《音响技术》复习资料
《音响技术》复习
第一章声学的基本知识
1.1 什么是音响、音响设备、音响系统？
在音响技术中，音响是特指通过放音系统重现出来的声音。例如通过组合音响重现CD 片或磁带中的音乐、歌曲及其他声音，又如演出现场通过扩音系统播放出来的歌声和音乐声等，都属于音响范畴。
音响设备是指对音频信号能够进行变换、放大、记录、重放、修饰、还原等处理的设备。如话筒、功放、录音机、调谐器、CD机、扬声器等，都是音响设备。
能够重现声音的放音系统，称为音响系统。例如由CD机、功率放大器和扬声器所组成的音响系统。
1.2 高保真音响系统有哪些重要属性？
高保真音响系统有3个重要的属性。
(1)如实地重现原始声音。
(2)如实地重现原始声场。
(3)能够对音频信号进行加工修饰。
1.3 音响技术的现状有什么特点？
音响技术的现状的特点主要有：高保真（Hi-Fi）化、立体声化、环绕声化、自动化、数字化。
1.4 高保真音响系统由哪些部分组成？各部分的主要作用如何？
高保真音响系统通常由高保真音源、音频放大器和扬声器系统这3大部分组成。各部分的主要作用是：高保真音源：为音响系统提供高保真的音频信号。如调谐器、录音座、电唱机、CD唱机、VCD、DVD影碟机和传声器等。
音频放大器：对音频信号进行处理和放大，用足够的功率去推动扬声器系统发声。音频放大器是音响系统的主体，包括前置放大器和功率放大器两部分，必要时可以插入图示均衡器等辅助设备。
扬声器系统：将功率放大器输出的音频信号分频段不失真地还原成原始声音。扬声器系统由扬声器、分频器和箱体三个部分组成。扬声器系统对重放声音的音质有着举足轻重的影响。
1.5 音响设备中的频率范围、谐波失真、信噪比的含义是什么？
频率范围：也称为频率特性或频率响应，其含义是指各种放声设备能重放声音信号的频率的范围，以及在此范围内允许的振幅偏差程度（允差或容差）。频率范围越宽，振幅容差越小，语言和音乐信号通过该设备时的频率失真和相位失真也就越小，则音质也就越好。
谐波失真：由于各音响设备中的放大器存在着一定的非线性，导致音频信号通过放大器时产生新的各次谐波成分，由此而造成的失真称为谐波失真。谐波失真使声音失去原有的音色，严重时使声音变得刺耳难听。
信噪比：又称信号噪声比，是指有用信号功率与噪声功率之比，记为S/N，通常用分贝值（dB）表示。信噪比越大，表明混在信号里的噪声越小，重放的声音越干净，音质越好。
1.6 人耳听觉的频率范围、听阈、痛域分别是多少？
人耳听觉的频率范围为20Hz~20kHz，其中对中频段1~4kHz的声音最为灵敏，对低频段和高频段的声音则比较迟钝。对于低于20Hz的次声和高于20kHz的超声，即使强度再大，人耳也是听不到的。
人耳的听阈是指能够听得到的声音的最低声压值，它和声音的频率有关。在良好的听音环境中，听力正常的青年人，在800~5000Hz频率范围内的听阈十分接近于0分贝（20μPa）的声压值。
人耳的痛域是指使耳朵感到疼痛的声压值，它与声音的频率关系不大。通常声压级达到120dB时，人耳感到不舒适；声压级大于140dB时，人耳感到疼痛；声压级超过150dB时，人耳会发生急性损伤。
1.7 什么是声音的三要素？它与声波的幅度、频率和频谱的对应关系如何？
声音的特征主要由音量、音调、音色这三个要素来表征。
音量是指声音的大小；音调是指声音调子的高低；音色是指声音的特色。
音量的大小主要取决于声波的振幅；音调的高低主要取决于声波的基波频率；音色的特色主要取决于声音的频谱结构。
1.8 分别说明听觉等响特性、听觉阈值特性、听觉掩蔽特性的含义。
听觉等响特性是反映人们对不同频率的纯音的响度感觉的基本特性：一是人耳对3~4kHz频率范围内的声音响度感觉最灵敏；二是人耳对低频和高频声音的灵敏度都要降低；三是声压级越高，不同频率的纯音的响度感觉的差别越小，等响特性越趋于平坦。
听觉阈值特性是指人耳对不同频率的声音具有不同的听觉灵敏度的特性：正常人能听到的声音强度范围为0~140dB；人耳在800Hz~5kHz频率范围内的听阈十分接近于0dB(声压为20μPa)，而对100Hz以下的信号或18kHz以上的信号的听觉灵敏度却大大降低，可觉察的声级明显高于800Hz~5kHz的中音频段。
听觉掩蔽特性，是指一个较强的声音往往会掩盖住一个较弱的声音，使较弱的声音不能被听到。这种掩蔽特性有频域掩蔽和时域掩蔽：频域掩蔽是指一个幅度较大的频率信号会掩蔽相邻频率处的幅度相对较小的频率信号，使小信号不能被听不见；时域掩蔽是指在时间上，一个强信号会掩蔽掉前后一段时间内的较弱的声音，使之不能被听到。掩蔽效应在音响技术中得到应用。如一些降噪系统就是利用掩蔽效应的原理设计的，信噪比的概念及其指标要求也是根据掩蔽效应提出来的。在数字音源中，可利用掩蔽效应进行压缩编码。
1.9哈斯（Haas）效应的主要内容是什么？
哈斯(Haas)通过实验表明：两个同声源的声波若到达听音者的时间差在5—35ms以内，人无法区分两个声源，给人以方位听感的只是前导声(超前的声源)，滞后声好似并不存在；若延迟时间在35—50ms时，人耳开始感知滞后声源的存在，但听感所辨别的方位仍是前导声源；若时间差大于50ms时，人耳便能分辨出前导声与滞后声源的方位，即通常能听到清晰的回声。哈斯对双声源的不同延时给人耳听感反映的这一描述，称为哈斯效应。
1.10 什么是立体声？立体声的成分如何？立体声有哪些特点？
立体声是指具有方位感、层次感、临场感等空间分布特性的声音。用立体声音响技术来传播和再现声音，不仅能反映出声音的空间分布感，而且能够提高声音的层次感、清晰度和透明度，明显地改善重放声音的质量，大大地增强临场效果。
