AV225TRU原理.docx
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AV225TRU原理
AV225T（RU）原理
目录
第一章产品简介
第二章工作原理
第一节整机组成
第二节音量板
第三节信号处理板
第四节MCU板
第五节面控板
第六节电源板
第七节功放板及保护电路
第八节话筒、耳机板
第九节视频输入输出板
第三章附录（电路原理图）
第一章产品简介
AV225T（RU）是一款功能齐全的高级功放，它在以前功放的基础上，采用液晶显示屏，其天蓝色的背景配合16种不同的频谱显示风格，另外此款机型带有收音功能，对喜欢听广播的用户，此款机型是一个不错的选择。
它的主要特点如下：
1、内置5声道功率放大，适应AC-3/DTS及立体声音乐重放。
主声道80W、中环15W，功率强劲。
2、具备AC-3/DTS、VCD、DVD输入接口和超重低音输出接口。
3、具备6声道音量控制和独立电平控制，并具有7段电子均衡。
4、具备爆棚驱动系统、合成解码功能、高保真播放功能。
5、具备电影、音乐、卡拉OK一键通功能。
6、具备多种电子均衡模式，适应不同的音乐风格。
7、具备自动频谱分析补偿功能，自动对信号进行处理补偿。
8、具备多种频谱显示模式。
9、完善的卡拉OK功能，包括话筒独立音量控制，高低调节，人声补偿、延时、混响调节功能，卡拉OK宽频功能。
10、具备耳机输出功能。
11、具备收音功能。
12、具备过流过压智能保护功能 。
第二章工作原理
第一节整机组成
AV225T（RU）主要由以下七部分组成
一、音量板：
选择输入信号源，合成解码，爆棚驱动控制。
二、信号处理板：
卡拉OK信号处理及5.1声道信号放大。
三、MCU板：
整机控制，频点选通，自动搜索电路。
四、面控板：
LCD显示，遥控键盘以及背光显示。
五、电源板：
提供各单元电路所需要的工作电压，执行整机保护功能。
六、功放板：
对5.1声道模拟信号进行功率放大。
七、数字收音调谐器：
接收广播信号并送至功放进行信号处理。
八、话筒、耳机板：
话筒信号输入，耳机放大输出电路。
九、视频输入输出板：
完成VCD、DVD通道的视频切换。
第二节音量板
AV225T（RU）共有四种输入方式：
收音输入、VCD、DVD立体声输入和5.1声道输入。
AV225T（RU）的合成解码功能是从L、R声道采样后，经过缓冲器和加减法器处理得到C、SR、SL及SW各声道信号。
在此电路中采用电子模拟开关来实现各种状态之间的切换。
具体信号流程图见下图：
L
N106
M62446
CD4052电子开关
N101
收音头
R
DVD
VCD
OUT
5．1CH
N104B
N104A
N107B
SL
DISPLY
SW
SWIN
C
S-SL
S-SR
S-C
SR
N107A
N105A
N105B
CD
4053
电子开关N102
一、输入选择和声场处理模式
CD4053真值表
CD4052真值表
AV225T（RU）的输入选择是通过电子开关CD4052和CD4053来完成的，其真值表如下：
5.1声道输入状态：
此时M62446的A、B、5.1CH控制脚处于高电平，5.1输入端的L、R声道信号分别从N101的3、13脚输出，送到ICN106进行音量音调调节；同时5.1声道输入端的C、SR、SL信号从N102的14、15、4脚输出送到ICN106进行独立音量调节，另外5.1声道的SW信号经N103第4脚输出，由N107A放大后送到M62446。
三种模拟输入状态：
AV225T（RU）一共有三种模拟输入状态：
收音信号、VCD、DVD，分别通过A、B信号来控制的，（详见真值表）。
AV225T（RU）一共有三种声场模式声：
标准声场、合成解码、高保真。
1．标准声场：
