创维5D20机芯原理与维修（十二）

第八章 伴音通道

8.1 创维 5D20 机芯音频处理电路原理

5D20 机芯音频处理主要由多制式伴音处理器 MSP3410 完成，其电路原理图如下：

如图 8 － 1 所示， IC451 的 7 、 18 、 39 、 57 脚得到电源电压， 24 脚得到正常的复位电压， 9 、 10 脚得到正常的 I²C 总线信号， 62 、 63 脚内部的晶体振荡器振荡，整个电路工作。 IC451 的 58 、 46 和 47 、 49 和 50 、 52 和 53 脚信号之一经过内部的信号源选择开关（通过 I²C 总线选择），送到具有自动增益控制的放大器进行放大，放大的信号送到 A/D 变换器，将模拟信号变成数字信号，数字信号经过解调、预处理后送到信号源选择电路，通过 I²C 总线的控制选择，输出到相应的输出通道，电视音频信号还要经过扬声器通道矩阵、自动音量控制 AVC 、低音 / 高音 / 均衡、响度、高通补偿、立体声处理、平衡控制、音量控制、 D/A 变换等处理从 IC451 的 28 、 29 、 31 脚输出，耳机通道或 AV 音频输出信号要经过耳机通道矩阵、低音 / 高音 / 均衡、响度、平衡控制、音量控制、 D/A 变换等处理从 IC451 的 36 、 37 脚输出。

8.2 NICAM － 728 系统的基本原理

“ NICAM ”是英文 Near Instantaneous Companding Audio Multiplex （准瞬时压扩音频多路复用传输）的缩写，“ 728 ”表示此系统的数据码率是 728kbps 。 NICAM 技术起源于英国， 1997 年我国也参照该标准制订了我国广播电视系统多伴音、立体声伴音系统的行业标准。以日本为主的 FM － FM 伴音标准、以美国为主的 AM － FM 伴音标准、前西德和北欧国家为主的双载波伴音标准都是采用模拟形式传送信号； NICAM 伴音标准实行原伴音信号采用模拟形式传送，新增的伴音信号采用数字形式传送，它是目前世界上最先进的电视伴音标准，其音质接近 CD 唱片的水准。对于 B/G 制，其数字伴音载频比图像载频高 5.85MHz ；对于 I 制，其数字伴音载频比图像载频高 6.552MHz 。

NICAM － 728 系统编码电路原理框图如下：

图 8 － 2 NICAM － 728 系统编码电路原理框图

如图 8 － 2 所示，是 NICAM － 728 系统的编码原理框图，其工作原理是：输入的 R 、 L 声道立体声信号或 A 、 B 双伴音信号首先要经过预加重处理以提升高音频（降低接收端伴音信号的噪声）；然后送到 15KHz 低通滤波器限制音频信号的带宽（防止取样时出现频谱混叠噪声）；低通滤波的信号送到 A/D 变换器进行模数变换（以 32KHz 的取样频率对输入信号进行取样并将样值信号 14Bit 线性量化）；为了降低数据码率，本系统采用分段压缩技术将 14Bit 样值码压缩为 10Bit 样值码（其音质不会有明显的影响）；为了防止传输过程中产生误码，通常在 10Bit 样值码后面加 1Bit 奇偶校验码以对样值码的高 6 位进行保护，于是样值码变为 11Bit ，奇偶校验的 11Bit 立体声 R 、 L 声道数字信号或 A 、 B 数字信号在帧合成器中以 1ms 为一帧，在 1ms 内每一路数据为 352Bit ，两路合成得到 704Bit ，另外，再附加传送 8Bit 帧同步字、 5Bit 控制字和 11Bit 附加数据，即每秒发送 728KBit 数据；由于奇偶检验对数据串出现多位错误不起作用，因此本系统采用了将原数据的码序打乱再按一定的规律重排，将可能出现连续的误码分散成随机的误码，以提高抗误码能力，本系统不对帧同步字、控制字和附加数据进行交织，仅对每帧 704Bit 的数据进行 44 × 16 位交织，写数据时以列为序依次存入，读数据时以行为序依次读出，即实现位交织；为了防止能量集中在某一频率上而导致对图像和普通伴音的干扰，本系统在编码器的帧同步字之后即启动一个伪随机序列发生器产生规定的伪随机二进制码并与帧同步字以后的 NICAM 数据流进行逐位模二加运算，即实现了对数据的加扰处理（也叫能量分散）；经过扰码处理的信号对载波进行差分正交相移键控（ Differential Quadrature Phase Shift Keying ，缩写 DQPSK ）调制，输入到调制电路的加扰数据流先经过串并变换，变换成两路并行的比特对数据，再经过差分转换和脉冲变换，输出两路有正、负的脉冲信号，脉冲信号经过余弦滚降，将带宽减至 500KHz ，余弦滚降的信号分两路送到后级电路，一路直接送入平衡调制器，另一路经过π /2 移相成为正交波送入另一个平衡调制器，两路脉冲信号分别对相互正交的载波进行平衡调制，这种调制方式的数字载波可以在每个比特对时钟周期内载波保持在 90 °的 4 种相位上，每隔一个比特对时钟脉冲，相位就跳变一次，跳变后的相位与跳变前的相位和输入的比特对有关，这样相位的变化只对应于比特对的值，解码时只要得到相位的变化即得到比特对的值，调制的信号再相加得到 DQPSK 信号； DQPSK 信号经过带通滤波限制已调信号的带宽与普通电视信号进行相加；相加的信号经过发射装置的功率放大，从发射天线发送出去。