立体声的成分可以分为三类：第一类为直达声，直达声是指直接传播到听众左、右耳的声音；第二类为反射声，它是指从音乐厅内的表面上经过初次反射后，到达听众耳际的声音，约比直达声晚十几到几十毫秒到达人耳；第三类为混响声，它是指声音在厅堂内经过各个边界面和障碍物多次无规则的反射后，形成漫无方向、弥漫整个空间的袅袅余音。反射声和混响声共同作用，综合形成现场环境的音响气氛，即产生所谓临场感。
立体声的特点主要有：(1)具有明显的方位感和分布感。(2)具有较高的清晰度。(3)具有较小的背景噪声。(4)具有较好的空间感、包围感和临场感。
1.11 什么是环绕立体声？它与双声道立体声有什么区别？
环绕立体声一种能使重放的声场具有回旋的、缭绕的、空间的环绕感觉，使聆听者犹如置身于真实的实际声场中的多声道立体声系统。
环绕立体声与双声道立体声相比，不同之处在于它除了具有前方的左右主声道外，还增加了后方的环绕声道，因而大大增强了声像的纵深感和临场感。
通常所指的环绕声，就是指声场中位于聆听者后方的声场，这个后方声场主要由混响声构成，其特点是无固定方向，均匀地向各个方向传播。
1.12室内音质设计的基本要求是哪些？
（1）噪声干扰；（2）作为语言用房，首先要求声音的清晰；（3）作为音乐用房，则要求声音圆润、丰满和足够的力度；（4）对于立体声效果用房，则要求有立体感、空间感和临场感；（5）整个声场应充分扩散、分布均匀；（6）没有回声、颤音、蛙鸣、嗡声以及声聚焦等明显特异声缺陷。
第二章立体声调谐器
2.1调谐器的主要性能指标有哪些？什么叫灵敏度？什么叫选择性？
调谐器的主要性能指标有：接收频率范围、灵敏度、选择性、不失真输出功率等。
灵敏度是指调谐器正常工作时能够接收微弱无线电波信号的能力的大小。灵敏度高的调谐器能够收到远地的电台信号或微弱信号，而灵敏度低的调谐器则收不到。灵敏度的数值越小，表示接收微弱信号的能力就越强。
选择性是指调谐器选择电台信号的能力，即调谐器分隔邻近电台信号的能力。选择性好的调谐器表现为，接收信号时只收到所选电台的信号，而无其他电台的信号干扰。
2.2 输入电路的作用是什么？简述选台的工作原理。
输入电路的主要作用是选频。即从接收下来的各种不同频率的信号中选出所要接收频率的电台信号，并抑制掉其他无用信号及各种噪声与干扰信号。
输入电路选台的工作原理是利用由LC谐振电路的选频特性进行的。当磁性天线或外接天线所产生的感应电动势馈入到输入回路中，输入回路的电感L与可变电容C组成的LC 串联谐振电路，其谐振频率为：?=1/（2π），调节可变电容C使回路谐振在某一电台的频
率上，这时，该电台信号在L上的感应电动势最强，则该频率的电台信号就被选择出来，并经互感耦合将电台信号送入后级变频电路。
2.3 变频电路的作用是什么？输入信号、本振信号、中频信号的频率之间有什么关系？
变频电路的主要作用是变换电台信号的载波频率。即将输入电路选出的各个电台信号的载波都变为固定的中频（465kHz），同时保持中频信号的包络与原高频信号包络完全一致。
输入信号、本振信号、中频信号三者之间的频率关系是：本振频率信号f
本
与输入频率信
号f
入通过混频器差出中频信号f
中
，即f
本
-f
入
=f
中
。
2.4 在超外差式调谐器中，为什么要选择差频信号作为中频信号？
在超外差式调谐器中，根据混频原理，其混频器的输出信号含有两个输入信号的和频分
量（本振信号f
本＋输入电台信号f
入
）和差频分量（f
本
-f
入
），这二个信号都是混频的结果，
都能使信号的载波频率进行变换。但因为和频分量的频率信号要比输入的电台信号f
入
的频率高，不利于放大器对信号的放大，而差频信号的频率可以比输入电台信号的载波频率低得多，因而通常选择差频分量作为混频器的输出，送到后级的中放电路进行放大。
2.5 画出调幅超外差式接收电路方框图，简述信号接收处理过程。
超外差式调幅接收电路由输入电路、高放电路（中低档机无此电路）、变频电路（混频器和本振）、中频放大电路、检波电路、自动增益控制（AGC）电路等组成。由检波器输出音频信号到后面的功率放大器。其电路组成方框图如下：
信号接收处理过程：
输入电路从天线接收到的众多无线信号中选出所要接收的电台频率信号，经高频放大电路放大后送入变频级的混频器，送入混频器的还有本机振荡器产生的等幅高频振荡信号，其频率总比接收来的电台信号频率高465kHz。在混频器中对输入的两路信号进行混频处理后，产生载频为465kHz的中频（差频）信号，送入中频放大电路，然后由中频放大器将幅度放大到检波电路所需要的幅度后，再送入检波器。检波器对中频调幅波进行解调，得到音频信号，再经过音频电压放大电路和音频功率放大电路放大后，送入扬声器还原成声音。AGC 电路为自动增益控制电路，用于当输入强弱不同的电台时，通过自动调节中放电路增益，使检波器输出的音频信号幅度基本不变，以防强信号时，电路出现饱和失真。
2.6 中频放大电路的主要作用是什么？中放电路对整机灵敏度和选择性的影响如何？
中频放大电路的主要作用是放大和选频。即将变频电路送来的465kHz中频信号进行放大，以提高整机的灵敏度；同时，还要通过选频回路对中频信号进一步筛选，以提高整机的
选择性，然后将筛选出来的经放大的中频信号送到检波电路去检波。
中放电路性能的优劣，对整机的灵敏度和选择性等技术指标有着决定性的作用。中放级增益越高，整机灵敏度越高，中放级应具有60～70dB的增益；中放电路的选择性越好，抑制邻近电台信号的串扰也就越好，通常要求中放电路的选择性在20～40dB。
2.7 同步检波器的电路结构如何？简述同步检波器的工作原理。
同步检波器主要由双差分模拟乘法器构成，其电路结构如下图所示。
工作原理：
