伴音通道的工作原理与设计毕业设计 - 图文

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伴音通道的工作原理与设计

摘 要

伴音通道的工作原理与设计内容摘要。

本课题是在基于伴音通道的工作原理的基础上，充分研习了电视机基础的课程。希望最大限度的去设计和运用伴音通道。因此，结合珞珈学院09级电信本科所开设的课程的知识，希望最大限度结合所学课程，在基于电视机技术这门课程的基础上，充分发挥单片机方便高效性能的基础上，设计了一台电视伴音接收收音机。

有四个部分组成，包括高频调谐模块，单片机控制模块，信号处理模块，电源模块（可用实验室电源代替）。第一步，通过向单片机发出接收频道的指令，经内部程序计算后输出调谐电压。第二步，经过D/A转换成模拟电压，加到高频头，进一步实现频道的接收。第三步，高频头输出的中频信号（38MHz的图像中频和 31.5 MHz的伴音中频）在公共通道完成中差拍出6.5MHz的第二伴音中频信号。伴音通道对第二伴音中频信号进行限幅放大与鉴频得到音频信号。第四步，经电压放大和功率放大后推动扬声器，还原出电视节目声音。

关键字： 单片机 伴音通道 扬声器

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景 ························· 1 1.2 电视伴音领域的研究现状 ····················· 1

第2章 方案论证

2.1高频调谐方案选取 ························ 3 2.2信号通道芯片选取 ························ 3 2.3单片机控制方案的选取 ······················ 4 2.4 显示模块的选择 ························ 5

第3章 电视伴音接收电路

3.1 高频调谐模块 ·························· 7 3.1.1 电子调谐器的基本组成 ················· 7 3.1.2 电子调谐器与单片机的接口 ··············· 7 3.1.3 电路测试 ······················· 8 3.2 信号处理模块

3.2.1 公共通道 ······················· 8 3.2.2 伴音通道 ······················· 11 3.3 单片机控制模块 ························· 13 3.3.1 DAC0832 ························ 13 3.3.2 4×4矩阵键盘 ····················· 14 3.3.3 液晶显示屏 ······················ 14

第4章 实物制作及电路焊接中存在问题

4.1电路的焊接 ··························· 16 4.2 焊接故障分析 ·························· 16

结 论 ············································································································································· 16 参考文献 ······························· 18 附录 一 ······························· 19 附录 二 数字部分实物图 ······················· 20 附录 三 实验中需要的源程序代码 ·················· 20 后 记 ································ 27

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

丰富的电视节目已深入到人们的生活中，但看电视只能是闲暇的娱乐活动。在工作或旅途中一般无法收看电视节目，只能借助带电视伴音接收功能的收音机来收听电视节目，但这种传统的收音机信噪比低，接收的频道数目有限，有逃台现象，难以满足人们听“电视机”的需求。本作品发挥单片机灵活强大的控制功能，制作了一台数调电视伴音接收机。它具有调谐准确、接收信噪比高、操作简便、人机界面友好等优点。克服了上述传统收音机存在的不足，实现全频道电视伴音高信噪比接收。

而且在整个酒店房间或家庭居住的房子里，都可以实现电视伴音，人们忙于自己的事情而没时间看电视时。边做事编收听电视新闻或者娱乐节目和流行音乐等，都可使用本课题作品的思路。实现人与节目的亲密接触，不错过重要新闻或者节目。

1.2 电视伴音领域的研究现状

电视伴音响度不一致是近年一直被讨论并试图解决的问题。电视伴音响度控制

技术包括响度的测量和响度控制两部分。响度测量技术的关键是选择准确的响度测量设备并读取合适的响度数据。建议采用符合ITU相关标准的响度表。对于各类响度仪表和监测软件，可使用ITU《Report ITU-R BS.2217 Compliance material for

