立体声信号相位差电平差测试仪

图4中，uA、uB是L信号和R信号，是正弦波；uC、uD是L、R信号经电压比较器整形后的方波，uE是2个方波相与后得到的矩形波，D是占空比。用过零鉴相法，测量两个矩形波信号的占空比。过零鉴相法是：两个正弦波，频率相同，让其经过鉴相网络后，变为方波。其前沿对应于正弦波的正向过零点，后沿对应于正弦波的负向过零点。再将两个方波送入到触发器的复位端和置位端，被测量方波的前沿将其复位，基准方波的前沿将触发器复位。触发器输出的脉冲宽度即是两个信号过零点的时间差，即图4中的占空比D。
再将uE放大后，送入占空比检测电路，在输出端F得到一个直流电压，数值是0～100 mV，这个直流信号即代表占空比D，是反映相位差的一个量，D从[(0～100％)×T]变化，其中T为A点(或B点)信号的周期。如F点输出信号为10 mV时，D=10％×T，则L(A点信号)和R(B点信号)的相位差△φ=180°-10％x360°。当D=0时，R、L信号的相位差为180°，即反相，这时立体声信号严重失真。
2．2 电平差检测模块
图5所示为电平差检测电路原理图。因左右声道电平差检测电路图完全一样，所以图5是左声道电平差检测电路原理图。电平差检测电路由衰减器、交流直流变换电路和放大器三级组成，其中IC7 NE5532及其周围器件组成衰减器，将输入L信号电压的有效值衰减到200 mV。IC 8AD736及其周围器件组成交流变直流电路。IC9 NE5532及其周围器件组成放大器，将信号放大后送入单片机的A／D端。为了提高精度和减小误差，前级衰减器和后级放大器设计成自动校零型电路。

AD736是专用的单片精密真有效值A／D转换器，内部经过激光修正，具有频率特性好、速度快、灵敏度高、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽、功耗小等特点，其测量误差小于±0．3％。C3是输入耦合电容，一般取5～25μF。C4是输出滤波电容，一般取5～15μF，其数值会影响到输出电压有效值的精度，在低频端更为重要。C5一般取30～40μF，其数值大小会影响到被测电压的波峰因数Kp，Kp是被测电压的峰值与真有效值之比。

3 系统软件设计
用C8051F020单片机，采用C语言编程，由主程序和子程序两部分组成。主程序完成系统初始化、参数设置和各子程序的调用。子程序主要包括：工作模式选择模块、参数设置及计算模块、相位差计算模块、电平差计算模块、A／D模块、键盘扫描模块和显示模块等。如图6所示，是主程序流程图。

由表1的测试数据可知，相位差的绝对误差小于0．7°，电平差的绝对误差小于3 mV(当△Ui=10 mV)，测试精度较高。

5 结论
随着电子技术的迅速发展，人们的生活质量不断提高，同时对广播和音乐放音也提出了更高的要求。只有准确地测量出左右声道的相位差电平差，再用补偿电路进行修正，才能保证播音和放音质量，满足人们欣赏到音质优美的广播和音乐的需求。
本设计为高质量立体声广播和研发制造高质量音响设备奠定了基础，还可推广到其它应用领域，用于检测和调整两路信号平衡，如飞机平衡、运动平衡调整等。