模拟乘法器有两个输入端、一个输出端。一个输入端送入中频调幅信号，调制的包络为音频信号；另一个输入端送入中频载波信号，该中频载波信号与调幅信号中的中频载波信号同频同相。模拟乘法器将两个输入信号进行乘法处理，经乘法处理后在输出端得到这两个信号的和频分量和差频分量，再经低通滤波器滤除和频（高频成分）分量后，就得到差频分量，因为两个输入信号的载波频率和相位相同，使差频后的载波频率为0，因此其输出信号为调幅中频信号的包络，该包络就是音频信号。在电路中，从中频放大电路输出的中频调幅信号一路直接送往双差分模拟乘法器，另一路送到限幅放大电路，限幅放大电路外接一个中频选频网络，可以从中频调幅信号中取出中频等幅信号后再送往模拟乘法器，该中频等幅信号必然与调幅信号中的中频载波同频同相。这样，在模拟乘法器的输出端就将调幅信号中的调制信号（音频信号）解调出来。
2.8 什么叫调频？调频广播有哪些特点？
调频是指用低频信号（音频信号）去调制高频载波的频率，使高频载波的频率随低频信号的变化而有规律地变化，而高频载波的幅度则保持不变，这一过程就称为调频。
调频广播有以下几个特点：
（1）频带宽，音质好，动态范围大。调频广播电台间隔为200kHz，音频频率范围可达30Hz～15kHz，能够很好地反映节目源的真实情况。
（2）信噪比高，抗干扰能力强。由于调频广播的调制方式和限幅器、预加重、去加重等措施，使调频广播比调幅广播具有较高的信噪比，从而增强了抗干扰能力。
（3）解决电台拥挤问题。调频广播在超短波频段，传播半径只有50km左右，因此本地电台与外地电台不会引起干扰，从而解决了广播电台频率拥挤的问题。
2.9 画出立体声调频接收机电路方框图，简述信号接收处理过程。
立体声调频接收电路由输入电路、高频放大电路、变频电路（混频器和本振）、中频放大器、限幅电路、鉴频器、自动频率控制（AFC）和立体声解码器等电路组成。电路组成框图如下：
调频接收电路的信号接收处理过程如下：输入回路选出所要接收的电台信号经高频放大后送入变频级，变频级将载频变换成固定的10.7MHz中频。中频信号经过放大和限幅去除调频波的幅度干扰后成为等幅调频波，然后再经过鉴频器，解调出音频信号，对于双声道调频立体声广播来说，鉴频器输出的是立体声复合信号，该立体声复合信号经解码器，分离为左、右声道的音频信号，再经两路前置低放和功率放大后送入扬声器还原成声音。AFC电路称为自动频率控制电路，用来控制本机振荡频率，使本振频率始终稳定在比外来信号高10.7MHz的数值上。
2.10 高频调谐器的电路如下图所示，试分析其工作原理和各元器件的作用。
上图为调谐器的电调谐调频头原理电路。它由高放级V1、本振级V4、混频级V2和中放级V3所组成。
直流稳压电源+VCC通过电源滤波电路R14与C11，L4与C12，R9与C9，R5与C7，R3与C3和C14为各级电路提供偏置电压。由锁相环低通滤波器检出的直流控制电压经放大后作为调谐电压UD，通过滤波隔离电路L6与C19，R2与C2，R4与C5分别控制VD1~VD6变容二极管的结电容，以实现电调谐。
该电路的工作原理简述如下：由L2、C1、VD1和VD2组成的输入调谐回路，用来选择接收从天线感应的高频信号，直接馈入高放级，经低噪声场效应管V1共源放大后，由高频变压器T1耦合至混频器输入调谐回路，它由T1次级电感、C4、VD3和VD4所组成，通过C6输入混颗晶体管V2的基极。
本振调谐回路由电容C15、C16、C17、C18，变容二极管VD5、VD6及电感L5所组成，它与晶体管V4构成电容反馈三端式振荡电路。
本振信号一路经场效应管V5隔离放大后，由C8耦合注入混频晶体管V2的基极；另一路经场效应管V6隔离放大后，由C13耦合送至锁相环的分频器。该本地振荡器V4也是锁相频率合成器的压控振荡器（VCO），其振荡频率受到锁相环输出的调谐电压UD的控制。
输入信号与本振信号经晶体管V2混频后，由中频变压器T2初级回路取出中频信号，又经陶瓷带通滤波器F1提纯后，通过中频放大器V3放大，并经陶瓷滤波器F2再次提纯后，输出10.7 MHz的中频调频信号，送往调频中频电路。
2.11 移相乘积型鉴频器的电路结构如何？简述其工作原理。
移相乘积型鉴频器的电路结构由限幅器、移相器、乘法器和低通滤波器组成，其电路组成框图如下：
工作原理：
限幅后得到的等幅中频信号分成两路，一路直接送到乘法器，另一路经过移相器后形成调频移相信号后也被送入乘法器，移相器的作用是将信号频率的变化变换为相位的变化。这样使乘法器的两路输入信号的相位产生差异，其相位差与调频信号的频偏成比例。在乘法器中，这两路信号经过相乘处理后，得到的输出信号的脉冲占空比也随相位差的变化而变化，这种变化经低通滤波器平滑后的平均值反映出来，最终将信号的频偏变化，转变为信号的幅度变化，实现鉴频作用。
2.12 导频制立体声复合信号由哪些部分组成？它的频谱特点和波形特点如何？
导频制立体声复合信号由主信号M、副信号S'、导频信号P三部分叠加而成。其中，主信号M为左右信号之和（M=L+R），副信号S'为差信号S（S=L-R）被38kHz的副载波调制的平衡调幅波，P为19kHz导频信号，供接收机中产生38kHz副载波用。
导频制立体声复合信号的频谱特点：
（1）主信号M的频率范围为30Hz～15kHz，调制度为45%。
（2）副信号S'的频率范围为23kHz～53kHz，但不包含38kHz副载波信号，副信号的调制度也为45％。
（3）导频信号P的频率为19kHz，调制度为10%。
导频制立体声复合信号的波形特点：
（1）对应于38kHz副载波的正峰值时的立体声复合信号的包络线，即为左信号；
（2）对应于38kHz副载波的负峰值时的立体声复合信号的包络线，即为右信号。
2.13调频接收机中为什么设置去加重电路？在立体声调频接收机中为什么将去加重电路设在解码电路的后面？
在调频广播中，为了提高音频信号高频段的信噪比，一般在调频发射之前都要对音频信号进行预加重处理，即把音频中的高频分量进行适当的提升。因此，在调频接收机中，为了使音频信号能够恢复原来的频率特性，必须设置去加重电路，对音频信号进行去加重处理，即将音频信号的高频分量按照预加重的相反频率特性进行衰减。这样，经过预加重和去加重处理后，音频信号的各种频率成分的幅度比例没变，而高频端的噪声却大大减少了。
