步步高功放机AB209

步步高功放机AB209 AB209工作原理分析 第一节 整机方框图 输入 电子音数字 解码 功率放音选择 量、音大 箱 部分 调调节 输入模拟 选择 直通 5.1 保护电 外部5.1 切换 路 整机CPU 输入 话筒1 前级放显混响处面板电路 大、音示 理 (副CPU) 话筒2 量调节 屏 (图十四) 视频输入 视频切 电 源 电 路 按键矩阵 换 视频输出 AB209的整机分为六大部分(见图十四): 一、电源电路 二、输入、输出电路:包括六路音源输入选择，三路视频输入、选择与一路输出电路，两路SW声道输出和功率放大输出接口。 三、解码电路:包括解码单元、5.1切换、电子音量调节和整机控制电路。 四、麦克风电路:包括前级放大，音量、音调调节和混响处理电路。 五、面控及显示电路:包括面板控制电路和显示屏显示电路。 六、功率放大电路:包括功率放大电路和保护电路。 第二节 输入、输出电路 一、模拟音频输入(见图十五) AB209共有6路模拟音频输入:VCD、VCR、DVD、CD、TAPE、 TUNER它们的L 声道接在N701(4051)上，R声道接在N702(4051)上由4051(单通道8选1电子模拟开关)进行切换，选择其中一路输出，作为信号源供给解码电路处理，N701、N702只用了其中6路输入，其3脚为输出端，6脚INH为使能端，当为低电平时开关有效，当为高电平时3脚悬空，开关无效。 L (AUDIO) 去解码板 N701(4051) R XP6 (L) R TUNER 1 主功率 L TAPE 2 C 输出接口 CD 12 SR 3 VCR 13 SL DVD 14 VCD 15 XP10 L N702(4051) 去5.1 CH (AUDIO) R 解(图十五) 外部 C (R) 码 同时 TUNER 1 SW 板 输入 TAPE 2 SR CD 12 SL VCR 13 3 (VIDEO) N703 (4051) DVD 14 VCD 15 VCD 13 DVD 14 录音音 0 VCR 15 REC 频输出 0 VIDEO 0 视频输出 0 来自解码板 SW 超重低 0 音输出 输入电路组成图 9、10、11脚为控制端，通过高低电平组合达到输入切换的目的。其真值表如图。A、B、C控制信号来自解码板CPU U204第21、22、23脚。 AUDIO VCD DVD VCR CD TAPE TUAER VIDEO VCD DVD VCR A 0 1 0 1 0 0 A 0 1 0 B 1 0 0 1 1 0 B 0 0 1 C 0 0 0 0 1 1 N701、N702?脚送出的信号分两路:一路由REC录音端子作为录音音源输出，另一路送入解码板去进行处理。 二、视频输入、切换、输出 AB209可进行三路视频切换:VCR、DVD、VCD送入N703(4051)进行切换由3脚经V701、C707由视频端子输出。10、11脚控制信号来自N204第13、14脚。 三、各种输入、输入接口 输入板上还包括五声道功率输出端口，两路超重低音输出端子和外部5.1声道输入端口。 四、数字音频输入 在介绍解码板时详细介绍。 第三节 解码电路 AB209 功放是一款中高档家用型AV功率放大器，内置杜比AC-3和DTS双解码器，具有8种典型数码声场处理模式，其解码处理主要由U206 CS4926完成。原理框图见图十六: 外 电模拟缓接 低模/数与数模转换 子主输入 冲 5.1音 声通量功道、AC-3、DTS解码与滤 输音数字DSP数码声场处理 放调入波输入 调 选节板 择器 通道数字信号识电整形 选择 别与接收 路 (图十六) 5(1声道输入 一、模拟输入回路 从输入选择电路来的模拟信号经过N309 4558缓冲放大后，分两路输出:一路信号送到音频切换选择电路N301 4053供模拟直通输出用;一路信号送到U209 CS4228，在其内部进行模/数转换(ADC)，转换后的音频数字信号从4脚输出，送入到U206 CS4926的22脚进行数字声场(DSP)处理，杜比定向逻辑(PRO LOGIC)解码和3立体声(3 STEREO)处理。 