在整机MCU的控制下，当爆棚驱动关闭时，左声道、右声道、超重低音输出，爆棚驱动打开时，只有左右两声道输出。
2．高保真：
M62446在MCU的控制下只有左右两声道输出，爆棚驱动关闭，音调调节关闭。
3．合成解码：
电子开关N101（CD4052）的9、10脚根据真值表选择一组模拟左右声道输入信号，左右声道信号经过N101内部的电子开关从13脚和3脚输出，分为两路，一路分别送入M62446的第13、15脚，进行电子音量和音调调节。
另一路经缓冲器和加减法器分别得到SW、S-SR、S-SL和S-C四路信号，其中S-C、S-SR、S-SL送到N102的12、2、5脚，N102在“5.1CH”信号的控制下从合成解码与5.1声道信号中选择合成解码信号输入（见CD4053真值表），从14、15、4脚分别输出中置，右环绕和左环绕信号，送入M62446的11、8、9脚进行音量调节。
还有一路SW信号则从N107A输出后直接送到M62446的第6脚。
送入M62446的5.1声道信号经过音量音调调节后从31脚—36脚输出，由XS20
排插输出到信号板。
输入电路中各种音源之间切换和声音处理模式之间的关系见下图。
二、控制电路
由MCU（N100）脚输出锁存、数据及时钟信号送到M62446的39、40、41脚，控制M62446的1、2、3、4脚输出控制电平从而选择输入信号及频谱取样信号。
M62446的其它功能如：
音量、音调调节等，也受这三个控制信号的控制。
频谱取样电路
在AV225T（RU）中的频谱取样是从N103的第13脚送到N108B进行放大，再送给频谱选通电路。
由M62446的5.1CH来选择取样信号。
当选择合成解码时，5.1CH控制信号为低电平，此时N103的9、11脚为低电平，根据真值表可知输出为X0、Z0，这两路取样信号接地，由合成解码的原理可知:
中置、环绕、低音声道都是由左右声道信号产生的，而S-C信号中，包含有完整的左右声道信号，所以，只需从S-C中取样即可。
因此，S-C信号通过R195（N103的13脚）输出到N108B与OK-R信号相加进行频谱取样信号的放大，经XS20送到频点选通和自动搜索电路；同理，当选择5.1声道输入时，5.1CH控制信号为高电平，N102的14脚、15脚和4脚选通X1、Y1、Z1，N103的14脚和4脚接X1，Z1，这样，六个声道的信号通过N103的13脚输出到N108B与OK-R信号相加进行频谱取样信号的放大，经XS20送到频点选通和自动搜索电路。
四、收音功能
本机具有收音功能，为用户提供了一个不错的功能选择。
它主要是通过MCU直接控制数字调谐器接收音频信号，然后经功率放大器放大后输出。
数字调谐器的时钟以及数据线是与M62446共用的，另外的两条控制线直接连接到MCU，经数字调谐器处理的L、R信号直接送到N101CD4052的1脚和12脚，进行选通输入。
第三节信号处理板
信号板将音量板送过来的5.1声道信号与话筒、耳机板送过来的语音信号以及卡拉OK混响信号进混合放大。
一、AV225T（RU）卡拉OK电路
1、作用：
此电路是对人的声音经过处理，由功率放大器放大后，通过扬声器还原。
它包括了人声美化电路，宽频处理电路，卡拉OK的混响和延时调节电路。
2、卡拉OK部份IC及作用
IC序号
IC名称
IC作用
N201
4558
运算放大器，对人声信号前级放大
N200
PT2315
卡拉OK音量调节，含音调调节
N205
CD4053
电子开关
N209
PT2399
卡拉OK混响处理
N207
CD4051
卡拉OK延时调节
N208
CD4051
卡拉OK混响调节
N204
4558
反相器
PT2315引脚功能
序号
脚位名称
叙述
备注
1
REF
参考电压（1/2VDD）
2
VDD
供电电压（＋9V）
3
AGND
模拟地
4
TREBL
