音响技术概述

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音响技术概述


一、绪论
1.1简述
音响系统主要由听觉系统（人的耳朵）、硬件系统（器材）、软件系统（信号源）及听音环境组成。 音源是指将音源软件中的磁信号或数字信号转换为电信号的器材，它主要包括DVD、S-VCD、VCD、CD、调谐器、卡座及高保真录像机等。功率放大器主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
1.2音响的发展与应用
音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。1927年贝尔实验室发明了负反馈技术，使音响技术的发展进入了一个崭新的时代。电子管放大器音色甜美、圆润，至今仍为发烧友所偏爱。 上世纪60年代晶体管出现，晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及动态范围等特点。上世纪60年代初，美国首先推出集成电路，到了70年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响电路。上世纪70年代中期，日本生产出第一只场效应功率管。由于场效应功率管同时具有电子管纯厚、甜美的音色以及动态范围达90dB、THD<0.01%（100kHz时）的特点，很快在音响界流行。现今的许多放大器中都采用了场效应管作为末级输出。
微型化、数字化、专业化、影视化是家庭音响必然的发展趋势微型化音响。微型台式组合音响已有较长的发展史，为了创造小巧的音响世界，不但要从放大器、控制部件、左右音箱上下功夫，还得从调谐器、CD唱机和录音卡座方面一起考虑。数字技术是一种新技术，数字音响随着电声技术、影视技术、计算机技术的发展，它们在家庭中可以构成浑然一体的多媒体影视音频系统。这样的系统，能听到各种在输入端增添各种需要的信号输入和功能转换，通过电脑处理就能使受众看到各种图像和听到各种声音。专业音响的声学特性不仅要满足声学特性指标国家标准的要求，还满足主观听音的要求，在声学设计时，电声与建声设计应良好配合。
音响在生活中得到了广泛的应用，例如家庭、会议室、电影院、音乐厅等等。迷你音响只需与笔记本电脑、手机等设备连接，无需电源供给，就能播放美妙的音乐。便携性能适用于户外运动探索者，休闲者，自行车户外运动者，也适用于电脑扩音，当成电脑小音箱。
二、音响的组成和原理
2.1弱信号前置放大电路
小信号放大器用来从众多的微弱信号中选出有用频率信号加以放大，并对其它无用频率信号加以抑制，它广泛应用在通信设备中。目前通信设备中广泛采用有集中选频滤波器和集成宽带放大器组成的集中选频放大器，它具有选择性好、性能稳定、调整方便等优点。放大器内部噪声将影响放大器对微弱信号的放大能力，因此低噪声放大器广泛应用在接收机前端电路中。  

2.2调音台
调音台是音响链的核心，这是一种有若干路相同输入单元，能同时接受多路信号的集放大、处理、混合、分配为一身的音频处理器材。


调音台原理
先将各种不同的信号按需要进行放大，使其达到一定的电平值。再对各种信号按需要进行比例调节和频率均衡，即对各种信号的强弱和高、中、低音进行调节，使总的节目听起来均衡悦耳。然后是将多路信号混合成一路或两路，信号输出一般要求音响的配置以两声道的形式为标准形式。最后，在普通的扩音系统中，主要是按需要把未经混合的某一路或几路信号取一部分送入别的音频处理器材进行处理，或者将已混合的信号分出一路或几路作其它用。
2.3功率放大器
高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分。由于工作频率高，相对带宽很窄，高频功率放大器一般都采用LC谐振网络作为负载构成谐振功率放大器。为了提高效率，谐振功率放大器常工作在丙类。由于谐振网络频率调节困难，因此谐振功率放大器主要用来放大固定频率或窄带信号，所以谐振功率放大器也称为窄带高频功率放大器。在多频道通信系统和相对带宽较大的设备中，可采用传输线变压器作为负载的宽带高频功率放大器，它用非谐振多级甲类线性放大器或乙类推挽功率放大器，同时用功率合成技术获得大功率输出。
信号通过输入变压器T1，转换成为两个幅度相等，极性相反的信号，两只晶体管分别将其放大，然后在T2上合成。这里信号的正负半周之间出现了无信号的过渡区，这样输出的合成信号就与原输入信号之间产生了失真，这种失真称为“交越失真”。

