专利名称：能灵活控制音调和动态的音响控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音响效果的控制电路。它是在均衡器的基础上融入了动态处理技术，构成了一种称之为动态均衡器的新型控制器。
均衡器的实质是一个可调选频网络。无论是何种形式的均衡器，其本质都是通过可调节元件人为地提高或抑制输入信号中某些频率成份，达到控制音调的目的。目前最流行的是多频段图示均衡器。它是在多频段均衡器的基础上增加了对各窄带增益升降调节的显示单元。它能以醒目的、实时变化着的图形方式，直观地显示出音乐信号中各个频率成份的升降电平变化。但任何均衡器对乐曲的控制能力仅限于音调，对动态效果不能产生影响。动态处理器，亦称动态压缩扩展器。它的主要应用是在音响的降噪电路中，比如杜比降噪系统在录制时对低电平信号提升量大，对高电平信号提升量小或不提升，而在重播时再按互补的方法加以还原；在dbx降噪系统中将输入信号的动态范围在录制时按对数压缩为1/2，而重播时扩展为2倍。其中都使用了动态处理技术。80年代后各种降嗓系统逐渐集成化，也产生了便于灵活应用的单纯动态处理功能的集成电路，如NE570、NE571、NE572等。
本实用新型的目的是针对上述均衡器控制能力的局限性，应用现有动态处理技术，提出了一种巧妙地将动态处理器与均衡器有机结合在一起的新型动态均衡器。这种动态均衡器不权兼容了普通均衡器的功能，还能进行灵活的动态处理和动态、音调二维处理。
本实用新型的技术方案有两种。方案一为可调选频网络兼用的动态均衡器，方案二为独立可调选频网络的动态均衡器。
方案一是由适配单元、可调选频网络、转换单元、动态量设定单元、动态处理单元、输入单元组成。其连接关系为适配单元的输出端连接到可调选频网络的输入端和转换单元的输入端A。可调选频网络的输出端连接到转换单元的输入端B和动态量设定单元的输入端。转换单元的输出端C连接到动态处理单元的输入信号端。动态量设定单元的输出端连接到动态处理单元的控制信号端，动态处理单元的输出端连接到输出单元的输入端。参见
图1。
上述电路单元的功能描述。
适配单元对不同信号源的输入信号进行匹配。通常所使用的信号源有调谐头(TUNER)、卡座(TAPE)、CD机(CD)、电视机音频输出、卡拉OK机的输出、电唱机的输出等。它们的输出电平以及输出阻抗各不相同。适配单元的作用就是对这些不同的信号源在电平上和阻抗上进行匹配，在它的输出端达到统一的输出电平和输出阻抗，同电路的下一级相匹配。
可调选频网络人为地抑制或提高音乐中的某些特定频率成份，达到改变音乐音调的目的。其功能与现在的普通均衡器的作用相同。
转换单元选择输出端C与输入端A或输入端B导通，可使用普通开关或电子模拟开关。
动态量设定单元对可调选频网络输出信号的幅度进行调节，获得适当的控制信号以便对动态处理单元进行适当的控制。并设置电压门限，防止动态处理程度超出设计范围。
动态处理单元以控制信号为依据，对输入信号作相应的动态处理。如果是动态扩展器，控制信号越大，动态处理单元对输入信号的增益越高，如果是动态压缩器，控制信号越大，动态处理单元对输入信号的增益越低。
输出单元用于激励功率放大器或与下一级电路匹配。
下面对方案1的工作原理作进一步说明。电路中的电信号分为两大类一为主信号，即音乐信号；二为控制信号。主信号由转换单元的选择作用产生了两条路径一是适配单元→转换单元→动态处理单元→输出单元；二是适配单元→可调选频网络→转换单元→动态处理单元→输出单元。两条路径的区别在于是否经过了可调选频网络。路径一没有通过，因此信号经此路径后音调不发生变化；路径二经过可调选频网络，因此信号经此路径后音调随可调选频网络的调节而发生变化。电路中的另一类信号(控制信号)始终是由适配单元-可调选频网络-动态量设定单元到达动态处理单元的控制信号端。