在立体声调频接收机中，如果去加重电路设置在立体声解码电路之前，则去加重电路的高频衰减特性，将使输入到解码器的立体声复合信号中频率范围为23kHz～53kHz的副信号被滤除，致使立体声解码电路无法解调出左、右声道信号，因此去加重电路应设在立体声解码电路之后，使该电路只对解码器输出的L、R音频信号进行高频衰减，达到去加重的目的。
2.14 数字调谐器有哪些特点？
（1）具有自动搜索选台、记忆选台等智能特点。这是由于在数字调谐器中，采用了微电脑控制技术，使电子调谐实现了智能化，从而使DTS具有电台信号的自动搜索、频率预置、存储记忆等多种功能，同时也使调谐操作准确、快捷而方便。
（2）调谐准确，工作稳定。这是由于采用了锁相环路技术，使电子调谐的频率准确性和稳定性得到了明显的提高，无频率漂移等走台现象的出现。
（3）具有数字频率显示功能。由于采用了数字显示技术，可以直接用数字来显示所接收的电台频率，使调谐操作直观、简便，同时也便于遥控操作和轻触式操作的实现。
（4）可以实现多功能控制，且操作方便。由于采用了微电脑控制技术，因此可以很方便地实现定时开机、定时关机、睡眠、静噪调谐等多种控制功能，同时若将微电脑技术与红外遥控技术结合，还可以实现遥控操作。
（5）体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长。由于采用了变容二极管来代替可变电容器，故无机械式调谐器中的可变电容器的机械磨损和接触不良，大大提高了调谐器的使用寿命和可靠性，同时也无需机械式调谐器所需的刻度盘、旋钮等传动机构，使整个调谐系统的体积大大缩小。
2.15 数字调谐器的电路组成情况如何？
数字调谐器一般由收音通道和数字调谐控制电路两部分组成，其电路组成情况可归纳如下：
2.16 LA3361锁相环立体声解码器电路如下图所示，试分析工作原理和元器件的作用。
LA3361的内部结构和外围应用电路如图所示。它由锁相环副载波发生器、双差分开关式解码器、立体声切换及指示灯电路、稳压器4部分电路所组成。
立体声复合信号从2脚加入集成电路，经缓冲放大后分为两路。一路送入开关式解码器待分离。另一路从3脚输出，经电容很合由13脚送入正交鉴相器和同相检波器。正交鉴相器、外接低通滤波器、内接直流放大器、压控振荡器和两个分频器组成锁相环副载波发生器，在复合信号中的导频信号控制下，产生与副载波保持严格同步的38 kHz开关信号经电子开关送往解码器。另外，13脚输入的复合信号与锁相环送来的另一路19kHz开关信号一起加入同相检波器，完成立体声信号的检测。若正在接收的电台信号是调频立体声，且信号足够大，则同相检波器输出高电平，一方面开启指示灯驱动电路，使6脚外接的指示灯发光，表示正在接收调频立体声广播；另一方面闭合电子开关，让38kHz再生副载波开关信号顺利通过，控制解码器切换工作解调出左、右声道信号，并分别从4、5脚输出，完成解码。
若接收立体声广播的信号很弱，或不是立体声广播，则同相检波器输出低电平，一方面关闭指示灯驱动电路，指示灯不发光，表示无立体声；另一方面断开电子开关，使2脚输入的音频信号经解码器放大后，从4、5脚输出单声道信号。
2脚外接的是输人耦合电容通常为l～10 PF。3脚外接的620 PF电容具有相位延时作用，以便补偿再生19kHz开关信号在分频器中产生的延时，使两个信号保持所要求的相位关系。14和15脚外接的两只电容和一只电阻构成锁相环的低通滤波器，串联支路电阻电容建立合
适的捕捉范围，并联支路电容用来校正19kHz信号的相位。16脚外接的电阻电容组成VCO 的时常数电路，调节电位器阻值，可改变VCO的固有频率，使之进入捕捉带。
10和11脚外接的电容是同相检波器的滤波电容。8脚外接的电位器用来调节在、右声道分离度。4和5脚外接的电阻电容构成去加重电路，具有低通性质。12脚引出19kHz测试信号。9脚外接立体声与单声道控制开关。
第三章录音座
3.1 解释以下名词：磁性材料磁化磁场强度剩磁硬磁性材料软磁性材料。
磁性材料：自然界中的某些物质，当受到外界磁场作用后，会暂时或永久地具有较明显的磁性，我们称这样的物质为磁性材料，如铁、钴、镍及一些合金等都是磁性材料。
磁化：原来没有磁性的磁性材料，在外磁场作用下带上磁性的过程称为磁化。
磁场强度：磁场强度是指磁性材料在磁化的过程中，外加磁场的强弱，磁场强度用H来表示。
剩磁：剩磁是指磁性材料在磁化的过程中，当磁场强度（H）减小到零时，磁性材料内部磁畴仍然保持一定程度的整齐排列，对外呈现一定的磁性，从而使磁感应强度（B）仍会保持某一数值，我们称这部分磁性为剩磁，用Br来表示。
硬磁性材料：硬磁性材料是指磁滞回线较宽，它的剩磁和矫顽力很大的磁性材料。这种材料一经磁化后便带上磁性，若要再去磁，必须加入很大的反向磁场才行，磁滞损耗很大，它适用于存储信号的场合。常见的硬磁性材料有三氧化二铁（Fe2O3）、二氧化铬（CrO2）和铁钴合金（FeCo）等。
软磁性材料：软磁性材料是指磁滞回线呈狭窄的带状，剩磁很小，因此矫顽力也很小的磁性材料。这种材料在磁性材料的磁化过程中，磁感应强度随外界磁场强度增加而迅速增加，当外界磁场强度为零时，大部分的磁性也将随之消失。如纯铁、硅钢、坡莫合金、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体等。
3.2 画出磁化曲线、磁滞回线和剩磁曲线。
磁化曲线、磁滞回线和剩磁曲线都是表示磁性材料在磁化过程中磁场强度（H）和磁感应强度（B）之间的关系曲线，又称为B–H曲线，如下图所示。
图中的Oa段曲线是磁化开始前，磁性材料不带
有任何磁性时的初始磁化曲线。
图中的abcdef反映了加入交变磁场时，磁场强
度（H）和磁感应强度（B）的关系，该关系表明磁
