立体声信号相位差电平差测试仪设计方案

本文主要提出了一种立体声信号相位差电平差测试仪的设计方法。用单片机为控制核心，主要由相位差检测模块、电平差检测模块、频谱分析及处理模块、电源模块、键盘和显示模块组成。

将LR立体声信号经频谱分析、整形及占空比检测电路进行处理，采用过零鉴相法，通过测矩形波占空比，实现相位差的测试。将LR信号用AD736专用芯片实现AC/DC转换，通过单片机编程，得到LR电平差。

在立体声播音或放音时，如果左右声道信号存在相位差和电平差，对播音或放音质量将会产生一定影响，出现声像漂移、音量减小、噪音增大和失真等故障现象。左右声道相位差电平差越大，音质也越差，严重时还会造成无音故障。

为此文中设计了立体声信号相位差电平差测试仪，只有准确测出相位差电平差，再用补偿电路进行修正，才能保证播音或放音质量，更好地满足人们欣赏到音质优美的广播或音乐的需要。

1设计方案

如图1所示，是立体声信号相位差电平差测试仪原理方框图。提出了一种立体声信号相位差电平差测试仪的设计方法。用C8051F020单片机为控制核心，主要由相位差检测模块、电平差检测模块、频谱分析及处理模块、电源模块、键盘和显示模块组成。将LR立体声信号经频谱分析、整形及占空比检测电路进行处理，采用过零鉴相法，通过测矩形波占空比，实现相位差的测试。将LR信号分别用AD736专用芯片实现AC/DC转换，通过单片机编程，得到LR电平差。整个系统用单片机控制，键盘操作，用LCD显示相位差电平差及相关信息。

图1 立体声信号相位差电平差测试仪原理方框图

2系统硬件设计

2.1相位差检测模块

2.1.1方框图和电路原理图

如图2所示，是相位差检测模块原理方框图。如图3所示，是相位差检测模块电路原理。

相位差检测模块由电压比较器、与门、放大器、占空比检测电路和仪器放大器组成。如图3所示，IC2 LM311和IC21LM311及其周围器件，构成2个电压比较器，L（A点信号）R（B点信号）左右声道信号分别经IC2、IC21电压比较器整形变为方波信号（C点信号和D点信号），然后再相与，得到矩形波（E点信号），74LS08是与门。IC4 AD827及其周围器件构成同相放大器，对与门输出的信号进行放大。IC5 CD4069及其周围器件构成占空比检测电路，用过零鉴相法，测量两个矩形波信号的占空比。输入端加入一个占空比为D的矩形波，输出端F点输出一个直流信号，数值在0~100 mV之间变化，这个直流信号既代表占空比D，是反映相位差的一个量。IC6 OPA2111及其周围器件组成仪器放大器，用于放大F点输出信号，因这个信号数值在0~100 mV，是小信号，所以采用自动较零型仪器放大器，以保证测试仪有很高的精度。当开关S1、S2同时打在“1”时，完成自动较零功能；当开关S1、S2同时打在“3”时，是正常的放大功能。放大后的信号，再加到单片机的A/D端，C8051F 020的内部设有12位A/D转换器。

图3 相位差检测模块电路原理图