左/右声道高音控制脚
5
TREBR
6
RIN
右声道输入
7
LOUD-R
右声道响度控制脚
9
LOUD-L
左声道响度控制脚
11
LIN
左声道输入
12
BINL
左声道低音控制输入/输出脚
13
BOUTL
14
BINR
右声道低音控制输入/输出脚
15
BOUTR
16
ROUT
右声道输出
17
LOUT
左声道输出
18
DGND
数字地
19
DATA
数据控制线
20
LCK
时钟控制线
8，10
NC
空脚
2、卡拉OK信号流程式图
直通
当插上话筒，MIC信号送到N201A运算放大电路进行放大，放大后的话筒信号一路经N202A放大后，经过VD201整流滤波控制三极管V200,给MCU一个话筒输入识别信号，当有信号输入时，P_OKT为低电平，MCU使N210CD4094发出KM低电平信号，使三极管V103,V105,V104截止，从而使话筒信号能输出；另一路经C219耦合到PT2315的第6脚,经内部音量音调调节后从16脚输出，到N202B和N203B进行放大。
N203B放大后的信号分两路，一路直接输出；另一路经R222，C247耦合到PT2399内部，进行延时混响调节后，从14脚输出，经N204B后同直通OK信号混合输出，而OK-R经N205选通后由14脚输出。
叠加到左右声道上。
在本电路中N202B反相端接的三极管V201组成的低频提升网络，主要对75HZ的低频信号进行提升。
对PT2399进行延时调节时，首先把控制信号给MCU，MCU通过N211ICCD4094扩展后，控制N207，通过选择不同的电阻值接入PT2399的6脚，从而达到延时调节的目的。
同理,混响调节通过改变R229处的电阻值，从而改变叠加到直通信号上的混响电平来进行混响调节。
卡拉OK的宽频处理控制信号由N211送至N205的11脚，当为高电平时，N205的14脚与X1接通，此时OK-R信号与OK-L信号相位相反，展宽了声场，卡拉OK处于所谓的宽频状态。
反之，OK-R信号与OK-L信号相位相同，卡拉OK处于所谓的窄频状态。
另外话筒插头有一检测信号P_MICDET，它和V202组成的电路一起组成对话筒插入的检测。
当不插话筒时为低电平，V202截止，插上为高电平，V202导通，这时，关闭情景环绕模式，并禁止收音
另外，还有OK自动静音功能，当P-KT持续一段时间检测不到信号时，MCU就会发出一个控制信号，使KM为高电平，三极管V103,V105,V104导通，将OK信号静音，提高整机信噪比，改善听音效果。
3、情景模式的信号流程图
AV225T（RU）有一特殊功能，就是在无卡拉OK情况下可实现5种情景模式的切换，具体是由卡拉OK部份完成的，其流程图如下：
N204A
N204B
N209
N203B
N205
混合输出
N207
N208
当N205的9和10脚处于高电平时，取样过来的L，R，C信号经N205选通由3脚输出，经N203B放大后一路直通，一路送入PT2399内部进行混响延时调节（由ICCD4094控制），调节后的效果叠加到L，R，C声道上，形成各种情景模式。
从中可看出，它与卡啦OK的原理是一样的。
在情景模式中，必须不插话筒，同时处于5.1声道模式时才起作用。
二、爆棚驱动电路
N210发出的BURST为爆棚驱动开关信号，当为高电平时，加到V102的基极，V102导通，集电极输出低电平，则V107,V100截止，SW信号正常输出到外接端子，同时，BURST高电平信号加到V108的发射极，V108导通，集电极输高电平加到V101的基极，V101导通，将SW信号导地，不会叠加到左右声道信号上。
反之，当BURST为低电平时，爆棚驱动打开，V100导通，SWM信号不能从外部端子输出，同时V101截止，SW信号叠加到左右声道信号。