性材料在反复的磁化过程中，磁感应强度（B）的变
化总是滞后于磁场强度（H）的变化，其相应的B–H
闭合曲线称为磁滞回线。
当磁场强度从任一值变为零时，磁感应强度都有
一个确定的剩磁与之对应。由此剩磁构成的磁滞回线
就称为剩磁曲线。
3.3 简述录音座的磁带录音原理和放音原理。
磁带录音与磁带放音都是依靠磁带（硬磁材料）紧贴在磁头（软磁材料）上匀速走带来实现电信号与磁信号的相互转换的。
磁带录音原理：声音经过话筒转变为电信号，经放大器后，送入录音磁头，磁头线圈通入信号电流后可以产生磁场，其大小和方向与通电电流的变化一致，因此在磁头的缝隙周围便会产生与声音变化相对应的磁场，这时当磁带以一定速度紧靠着磁头移动时，根据磁化原理可知，磁带会被磁化，由于磁带采用硬磁性材料制成，因此磁带上的剩磁很大，从而把磁信号记录下来，实现了电信号与信号的转换。
磁带放音原理：磁带放音过程是录音的逆过程，它是将磁带上记录的磁信号通过转换变为电信号，再经放大，由扬声器还原成声音。由电磁感应定律可知，线圈回路在变化的磁场中会产生感应电动势和感应电流，线圈中感应电动势的大小与单位时间内的磁通量的变化成正比。因此在放音时，当记录磁信号的磁带以一定的速度经过磁头时，磁头铁芯中就会有磁通穿过，该磁通的大小会随着磁带上的磁信号的内容发生变化，使磁头线圈产生的感应电动势也相应地变化，从而实现了磁信号与电信号的转换。这个感应电动势再经过放大电路放大后，最后送入扬声器还原成声音。
3.4 什么叫偏磁？录音时为什么要加偏磁？
所谓偏磁，是指在录音过程中，给录音磁头线圈加一个大小合适的稳定的直流电流或超音频（录音信号最高频率的3～8倍）振荡电流与音频信号电流相叠加后一起送入录音磁头线圈，使磁头缝隙产生一个附加磁场，这一过程称为偏磁。
录音时加入偏磁，可以使录音过程的电－磁转换的磁化过程中，使磁带工作在剩磁曲线的线性部分，避开其非线性部分，以达到减小磁带上磁迹波形失真的目的
3.5 简述交流抹音原理。
交流抹音是利用超音频交变磁场来抹音的。它是给抹音磁头线圈送入一个超音频振荡电流，在磁芯缝隙处产生与之相对应的交变磁场，由于超音频交变磁场的频率非常高，磁带经过抹音磁头的缝隙时，将被这个交变磁场反复磁化（几十次），这样当磁带离开磁头缝隙时，随着磁头缝隙处磁场强度分布的减小，磁带上的剩磁也逐渐减小到零，从而达到消磁的目的。交流抹音后，磁带上的剩磁全部被消除。
3.6 什么叫恒流录音？为什么要采用恒流录音方式？
恒流录音是指通入录音磁头中的录音电流的大小，不随录音信号的频率变化而变化，即录音电流的大小与录音信号频率无关。
采用恒流录音的原因是：录音磁头是电感元件，阻抗呈感性，磁头感抗的大小将随着录音信号频率的增加而增加，而在录音过程的电－磁变换过程中，磁带上记录的剩磁是与录音电流的大小成正比的。因此录音过程中必须在录音磁头上串联一个十几千欧的大电阻，使信号的中低频段的磁头感抗比该电阻小得多，磁头感抗可以忽略不计，这样录音电流的大小在中低频段就与信号的频率无关，实现了恒流录音。
3.7 什么叫微分效应？它会使放音频响发生怎样的变化？
所谓微分效应，是指磁头在放音过程中，磁头输出信号的大小u0是与磁带上剩磁信号Ψ
的变化率（频率）成正比的，即磁头输出电压u0=dΨ/dt，这一微分关系的特性称为磁头放音输出的微分效应。
由于微分效应使得放音磁头的输出电压正比于放音信号频率，因此频率每升高一倍时，放音输出电压也将增加一倍（增加6dB），即放音输出频响按6dB／倍频程（即6dB/oct）的规律直线上升，信号频率越高，放音磁头输出电压就越大。
3.8 为什么在录音、放音过程中要进行频率补偿？分别画出录音、放音频率补偿特性曲线。
在录音时，一是录音磁头在电－磁变换过程中磁头呈感性，因此在信号的中低频段需要进行恒流录音，使录音电流的大小与信号频率无关；二是在录音信号的高频段，录音磁头存在多种高频损耗，且频率越高，磁头损耗就越大，记录到磁带上的剩磁信号也就越小，因此录音输出电路中要对录音高频信号进行提升处理。根据上述二点原因，在录音过程中必须对录音输出电路送到录音磁头的电流的频率特性进行补偿，使录音电流的中低频段恒流而高频段提升，其补偿特性应如下图的B曲线所示，这样记录到磁带上的剩磁信号的频率特性才是均衡的。
在放音时，由于放音磁头的微分效应和高频损耗，使放音磁头输出的电压的频率特性如下图的A曲线所示，中低频段呈6dB/倍频程变化，高频段的输出下降。为此，在放音电路中必须设置放音频率补偿电路，该电路在中低频端的频率补偿特性与放音磁头的频率特性相反，放音电路的中低频输出呈6dB/倍频程上升，如下图的C曲线所示，另外根据磁带的磁性材料，在放音频率补偿曲线中设置两个转折频率点，对于普通磁带，低端转折频率为50Hz，高端转折频率为 1.3kHz；而放音磁头的高频损耗，则由放音磁头与所并联的电容所构成的LC谐振电路进行补偿；这样就使得在录音和放音过程中，总的音频信号的频率特性呈均衡状态，如下图的D所示。
录放音频率特性曲线：
A：放音磁头输出电压频率特性。
B：录音输出电流频率补偿特性。
C：放音均衡电路频率补偿特性。
D：录、放音过程总的频率特性。
3.9 试述驱动机构的录/放音恒速走带过程。
当按下录/放音键时，机芯开关接通了电机的工作电源，电机转动，通过橡胶皮带驱动飞轮转动，与飞轮固定在一起的主导轴随之转动，同时装有磁头和压带轮的磁头滑板移动，使磁头接触到盒式磁带，压带轮压向已穿过磁带盒的主导轴，将磁带压贴在主导轴上。匀速转动的主导轴和压带轮靠摩擦力带动磁带恒速走带。
磁带在主导机构驱动下恒速走带的同时，供收带机构也使供带盘、收带盘匀速转动。磁带因受供带盘的阻力而具有一定的反张力，使磁带不致松散。与此同时，橡胶皮带带动张力轮转动，其收带小轴在按下放音键时已靠至收带盘的橡胶外缘上，因而使收带盘在收带小轴驱动下转动，将主导轴送来的磁带平滑地收卷起来。恒速走带过程可见下图所示。