NICAM － 728 系统解码电路原理框图如下：

如图 8 － 3 所示，是 NICAM － 728 系统的解码电路原理框图，它是编码的逆过程，其工作原理是：高频电视信号从天线到高频调谐器，经过高频调谐器的接收变换成中频电视信号，中频电视信号经过伴音中频放大器的放大，送到 QSS 解调电路解调，得到 QSS 信号； QSS 信号经过带通滤波（它具有较宽的通频带和良好的群延时特性）消除本频道 5.5MHz 调频伴音信号的干扰和对上邻频道图像进行较深的带外衰减；经过带通滤波的信号送到 DQPSK 解调器（它是两个双差分乘法器）， 5.85MHz 余弦振荡信号和 90 °移相的正弦波振荡信号分别送到两个双差分乘法器进行检波，解调出 NICAM 比特对， NICAM 比特对经过并串变换，得到 NICAM － 728 数字信号，另外， DQPSK 电路还要产生 728KHz 时钟信号供后面电路进行 NICAM 解码用；在本系统建立起帧同步时，伪随机序列发生器就产生与编码系统同样规律的伪随机二进制序列与接收的数据流进行模二加（或减）运算恢复原始数据，即实现去扰码功能；去扰码的数据流先以行为序依次写入存储器中，读出数据时以列为序依次取出，实现去交织功能，于是样值码的次序又得以恢复；为了保证扩展的正确性，去交织的数据流要经过奇偶校验并附加 3Bit 的范围码；检错的信号送到 NICAM 扩展电路，对数据流进行 NICAM 解码（解压缩），它根据范围码的不同把 10Bit 的样值码重新恢复成 14Bit 的原始样值码，扩展的原则是原丢弃的低位补“ 0 ”，原丢弃的高位补上与符号位值相同的位，对于不同的范围码扩展的样值码信号的分解力是不同的； NICAM 解码的信号经过 D/A 变换成模拟信号；模拟信号经过低通滤波将高次谐波滤除掉；滤波的模拟信号送到去加重电路将高音频分量滤除掉，得到 R 声道、 L 声道音频信号。

8.3 MSP3410 介绍

MSP3410 是采用亚微米 CMOS 技术制造的用于模拟电视、数字电视、卫星接收机、录像机伴音信号处理的单片多制式伴音处理器，它能处理全世界所有模拟电视伴音信号和 I 制、 B/G 制 NICAM 数字伴音信号，还能处理日本 FM － FM 多制式伴音信号和 FM 立体声广播信号，全部电视伴音处理都在此集成电路中完成。它还可以处理多通道广播伴音信号， DBX 噪声抑制也可以自由地完成。另外，控制电平和识别信号可在此集成电路内部估计出，加上单声道 / 立体声 / 双语言转换，这些都不需要 I²C 的交互作用，只需通过自动伴音选择实现。 MSP3410 还可以运用在很高 FM 偏差甚至在并联的 NICAM 处理中，这在中国的 NICAM 制伴音信号处理中特别重要。