处理后的数字音频信号从U206 CS4926的39、40、41脚输出，再送回到U209 CS4228的1、2、3脚，进行数/模转换(DAC)。转换后的模拟音频信号分别从U209 CS4228的23-28脚输出，然后经U212、U214、U215 4558组成的第一级低通滤波器和N311、N312、N210组成的第二级低通滤波器滤除非音频范围内的高频信号，再送到N301、N302、N303 4053组成的5.1声道输入选择电路。 在杜比PRO LOGIC状态下，经解码、数/模转换后，可输出左(L)右(R)，中置(C)和环绕(S)四路信号，其中左环绕与右环绕中的信号成份相同。 其主要信号流程见图十七: 模拟输入 N309 N301、N302、N303 4053 音量调节 4558 (图十七) U209 CS4228 N311、N312、N210 4558 U206 U209 CS4228 U212、U214、U215 4558 CS42926 二、数字输入回路 从数字输入电路送来的一路光纤信号，两路同轴信号经U701 7404整形放大后从2、6、12脚输出，送到数字信号选通电路U207 ATF16V 8的 2、3、4脚，选出一路数字信号从U207 ATF16V8的13脚输出，经R298、C221耦合，进入到数码信号接收与识别电路U208 CS8414的9脚。 U208 CS8414接收到数字信号并对其进行处理后从26脚输出送到U206 CS4923的27脚进行数字声场(DSP)处理，杜比数字AC-3或DTS解码。 处理后的数字音频信号从U206 CS4926的39、40、41脚输出，送入到U209 CS4228的1、2、3脚，进行数/模转换(DAC)，转换成模拟信号后从CS4228的23-28脚输出，再经4558组成的二级低通滤波器，滤除高频杂波，然后被送到5.1声道切换电路。 在杜比AC-3或DTS状态下，经解码，数/模转换后，可输出L、R、C、SR、SL和SW六路音频信号，其中SW为重低音信号，频率一般在20Hz,120Hz之间，不是一个完整的声道，因此称0.1个声道 ，这便是我们常说的5.1声道。其主要信号流程见图十八: 数字输入 U701 7404 U207 ATF16V8 U209 CS4228 U206 CS4926 U208 CS8414 ATF16V8 ATF16V8 ATF16V8 低通滤波 选择电路 音量调节 (图十八) 三、5.1切换和电子音量调节电路 5.1切换电路的作用是进行信号选择。相当于一个开关，等效电路 如下。 5.1切换电路 内部解码 功放机的信号处理方 DA— 式有三种:?由内部解码外部5.1输入 。 5.1— 直通 电路解码电路还原的多声 Ain— 道信号;?模拟直通号; ?外部5.1端子输入的多声道信号。根据不同的听音需要选择其中 的一组信号源。 在5.1声道切换电路中的核心器件是CD4053(三通道2选1电子模拟开关)。它的内部结构和真值表见下。 12 。 X0 14 。 X 13 。 X1 A X B Y C Z 2 。 15 Y0 。 0 X0 0 Y0 0 Z0 Y 1 。 Y1 1 X1 1 Y1 1 Z1 5 。 7 Z0 。 Z 3 。 Z1 CD4053的内部三个2选1开关X、 Y、Z。分别由一个相应的控制脚来控制， A X、B Y、C Z。三个开关之间互相独立切换。 在本电路中会有两个重要的控制信号:D/A—EX(多声道控制信号)，它同时控制着六个声道;BYPASS(直通控制信号)它只控制L、R声道。因为各个声道的通路不同，为了电路分析方便，我们把六个声道分为三条通路来分析。 1:L、R声道(电路图见图十九) L、R声道的处理过程完全一样，我们将以L声道为例讲解。 