控制信号源于音乐信号，它经过了可调选频网络和动态量设定单元的处理。通过可调选频网络，选出音乐中特定的频率成份，并作为动态处理单元的控制信号，当特定频率成份的信号强时，由于控制信号对动态处理单元的作用，使动态处理单元此刻的增益在某一初始增益上提高(若动态处理单元为动态扩展)或降低(若动态处理单元为动态压缩)。当特定频率成份信号弱时，尽管此刻其它频率成份信号强，但由于可调选频网络的滤波作用，产生的控制信号很小，动态处理单元此刻的增益几乎不变，维持在某一初始增益上。这样，通过调节可选频网络能有目的地针对某些特定频率成份对乐曲作相应的动态处理。也就是说，对乐曲的动态处理借用可调选频网络得以灵活地实现，这正是本实用新型最独特之处。动态量设定单元串在控制信号路径中，主要目的是调节达到动态处理单元的控制信号强弱，对动态处理的程度作人为的选择。
当转换单元选择输出端C与输入端A导通，动态均衡器处在动态处理状态。由于动态处理单元的控制信号经过了可调选频网络的处理，而输入信号未经处理，因此动态均衡器的功效是依据可调选频网络设定的频率曲线仅对乐曲的动态作相应的处理。假设动态处理单元为动态扩展器，可调选频网络设定的频率曲线为低音区提升，高音区抑制。动态扩展器的控制信号经过了可调选频网络的处理，结果是仅允许乐曲中低音成份通过，对乐曲进行动态扩展是以低音成份为主要依据，其总体效果是把乐曲中低音成份动态扩展，即把低音的力度加大。若调节动态量设定单元，使动态处理单元的控制信号为零，动态均衡器将等效于信号直通。
当转换单元选择输出端C与输入端B导通，动态均衡器处在动态处理状态。由于动态处理单元的控制信号和输入信号经过了同一可调选频网络的处理，因此动态均衡器的功效是依据可调选频网络设定的频率曲线对乐曲的音调和动态同时进行相关处理。假设动态处理单元为动态扩展器，可调选频网络设定的频率曲线为低音区提升，高音区抑制。动态扩展器的输入信号和控制信号都经过了可调选频网络的处理。输入信号经过处理，结果是改变了音调，使低音区音量加重。控制信号经过处理，结果是改变了乐曲动态，使低音区的力度加大。若调节动态量设定单元，使动态处理单元的控制信号为零，动态均衡器将等效于普通均衡器。
综上所述，方案一具有以下特点1.根据可调选频网络设定的频率特性独立调节音调(相当于普通均衡器)。2.根据可调选频网络设定的频率特性独立调节动态。3.根据可调选频网络设定的频率特性对音调和动态作相关二维调节。4.动态处理的程度在一定范围内任意设定。
方案二是由适配单元、可调选频网络1、可调选频网络2、转换单元、动态处理单元、动态量设定单元、输入单元组成。其连接关系为适配单元的输出端连接到可调选频网络1和2的输入端，以及转换单元的输入端A。可调选频网络2的输出端连接到转换单元的输入端B。可调选频网络1的输出端连接到动态量设定单元的输入端。动态量设定单元的输出端连接到动态处理单元的控制信号端。转换单元的输出端C连接到动态处理单元的输入信号端。动态处理单元的输出端连接到输出单元的输入端。参见图2。
方案二保留了方案一的主要技术特征，在不改变其发明主体构思的基础上将方案一的可调选频网络用可调选频网络1和可调选频网络2取代。它改变了方案一中动态处理和音调处理兼用一个可调选频网络的特点，分别用可调选频网络1和2调节动态和音调。由于两个可调选频网络相互独立，可实现音调调节和动态调节遵循各不相同的频率特性，拓展了方案一的功能，需要指出的是，在方案二中转换单元的设置并非必须，因为可以把可调选频网络2调节为平坦的频率特性而达到A、B两信号等同。换句话说，如果去掉转换单元，将B、C连通。只要维持可调选频网络2为平坦的频率特性，动态均衡器同样可以处于动态处理状态。