3.10 以D系列集成电路立体声收录机为例，画出其电路结构框图，简述各部分电路的作用。
熊猫SL-861型双卡台式立体声收录机，是典型的D系列集成电路立体声收录机。整机电路主要由收音电路、录放电路和音频放大电路3部分构成，该机的电路结构框图如下：
各部分的作用如下：
1. 收音电路D7335P：FM调频头电路；D7640P：AM／FM中频电路，包括AM检波和FM鉴频电路；D7343P：立体声解码电路。
2. 录放电路
（1）录放卡电路D7668P（IC101）：录/放均衡放大集成电路；BG103／BG104：放音输出放大器；超音频偏磁振荡器。
（2）放音卡电路D7668P（IC201）：放音均衡放大集成电路；TC9165：自动选曲电路；BG204：话筒前置放大器。
3. 音频放大电路BG301／BG302：音频前置放大器；D7796P（IC601／IC602）：双五段图示均衡器；D7240P（IC301）：功率放大器；AN6884（IC801）：电平显示器。
3.11 ALC电路的作用是什么？画出电路的组成框图，简述其工作原理。
ALC电路是录音座在录音状态下自动调整录音电平的电路，其作用是防止大信号时录音放大器产生过荷失真。ALC的电路框图如下图所示，它由整流电路、延时电路和控制电路3部分组成。
ALC电路的工作原理：当录音输入信号较弱时，录音输出信号也较弱，不能使这3部分电路工作。输入信号全部加到录音放大电路的输入端，此时录音信号能够获得较大的增益，使小信号的信噪比提高。当录音输入信号较强时，录音输出信号也较强。信号经过整流、延时后，使控制电路起控，从而使录音输入信号得到衰减，使增益降下来，达到自动控制录音电平的目的。
3.12 试分析自动选曲电路的工作原理。
自动选曲电路是在快进或倒带状态下根据磁带上节目之间的间隙来确定某一放音节目的起始位置的。其自动选曲电路的工作原理为：自动选曲系统在选曲时，先按下放音键，这时电路处于放音状态，然后再按下快进或倒带键，压带轮离开主导轴，机芯部分处于快进或倒带状态，同时放音磁头稍向后退，磁带微贴着磁头快速走带，放音磁头仍然能感应出节目信号，这样电路和机芯处于选曲状态。当磁带到达节目开始或结束位置时，由于节目之间留有3～5 s的空白段，在这一空白段磁头感应不到信号，导致自动选曲电路产生一个脉冲信号，由该脉冲来驱动机芯的电磁铁动作，使相应的快进或倒带机构停止，电路和机芯恢复放音状态，最终完成自动选择节目内容的目的。
3.13 试分析双卡连续放音控制电路的工作原理。
录音座的连续放音功能有两种类型：①由A卡到B卡的磁带单方向的连续放音；②A 卡或B卡中磁带的双向连续放音。
双卡间的磁带单方向连续放音的控制原理较为简单，只需将两个卡的放音键都按下，当一个卡放音结束时，由自停机构自动释放该卡放音键，并控制另一卡自动进入放音状态即可。
磁带的双向连续放音，是指磁带正向走带时，1、2磁迹工作；当正向走带结束时，在控
制电路的控制下能够自动反向走带，此时3、4磁迹工作。
在放音时为了使磁带不需要翻面而能交替连续放音，实际上是借助磁头能自动换向来达到目的。能够进行自动换向连续放音的录音座机芯与控制电路必须具备以下基本要求。
（1）磁带能按标准速度朝两个方向行走。
（2）不论哪个方向走完，磁带都能发出换向指令。
（3）换向指令发出后，磁带立即反向行走，同时磁头的工作磁道切换到磁带上的另2个磁迹。磁带的双向连续放音的控制方式主要有磁头旋转式，磁带移动式，磁带换向式三种。
3.14 试分析全逻辑机芯操作控制电路的工作原理。
TC9121P是典型的全逻辑机芯控制集成电路，以TC9121P为核心配合电子开关LC4066C所构成的电路，可实现三种自动控制功能：断电自动停机控制，自动放音控制，自动倒带控制。
控制电路如图所示，工作原理分述如下：
（1）自动停机控制电路的工作原理。
A201的选通（禁止）输入端
脚由直流工作电压+VCC供给，在有电压时A201正常工作，当断电时，A201的
脚为低电位，A201由工作状态转为停止状态，实现自动停机控制。
（2）自动放音控制电路的工作原理。
当循环放音开关S1置于图中所示位置（ON）时，A201的⑧脚（自动放音）、⑨脚（自动倒带）均为低电平。在倒带时，A201的
脚（倒带输出）为高电平，经R2加到A203的⑤脚，使A203内电路中的电子开关S4处于接通状态。当倒带结束，有自停脉冲输入到A203的③脚，通过S4从④脚输出，加到A201的⑩脚Y端，⑩脚为低电平，为有效触发，通过A201输出放音指令，机器自动进入放音状态，完成自动放音控制。
（3）自动倒带控制电路的工作原理。图示电路中的循环放音开关仍在图示（ON）位置，使A201的⑨脚（自动倒带）被S1接地而为低电平。在放音时，A201的脚输出高电平，
经R3加到A203的⑥脚，使内部电路中的电子开关S3处于接通状态，这样，当放音结束时，有自停脉冲输入，加到A203的⑨脚，通过S3从⑧脚输出，加到A201的脚X端，A201的脚为低电平，通过TC9121P使机芯由放音转为倒带状态，完成自动倒带控制。
第四章音频功率放大器
4.1 前置放大器的功能是什么？有哪些基本组成部分？各部分有何作用？
前置放大器功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。
前置放大器的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路。
各部分的作用：
音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道。
输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是1V左右。