解码后的L声道信号从第二级低通滤波器N210B输出，送入电子开关N301的第1脚(DA—L)，同时外部5.1输入端子输入的L声道信号也送到N301的第2脚(5.1—L)，这两个脚分别是N301的Y开关的Y0、Y1端，通过N301的第10脚(B端)D/A—EX的控制:当它为低电平时，就让5.1—L信号通过:当它为高电平时，就让DA—L信号通过。从N301的第15脚输出(M—L)送到N301的13脚， 前面在讲模拟输入回路时曾提到的模拟直通信号(Ain—L)送到N301的12脚。通过N301的第11(A端)脚BYPASS信号控制:当它为低电平时选择直通信号通过，当它为高电平时，选择多声道的信 左声道 号通过。 N301 N304 N301 2 。 5.1-L > 。 15 13 。 > 1 。 M-L 17 。 14 DA-L > 12 。 S-L > D/A-EX BYPASS 31 去功放 > 15 Ain-L 音调调节 (图十九) 右声道 13 N302 N301 音调调节 12 。 5.1-R > 。14 3 。 > 。 。 13 4 16 M-R DA-R > 。 5 S-R > D/A-EX 32 BYPASS 去功放 >> Ain-R 经过这两个开关选择后的L声道信号(S—L)从N301第14脚输出同时送入电子音量调节IC N304和15和17脚，IC N304内部电路会按直通和多声道不同的状态按不同的方式处理，具体工作如下: ? 当前面的电路选择在直通状态时，信号从17脚输入，15脚的内部电路被断开。也就是直通的时候只能进行音量调节，不能进行音调调节。 ? 当前面的电路不是处于直通状态时，信号从15脚输入，17脚的内部电路被断。也就是非直通时才可以进行音调调节的。 此时的L声道信号在整个功放机中前级电路中的处理就结束了，它从N304的31脚输出将送到功放电路进行功率放大。 2:C、SR、SL声道(电路图见图二十) 这三个声道的流程相对简ÖÐÖÃÉùµÀN303N304 125.1-C单 >??1411??13DA-C>??S-C33D/A-EXÈ????Å 一些，因为它没有直通选择。 > (图二十) 内部解码后的中置声道信号 (DA—C)送入N303的13脚，外部的5.1端子所送入的中置声道信号(5.1—C)送入N303的12脚，由11脚的D/A—EX控制信号进行选择后从14脚输出(S—C)然后送到N304的11脚进行电子音量调节，接着从33脚输出给功率放大电路。SR、SL声道处理过程大致相 N302N304同，就不再阐述。 ×ó??ÈÆÉùµÀ 25.1-SL>??N302N304ÓÒ??ÈÆÉùµÀ915??1DA-SL>??5 5.1-SR>??S-SL8434??D/A-EXÈ????Å3>DA-SR>??S-SR35 D/A-EXÈ????Å> (图二十一) 3:SW声道(电路图见图二十二) N305 12N304N303ÖصÍÒôÉùµÀÈ????ÅÓë×ó??>??14??> 2135.1-SWÓÒÉùµÀµþ?Ó>????156N306B??1SB-SWDA-SW>??S-SW 36D/A-EX N303 5 Êä?öÈ?ÓÐÔ?>??4??>3ÒôÏä?Å?ó??(图二十二) SB-MUTE SW(超重低音声道)的频率范围在20—120HZ之间。出于成本方面的考虑，这个信号一般会送给有源低音音箱放大，即这个信号不经过功放内部的功率放大电路，它的功率放大电路放在音箱里面。具体工作如下:内部解码出来的DA—SW信号送到N303的第1脚，外部5.1端子送来的5.1—SW信号送入N303的第2脚，经过D/A—EX控制信号选择后从15脚输出到N304的第6脚，经过电子音量调节后从36脚(S—SW1)输出经N306B运放放大，在此时分为两种输出方式。在我们的用户中会有两类:一类家里有有源音箱，另一类家里没有有源音箱。对于后一类用户我们为了不让超重低音信号白白浪费便采用了一种应急的方式，将超重低音信号成份叠加在L、R声道上。这种方式称之为超重低音管理，只在AC—3状态下才有用。它的转换是通过面板功能按键中的音箱设置来完成的。