在现代高保真音响系统和家庭影院设备中,为了达到美妙的音质和令人遗憾的效果,达到音响设备Hi-Fiend在这个领域,人们对音响系统的研究已经动脑筋,但也许只有高质量的数字音响才能真正帮助人们实现梦想。
目前,音频产品中广泛使用的模拟音响存在着不可克服的缺陷,因为它是由模拟音频信号驱动的,在将电信号转换为声音信号的过程中发出声音。任何音响的纸盆和音圈都有一定的质量。当模拟信号被驱动时,纸盆的振动必有惯性和瞬态延迟,使恢复的声音的振幅特性和相频特性无法理想化。它只能通过高、中、低音音响的适当组合,利用音响的箱体设计来补偿和抑制每个频率信号,从而提高音响恢复的声音的振幅特性和相频特性。因此,模拟音响具有不可克服的缺陷。即使是***高质量的模拟音响,恢复的声音也很难实现Hi-Fiend。
解决这个问题的主要方法是研究一个数字音响。因为使用数字音频信号直接促进数字音响,恢复声音,可以改善纸盆、声圈振动惯性引起的瞬态延迟失真,可以很好地保证再现声音的原始风味,实现Hi-Fiend目的。此外,使用数字音响,也可以由数字音响制成。CD,VCD,DVD,DVD-Audio,MP直接推动播放机等数字音源输出的数字音频信号,从而消除现代音响产品中的数字音频信号D/A变换器、数字滤波器、模拟前放大器、模拟功率放大器等电路,更好地发挥数字音响电路的优势,实现全数字声音。
数字音响的工作原理
目前,数字音响有两种工作方式,一种是由数字音频直接驱动数字音响励磁线圈,另一种是将数字音频信号转换为高速三值开关脉冲,然后通过高速开关驱动数字音响双音圈,这是依靠高速开关的间接驱动模式。其工作原理分别简要如下。
数字音频直接驱动音响的原理示意图如图2.18所示。这是一个8号音响。bit以数字音响原理示意图为例,数字音响的励磁线圈由数字音频信号直接驱动,使振膜辐射声波。
数字音频的PCM串行码流,由数字音频接口电路输入,通过数字延迟校正和L/R分离电路进行数字校正,分离为左声道数字信号和右声道数字信号;然后通过串行/并行变换电路将串行数字音频信号转换为并行数字音频信号。这种并行数字是原模拟音频信号取样点量化后的幅度值,8位数字对应8位数字bit量化;并行数字再次控制电流源开关阵列,8位并行数字的每个位置分别控制相应的电流源开关SW-0~SW-7;由于每个对应的音频信号强度的权重不同,如10000001,***末位的1只表示一个单位的模拟量,而***个单位的模拟量1则表示为27=128个单位的模拟量。由8个电流源开关控制的数字音响的8组励磁线圈匝数与权重成正比,如SW-***组线圈控制为200=1匝,SW-第8组线圈由277控制=128匝。这使得总匝数只是取样点数模转换后的值,从而将数字音频信号直接转换为纸盆位移的模拟声音信号。
这种工作方式的数字音响的纸盆、磁体和外观结构可以与模拟音响基本相同。区别在于驱动音圈的励磁线圈有多组,由相应的并行数字控制电流源驱动。在这种方法中,没有模拟放大器、功率放大器、数字/模拟转换器、数字滤波器等。音质取决于数字音响的质量。然而,这种方法的主要问题是,实际数字音频信号通常为16bit,当音频信号量化为16时bit数字音响整个励磁线圈的匝数为216-1=65535匝,此时电感变大、线圈发热、磁线性问题、磁饱和问题等,都会带来很大的影响,需要进一步研究和改进。
高速开关间接驱动数字音响的原理示意图如图2.19所示。这是一种声音,首先将数字音频信号转换为高速三值开关脉冲,然后通过高速开关间接驱动数字音响的双音圈。
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