冠捷顯示科技（廈門）有限公司研發(fā)部　卓玲敏

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液晶電視伴音設(shè)計

冠捷顯示科技（廈門）有限公司研發(fā)部卓玲敏

隨著智能、超高清、超薄技術(shù)的應(yīng)用，電視機(jī)在家庭影音娛樂的地位日漸突顯，用戶對電視機(jī)的視聽體驗要求也越來越高，作為一名液晶電視研發(fā)從業(yè)人員，我們需要去克服在有限的空間里設(shè)計出最佳的伴音效果。本文將對液晶電視機(jī)的伴音設(shè)計提出各模塊的設(shè)計說明。

液晶電視；音質(zhì)；功率放大器；揚聲器

液晶電視伴音設(shè)計主要為音頻輸入通過音頻解碼、功放處理電路、揚聲器和結(jié)構(gòu)搭配以及軟件音質(zhì)調(diào)試來實現(xiàn)。

1.液晶電視伴音回路設(shè)計

功放即音頻的功率放大器回路，其核心部件是功率放大集成芯片（AMP）的選用。液晶電視最常使用的AMP為D類放大器，D類放大器的工作原理是基于開關(guān)晶體管，可在極短的時間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。D類放大器的兩只晶體管不會在同一時刻導(dǎo)通，因此產(chǎn)生的熱量很少，這種類型的放大器效益極高，可達(dá)到90%以上。D類放大器在開關(guān)狀態(tài)下可以采用脈寬調(diào)制（PWM）模式，利用PWM能將音頻輸入信號轉(zhuǎn)換為高頻開關(guān)信號，通過一個比較器將音頻信號與高頻三角波進(jìn)行比較，當(dāng)反相端電壓高于同相端電壓時，輸出低電平；當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時，輸出為高電平。因為D類功放效益高，產(chǎn)生的熱量低，所以一般不需要很大的散熱片，目前電視機(jī)常用的AMP型號如AD52580，TPA3110和APA2619等。

本文的設(shè)計方案也是基于D類功放進(jìn)行線路設(shè)計（如圖1），搭配小箱體揚聲器作為聲音輸出。AMP外圍線路主要包括以下四個部分：伴音輸入回路、靜音控制回路、伴音輸出功率限定及音量增益控制線路、伴音輸出濾波線路。

（1）音頻輸入回路：音頻輸入通過音頻解碼IC輸出后，經(jīng)分壓電阻進(jìn)行分壓，再經(jīng)隔直電容隔直通交后進(jìn)入AMP的聲道輸入端，左右聲道的設(shè)計是對稱的方式。

（2）靜音控制回路：開機(jī)時，靜音控制接口（AMP_Mute）還未受控，此時其上拉電壓為高電平，然后經(jīng)過電阻、二極管和三極管基極的控制，基極電壓為高，經(jīng)過三極管做反向后，集成電路控制聲音腳為低，AMP無聲音輸出，避免開機(jī)過程雜音通過AMP輸出。開機(jī)后，AMP_Mute拉低，集成電路控制聲音腳為高，AMP正常輸出聲音。關(guān)機(jī)時，因為電容放電慢的緣故，三極管C極會瞬間拉高，進(jìn)而導(dǎo)致三極管B極也為高，經(jīng)過三極管反向，AMP無聲音輸出，避免關(guān)機(jī)過程雜音通過AMP輸出。

（3）伴音輸出功率限幅及音量增益控制線路：AMP 的限幅控制接口可以用來設(shè)置聲音輸出功率電壓大小，分別置放分壓電阻來設(shè)置需要限幅的電壓，音量的增益可以根據(jù)AMP 的規(guī)格要求做設(shè)定，一般以規(guī)格書所定義的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定來進(jìn)行，若設(shè)置太小，聲音輸出功率太低，即使前端音頻輸入信號再大，聲音 經(jīng)AMP放大后，輸出聲音還是太小聲，設(shè)置太大的話，則電視機(jī)開機(jī)后底噪會太大。

（4）伴音輸出濾波線路:聲音輸出線路的濾波依靠電阻R、電感L、電容C的選取來構(gòu)成，可以以電路仿真單端直接生成取值，目前的設(shè)計公版AMP推薦線路的推薦值也可以參照使用。