方案二与方案一的工作原理类似，各单元的作用也相同，这里不作赘述。方案二具有以下特点1.根据可调选频网络2设定的频率特性独立调节音调(相当于普通均衡器)。2.根据可调选频网络1设定的频率特性独立调节动态。3.根据可调选频网络1和2设定的频率特性对动态和音调作非相关二维调节。4.动态处理程度在一定范围内任意设定。
上述两种方案，都具有对乐曲的音调和动态进行灵活控制的功能。均衡器技术在音响设备上的应用已有相当长的历史，它较有效地解决了音乐制作和传输过程中因各个环节幅频特性不一致造成的音调失真，也为达到特殊音调效果提供了调整手段。但要解决音乐制作和传输过程中造成的动态失真，或要达到特殊的动态效果就无能为力。本实用新型提出的动态均衡器方案，把均衡器和动态处理器有机地相结合，实现了对乐曲的音调和动态分别进行独立调节，又能同时进行灵活的二维调节的功能。这样，对音乐制作、电路传输、能量转换、空间传播以及人耳对声波的响应等各个环节造成的音调失真和动态失真可以通过动态均衡器进行人为补偿，也为追求特殊音调和动态效果提供了调整手段。当动态处理单元选用动态扩展器，动态均衡器用于音乐的重播时还兼有降噪功能，可以提高信号的信噪比。方案一具有调节方便、使用简单的优点，宜用于家庭音响设备。方案二因其控制能力更加细腻，功能完善，可用于专业音响设备。
图1、图2为技术方案一和技术方案二的电路框图。图中各电路单元未注明端口特征的左侧连线为输入端，右侧连线为输出端。实际应用中因各声道电路相同，所以图1、图2仅画出了电路的一个声道。
图1绘出了方案一中适配单元、可调选频网络、转换单元、动态处理单元、输出单元、动态量设定单元的电路连接关系。图1的电路原理在技术方案说明中有详细介绍，这里不作重复呈述。
图2绘出了方案二适配单元、可调选频网络1、可调选频网络2、转换单元、动态处理单元、输出单元、动态量设定单元的电路连接关系。图2的电路原理在技术方案说明中有详细介绍，这里不作重复呈述。
图3、图4是按照方案一实施的具体电路例。该电路选用动态扩展器作动态处理单元；动态处理量在0～+20db内连续可调，适用于家庭音响设备中作效果控制器。
图3为电路的核心部份。其中K1为电源开关、BX1为电源保险丝、B为电源变压器、D1～D4为整流二极管、C34～C41为电源滤波电容、IC1和IC2为三端稳压器7815和7915，这部份电路组成了整机所需的+15V和-15V电源；适配单元由R1～R8、C1、C2、1/2IC3、K2组成。电路设计了三种信号输入的匹配。R1、R2用于收头(TUNER)，R3、R4用于卡座(TAPE)，R5、R6用于CD。三种信号经电阻匹配后获得一致的输入电平。K2为输入信号选择开关，用于选择输入信号的种类。IC3为TL084集成器运放，其中IC3-1、IC3-2完成信号的阻抗转换并分两路输出，一路到可调选频网络的输入端，另一路到转换单元的输入端A。电路中C1、C2为隔直耦合电容，R7为运放偏直电阻，R8为输出电阻；可调选频网络由两片专用均衡器集成电路TA7796p/2(IC4、IC5)和运算放大器TL084(IC6)的两个运放单元及外围元件组成。外围电路C3～C22为均衡器的选频网络电容，W1～W10为提升或衰减调节电位器，C23～C26为去耦电容，C27为输出隔直电容，R9、R10为分压电阻。电路的工作过程是输入信号经IC4、IC5组成的10段选频电路后(对应中心频率为321Z、63HZ、125HZ、250HZ、500HZ、1KHZ、2KHZ、4KHZ、8KHZ、16KHZ)，由C27输出到R9、R10组成的分压电路。信号经电阻分压后获得适当的信号，一路经IC6-1跟随输出到动态量设定单元，一路经IC6-2跟随输出到转换单元；转换单元可用普通开关或电子横拟开关完成。这里是选用普通开关K3完成。