下面我们来分别讨论: 当用户家中有有源音箱时，通过音箱设置打开低音音箱，S—SW1信号送到N303的第5脚，通过9脚SB—MUTE(低音静音)开关控制脚控制使开关接通，S—SW1由此送给输入、输出电路中的SW输出端子输出给有源音箱。同时N305中的开关被关闭。 当用户家中没有有源音箱时，通过音箱设置关闭有源音箱，S—SW1信号送到N305的12脚，通过11脚SB—SW(低音开关)控制信号打开开关，S—SW1送出叠加在L、R声道上。同时N303中的开关被关闭。SB—MUTE和SB—SW这两个开关存在着同步、反向的关系。它们控制信号是从N304的1、2脚送来的。 5.1切换和电子音量调节电路的最终输出共有L、R、C、SR、SL五声道信号和卡拉OK或SB低音信号(麦克风电路稍后分析)通过插座XP4送去功率放大电路，这标志着整机的前级处理完毕，信号将进入后级的功率放大部分。 四、系统控制电路(原理框图见图二十三) 系统控制电路完成整机的控制和操作功能，主要由CPU U204 P89C238、EPROM U201 W27C020 、8位D触发器U202、U203 74HC574和记忆电路等组成。 U204是整机微处理器，控制整机按照编写的软件发出信号。使电 CS4228路各部 CS4926U209 U206 CS8414XTAL1 G201 U208 XTAL2 74HC574 U204 U202 ATF16V8W27C020 P89C238 U207 U201 74HC574 RST U203 C204 + . VCC 24C02 -VD201 R257 U205 — (图二十三) — 分组件依程序运行;U201存储有各类操作指令以及解码系统所需的工作微码，U204 CPU和U206 CS4926正是根据这些指令来完成用户的各项任务，并对音频信号进行解码，还原出逼真的环绕效果。 U205 24C02是关机状态存储器，用于对功放机断电前各项参数和状态的记忆保持。可使下次开机时回到保持的状态，而避免再次进行繁锁的调试。 U204的18、19脚为时钟接口，外接G201 12.2880M晶振，提供CPU工作用系统时钟;9脚为复位脚，高电平复位，复位过程如下:开机上电，+5V电压通过C204给U204的9脚提供一个高电平复位脉冲，当C204充满电后，U204的9脚变为低电平，复位完成。当CPU自身复位结束后，从39脚输出一个复位信号分别加到U206 CS4926的36脚和U209 CS4228的14脚，U206、U209复位，此时，整机进入正常工作状态。 第四节 麦克风电路 一、前级放大，音量、音调调节(框图见图二十四) OK—SW N602 R620 11 17 音调 音量 . 话筒1 N603B N601B . R621 16 6 音调 音量 . 话筒2 OK—SIGNAL N601A (图二十四) R610 N603A OK—TEST VD601 . R611 由麦克风座来的两路MIC信号经N601(JRC4558)20dB放大输出。 此时分为两路:一路通过R610和R611混合后送到N603A提取出直流电平作卡拉OK测试信号，OK-TSET由CPU来检测，识别，控制卡拉OK通道导通与关闭;另一路分别送入N602(PT2315)的6、11脚，经过内部音调和音量调节后由17、16脚输出再经R620、R621混合送入N603B放大输出得到OK SIGNAL信号，这也是麦克风前级的最终输出信号。此信号上还接了卡拉OK插座的OK SW触片，当不插麦克风时触片接地，可将前级噪声短路滤除，当插了麦克风后触片弹开，有正常输出。音量的控制功能由面板CPU N901送SCL时钟、SDA数据输入N602的20、19脚，完成控制功能。 