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电路设计->音频电路图->音响IC电路图->雅马哈Ymersion芯片YSS247

雅马哈Ymersion芯片YSS247

作者:卤煮火烧时间:2009-09-15

  随着家庭影院的普及,双声道模拟3D声场的技术不断推陈出新。雅马哈的专利Ymersion立体声增宽技术就是最新的一种。它结合了反相串音、头相关传输特性和频谱能量平衡等多项技术,用普通双声道立体声设备来产生更宽和更靠近听众的三维立体声感。这种技术可用于普通立体声和模拟杜比影音音源。利用这一原理制成的LSI芯片YSS247,价格低廉,适合加装在各种普及型音响设备中。

  Ymersion原理

  人的双耳定位原理如图1所示。右耳离音源近,中途没有阻档,耳廓还有聚焦作用,听到声音的时间早、响度大。左耳离声源远,故声音的响度小,相位滞后。还由于人头的阻挡作用,对不同频率声音产生不同的衰减特性,高音衰减较强,低音衰减较弱。这就是头相关传输特性的表现。由于两耳听到的信息不同,人们就可判断出音源的位置。

  

 

  ①

  现在再在左边对称的位置上安上一个喇叭,如图2所示。通过一个电子电路把右喇叭中的信息拿过来播放。若这个电子电路只是一根导线,那么左喇叭传到左耳的声音与右喇叭传到右耳的声音一样;而左喇叭传到右耳的声音与右喇叭传到左耳的声音也一样,两耳得到的信息完全一样,声像就被拉到了正中。如果电子电路有衰减或延时,声像就会向正中偏一些;若相位相反,声像就会向右喇叭的外测推出去。这就是最基本的3D增宽效益,也是最早的SRS系统的基本原理。

  

 

  ②

  Ymersion的原理见图3。首先,这种人为串音是双向的,即右声道的信息要串到左喇叭,左声道的信息要串到右喇叭。其次,电子电路用一个滤波器X(f)来实现,这样串音时可以把头相关传输效应考虑进去,使不同频率的声音在空间中的分布也不同。

  

 

  ③

  Ymersion最与众不同的地方是反馈校正回路,它将每声道经X(f)后的信号和原信息叠加后反馈到输入端。反馈信号的频率特性与原信号和串音信号之和互补。使经X(f)滤波器后音乐信号中的频谱能量发生变异,听感不自然的缺点得以克服。Ymersion增宽的立体声效果不但3D感良好,而且频率能量分布与原声音一样,听感自然,长期聆听不觉疲劳。

  YSS247的性能特性

  YSS247是把Ymersion功能和音调控制功能结合在一起的集成电路,由单电源供电。它是用0.65μm双层金属双极型CMOS工艺制作的。它有20脚的SSOP(型号为YSS247-E)和24脚的DIP(型号为YSS247-D)两种封装形式,引脚排列及名称如图4所示。YSS247适用于低价位的设备。

  

 

  ④

  YSS247的模拟特性、推荐工作条件和极限工作条件分别如表1、表2和表3所列。

  表1 模拟特性(条件:Ta=25℃,VDD=5.0V)

  项目条件最小典型最大

  消耗电流VDD=5.0V—10mA—

  输入电压— 1.0Vrms

  输出电压— 1.0Vrms

  S/NIHF-A 95dB

  失真1Vrms输入,增宽、

  音调关 0.0025%

  增益偏差 ——0.5dB

  频率特性10Hz~50kHz-3.0dB—0.5dB

  输入阻抗  30kΩ

  输入电容 ——15pF

  中点电压 —2.5V—

  表2 推荐工作条件

  项目最小典型最大

  电流电压AVDD3.0V5.0V5.5V

  工作温度Top0℃25℃70℃

  表3 极限工作条件

  项目最小最大

  电流电压AVDDAVss-0.5VAVss+7.0V

  输入电压VinAVss-0.5VAVDD+0.5V

  输出电压VoutAVss-0.3VAVDD+0.3V

  保存温度Tstg-50℃125℃

  图5为使用YSS247构成的3D立体声增宽和高低音音调分别可调的实用电路。信号分别由模拟输入端AIL和AIR两路输入,经立体声增宽和音调调整电路后,从模拟输出端AOL和AOR输出。图中左端AIL和AIR以外的引脚为Ymersion外接的滤波器用电容和反馈深度调节电位器引脚。图中滤波电容以270pF和8200pF为标准值,此容量值可以在实际应用场合适当增减。从立体声增强原理可知,效果最好的位置只有一点。故音箱与音箱之间,音箱与听众之间的距离和角度都有一定关系,需与滤波特性良好配合。若作为成品电视和立体声收录机中增宽用,由于两声道喇叭距离已经固定,必须对电容进行修正,这是3D类产品设计的一个特性。由于Ymersion采用了反馈校正方式,比其它类型补偿方式的芯片调整要容易些。

  

 

  ⑤

  图5右端上部为标准的衰减反馈混合式音调调整电路,此处不再多述。SW端为增宽和音调选通开关。图中3个双连电位器都是线性型。若不需要连续可调,或为了进一步降低成本和减少因电位器质量不佳引起的可靠性问题,可采用图6的简化电路,去掉连续可调功能,保留增宽和高低音提升两种功能。

  



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