音质控制的作用是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。
4.2 功率放大器的作用是什么？有哪些基本组成部分？主要的性能指标有哪些？
功率放大器的作用：一是对各种音源输出的音频信号进行加工处理和不失真放大；二是对音频信号进行功率放大，使之达到足够的功率去推动扬声器发声。
功率放大器的基本组成：由激励级、输出级和保护电路等基本电路所组成。激励级用来提供足够的电压增益或功率增益，以便能激励功放输出级；输出级用来产生足够的不失真输出功率；保护电路用来保护输出级的功率管和扬声器，以防过载损坏。
功率放大器的主要性能指标有：过载音源电动势；有效频率范围；总的谐波失真；输出功率。
4.3 试简述图4-3所示电子开关选择电路的工作原理。
图4-3所示为飞利浦公司生产的TDA1029音源电子开关选择电路。该音源电子开关可以输入四组立体声信号，当它的“控制开关”扳到开路时，第一组信号通过；当11脚接地时，第二组信号通过；当12脚接地时，第三组信号通过；当13脚接地时，第四组信号通过。这种开关的插入损耗为零，失真小于0.01％，通道隔离度不劣于79dB，信噪比大于120dB，最大输入信号可达6V。
4.4 试简述图4-8所示RC负反馈式高低音控制电路的工作原理。
在图4-8电路中，由于各电容的容抗的大小在低音、中音和高音时不同，因此调节RP1和RP2时，从电位器上分压输出的音频信号的高低音的效果就会不同。
RP1是低音控制电位器，这是因为与RP1相连接的电容的容量较大，中频和高频时的容抗与RP1的阻值相比要相对小得多，只在低频时呈现与RP1在同一数量级的容抗，因而调节RP1对中音和高音的影响不大，而对低频信号的影响较显著；
RP2是高音控制电位器，这是因为与RP2相连接的电容的容量较小，只在高频时呈现与RP2在同一数量级的容抗，因而调节RP2对中音和低音的影响不大，而对高频信号的影响较显著。
另外，该电路利用信号通路的阻抗变化及负反馈通路的阻抗变化的双重作用来增强RP1
和RP2的控制效果，使得高、低音的调节范围进一步变大，调节的效果更为明显。
4.5 电子音量控制电路有何优点？试以图4-10为例，说明音量控制原理。
电子音量控制电路的主要优点有三个：一是可以实现无噪声音量控制，这是因为电子音量控制电路采用调节直流偏置电压而间接实现音量控制的方法，从而克服了电位器音量控制电路的电位器转动噪声；二是可以避免电位器连接线因屏敝不良而引起的交流干扰噪声。三是电子音量控制电路还可方便地实现红外遥控。
图4-10所示电路为偏流调节型音量控制电路。电路中V1和V2构成差分放大器，V3提供偏置电流，电位器RP用来调节V3的偏置电流。音频信号ui由C1耦合至V1基极，经差分放大后从V1集电极输出，其电压增益受V3提供的偏置电流控制。当电位器RP的滑动触点从下端向上移动时，V3基极偏置电流逐渐增大，使V3和V1、V2的偏置电流随之逐渐增大，从而使差分放大器的电压增益随之提高，达到控制音量之目的。
4.6 试简述图4-14所示电平指示电路的工作原理。
图4-14所示是由TA7666P组成的双声道电平指示电路。TA7666P为双列5级电平指示驱动集成电路，它具有两路输出，可同时驱动5×2只两列发光二极管，多被立体声音响设备用于双声道指示器。左/右声道的音频信号分别由集成电路的16脚和1脚输入，经前置放大器AMP1/AMP2放大后由射随器输出，通过15脚和2脚外接的C3、C4的滤波作用，在15脚和2脚上形成反映输入信号大小的直流电平信号，并分别馈送至左／右路各个电压比较器的同相输入端，与电压比较器反相输入端所接的参考电压进行比较。当输入的音频信号由小增大时，电压比较器相继点亮VD1~VD5和WD1'~VD5'等发光二极管，进行电平显示。习惯上把第四只发光二极管的开启电平规定为0dB，因此，VD1~VD5和WD1'~VD5'点亮时所表示的音量电平值分别为-13dB、-8dB、-3dB、0dB、+3dB。
4.7 图示均衡器有何作用？它与音调控制电路有何区别？
图示均衡器也称为多段频率音调控制电路，其作用是它可以对整个音频范围内的若干个频率点为中心的频段分别进行控制。根据频率分段的多少可以分为5段、7段、10段、15段、27段、31段等几种。
图示均衡器与音调控制电路的区别是：它可以根据音乐节目的特点及聆听者的爱好，通过多个推拉式电位器分别对若干频段的电平进行提升或衰减，从而实现对音质的精细调整。而音调控制电路一般只能进行高音及低音这两个频段的电平进行调节控制。
4.8 OTL、OCL、BTL电路各有什么特点？怎样判断功率放大器属何种电路？
OTL(Output Transformer Less)电路，称为无输出变压器功放电路。是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合而无输出变压器的功放电路，它是高保真功率放大器的基本电路之一，但输出端的耦合电容对频响也有一定影响。OTL电路的主要特点有：采用单电源供电方式，输出端直流电位为电源电压的一半；输出端与负载之间采用大容量电容耦合，扬声器一端接地；具有恒压输出特性，允许扬声器阻抗在4Ω、8Ω、16?之中选择，最大输出电压的振幅为电源电压的一半，即1/2 V CC，额定输出功率约为VCC /(8RL)。
OCL(Output Condensert Less)电路，称为无输出电容功放电路，是在OTL电路的基础上发展起来的。OCL电路的主要特点有：采用双电源供电方式，输出端直流电位为零；由于没
有输出电容，低频特性很好；扬声器一端接地，一端直接与放大器输出端连接，因此须设置保护电路；具有恒压输出特性；允许选择4Ω、8Ω或16Ω负载；最大输出电压振幅为正负电源值，额定输出功率约为VCC /(2RL)。需要指出，若正负电源值取OTL电路单电源值的一半，则两种电路的额定输出功率相同，都是VCC /(8RL)。