二、混响处理电路(框图见图二十五) OKSINGAL分为直通和反馈两条通道:直通信号加到N305(4053)的2脚;反馈回路信号先由N310A(4558)放大输出送到N309(6931)的23脚，再由15脚输出到N307(M72429)第8脚经混响深度调节由7脚输出返回N308的14脚，经过一级带通滤波从13脚输出送到N310B输出后分为两路:一路送到N305第5脚，另一路送到N307第1脚，经内部混响电平调节后由2脚反馈回到N310的第2脚;此时N305的第2脚和第5脚 15 N310A 电子2 8 14 23 音量混响. 7 调节 OK 处理 13 1 N305 SIGNAL N307 N308 R365 电去功放 5 . 子电路 R364 N310B 2 . 开 R362 关 12 (图二十五) N306A S—SW1 各有一路直通和反馈的卡拉OK信号。N305(CD4053)主要是进行重低音SB和卡拉OK的切换，当11、10、9脚的电平组合让2、5脚输出时，直通和反馈的卡拉OK信号由15、4输出，在N306上混合，放大由1脚输出在主R、L上混合，此时SB被断开，当11、10、9脚的电平组合让12脚输出时SB信号从14脚输出直接由N306放大混合在主R、L声道上。 第五节 面控及显示电路 面控及显示功能主要由显示IC N901( M38B5)完成，采用+5V供电，其内部包含有功能控制和显示电路两大部分。 复位电路是数字电路必不可少的，N901的复位主要靠C903和V905完成:开机时C903充电V905 B极为高电平，V905导通C极为低电平，当C903电荷充满后V905 B极为低电平，V905 C极为高电平，复位完成，V905 C极维持在高电平状态，接在N901的10脚系统复位脚上。 N901的时钟电路是靠14、15脚外接4M晶振完成。 N902为频谱分析器，从主功放取样的音频信号在N902里取样，分频，推动频谱显示。 N901的系统接口与解码板上CPU N204相连，进行数据更换，以完成对整机的控制功能。 N903也为关机状态存储器，可将整机所处在的各种状态记录下来，下次开机可恢复到关进机的状态。 N904为遥控接收头，遥控信号由它接收后送到N901的第7脚。 本机的面板按键采用的是分压矩阵电路，当按动任一按键时在对应的KEY1、KEY2、KEY3检测线上会得到一个固定的电压值，经N901识别后发出相应的控制指令给整机CPU U204完成控制动作。 RP901、RP902、RP903是数码脉冲电位器，当旋转它时会产生一串数字脉冲，经识别完成控制功能。RP901对应是功能调节，RP902是输入选择，RP903是主音量调节。其它电路见方框图(图二十六): 显 示 屏 显示屏区静音域显示 V908 V901---- V904 按键 矩阵 N901 整机 CPU 复位 M38B5 发光二极时钟 管工作状 态指示 LED901— 遥控接数码脉关机频谱 LED906 收 冲电位存储分析 器 器 器 (图二十六) 第六节 功率放大及保护电路(4ALL-4) 由插座XP4过来的多声道和卡拉OK信号进入功放电路后先经一级放大。再经静音、频谱取样电路后送到功率放大电路，由于各个声道之间相差不大，我们将仅以L声道为例分析其工作原理。(方框图见图二十七) 交流负反馈上管V606、V608 R615、R616、复合功率放大 C604 N604B 第二级差第一级音 温度L IN 静分放大差分放 . 补偿 . OK 音 V602、大V600、 V605 V603 V601 箱 下管V607、V609恒流源 复合功率放大 V604 N604A 保护 去面板电路 电路 (图二十七) 一、混合、频谱分析电路 由电子音量调节电路送来的L声道信号送入N604第5脚同相输入端，卡拉OK或SB信号送到N604的6脚反相输入端，经混合放大后由7脚输出。此时有取样电阻R800将L声道信号取 C声道相加得到频谱采样信号由N604放大从1脚输出样与R、 到面控电路N902进行频谱分析。频谱分析电路只取样L、R、C三个声道的信号成份。 二、静音电路 由面板送来的MUTE静音低电平加到V667 B极，V667饱和导通，V672跟着导通，将N604(7)脚的信号对地，达到静音目的，主R、L声道静音由V667 B极的MUTE控制，C、SR、SL声道静音由V673 B极的SL MUTE控制。