圖1　D類功放設(shè)計框架圖

2.揚聲器的選用

液晶電視聲音系統(tǒng)設(shè)計時對揚聲器的選用，分別需要從結(jié)構(gòu)搭配性、重要參數(shù)及指標(biāo)的滿足上來衡量。

2.1揚聲器的類型

揚聲器是將電能轉(zhuǎn)換為聲能，并將它輻射到空氣中去的一種電聲換能器件，常見的有電動式揚聲器和電磁式揚聲器，不過在電視機(jī)中比較使用最廣泛的是紙盆電動式揚聲器，它是應(yīng)用電動原理的電聲換能器件。其原理是根據(jù)法拉第定律，當(dāng)載流導(dǎo)體通過磁場時，會受到一個電動力，其方向符合左手定則，力與電流、磁場方向互相垂直，手里大小與電流、導(dǎo)線長度，磁通密度成正比。當(dāng)音圈輸入交變聲頻電流時，音圈受到一個交變推動力產(chǎn)生交變運動，帶動紙盆振動，反復(fù)推動空氣而發(fā)聲。

2.2揚聲器的重要參數(shù)及指標(biāo)

揚聲器的重要參數(shù)包括：額定阻抗、額定噪聲功率、額定長期最大功率、共振頻率、頻率響應(yīng)曲線、額定特性靈敏度級SPL、額定頻率范圍、有效頻率范圍、諧波失真、極性。

3.結(jié)構(gòu)搭配設(shè)計

3.1揚聲器在電視機(jī)結(jié)構(gòu)上的擺放位置

目前市面上電視機(jī)揚聲器的安裝位置有朝前、朝下、朝后三種方式，不同的安裝方式對揚聲器的要求不同。

3.2揚聲器朝前放置

揚聲器朝前放置時，由于高頻指向性較強(qiáng)，因此只需解決低頻聲短路現(xiàn)象，通過使用全頻段的揚聲器單元就可得到效果較佳的音效。

3.3揚聲器朝下放置

揚聲器朝下放置時，由于高頻指向性的特性，高頻部分會大幅度衰減，在解決低頻聲短路現(xiàn)象的同時還需要增強(qiáng)高頻段的效果，因此需要搭配揚聲器系統(tǒng)，才能得到效果較佳的音效。

圖2　音質(zhì)調(diào)整主界面

3.4揚聲器朝后放置

鑒于高頻指向性的特性，全頻段的揚聲器并不適合此種安裝方式，因此只建議安裝外置音箱條。

3.5　聲短路現(xiàn)象的解決

在使用揚聲器單元安置時，由于揚聲器單元與電視機(jī)的結(jié)構(gòu)搭

配不合理，很容易出現(xiàn)聲短路現(xiàn)象，造成電視機(jī)低頻部分缺失。

聲短路現(xiàn)象的解決方案：在揚聲器單元兩側(cè)及前腔貼附硬度較軟的泡棉，使揚聲器單元能與后殼及出聲孔緊密貼合。

3.6揚聲器網(wǎng)孔的開口率

揚聲器在不同的安置方向下，對于網(wǎng)孔的開孔率的要求也有所不同。（1）揚聲器朝前放置：建議開孔率在揚聲器鼓紙面積的55%以上。（2）揚聲器朝下放置：建議開孔率在揚聲器鼓紙面積的70%以上。

圖3　音質(zhì)頻響調(diào)整效果圖

4.軟件音質(zhì)調(diào)試

液晶電視伴音設(shè)計另外重要的一部分為通過軟件系統(tǒng)對音質(zhì)的調(diào)整，音質(zhì)調(diào)整一般可以透過音頻解碼芯片來實現(xiàn)或者數(shù)字功放集成芯片來進(jìn)行，以下以晨星科技的MSD8120為例，以音頻解碼集成芯片內(nèi)置音質(zhì)調(diào)試工具進(jìn)行說明，其工具名稱為MSTV_Tool（如圖2所示），可以分別對聲音頻帶加強(qiáng)（EQ band）、聲音電平自動控制（AVL on/off）、輸出功率幅度（audio 功率）、功率限幅（limit）等幾方面進(jìn)行調(diào)試。

通過工具的調(diào)試，可以最大化的來實現(xiàn)整機(jī)需要達(dá)成的聲音輸出功率，以及聲壓，并根據(jù)主觀音質(zhì)和實際頻響數(shù)據(jù)來達(dá)成最佳的音質(zhì)頻響效果（如圖3所示），以達(dá)成最佳的音質(zhì)設(shè)計。

5.小結(jié)

本文結(jié)合實際液晶電視產(chǎn)品研發(fā)案例，選用D類功率放大器和紙盆電動式揚聲器來對電視機(jī)伴音設(shè)計的方案說明，并基于晨星公司集成電路MSD8120做軟件音質(zhì)調(diào)整說明和達(dá)成需要的頻響效果。

［1］陳小平.揚聲器和傳聲器的原理與應(yīng)用［M］.西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

［2］鄧肯.高性能音頻功率放大器（第1版）［M］.北京:人民郵電出版社，2011.

［3］李維緹，郭強(qiáng).液晶顯示器件應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:北京郵電學(xué)院出版社，1993.