AV225T（RU）的爆棚驱动共分为三级，原理是通过改变M62446的SW输出音量来改变爆棚驱动电平的大小。
同时，SWM信号通过XS9加到继电器，当继电器断开时，SWM信号导地，从而使超重低音端口无输出，避免刚上电时，对扬声器造成冲击。
三、5．1信号、卡拉OK信号混合放大电路
5．1信号的左右声道信号与SW信号混合后经N101B、N100B放大后送到N101A、N100A的反相端，同时OK-R、OK-L信号也分别加到N101A、N100A的反相端，经过N100A、N101A的混合放大后分别从N100A、N101A的第1脚输出到功率放大电路进行功率放大。
同时，音量板送过来的中置C-1信号加到N102B的第6脚反相端，进行放大后加到N102A的反相端，此时，经过混响处理的（情景环绕模式）C1-1信号也加到N102A的反相端与之混合放大，再送到中置声道功率放大电路。
另一路音量板的环绕SR-1、SL-1直接送到环绕声道功率放大电路。
经过混合放大后的5.1信号一路经XS9送到功率放大电路，一路则经R111、R112、R142、R145，VD100-VD104形成DIST（失真检测信号）信号到MCU板，进行自动增益调节，从而控制音量输出的大小。
第四节MCU板
实现整机控制，自动搜索输入信号，频谱分析
一、整机MCU控制
N100是整机控制中心，由它输出各种控制指令到各受控电路，从而完成各种控制功能。
采用了+5V供电，第40脚是它的供电脚。
第18、19脚外接12M晶振为自身提供工作时钟频率。
第9脚是它的复位脚，开机时+5V通过R100给C106充电，由于电容两端的电压不能突变，所以三极管V100的B极为低电平，即V100不导通，给一个高电平复位信号到MCU。
当电容C106充电结束时，V100导通，此时，复位完成。
这种复位电路的形式是高电平复位，保持低电平。
整机工作时显示屏上显示的开机画面、操作时的中文字符等信息都存储在MCU内部自带的静态存储器中。
N101是一个状态存储器，它可以在关机时，把当时整机的工作状态记录下来，等到下次开机的时候，把这些状态调出来，避免用户再次进行调整。
用户自己设置的各种声场模式也存储在里面，在需要的时候再调出来。
二、输入信号检测、自动搜索电路
音量板过来的DISPLAY信号送到N103A放大后，经电容C110耦合后，送到电压比较器N103B的反相端。
从N103B的第7脚输出，再经过VD103、V101、R109、R107送到整机MCU的第16脚。
当N103B输出一个高电平时，VD103处于反向截止状态，开关管V101的B极为高电平，时此开关管V101处于导通状态，再经VD101稳压得到一个约为+5V的P_SEARCH高电平给MCU，表示无信号输入，就继续搜索；当N103B的输出端输出一个低电平时，VD103处于正向导通状态，开关管V101的B极为低电平，此时开关管处于截止状态，MCU检测到P_SEARCH为低电平，表示有信号输入，同时，停止搜索。
它的具体工作原理如下：
①开机后，在MCU内部程序的控制下输出数据信号到M62446，然后M62446发出高低电平对音量板的N101、N102、N103每一个输入端口进行扫描，同时，P_SELECT为高电平，V102导通，此时，比较器N103B的同相端电压大约为0.1V（可能有错：
薛文彬2006.7.13），当这几个输入端口中均无信号输入时，N103B的6脚电压小于0.1V，其7脚输出＋12V，VD103处于反向截止状态，根据前面的分析可知，P_SEARCH为高电平，表示无信号输入。
当所有端口均搜索了一遍后，自动进入待机状态；当其中某一个端口有信号输入时，这个信号经音量板的N108B、及MCU板上N103A放大后与N103B第5脚进行比较，若N103B的6脚电压大于0.1V，其7脚输出-12V，VD103处于正向导通状态，此时，P_SEARCH为低电平，表示有信号输入，MCU通过控制ICM62446，锁定这个有信号输入的端口，进入正常的播放。