8.3.1 MSP3410 的信号流程框图

MSP3410 的信号流程框图如下：

如图 8 － 4 所示，是 MSP3410 的信号路程框图。本框图既示意出了 MSP3410 内部信号处理的基本单元电路，又示意出了信号的基本流向。

MSP3410 内部包括四大部分电路如下：

1 、模 / 数和数 / 模变换部分：它包括 2 个 A/D 变换器， 6 个 D/A 变换器，主要完成模拟信号向数字信号的转换和数字信号向模拟信号的转换。

2 、 SCART 开关部分：它是 21 针插座，主要用于欧洲国家的视频和音频设备的连接。

3 、 I²C 、 S 和 I²S 总线接口部分：它主要完成时钟信号、数据信号的控制和交换。

4 、解调解码部分：它在模拟方式中解调 FM1 和 FM2 信号，在数字方式中解调 NICAM A 和 NICAM B 信号，其中，数字音频基带处理电路主要完成音频基带信号处理。

8.3.2 MSP3410 功能说明 （以下为英文翻译资料，供高级技术人员参考）

a ．模拟伴音中频输入

ANA ＿ IN1 ＋和 ANA ＿ IN2 ＋输入引脚分别连接两种不同的伴音中频源到 MSP3410 ，预选的伴音中频信号先要经过具有自动增益控制的放大器的放大，以得到一个宽范围的输入电平和避免 A/D 变换时出现频谱混叠，然后经过 A/D 变换器进行 A/D （模数）变换，将模拟信号变换成数字信号。 ANA ＿ IN1 ＋和 ANA ＿ IN2 ＋引脚连接的电容用于高通滤波。

b ．解调

MSP3410 可以解调包括数字 NICAM 在内的全世界所有 TV 伴音制式。

A2 系统：分离的 FM1 和 FM2 载波的检测和解调，载波 FM2 识别信号的解调和判定。

NICAM 系统： NICAM 载波的解调和译码，模拟 FM1 或 AM 载波的检测和解调。对于 D/K － NICAM 制信号， FM 载波可能有一个最大 384KHz 的偏差。

很高偏差的 FM 单声道：带一个最大 540KHz 偏差的 FM 载波检测和解调。

BTSC 立体声： MTS/MPX 信号中合成的电视伴音载波的检测和 FM 解调，辅助的载波的检测和判定， L — R 载波的 AM 解调和 SAP （卫星自动控制系统）载波的检测， DBX 噪声抑制的处理。

BTSC 单声道＋ SAP ： MTS/MPX 信号中合成的电视伴音载波的检测和 FM 解调，辅助载波的检测和判定， SAP 副载波的检测和 FM 解调， DBX 噪声抑制的处理。

日本立体声： MPX 信号中合成的电视伴音载波的检测和 FM 解调，识别信号的解调和判定， L — R 载波的 FM 解调。

FM — Satellite （卫星）伴音：一或二个 FM 载波解调。高偏差单声道或窄带单声道、立体声或双语人造卫星伴音的处理（根据 ASTRA 特性不同而不同）。

FM 立体声无线电广播： MPX 信号中合成的电视伴音载波的检测和 FM 解调，辅助载波的检测和判定， L — R 载波的 AM 解调。

制式选择：解调的控制被最小化，所有参数，如调谐频率或滤波器带宽通过传送一个单一的值到 STANDRD SELECT （制式选择）寄存器而自动地调整，对所有制式， MSP3410 制式代码被特别地确定。