Recommendation ITU-R BS.1770》提供的标准测试音频文件进行校准。 相关厂商提供了符合ITU标准的响度监测设备。除图1几种响度表模型外，还包括其他不同显示模式的响度表：显示实际响度数值的响度表、柱状表、雷达表等。部分厂商推出了基于音频工作站的响度插件，或者可独立运行的实时响度监测软件，以及可以对音频文件进行响度分析的软件。响度控制技术可以分为两大类：节目响度归一化技术，即通过设备、人工等手段，把节目响度控制在目标值；元数据控制技术，即在节目制作端写入该节目响度元数据，接收端用户自行设定自己期望的响度值，对该节目进行还原。设备自动控制包括对信号进行自动控制和对文件进行自动控制。对信号控制：在通路中嵌入自动响度处理设备，调整设备参数，使节目响度达到目标值。自动控制的关键是参数的设定，包括目标值、控制门限值、响度范围、分频段设置参数、LIMIT、AGC值。制作域可以针对不同节目类型设置合适的参数，播出域则需要放宽门限，对信号

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进行较“弱”控制，避免已经控制过的信号被二次处理，影响主观听感。对文件控制：对文件进行响度分析，获知响度，根据目标值平移节目电平，使节目达到目标响度。文件处理的关键是目标值的设定及limit参数设定，电平平移容易发生信号过大的危险，需要设上限保护。元数据控制技术，需要在电视节目的制作，播出，传输，分发及用户端全流程配合，保证在制作领域写入的节目响度元数据信息可以伴随节目信号正确传输到用户机顶盒。

采用元数据技术，制作人员可以根据不同节目的制作特点进行较为自由的节目制作，无需按照某一固定目标值进行响度控制。用户在收到伴有元数据信号的节目后，可根据自己的欣赏习惯和家庭音响环境，在接收端进行播放响度的设置。

采用响度元数据方式需要电视制播全链路的配合，该方式的实现由于牵涉较多设备和系统投入，在广电系统全面实施需要较长的周期。播出响度动态范围指一个频道全天播出节目的响度范围一致，采用快速模式获得，它应该与节目响度范围一致，在响度舒适区范围内活动，极限不应超出容忍区上限。该指标可以解决播出响度跳变问题，应使用24小时不间断监测，并能自动生成响度曲线的设备进行监测。我们有多种技术可以选择，这几种主流的响度控制技术分别得到不同电视播出机构的认同，包括JUNGER公司的LEVE MAGIC R、杜比实验室的元数据技术以及TC公司的响度控制技术，甚至有芯片厂商参与其中，他们热哀于提供各种响度处理的大规模芯片，使得声音的响度处理变得更加容易。以上分析了几种主要的响度控制技术，就我们当前大多数电视台节目制作和播出的情况来看，在线式传统的压限处理依然可以发挥作用，元数据技术应用离电视播出系统可能还很遥远，基于杜比对白归一的文件处理技术对于以硬盘播出系统为主的有很好的应用价值。

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图 3.1 高频调谐器单元电路原理图

3.1.3 电路测试

在用电子调谐器进行调台前，对于其4脚，先不使用单片机控制模块对其控制，而通过一个电位器连接9V的电源，通过调节电位器来改变高频头4脚电压，以此来实现电台的接收与调试。当调试出不同的电台时，记录4脚的输入电压，方便后期使用单片机控制模块对其直接控制，同时也说明电子调谐器模块硬件焊接正确。

3.2 信号处理模块

3.2.1 公共通道

在电视原理中，图像中频信号和第一伴音中频信号的公共路径被称为公共通道。它

由预中放、声表面滤波器及UPC1366组成。它的作用是对高频头输出的中频信号进行放大和视频检波等处理，解调出视频全电视信号，并差拍出第二伴音中频信号。本作品采用UPC1366及外围的一些电路来实现公共通道功能。 （1）预中放

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图3.2 预中放电路

预中放电路如上图2-4所示为共射放大电路。对滤波而言，信号幅度越小，滤波

效果越好。中频放大器是选频放大器为了保证良好的滤波效果，应该“先滤波后放大”，但由于高频头输出的中频信号幅度较小，信号经过滤波器后幅度将衰减20dB左右，导致信噪比下降。因此，在信号进行滤波之前，增加一级中频放大器，电压增益为20dB 左右，用于补偿滤波器的插入损耗。 （2）声表面滤波器

声表面滤波器的作用是能够一次形成所需的中频幅频特性曲线，高频头输出的信号通过它来实现滤波后的宽带型曲线和窄带型曲线。SAWF是的优点是矩形系数好，频率响应平坦，带外抑制大于等于40dB,体积小，可靠性高，使用时不需要调整等。另外，在集成电路UPC1366的第一脚和第四十脚之间连一个2.2uH的选频电感来实现公共通道的选频功能。