②当按动遥控器上“搜索”键时，通过面板上的遥控接收头对它进行光信号到电信号的转换，这样由MCU的第11脚发出一个高电平使V102处于导通状态，同样按以上流程进行搜索。
三、频谱分析电路（见下图）
+
七段带通滤波器
N102B
频谱分析电路分为三个部分：
1、自动频谱增益调节电路：
为避免频谱显示出现输入信号过弱时，屏显幅度太低，或输入信号过强时，出现满屏显示这现两种情况，AV225T（RU）设立了自动频谱增益调节电路，采用了一块单通道8选1电子模拟开关N104CD4051，它的真值表如下图所示：
1
它的工作原理主要是通过改变运放N104的反相端接地电阻的阻值，从而改变运放的增益。
我们来看整个电路的具体工作。
我们在前面电路中曾提到的频谱分析信号源（DISPLAY）送入运放N105C的同相输入端进行放大，它的放大倍数取决于反馈电阻R130与N104电子开关所接的电阻的比值。
当主音量开得较大时，通过MCU的控制，N104自动增加接地电阻的阻值，减小放大倍数；当主音量开得较小时，N104自动减小接地电阻的阻值，增大放大倍数。
2、频点选通电路：
经N105C放大后的信号通过C115耦合送入由运算放大器组成的七个带通滤波器，通过设定它的反馈电容的容量便可确定其对应的频率范围。
在每个滤波器的输出端上都接有一个半波整流电路，把放大后的交流信号经整流滤波得到直流电压。
这个电路主要是实现频点采样的功能，它可以把一个完整的声音信号中各个频率点的幅度通过直流电压表现出来。
假若现在声音信号中低频成分较强，那么在35HZ、100HZ滤波器输出端上的直流电压就高一些，同理，当高频成分较强时则10K、16K滤波器上的直流电压要高一些。
这七个滤波器的输出端接到电子开关N108（CD4051）的七个输入端上，通过MCU发出的控制指令使这个电子开关在各个频点之间快速的循环选通（参照上面的真值表）。
在N108的第3脚输出端上就会输出一串代表各频点信号幅度的电压值（见下图）。
3、A/D转换、显示输出电路（分两种情况）：
1、当无信号输入时，MCU送给V104的B极一个P_CHARGE高电
（图六）
平信号，比较器N102B的正向端为低电压，而N102B的反相端由于得到R169、R172的分压，这样就使得N102B会输出-12V左右的电压，使三极管V105截止，V105的C极会给一个高电平到MCU的第12脚，告知MCU不进行A/D转换（N108的9、10、11脚不动作，保持在高电平）。
2、当机器检测到信号时，MCU送给V104的B极一个P_CHARGE低电平信号，+5V的电压通过V103给C137充电，当达到反相端的电压值时，比较器发生翻转，N102B＋12V左右的电压，使V105导通，C极为低电平，MCU接到低电平信号后，马上结束35Hz的电平选通，转换到下一个频点100Hz上。
在转换过程中，P_CHARGE输出一个瞬间高电平使V104导通，把C137上的电压泄放掉，同时使得N102B的同相端又重新开始从0电平开始进行对100Hz的充电过程。
当100Hz充电结束后，又转入下一个频点的充放电过程，这样的过程在MCU的控制下不断的循环。
从0电平开始，到发生输出翻转这一段充电时间的长短就代表了当前频点的信号幅度——幅度越大，时间越长，显示屏上显示的幅度就越高；幅度越小，时间越短，显示屏上显示的幅度就越低。
从N102B输出端输出的数字脉冲经V105反相后加入MCU第12脚，MCU将其处理、输出到面板，在显示屏上作出动态频谱显示。
本来各个频点的显示是按顺序逐个显示的，但因为上述的循环过程非常快，所以我们在显示屏上看到的是一个整个频谱同时显示的工作过程。