自动制式检测：如果 TV 伴音制式未知， MSP3410 可以自动地检测电视伴音制式，转换到相应的制式，以响应电视伴音 MSP3410 制式代码。

自动载波静音：为了避免噪声影响或在没有 FM 载波中的 FM 识别问题， MSP3410 提供一项载波静音功能，如 TV 伴音制式通过 STANDARD SELECT 寄存器选择，则此项功能自动地激活，如果两个解调通道之一没有 FM 载波可用，相应的解调器输出被静音。

c ．解调信号的预处理

NICAM 信号一定要通过去加重滤波和在电平上进行调整。解调的模拟信号要通过去加重滤波，在电平上进行调整和逆矩阵处理。通过设定 STANDARD SELECT 寄存器中的制式，适当的去加重滤波器被选择，其电平调整通过设定 FM/AM 和 NICAM 预定标（ prescale ）寄存器的数据实现。需要的逆矩阵功能取决于选择的伴音制式和现行的广播伴音模式（单声道或双 语言），它可以通过 FM 矩阵模式寄存器手动设定或自动伴音选择自动地设定。

d ．自动伴音选择

在自动伴音选择模式中，逆矩阵功能基于状态（ STATUS ）寄存器中识别信息自动地选择。在广播伴音模式改变时，也不需要 I²C 总线数据的交互作用。

解调器自动在单声道兼容制式和非可听的伴音间转换以提供识别检测，如果 B/G 制式 FM 或 NICAM 信号被选择， MSP3410 会在这些制式之间转换，对于 DK1 － FM 、 DK2 － FM 、 DK － NICAM 制式也这样切换（此转换仅在没有任何立体声或双语言识别时），如果识别被发现， MSP3410 将保持检测的制式。在高误码率情况下， MSP3410 自动从数字 NICAM 伴音转换到模拟 FM 或 AM 单声道。自动伴音选择模块预备了四个不同的信号源通道，通过选择四通道之一，指定的伴音模式被选择用于某一输出通道。其示意图如下：

FM/AM 通道：模拟单声道伴音、立体声（如可用），仅在 NICAM 、模拟单声道情况下。

立体声或 A/B 通道：模拟或数字单声道伴音、立体声（如果可用），在双语言广播情况下，它包括语言 A 和 B 。

立体声或 A 声道：模拟或数字单声道伴音、立体声（如果可用）在双语言广播情况下，它包含语言 A 。

立体声或 B 通道：模拟或数字单声道伴音、立体声（如果可用），在双语言广播情况下，它包含语言 B 。

e．手动伴音选择模式

模拟主要输入通道包含单声道 FM/AM 载波信号或 MPX 载波的 L ＋ R 信号，第二输入通道包含第二 FM 载波信号、 MPX 载波的 L － R 信号或 SAP 信号。

f．信号源选择和输出通道矩阵

信号源选择器使分配所有信号源到要输出的通道成为可能，所有输入 / 输出可以同时地处理。每一信号源通道由唯一的信号源地址识别，对每一输出通道，伴音模式可设为伴音 A 、伴音 B 、立体声或单声道，如采用自动伴音，则输出通道矩阵可以固定在立体声解调。

g．音频基带处理

自动音量校正（AVC）

不同的伴音信号源通常没有相同的电平，广告时，通常有一个比信号更高的电平，这会导致讨厌的音量变化，自动音量校正通过平衡音量电平解决此问题。在一定范围内， AVC 保证输出信号在一个恒定电平（通过测量输入信号的平均幅度和计算一个适当的校正增益实现），为了防止信号切割， AVC 的增益在 16us 内快速地减小。为了防止摆动的影响，增益增加较慢以获得低电平输入，其时间常数由 AVC 寄存器编程。如输入信号在 24dBr ～ 0dBr 变化， AVC 保持一个－ 18dBr 固定输出电平，一个 0dBr 的电平适合所有预定标的输入或输出。如果输入信号低于－ 24dBr ， AVC 以一个 6dB 的固定增益放大输入信号。

扬声器和耳机输出

接下来的基带功能（低音 / 三重音、响度、平衡和音量）在扬声器和耳机通道中完成。一个方波发生器被加在喇叭和耳机通道。喇叭通道额外地完成均衡（不与低音 / 三重音一起）空间响应和重低音低通滤波。

