多功能立体声相位显示及报警仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型的多功能立体声相位显示及报警仪，包括两个信号放大器、两个带通滤波器、两个限幅器、鉴相器、相位指示单元和报警电路，两个信号放大器的输入端分别接左右声道输入信号，两个信号放大器的输出端分别与两个带通滤波器的输入端连接，两个带通滤波器的输出端与分别与两个限幅器的输入端连接，两个限幅器的输出端分别与鉴相器的两个输入端连接，相位指示单元和报警电路均与鉴相器的输出端连接，还包括一个单边检测器，其两个输入端分别与两个限幅器的输出端连接。本实用新型实现了立体声单边检测和延时报警，有效避免立体声音频短暂单边和反向的误判断，能满足广播和电视播出以及音像制品高质量立体声音频制作的需要。
【专利说明】多功能立体声相位显示及报警仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种音频设备，具体涉及一种多功能立体声相位显示及报警仪。【背景技术】
[0002]立体声相位仪的原理如附图6所示。
[0003]声音在空气中的传播是有方向的。立体声的相位问题，归结到数学层面，实质上是左右声道信号的向量合成问题。令左声道信号L=2，右声道信号R=及，左右声道合成后，向量C的数学表达式是6 = j + 否。当声源处于不同的位置η(例如1，2，3)时，从上图可以很清楚的看到，AjPBn2间的夹角越小，合成向量越大；相反，当夹角越大时，合成向量的绝对值就会变小。
[0004]所谓立体声，指的是两个频率一致、相位和幅度有一定差异的音频信号，在通过摆位合适的两个监听音箱(或立体声耳机)回放时，能感觉到不同发声体的相对位置和深浅层次，感受到不同音源的空间位置。理论上，怎样才能得到立体声的相位信息？首先可以考虑单频率点的情况。
[0005]以角频率为ω的单频余旋波为例:
[0006]设左通道信号为:
[0007]X = Acos(cot)令ω为左通道的角频率，A是信号幅度，t为时间；
[0008]右通道信号为:
[0009]Y = Acos(cot+0)令0〈θ〈2π，Θ是两信号之间的相差；
[0010]单频立体声余弦波左右通道信号状态图(归一化:令A= 1，ω = I)如附图7所
/Jn ο
[0011]要得到Θ的信息，联想到数学中的三角函数积化和差公式:
[0012]cos a.cos ^=-- [cos ( α + β ) +cos ( α — β )]
[0013]将X和Y信号相乘，可得:
[0014]X*Y=-— A2 [cos (2 ω t) + cos ( θ )]
[0015]我们取X*Y结果的后半部分，令其为F，则
[0016]F=-- Aa cos ( Θ ) =Kcos ( Θ )令κ=-.^.A2
[0017]也就是说，如果采用低通滤波器滤除高频成分，得到的结果F是相位值的余弦函数，这就是模拟乘法器的余弦鉴相特性。在余弦鉴相特征下，表征量F与Θ之间呈余弦变化关系，角度变化速度是非线性的，只能表征角度的大致变化趋势和极限值，对于专用音频仪表而言，这样的测量准确度是达不到专业要求的。余弦鉴相特性如附图8所示。
[0018]要实现全方位的线性鉴相，考虑将小信号放大到限幅状态，变成方波电压，最后再加入模拟乘法器进行鉴相。
[0019]单频立体声正弦波放大限幅后的左右通道信号状态如附图9所示。由余弦鉴相原理和附图9所示，
[0020] 令X = AmCos (ω t) (Am?2VT, Vt为放大器的截止电压)
[0021]Y = AmCos (ω?+ Θ ) (Am?2VT, Vt 为放大器的截止电压)
[0022]’..X信号和y信号均放大到了开关状态(极度削波)
[0023]...可令 X = VtS1 (cot)
[0024]Y = VtS2 ( ω t+ Θ )
[0025]S1(Cot)和52((0七+0)为频率相同，相位不同的开关函数。
[0026]将X、Y信号送入模拟乘法器，则可得模拟乘法器输出电流为:
[0027]i0 = 10S1 ( ω t) S1 ( ω t+ Θ ) (I。为双平衡模拟乘法器的电流输出系数)
[0028]经过低通滤波器后，去掉2 ω高频成分，输出电压V。为:
[0029]
【权利要求】
1.一种多功能立体声相位显不及报警仪,包括第一信号放大器、第一带通滤波器、第一限幅器、第二信号放大器、第二带通滤波器、第二限幅器、鉴相器、相位指示单元和报警电路； 所述第一信号放大器的输入端接L声道输入信号,第一信号放大器的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，第一带通滤波器的输出端与第一限幅器的输入端连接，第一限幅器的输出端OUTl与鉴相器的一个输入端连接； 所述第二信号放大器的输入端接R声道输入信号，第二信号放大器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接，第二带通滤波器的输出端与第二限幅器的输入端连接，第二限幅器的输出端0UT2与鉴相器的另一个输入端连接； 相位指示单元和报警电路均与鉴相器的输出端连接； 其特征在于还包括一个单边检测器，所述单边检测器的2个输入端分别与第一限幅器的输出端OUTl和第二限幅器输出端0UT2连接。