第五节面控板
前面板控制电路是整机人机对话的窗口,它能传达各种操作指令给MCU,以完成各种操作。
同时它也是整机状态的一个窗口，用户通过它掌握整机工作状态，也是外观的重要组成部分。
AV225T（RU）的面控板电路的方框图如下：
MCU
遥控接收
驱动电路
电源
LCD显示
按键
一、电源电路
1.AV225T（RU）面控板供电有+3.3V，+5V两组电压。
从信号板稳压后过来的+5V电压经过三个二极管VD105、VD106、VD107、降压后，分别给N102、N103（74VHC245）以及N101PT2222供电。
二、LCD显示驱动及按键电路
此电路N101，N102，N103及LCD组成。
工作原理：
该机显示由MCU的P0口直接控制，LCD内部邦定有IC。
由于显示屏的工作电压为＋3.3V，而MCU发出的控制线电平为＋5V，所以在MCU到LCD显示屏中间，通过两个IC74VHC245来进行电平转换，从而将MCU过来的＋5V控制电平变为＋3.3V控制电平来控制显示屏的显示。
该机的按键电路就相当于一个遥控器，按键矩阵的信号由PT2222接收后，通过第七脚控制三极管V100的导通而使红外发光二极管VD100发送信号，由遥控接收头接收后送MCU处理。
第六节电源板
作用是为整机各单元电路提供所需的各种工作电压。
AV225T（RU）采用了一只大功率环形变压器。
分别给主声道、中置和环绕声道功率放大器供电，电源电路如下图：
一、变压器第一次级输出的两组交流31V经过八个IN5404及两个
大电解电容（15000uF/68V）整流滤波后得到正负43V左右的电压，给左右声道供电；
二、变压器第二次级输出的两组交流15V电压经四个IN5404及两
个电解电容（4700uF/35V）整流滤波后得到正负21V左右的电压，给SL/SR/C三个声道供电。
另其它IC及运算放大器也由它经三端稳压器L7812、L7912稳压后得到的电源给其它IC供电。
～220V50HZ
整流滤波
第七节功放板及保护电路
一、L、R声道功率放大电路：
AV225T（RU）的L、R声道功率放大电路由分立元件组成，其组成框图如下。
（以L声道为例）
继电器
L入
L声道信号经R101、R103、C101耦合送入差分放大级V102的B极，V102、V103共同组成单端输入、单端输出的差分放大电路。
声音信号从V102的C极输出到电压放大级V105的B极，经过电压放大后输出到复合功率放大级。
V104、V107、VD102、VD103组成恒流源电路。
VD102、VD103为V104、V107提供恒定的基极电流。
V104的发射极电阻决定了差分放大级的工作电流，V107的发射极电阻决定了电压放大级的工作电流。
V132和V112组成复合管放大，使功放末级能有很大的电流放大能力，它们组成波形正半周放大。
V133和V113组成波形的负半周放大，它的电路结构与上管完全一样。
温度补偿管V106在电路中的作用有两个：
首先，它是上下复合管的基极偏置，它的工作状态决定了复合功率放大级的静态工作电流，也就是说：
我们通过调整V106的导通程度就可以设定复合功率放大级的静态工作点，常用的方式是改变V106的基极电阻；它还可起到当温度升高后，自动调整复合功率放大级的工作状态的作用。
调整过程如下:
输出级总电流=工作电流+漏电电流
当温度升高时漏电电流增大造成静态工作点漂移（不利）
同时V106的漏电电流增大，Uce减小使输出级的偏置电流减小，使得工作状态改变，后极的工作电流减小，达到温度补偿作用。
在AV225T（RU）的功率放大电路中引入电压负反馈，由R121、R109、C105组成，可稳定差分级的静态工作点。
AV225T
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