液晶电视伴音设计

2016-08-29冠捷显示科技厦门有限公司研发部卓玲敏

电子世界 2016年15期

关键词：液晶电视音质扬声器

冠捷显示科技（厦门）有限公司研发部　卓玲敏

液晶电视伴音设计

冠捷显示科技（厦门）有限公司研发部卓玲敏

随着智能、超高清、超薄技术的应用，电视机在家庭影音娱乐的地位日渐突显，用户对电视机的视听体验要求也越来越高，作为一名液晶电视研发从业人员，我们需要去克服在有限的空间里设计出最佳的伴音效果。本文将对液晶电视机的伴音设计提出各模块的设计说明。

液晶电视；音质；功率放大器；扬声器

液晶电视伴音设计主要为音频输入通过音频解码、功放处理电路、扬声器和结构搭配以及软件音质调试来实现。

1.液晶电视伴音回路设计

功放即音频的功率放大器回路，其核心部件是功率放大集成芯片（AMP）的选用。液晶电视最常使用的AMP为D类放大器，D类放大器的工作原理是基于开关晶体管，可在极短的时间内完全导通或完全截止。D类放大器的两只晶体管不会在同一时刻导通，因此产生的热量很少，这种类型的放大器效益极高，可达到90%以上。D类放大器在开关状态下可以采用脉宽调制（PWM）模式，利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号，通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较，当反相端电压高于同相端电压时，输出低电平；当反相端电压低于同相端电压时，输出为高电平。因为D类功放效益高，产生的热量低，所以一般不需要很大的散热片，目前电视机常用的AMP型号如AD52580，TPA3110和APA2619等。

本文的设计方案也是基于D类功放进行线路设计（如图1），搭配小箱体扬声器作为声音输出。AMP外围线路主要包括以下四个部分：伴音输入回路、静音控制回路、伴音输出功率限定及音量增益控制线路、伴音输出滤波线路。

（1）音频输入回路：音频输入通过音频解码IC输出后，经分压电阻进行分压，再经隔直电容隔直通交后进入AMP的声道输入端，左右声道的设计是对称的方式。

（2）静音控制回路：开机时，静音控制接口（AMP_Mute）还未受控，此时其上拉电压为高电平，然后经过电阻、二极管和三极管基极的控制，基极电压为高，经过三极管做反向后，集成电路控制声音脚为低，AMP无声音输出，避免开机过程杂音通过AMP输出。开机后，AMP_Mute拉低，集成电路控制声音脚为高，AMP正常输出声音。关机时，因为电容放电慢的缘故，三极管C极会瞬间拉高，进而导致三极管B极也为高，经过三极管反向，AMP无声音输出，避免关机过程杂音通过AMP输出。

（3）伴音输出功率限幅及音量增益控制线路：AMP 的限幅控制接口可以用来设置声音输出功率电压大小，分别置放分压电阻来设置需要限幅的电压，音量的增益可以根据AMP 的规格要求做设定，一般以规格书所定义的标准设定来进行，若设置太小，声音输出功率太低，即使前端音频输入信号再大，声音经AMP放大后，输出声音还是太小声，设置太大的话，则电视机开机后底噪会太大。

（4）伴音输出滤波线路:声音输出线路的滤波依靠电阻R、电感L、电容C的选取来构成，可以以电路仿真单端直接生成取值，目前的设计公版AMP推荐线路的推荐值也可以参照使用。

图1　D类功放设计框架图

2.扬声器的选用

液晶电视声音系统设计时对扬声器的选用，分别需要从结构搭配性、重要参数及指标的满足上来衡量。

2.1扬声器的类型

扬声器是将电能转换为声能，并将它辐射到空气中去的一种电声换能器件，常见的有电动式扬声器和电磁式扬声器，不过在电视机中比较使用最广泛的是纸盆电动式扬声器，它是应用电动原理的电声换能器件。其原理是根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，手里大小与电流、导线长度，磁通密度成正比。当音圈输入交变声频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。

2.2扬声器的重要参数及指标

扬声器的重要参数包括：额定阻抗、额定噪声功率、额定长期最大功率、共振频率、频率响应曲线、额定特性灵敏度级SPL、额定频率范围、有效频率范围、谐波失真、极性。

3.结构搭配设计

3.1扬声器在电视机结构上的摆放位置

目前市面上电视机扬声器的安装位置有朝前、朝下、朝后三种方式，不同的安装方式对扬声器的要求不同。

3.2扬声器朝前放置

扬声器朝前放置时，由于高频指向性较强，因此只需解决低频声短路现象，通过使用全频段的扬声器单元就可得到效果较佳的音效。

3.3扬声器朝下放置

扬声器朝下放置时，由于高频指向性的特性，高频部分会大幅度衰减，在解决低频声短路现象的同时还需要增强高频段的效果，因此需要搭配扬声器系统，才能得到效果较佳的音效。

图2　音质调整主界面

3.4扬声器朝后放置

鉴于高频指向性的特性，全频段的扬声器并不适合此种安装方式，因此只建议安装外置音箱条。

3.5　声短路现象的解决

在使用扬声器单元安置时，由于扬声器单元与电视机的结构搭

配不合理，很容易出现声短路现象，造成电视机低频部分缺失。

声短路现象的解决方案：在扬声器单元两侧及前腔贴附硬度较软的泡棉，使扬声器单元能与后壳及出声孔紧密贴合。

3.6扬声器网孔的开口率

扬声器在不同的安置方向下，对于网孔的开孔率的要求也有所不同。（1）扬声器朝前放置：建议开孔率在扬声器鼓纸面积的55%以上。（2）扬声器朝下放置：建议开孔率在扬声器鼓纸面积的70%以上。

图3　音质频响调整效果图

4.软件音质调试

液晶电视伴音设计另外重要的一部分为通过软件系统对音质的调整，音质调整一般可以透过音频解码芯片来实现或者数字功放集成芯片来进行，以下以晨星科技的MSD8120为例，以音频解码集成芯片内置音质调试工具进行说明，其工具名称为MSTV_Tool（如图2所示），可以分别对声音频带加强（EQ band）、声音电平自动控制（AVL on/off）、输出功率幅度（audio 功率）、功率限幅（limit）等几方面进行调试。

通过工具的调试，可以最大化的来实现整机需要达成的声音输出功率，以及声压，并根据主观音质和实际频响数据来达成最佳的音质频响效果（如图3所示），以达成最佳的音质设计。