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OTL互补推挽功率放大器
2.4重低音放大器
低音是音乐信号的基础，它在很大程度上影响听音的氛围，缺失低音信号声音会显得轻飘而不真实，而在正规的家庭影院播放中，超重低音箱是很重要的一分子，如果少了重低音的烘托，那就完全失去临场感，也就是说不真实。100 Hz以下的频率由专用的低音放大器放大后驱动超低音音箱。100 Hz以上的频率经分频后送至放大器，放大后由主音箱播出。这时要有一个独立的音量控制用来控制超低音音量跟主音箱在音量上的比例。
2.5扬声器
目前所用的扬声器绝大部分是电动式（动圈式）扬声器。电动式扬声器包括普通纸盆扬声器、橡皮边(或尼龙、泡沫边)纸盆扬声器、号筒式扬声器、球顶形扬声器及双纸盆扬声器。纸盆扬声器的结构如图。由于纸盆呈圆锥形，故又称为锥形扬声器。纸盆的中心部分有一可动线圈，称为音圈。此音圈处于永久磁铁NS磁缝隙间，永久磁铁产生的磁力线与音圈导线成垂直状态。当音圈通以交变电流时，会受到磁场对音圈的作用力,这个力可使


纸盆式扬声器
音圈在磁缝内上下移动。纸盆外围有纹状的折环连接在金属盒架上以支撑声辐射体纸盆。支持音圈的中心部分有定心支片，使音圈带动纸盆只能轴向运动。因此音圈，定心支片，及纸盆构成了振动系统。
2.6电源电路
直流稳压电源部分则为整个功放电路提供能量。稳压电路可使输出电压在电网波动、负载变化时基本稳定在某一数值。由于放大器应有足够的功率，能长时间连续工作，因此对放大器中的电源电路有很高的要求。电源电路要有足够的能量储备，抗过载能力要强。电源性能的优劣对高保真立体声放大器的放音质量好坏有极大影响。对于稳压电路，主要指标是指稳压系数小和输出电阻小，所以音响系统对电源的要求是：输出电压稳定、波纹系数小、输出足够的功率、内阻小、50Hz杂散磁场干扰小。
稳压电源最关键的部件是变压器和滤波电容。为了使功放尽量工作在线性区，电源容量取值很大，总容量通常选在几百VA，甚至上千VA。电源变压器通常采用环形变压器。为了保证输出波纹系数小，并满足大动态的要求，滤波电容通常选在几万微法，甚至到十几万微法。
三、音响的技术要求
3.1音质处理技术
音响的音质处理已朝数码技术发展。音响带有DAT数码音响、DSP（数码信号处理器）、MP3技术等，形成了数字化、逻辑化、大功率的Hi-Fi立体声系统。音响采用了数字技术之后，记录的数字信号从取样频率到量化特性，有清晰的解像度，没有色抖动，得到是非常清晰的图像。而且可以和上位机互换，这与模拟录放像设备无法比拟
3.2抗干扰技术
音响处在一个非常复杂的环境之中，它随时受到各种用电电器的电磁干扰。音响的防干扰技术就分别对电源线的干扰采用扼流圈串在电源与音响之间进行滤波，对空间辐射干扰采用金属外壳密封屏蔽，在音响中专门安装抗干扰的集成电路，用以降低外界的噪声干扰。
四、总结
音响的应用在人类的生活中很普遍，音响又分为家庭音响、汽车音响等。家庭音响影视化，满足人们在家也能感受电影院的立体环绕声。汽车音响，虽然音响设备对于轿车来讲，只是一种辅助性设备，但随着人们视听感受的提高,汽车音响的品质已成为大众选购汽车的一个重要影响因素。音响的效果不止受硬件影响，周围环境、摆放位置等都会影响声波的传递，所以物理因素不能忽视。本文有不足之处请老师提出进一步研究本课题的建议。

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