重低音输出

重低音信号在扬声器模块之前通过综合左、右通道直接产生。重低音信号要通过一个带可编程角频率且有电平调整的三级低通滤波器。在扬声器通道，一个补偿的高通滤波器可以被接通，重低音和扬声器的输出使用相同的音量。

准峰值检测器（Quasi－Peak Detector）

准峰值读出寄存器可以被用于读出任何输入源的准峰值电平，此项功能基于下述滤波器时间常数，即反应时间： 1.3ms ，衰减时间： 37ms 。

h．SCART信号通路

SCART DSP输入和SCART输出选择

SCART DSP 输入选择和 SCART 输出选择模块包括全部矩阵转换，它有四对 SCART 输入和两对 SCART 输出，不需要外加转换硬件，此转换受控于 ACB 用户寄存器。

Stand－by模式

如果 MSP3410 通过强制 STANDBY 为低电平而被断开，延时 1us 之后断开 5V ，但保持 8V 供电， SCART 开关保持它们的状态。但在电视的 Stand － by 模式中，允许拷贝选择的 SCART 输入到 SCART 输出。在供电或从 Stand － by 情况下，所有内部寄存器（除 ACB 寄存器）被复位成默认值。 ACB 寄存器在最先的 I²C 传输进入基带处理部分（副地址：十六进制的 12 ）之后，复位状态被激活。通过传送 ACB 寄存器首位，复位状态被确定。

h ． I²S 接口

通过外部协处理器可以实现如环绕声和伴音现场等特殊效果。通过 I²S 输入和输出每一路输入信号源和输出通道都可以被设置，其中， SONY 接口格式 在 I²S_WS 的字边界改变 ， PHILIPS 接口格式 在 I²S_WS 的字边界之前改变 。

j ． ADR 总线接口

对 ASTRA 数字无线电广播系统， MSP3410 完成如载波选择和滤波等预处理。通过三线 ADR 总线，产生的信号被传送到协处理器，在协处理器中完成信号解码。

k ．数字控制 I/O 引脚和状况改变指示

数字输入 / 输出引脚 D ＿ CTR ＿ I/O ＿ I/O ＿ 0/1 的状态电平通过 I²C 总线设定 ACB 寄存器使之在高和低电平之间转换，通过 I²C 总线使能外部硬件开关或其它设备的控制。数字输入 / 输出引脚通过 MODUS 寄存器可以设为高阻抗。在此模式中，这些引脚可以被用作输入，电路的状态可以从状态（ STATUS ）寄存器中读出。引脚 D ＿ CTR ＿ I/O ＿ I/O ＿ 0/1 可以被选择用作一个中断请求信号到控制器的输入，读 STATUS 寄存器的数据可以反应出任何改变，这使得轮换成为没有必要， I²C 总线交互作用被减到最小。

l ．时钟锁相环振荡器（ Clock PLL Oscillator ）和晶振规格

MSP3410 从 18.432MHz 振荡器得到内部系统时钟。在 NICAM 或在 I²S 从属模式中，时钟被相位锁定到相应的信号源。因此，同时使用 NICAM 和 I²S 从属模式是不可能的。为得到适当的性能， MSP3410 的时钟振荡器必需一个 18.432MHz 晶振，对于相位锁定模式，其误差要很小。另外，晶振引脚的电容是必需的，它用于调谐内部锁相环（ PLL ）的开环频率和在闭环工作中稳定频率，电容越大，时钟频率越低，自由振荡频率要尽可能接近 18.432MHz 。

m ． I²C 总线接口

MSP3410 由 I²C 总线从属接口控制，它通过传输 MSP3410 的设备地址之一而被选择，随着地址引脚 ADR_SEL 设为高、低或开路， MSP3410 响应不同的设备地址，一个设备地址排确定一个写地址（ 80 、 84 或 88hex ）和一个读地址（ 81 、 85 或 89hex ）。通过送设备写地址，跟着副地址字节、两地址字节和两数据字节，写被执行；通过写设备地址，跟着副地址字节和两地址字节，读被执行；只要不存在停止状态，通过送设备读地址和读两个字节的数据，寻址数据的读被实现。通过控制寄存器中的 RESET 位， MSP3410 被控制器复位。

