照图 5-9 和图 5-10 介绍均衡器的键钮 功能。
1) 频率点电平调节电位器 2) 输入电平调节电位器(INPUT GAIN) 3) 低频切除滤波器开关(LOW CUT) 4) 均衡器切入/切出开关(IN/OUT) 5) 输入信号电平显示 6) 电源开关
(3) 250 Hz～2 kHz之间包含着大多数乐器的低次谐波，如 果提升过高，会导致音乐像在电话中听到的那种音质，失掉或 掩盖了富有特色的高频泛音。
32
第5章 音频信号处理设备
(4) 如果提升 2～4 kHz频段，就会掩蔽说话的重要识别音， 导致说话者给人感觉口齿不清，并使唇音“m、b、v”难以辨别。
第5章 音频信号处理设备
第5章 音频信号处理设备
5.1 图示均衡器 5.2 压缩/限幅器 5.3 电子分频器 5.4 效果处理器 5.5 听觉激励器 5.6 其他处理设备
1
第5章 音频信号处理设备
5.1 图 示 均 衡 器
在音响扩声系统中，对音频信号要进行很多方面的加工处 理，才能使重放的声音变得优美、动听，满足人们的聆听需要。 均衡器(Equalizer，简称EQ)是将音频信号分为多个不同频段， 然后通过不同频段的中心频率对各频段信号的电平按需要进行 提升或衰减，以期达到听觉上的频率平衡的频率处理设备，即 它是一个多频段的频响处理设备。均衡器是扩声系统中应用最 广泛的信号处理设备。
图 5-3 运放模拟电感多频段均衡器
12
第5章 音频信号处理设备
图 5-4 运放构成的模拟电感13来自第5章 音频信号处理设备
根据运算放大器的“虚短”、“虚地”原理和电路基础中 的节点电流分析法，可列出如下方程：
(5-1) (5-2)
14
第5章 音频信号处理设备
由(5-1)、(5-2)两式可得
15
50
第5章 音频信号处理设备
5) 噪声门限控制与显示(EXP GATE) “EXP”是EXPANDER(扩展器)的缩写，扩展器的功能 之一是，当信号电平降低时，其增益也减小，用它可以抑制噪 声。通过旋钮设置一个低于节目信号最低值的门限(GATE)电平， 这样，低于门限的噪声就被限制，而所有节目信号可以安全通 过，这个功能对节目间歇时消除背景杂音和噪声尤其有效。
2. 对声源的音色结构加工处理 扩声系统中，声源的种类很多，不同的传声器拾音效果也 不同，加之声源本身的缺陷，可能会使音色结构不理想。通过 均衡器对声源的音色加以修饰，会得到良好的效果。
4
第5章 音频信号处理设备
3. 满足人们生理和心理上的听音要求 人们对声音在生理上和心理上会有某些要求，而且人们对 不同频率的信号的听音感觉也不一样。通过均衡器可以有意识 地提升或衰减某些频率的信号，以取得满意的聆听效果。
图 5-7 参量均衡器原理电路
22
第5章 音频信号处理设备
3. 高、低通滤波器 在均衡器设备或其他音响设备中，通常都设有高通或低通 滤波器。它们常用二阶有源或高阶有源滤波器，图 5-8(a)、(b) 分别给出了典型的二阶有源高通和低通滤波器。
23
第5章 音频信号处理设备
图 5-8 (a) 二阶高通有源滤波器；(b) 二阶低通有源滤波器
5
第5章 音频信号处理设备
4. 改善音响系统的频率响应 音响设备是由电子线路构成的，而一个音响系统又是由许 多音响设备组成的，音频信号在传输过程中会造成某些频率成 分的损失，通过均衡器可以对其进行适当的弥补。
6
第5章 音频信号处理设备
5.1.2 多频段图示均衡器的基本原理 1. LC型多频段均衡器 图 5-1 为LC型多频段均衡器原理图。由运算放大器和多个
46
第5章 音频信号处理设备
1. 前面板——键钮功能 压限器各种控制键钮大多设置在前面板上(见图 5-18)。 1) 电源开关(power ON/OFF) 这是设备的交流电源开关。按一次为开(ON)，再按一次为 关(OFF)。电源接通后对应的指示灯亮。
47
第5章 音频信号处理设备
2) 立体声和双单声道选择开关(LINK：STEREO/DUAL MONO) (1) 抬起此键，为“双单声道”(DUAL MONO)制式，此时 “通道1”和“通道2”相互独立，这是标准工作状态，该压限 器被认为是两个分离的压缩/限幅单元，可以分别处理两路不同 的信号； (2) 按下此键，为“立体声”(STEREO)制式，此时“通道1” 和“通道2”是相关联的，两通道同时工作，并且两通道控制参 量是按下列方式联系的。
51
第5章 音频信号处理设备
6) 压限器阈值(门限)调节旋钮(THRESHOLD) 这个旋钮用来控制压限器阈值的大小，它决定着在信号为 多大时压限器才进入压缩/限幅的工作状态。如压限器原理所述， 阈值设定后，低于阈值的信号原封不动地通过，高于阈值的信 号，按压限器设置的压缩比率及启动和恢复时间三个参数进行 压缩或限幅。
2
第5章 音频信号处理设备
5.1.1 频率均衡处理的意义 1. 改善声场的频率传输特性 改善传输特性是均衡器最基本的功能。任何一个厅堂都有
自己的建筑结构，它们的容积、形状及建筑材料(不同的材料有 不同的吸声系数)各不相同，因此不同构造的厅堂对各种频率的 反射和吸收状态不同。
3
第5章 音频信号处理设备
(5-3)
第5章 音频信号处理设备
在音频范围内， jωC2R1<<1，因此(5-3)式可变为
故R1∥Z3≈R1，又因
(5-4)
即
L0=R1R2C2
16
第5章 音频信号处理设备
如果在上述电路中的输入端(图中A点)再串入一个电容C1， 即可组成一个串联谐振回路，其谐振频率为
当回路谐振时，总阻抗为Z=R1，回路Q值为
(5) 4～6 kHz之间是使声音具有临场感的频段，主要影响 语言和乐器等声音的清晰度。
(6) 6～16 kHz频段影响声音的明亮度、宏亮度和清晰度， 然而提升过高，则会使语言产生齿音、s音，使声音产生“毛 刺”。
(7) 如果提升 16 kHz以上频段，容易出现声反馈而产生 啸叫。
33
第5章 音频信号处理设备
40
第5章 音频信号处理设备
图 5-14 场效应管压控可变电阻
41
第5章 音频信号处理设备
图 5-15 压控型压缩器的压缩特性
42
第5章 音频信号处理设备
图 5-16 压限器特性