BTL（Balanced Transformer Less）电路，称为平衡桥式功放电路。它由两组对称的OTL 或OCL电路组成，扬声器接在两组OTL或OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地。BTL电路的主要特点有：可采用单电源供电，两个输出端直流电位相等，无直流电流通过扬声器，与OTL、OCL电路相比，在相同电源电压、相同负载情况下，BTL电路输出电压可增大一倍，输出功率可增大四倍，这意味着在较低的电源电压时也可获得较大的输出功率，但是，扬声器没有接地端，给检修工作带来不便。
功率放大器电路形式的判断：可根据功放对管的输出端与扬声器的接法来判断其电路结构形式。OTL功放电路的输出端的直流电位为电源电压的一半，扬声器一端接地，另一端通过大容量耦合电容与功放输出端相接；OCL功放电路采用双电源供电，使其输出端的直流电位为零，扬声器一端接地，另一端直接与功放输出端相接；BTL功放电路采用两个功放对，扬声器直接连接在两个功放对的输出端，不需要耦合电容。
4.9 2 OCL互补功率放大电路如下图所示，试分析其原理和各元器件的作用。
OCL互补功率放大电路主要由双差分输入级、激励级和功率放大三级组成，级间采用直接耦合，电路的工作过程为
（1）当输入信号正半周时，VT3、VT4差分电路工作，信号经放大后由VT3的集电极输出，直接耦合至VT5作推动放大，然后再推动VT7、VT9上路功放管工作，功放后的信号由VT9的发射极输出，推动扬声器工作。
同理，当输入信号负半周时，电路则由VT1、VT2、VT6、VT8和VT10工作，放大信号的负半周。这样，电路将分成上、下两路，对称地推挽工作，共同完成对输入信号的放大。
(2) 恒流源负载电路
当推动管VT5工作时，VT6将处于静止工作状态。这时，VT6的基极偏置来自于R5上的压降，而R5上的压降又取决于差分电路VT1的工作电流。由于差分电路工作特性是非常稳定的，故VT6的偏置亦将是稳定的。VT6的集电极电流是恒定的，即VT6构成了一个恒流源电路。并且，该恒流源就作为推动管VT5的工作负载。
这样，在交流状态下，VT6具有较大的阻值，相当于VT5的交流负载电阻增大，从而使电路的增益得到提高。推动级工作时，VT5导通工作，集电极电流增大。此时，由于VT6电流的恒定，使得VT5电流的增量全部注入后级，使得VT7、VT9得以充分导通工作。
同理，当VT6作下路推动放大时，VT5则作为VT6的恒流源负载，以使VT6得以正常工作。
4.10 V-MOS管功率放大器电路如下图所示，试分析其原理和各元器件的作用。
V-MOS管功率放大器电路主要由输入级、激励级和功率放大三级组成，级间采用直接耦合，属OCL 电路形式。
输入级VT1、VT2是典型的差分放大电路，采用50V电源供电，有利于提高该级的动态范围。发射极电阻R3、R4的接入，引入了负反馈，扩展了频带宽度。
差分级的电流由恒流源VT3供给，使本级能稳定工作。该级采用了双端输出的方式，通过负载R7、R8把倒相的信号送至下一级。
VT4、VT5组成第二级差分放大器，作为电路的中间电压激励放大。射极接有负反馈电阻R12、R13，保证了该级增益的稳定。
R14、R15分别是VT4、VT5的集电极负载电阻，其直流压降作为VT6、VT7的栅极偏压，而交流信号电压便是VT6、VT7的栅极激励电压。
一般V-MOS管的栅、源极间耐压只有30～40V，为使它能安全工作，电路在管子的栅、源极间加入了稳压管VD2、VD3起保护作用，一般选击穿电压为10～12V的稳压管即能满足要求。
R16、R17用于抑制高频自激，因为V-MOS管需要的栅流极小(可以忽略)，故R16、R17的取值可以
较宽，一般在1k Ω至几十kΩ之间选取。
C4、C5、R11、R10、Rp2构成大环路的负反馈网络，使放大器获得合适的增益与最小的失真，其闭环增益与负反馈量均由R11、R10的比值来决定 。
Rp2是调节中点电位(应为零)的电位器，C4、C5是超前补偿电容，L 是超音频抑制线圈。
4.11某学校广播室有一台100W 定阻式扩音机，输出端子有0、4、8、16、32、250Ω。现有教室10个，每个教室要装5W/8Ω动圈喇叭一只，操场和食堂要装25W/16Ω高音喇叭各一只。问这套广播系统应如何配接？画出配接图。
由于广播室离教室、操场、食堂一般都超过50米，故放大器与扬声器之间要用线间变压器。根据题意，需要25W/16Ω线间变压器2只，5W/8Ω线间变压器10只。
25W/16Ω线间变压器的初级阻抗为：Ω=?==10002525010011
L O O L P Z P Z ； 5W/8Ω线间变压器的初级阻抗为：Ω=?==5000525010022
L O O L P Z P Z ； 阻抗匹配情况：Ω===25010
5000//2100010//221L L L Z Z Z ，与功率放大器的250Ω匹配。各扬声器的连接如下图所示。
4.12一台100瓦晶体管扩音机，输出电压为120伏，现有25W/16Ω，15W/16Ω，10W/8Ω扬声器各两只，问如何配接？并请画出配接图。
6只扬声器的总功率为（25W+15W+10W ）×2=100W ，与扩音机的100W 匹配。
（1）25W16Ω扬声器
额定工作电压：V z p u L L L 201625111=?==
，变压比：1:620/1201==n （2）15W16Ω扬声器
额定工作电压：V z p u L L L 161615222≈?==
，变压比：1:816/1202≈=n （3）10W8Ω扬声器
额定工作电压：V z p u L L L 9810222≈?==，变压比：1:139/1203≈=n
各扬声器的配接如下图所示。