2.如权利要求1所述的一种多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，所述单边检测器包括第一整流电路、第二整流电路、第一比较器、第二比较器、发光二极管D34、发光二极管D33、电阻R 77和电阻R76，第一整流电路的输入端与第一限幅器的输出端OUTl连接，第二整流电路的输入端与第二限幅器的输出端0UT2连接，第一整流电路和第二整流电路的输出端分别连接第二比较器的反相输入端和第一比较器的反相输入端，第一比较器的正相输入端和第二比较器的正相输入端均接P12点，P12点的电压由电阻R66和电阻R71对+15V电源和地分压得到，第一比较器输出端连接发光二级管D34的负极，第二比较器输出端连接发光二极管D33的负极，发光二级管D34和D33的正极各通过一个上拉电阻接+15V电源。
3.如权利要求2所述的多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，还包括一个延时电路，延时电路的输入端DR_B连接二极管D28的负极，二极管D28的正极连接第三比较器的输出端，第三比较器的反相输入端与鉴相器的输出端OUT-G连接，第三比较器的正相输入端与P3+点连接，P3+点的电压由电阻R65与电阻R69对-15V电源和地分压得到； 延时电路的输出端P4+与第四比较器的正相输入端连接，第四比较器的反相输入端连接P4-点，P4-点的电压由电阻R64与电阻R70对+15V电源和地分压得到，第四比较器的输出端连接二极管D7正极，二极管D7负极通过并联的电容C43、电阻R43接地，二极管D7负极与报警电路控制端RES连接。
4.如权利要求3所述的多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，所述延时电路包括一个光电耦合器、电阻R73、电阻R74、电容C52、二极管D31、D32，延时电路输入端DR_B与电阻R73 —端连接，电阻R73另一端与电阻R74 —端a点连接，电阻R74另一端连接电容C52正极，电容C52负极接地；光电耦合器中的发光二极管正极连接二极管D31负极，二极管D31正极接+15V电源，光电耦合器中的发光二极管负极连接二极管D32正极，二极管D32负极通过电阻R75接第三比较器的输出端，光电耦合器中的光敏三极管集电极接电阻R74 —端a点,光电稱合器中的光敏三极管发射极接地。
5.如权利要求4所述的多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，所述第一比较器的输出端经电阻R84连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的反相输入端经电阻R85与运算放大器的输出端连接，第二比较器的输出端经电阻R88连接运算放大器的正相输入端，运算放大器的正相输入端经电阻R92接地； 运算放大器的输出端与第七比较器的正相输入端和第六比较器的反向输入端连接，第六比较器的正相输入端连接7P3+点，7P3+点的电压由电阻R86和电阻R91对-15V电源和地分压得到，第七比较器的反向输入端连接7P4-点，7P4-点的电压由电阻R82和电阻R89对+15V电源和地分压得到，第七比较器的输出端连接二极管D35的正极，第六比较器的输出端连接二极管D36的正极，二极管D35和二极管D35的负极与第五比较器的正相输入端连接，第五比较器的反相输入端接7P2-点，7P2-点的电压由电阻R83和电阻R90对+15V电源和地分压得到，第五比较器的输出端连接二极管D38的正极，二极管D38的负极与延时电路的输入端DR_B和二极管D32的负极连接。
6.如权利要求1一5中任一项所述的多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，所述相位指示单元包括两块10位发光二极管驱动器、20个电阻、10个绿色发光二极管和10个红色发光二极管，所述第一块10位发光二极管驱动器输入端与鉴相器的输出端OUT-G连接，其每个输出端连接一个绿色发光二极管的负极，每个绿色发光二极管的正极通过一个上拉电阻连接+15V电源； 第二块10位发光二极管驱动器输入端与鉴相器的输出端OUT-R连接，其每个输出端连接一个红色发光二极管的负极，每个红色发光二极管的正极通过一个上拉电阻连接+15V电源。
7.如权利要求5所述的多功能立体声相位显示及报警仪，其特征在于，所述鉴相器为以MC1496鉴相器，所述第一比较器、第二比较器、第三比较器和第四比较器采用一块LM324芯片，运算放大器 、第五比较器、第六比较器和第七比较器采用另一块LM324芯片。
【文档编号】G01H17/00GK203772409SQ201420035863
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】周晓民, 伍商君, 刘育松, 王蛟, 唐炜 申请人:湖南广播电视台广播传媒中心