它们的静音低电平都来自面板电路的V908，分开控制的目的是为了提高分离度，防止在BYPASS状态下主声道信号串于其它声道。 三、功率放大电路 N604(7)脚的信号送入第一级差动放大级V600、V601(单端输入、双端输出)，信号从V600、V601 C极输出送入第二级差分放大电路V602、V603(双端输入、单端输出)从V602 C输出到由V606、V608和V607、V609组成的复合功率放大级作互补推挽输出，V605作为上、下功率管的基极偏置组成温度补偿电路，随着温度升高自行调整偏置，达到最佳输出状态。V604组成恒流源电路，为第二级差分放大电路提供工作电流。R615、R616、C604组成交流负反馈电路。C610，R624组成茹贝尔网络防止高频自激。 四、保护电路 AB209的保护电路非常完善共为以下六种: 1、开机延时吸合保护电路 开机时+5V通过R766对C663充电，其正端电压缓慢上升，当达到3.6V后VD613被反向导通，V662导通，接着V665导通，继电器K1、K2线圈中有电流流过，继电器吸合，功放有正常输出。VD613的正端电位是一个关键点，它若是高电平继电器吸合，它若是低电平，继电器断开，所有保护电路最终都是通过拉低此点电压达到断开继电器的目的。V665 E极约+30V电压由VD618、C664整流滤波得到。 2、中点漂移保护电路 正常工作时，输出端即对管的中点不应有直流电位存在，以免损坏喇叭，每个声道输出端都接有一个取样电阻。L声道为R754接到V655和V656上，当中点电压上升到+3V时通过R752分压V656导 通，而当中点电压下降低于-3V时V655导通，最终都是导致它们的C极电位降低，V657也随之导通，E极变为低电平加到V658的B极，V658截止C极电位上升通过VD615使V664导通，C663的正端电位下降，继电器断开。C660和C661同极相接组成一个无极性电容，可将中点瞬间超过3V交流波峰吸收，防止功放大动态工作时误动作。V655、V656的低电平还送去CPU，使显示屏显示保护指示。 3、过流保护 每个声道的输出功率电阻(L声道为R619、R620)上都并接了一只检测管，L声道为V610，当因为电流急剧增加导致R619和R620上的压降超过V610的BE结正向导通电压值时，V610导通，C极电位下降，从而使V655和V656的C极下降，后面保护过程同上。 4、CPU控制保护 在上面的电路中提到当过压或过流时会送一个低电平给CPU，CPU检测到后发出指令，由面板CPU N901第67脚送来一个高电平通过VD616使V664导通，从而将C663正端电压拉低，继电器断开。起到双重保护的目的。 5、过热保护 温度传感器RT1、RT2靠在大面积散热器上，当温度达到45摄氏度时，RT1导通送出高电平经R762、VD611加到V660的B极，V660导通，V659随之导通，C极电位下降最终使V666导通，风扇启动。 当温度达到95摄氏度时，RT2导通，高电平由VD761送到V661的B极，V661导通，经电阻R770使V664导通，VD613正端电压 下降，继电器断开 6、关机保护 交流35V经VD617、C665整流滤波得到一个正电压，通过电阻R774接在V663的B极上，-45V主电源通过电阻R775也接在V663的B极上。关机时由于C665容量仅为1UF，正电压迅速放电消失，而-45V滤波电容C671容量为1万UF消失比较缓慢，V663的B极电压下降，V663导通，C663正端电位下降，继电器断开。 AB209的功放电路还有一种4ALL—5版本，其电路与4ALL—4差别在于差分放大级和保护电路，工作原理相差不大，所以就不再分析了。 AB209的电源电路也是采用的线性电源，包含有整流、滤波、稳压电路。由于解码和控制部分采用了数字电路，在供电上比AB217多出了+3.3V和D+5V供电，但它们的工作原理大致相同，所以就不再阐述。