立体声信号相位差电平差测试仪
2．1．2 理论分析及实现
立体声信号是20Hz～20 kHz的音频信号，用uSL、uSR分别表示由音响设备输出的左右声道信号，其数学表达式为：
uSL(t)=USLsin(ωSLt+ψIL) (1)
uSR(t)=USRsin(ωSRt+ψIR) (2)
在式(1)和式(2)中，ψ是初相，ωt+ψ是相位。相位的表达式为：
φ(t)=ωt+ψ (3)
由式(3)可知，相位是时间t的线性函数。左右声道的φSL(t)和φSR(t)是2个简谐振荡的相位，则其相位差为：
φS(t)=φSL(t)-φSR(t)=(ωSL-ωSR)t+(ψSL-ψSR)=ψSt+(ψSL-ψSR) (4)
由式(4)可知，相位差也是时间t的线性函数。φ对ω偏导数是群延时，群延时tp为
由音响设备输出的左右声道信号“uSL、uSR，经过频谱分析及处理电路后，得到uL、uR信号，uL、uR是同频率的正弦信号，即ωL=ωR，则有：
φ(t)=φL(t)-φR(t)=(ωL-ωR)t+(ψL-ψR)=ψL-ψR (6)
由式(6)可知，uL、uR信号的相位差是一个常数，并由初相之差决定。如将L信号作为基准信号，L、R信号即uL、uR信号的表达式为：
uL(t)=ULsinωt (7)
uR(t)=URsin(ωt+ψ) (8)
这时，L、R信号相位差为：
φ=0-ψ=-ψ (9)
式(9)中的负号表示L滞后R一个ψ角度。所以只需要测量计算出相位差φ即可，或用△ψ表示LR信号的相位差。
如图4所示，是图4中A点、B点、C点、D点、E点的波形图。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/170730.htm
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。
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