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        液晶電視伴音設(shè)計

        2016-08-29 02:14:32冠捷顯示科技廈門有限公司研發(fā)部卓玲敏
        電子世界 2016年15期
        關(guān)鍵詞:液晶電視音質(zhì)揚聲器

        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,電視機在家庭影音娛樂的地位日漸突顯,用戶對電視機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)分壓電阻進行分壓,再經(jīng)隔直電容隔直通交后進入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,避免開機過程雜音通過AMP輸出。開機后,AMP_Mute拉低,集成電路控制聲音腳為高,AMP正常輸出聲音。關(guān)機時,因為電容放電慢的緣故,三極管C極會瞬間拉高,進而導(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,則電視機開機后底噪會太大。

        (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揚聲器在電視機結(jié)構(gòu)上的擺放位置

        目前市面上電視機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,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(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)等幾方面進行調(diào)試。

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

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