MSP3410 的体系结构决定它对一个 I²C 请求的典型响应时间约为 0.3us 。如果 MSP3410 直到执行一些其它功能时还没有接受到全部数据字节，那么它将使时钟线变为低电平，以传输一个等待信息。在标准工作模式期间， MSP3410 的最大等待周期小于 1ms 。在任何硬件问题的情况下，它的等待周期被延长到 1.8ms 。之后，在设备地址位后面不会送应答位 ，数据线保持高电平，时钟线被断开，接着主控设备产生一个 stop 信息以中断信号传输。主控设备通过丢失的应答位来识别错误的类型。 MSP3410 通过 I²C 总线操作控制寄存器而复位，当传输复位协议到控制寄存器时，主控设备要忽略来自 MSP3410 丢失的应答位。

8.3.3 MSP3410 引脚功能及其在路参数 （电阻单位是 K Ω ，电压单位是 V ）

引脚	功 能	黑地	红地	电压	引脚	功 能	黑地	红地	电压
1	音频时钟输出	12.5	15.5	1.4	33	输出 2 右声道	13	18.5	13
2	接 地	0	0	0	34	输出 2 左声道	13	18.5	13
3	接 地	0	0	0	35	高压部分参考地	0	0	0
4	数字控制输出	10.5	16.8	0	36	输出 1 右声道	13	18.5	13
5	数字控制输出	10.5	16.8	0	37	输出 1 左声道	13	18.5	13
6	接 地	0	0	0	38	外接音量电容器	13.5	19	13.5
7	待机控制	9.0	10.7	4.2	39	模拟电路供电	6.5	7	6.5
8	数字控制入	0	0	0	40	外接音量电容器	13.5	20	13.5
9	I2C 时钟线	7.5	8	4.5	41	模拟电路地	0	0	0
10	I2C 数据线	7.8	8.1	4.5	42	模拟高参考电压	14	19	14
11	I2S 时 钟	10.5	17	0	43	AV4 输入 L	14	18.5	14
12	I2S 字选通	10.5	17	0	44	AV4 输入 R	14	18.5	14
13	I2S 数据输出	10.5	17	0	45	模拟屏蔽地 4	0	0	0
14	I2S 数据输入	11.5	∞	0	46	AV3 输入 L	14	18	14
15	S 总线数据入	10.5	17	0	47	AV3 输入 R	14	18	14
16	S 总线识别	10.5	17	0	48	模拟屏蔽地 2	0	0	0
17	S 总线时钟	10.5	17	0	49	AV2 输入 L	14	18	14
18	数字部分供电	0.2	0.2	4.4	50	AV2 输入 R	14	18	14
19	数 字 地	0	0	0	51	模拟屏蔽地 1	0	0	0
20	S 总线数据输出	11.5	∞	0	52	AV1 输入 L	14	18.5	14
21	N 总 线 帧	0	0	0	53	AV1 输入 R	14	18.5	14
22	N 总线时钟	0	0	0	54	IF A/D 参考电压	2.5	2.5	2.5
23	N 总线数据	0	0	0	55	单声道信号入	14	18	14
24	电源开机复位	9.5	12	4.3	56	模拟电路地	0	0	0
25	副伴音输出 R	3.2	3.2	1.4	57	模拟电路电源 5V	0.2	0.2	0.2
26	副伴音输出 L	3.2	3.2	1.4	58	中频信号输入 1	11	∞	11
27	高电压参考	0	0	0	59	SIF 信号输入	11	∞	11
28	主伴音输出 R	3.2	3.5	0.7	60	中频信号输入 2	11	∞	11
29	主伴音输出 L	3.2	3.5	0.8	61	测 试 端 子	0	0	0
30	测 试 脚	0	0	0	62	晶体振荡器输入	10	17	10
31	超重低音输出	3.2	3.5	0.7	63	晶体振荡器输出	10	16.5	10
32	空 脚	∞	∞	0	64	测 试 端 子	11.5	∞	11.5

创维液晶电视维修 创维等离子电视维修

上一篇:创维5D20机芯原理与维修（十三）

下一篇:创维5D20机芯原理与维修（十一）