当掷C与A通，适配单元的输出直接连接到动态处理单元的输入信号端，当掷C与B通，适配单元的输出经可调选频网络后再到达动态处理单元的输入信号端；动态量设定单元中R11和D5、D6组成了限幅器，确保动态处理量不超过+20db，W11为动态量设定电位器，其设定范围为0～+20db，使用中通过对W11的调节，可获得所需幅度的控制信号对动态处理单元进行控制。IC6-3为跟随器，C28为隔直电容；动态处理单元由1/2IC7及外围电路组成。IC7为动态处理集成电路NE572N，它具有两路完全对称的动态处理电路，图中仅绘出了一个声道的电路。其中13足为控制信号输入端，动态量设定单元的输出信号经电阻R13后送入该足，9足为输入信号端，输入信号经C32隔离后输入该足，11足为信号输出端，10足为参考电平(Vf)输出端，C29、C30为外围定时电容；输出单元由IC6的第四个运放及外围元件构成。动态处理单元的输出信号送入IC6的5足，参考电平输出端接到IC6的6足，C31为去耦电容，R12为反馈电阻，这样构成了动态处理单元NB572相匹配的放大器，其输出经R15和C33隔直后作为整个电路的输出。
图4为10段频谱显示电路，它的作为是将L、R声道的混合信号(图3中的R16、R17为混合电阻)经10个带通滤波器选出对应的信号并驱动相应的显示单元。DM-5为14×10荧光点阵，这里将其中四组并用，作10段频谱显示，每段10个点。频谱显示电路为现有技术，它主要由放大器、带通滤波器、电子开关、脉冲分配选通、DM-5荧光点阵驱动、DM-5荧光点阵及电源组成。这部分电路为现有技术，具体电路不作呈述。
图5为按方案一设计的实物的前后面板图。其中1是电源开关K1，2为适配单元中的输入信号选择开关K2，3为转换单元中的转换开关K3，4为动态量设定单元中的动态量设定电位器W11，5为可调选频网络中的调节电位器W1～W10，6为荧光屏显示器，7为右声道可调选频网络中调节电位器，8为电源线，9为适配单元输入信号(Lin、Rin)对应的插座，10为输出单元的输出信号(Lout、Rout)对应的插座。
权利要求1.一种能灵活控制音调和动态的音响控制器，它的电路核心部分由适配单元、可调选频网络、转换单元、动态量设定单元，动态处理单元、输出单元组成，其特征是上述的适配单元的输出端连接到可调选频网络的输入端和转换单元的输入端A，可调选频网络的输出端连接到转换单元的输入端B和动态量设定单元的输入端，转换单元的输出端C连接到动态处理单元的输入信号端，动态量设定单元的输出端连接到动态处理单元的控制信号端，动态处理单元的轴出端连接到输出单元的输入端。
2.一种能灵活控制音调和动态的音响控制器，它的电路核心部分由适配单元、可调选频网络1、可调选频网络2、转换单元、动态处理单元、动态量设定单元、输出单元组成，其特征是上述的适配单元的输出端连接到可调选频网络1和2的输入端，以及转换单元的输入端A，可调选频网络2的输出端连接到转换单元的输入端B，可调选频网络1的输出端连接到动态量设定单元的输入端，动态量设定单元的输出端连接到动态处理单元的控制信号端，转换单元的输出端C连接到动态处理单元的输入信号端，动态处理单元的输出端连接到输出单元的输入端。
专利摘要本实用新型为能灵活控制音调和动态的音响控制器，属于一种音响效果的控制电路。它把动态处理器与均衡器有机地相结合，构成了一种新型动态均衡器。其电路核心部分如附图所示由适配单元、可调选频网络、转换单元、动态量设定单元，动态处理单元、输出单元组成。解决了均衡器只能进行音调处理的局限，可实现音调和动态二维灵活控制。它可应用于音乐制作、重播中作效果控制器，在家庭音响中可作为现行均衡器的升级产品。
文档编号H04R3/00GK2259033SQ9422986
公开日1997年8月6日 申请日期1994年11月17日 优先权日1994年11月17日
发明者张小冬 申请人:张小冬