（3）upc1366

upc1366它包括四级宽带放大器，检波器，预视放，噪声抑制，AGC电压检出，中频放大器。upc1366具有以下特点：较高的灵敏度，增益高；适用于键空式、峰值式、或手动式增益控制；图象中频放大器第一级为平衡式差动电路，能直接连接声表面滤波器；外围元件少，成本低，调整简单。

本作品公共通道电路图如图3.3所示

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3.3 公共通道电路图

由混频级送来的中频信号经Q5激励，通入声表面滤波器，形成中放曲线，输入到uPC1366C的⑻、⑼脚，在内电路进行放大。内中放电路有四级。为稳定工作点，末级中放的输出端，通过内电路电阻和第一中放输入端构成直流负反馈电路，⑽、⑾脚之间的电容，是消除在这个直流反馈电路中可能出现的交流负反馈，使电路增益不致于降低。检波采用了性能较优越的同步检波器，它包含限幅放大器和双差检波器两部分，⑴、⒁脚之间的LC回路是限幅器的调谐回路，谐振于38MHz。检出的视频信号，差拍出6.5MHz的第二伴音中频信号。⑵脚接地，选用峰值AGC。⑷脚的外接元件是AGC检波级的负载。高放AGC由⑹脚输出，它是属于正向控制型。⑸脚的电位器可调节高放AGC的延迟量，延迟量太小，高放AGC过早起控，接收弱信号时，整机的增益不足；延迟量过大，则AGC起控过慢，接收强信号容易堵塞通道。

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3.2.2 伴音通道

伴音通道的作用是将预视放输出的6.5MHZ第二伴音中频信号限幅放大﹑鉴频﹑解调出音频信号，再由音频功率放大器放大，获得所需的额定输出功率，推动扬声器发声，还原出电视伴音。

伴音通道通常由伴音中频提取电路﹑伴音中放限幅电路﹑鉴频器﹑去加重电路﹑音量音调控制电路和音频功率放大器组成。由于内部集成有功率放大电路，我们选用集成电路UPC1353。

以下是伴音通道中各部分电路的作用： （1）伴音中频分离电路

电路的作用是从预视放输出的信号中分离出6.5MHZ第二伴音中频调频信号。 （2）伴音中放限幅电路

公共通道中，为了减少伴音对图像的干扰，对伴音中频信号进行了大幅压缩，由预视放输出的第二伴音中频信号幅度过小，不能满足鉴频器的工作要求。为此，需要伴音中放电路进行放大。

在UPC1353构成的伴音通道中，伴音中放和限幅电路一般由差动放大器组成，第三级差动放大器具有限幅特性，在放大信号的同时还能切除伴音中频信号正负半周上寄生的调幅干扰，消除了可能产生的“蜂音”。 （3）鉴频器

鉴频器的作用是从6.5MHZ第二伴音中频信号中取出音频信号。工作过程为：先将调频波变换成调频调幅波，使其振幅的变化正比于频率的变化，即包络变化规律与频率变化规律相同。然后，利用幅度检波器还原出音频信号。

图3.5 鉴频曲线

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本作品伴音通道的电路图如图3.6所示：

图3.6 伴音通道电路绘制图

UPC1353 ⑶脚输出的信号经三极陶瓷滤波器的选通，将第二伴音中频信号选出，送

到UPC1353的⑿、⒀脚进行中频放大。中频电路有三极，⑿、⒀脚之间的电阻是第一中放管的偏置电压通路，电容是交流旁路电容。

鉴频器是幅频转换采用一个LC回路，鉴频采用差分峰值检波。其输出的音频信号送到受直流电子控制的音量放大器进行放大，接在⒁脚的电位器可放变放大器的直流偏置量，即可改变其放大量，故称为直流音量控制或电子音量控制。此级放大的音频信号由⑷脚输出，再回到⑺脚输入音频放大器进行放大。⑶脚的电容与内电路的电阻组成去加重网络。放大的音频信号由⑻脚输出，连接于⑼脚与输出端的电容是攻放级的自举电容。

UPC1353使用两组电源：一组由⑸脚输入的12V电源，供中放、鉴频、电子音量控制用；另一组是由⑽脚输入的18V电源，供音频放大级用。

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