家用音响产品的新技术

家用音响产品新技术的开发与应用，先进技术的普遍采用，是产品更新换代最重要的基础。现代的音响产品，一面不断采用新器件、新材料、新电路、新工艺等新技术，继续提高自身的素质，一面随着新的传输媒介或记录方式的开拓，陆续开发新的技术和新型产品。本文把主要新技术归并在集成化、高保真化、多功能化、立体声化这四个方面加以介绍。

集成化是音响产品实现多功能、高功能、小型化及数字化的必要条件。也是音响产品提高使用可靠性、降低生产装配工时、提高产品性能价格比的有效途径。

目前，国外音响产品用集成块已经几度换代，并形成适应各档整机配套使用的系列化产品。本文选择对我国近期发展可能较实用的常规集成块为例，以说明一般发展动态。

1．收音机电路：主要发展是提高集成度，减少外围元件，尤其是减少外接波段开关和调整元件；提高性能与增加功能；降低最低可工作电压等。如荷兰飞利浦公司投产的TEA5591集成块，包括调频头到调频鉴频输出、调幅混频输入至检波输出全部电路，相当于我们目前常用的TA7335、7A764O两块之和。其性能优于这两块，调幅波段可到30兆赫；可工作的电源电压为1.8～15伏；共有20只引脚；用2个可调中周。又如索尼公司的CX20029，除集成了上述电路外，又包括了立体声解码器电路；计有48只引脚；工作电源电压为2～9伏；外围元件总计41个；外接1个可调中周；调频头增益为35dB，另有调频调谐噪声控制（静调谐）功能。又如索尼的CX1019是包括0.5瓦功率输出音频放大器的单声道调频调幅收音机单片电路。以上三种电路块的调频／调幅波段转换仅需单刀开关进行直流控制。三集成块的售价约在0.7～1.3美元之间。

2、录音机电路：最突出的发展特点有二：一是装入电子开关，省去贯用的机械录放开关；二是提高集成度、多功能化和提高信噪比等主要性能。

内装有电子开关的典型产品如飞利浦公司的TDA1600集成块，除安排前置放大和偏磁振荡等录放音电路外，还包括录／放、磁带种类选择等电子开关。这是一种重要的发展，它的意义不仅在于省去外部机械开关，降低成本及提高整机的可靠性，更为录音机的智能化提供了方便的条件。

多功能化的典型产品如日本日立公司的HA12037集成块，具有录音机前置放大、线路放大、话筒放大、电唱机唱头放大、收音放大及话筒混合录音等功能，且信噪比很高；又如飞利浦公司的TDA1016单片录音机电路，除前置放大、录音输出和偏磁电路外，还包括1～2瓦输出音频功率放大电路（6伏电源时为1瓦）。

3.音频功率放大器电路：重要的发展是减少外围元件；具有过载、过热、短路自动保护作用；开发低电压、大电流、大输出功率系列化产品。如飞利浦公司的TDA1521功放块，双路2×12瓦不失真输出功率，仅需4个外接元件；又如供立体声袖珍机用的TDA7050T，输出功率2×150毫瓦，工作电压1.6～6伏，不需外接元件。在其它方面，为音响产品扩展功能所开发的集成电路块种类繁多，如自动调谐、自动选曲、降噪、变速、稳速、信号源开关等不胜枚举。此外，采用集成电路制成固态无触点电子电位器是另一项重要的发展。

1981年，日本索尼公司发表采用集成块代替电位器控制音量和音调的方案。它用许多集成MOS场效应管做为开关器件并联在一组串联的集成电阻单片电路中。串联电阻构成步级可变电位器；MOS场效应管等效于机械步进开关，分段控制每个步级可变电位器。外加阶梯电压直流控制就可步进式地改变电子电位器的阻值。现已广泛用于具有遥控功能的音响和视频设备中。

随着人们使用音响产品的场合、用途的增加，希望机器所具有的功能越来越多。为此，家用音响界已十分成功地研制或从专业音响设备中移用了许多新功能、高功能。这是近年最活跃、应用最迅速的一大方面，也明显地吸引着用户。

众所周知，目前国产收录机已日渐增设的功能有多点频率音调（又称图示频率均衡）、双卡快速复录、双卡自动接续放音等功能。根据我国的国情，我国已试制成功的项目及参考国外的发展，今后将逐步采用的新功能和先进技术有：

①智能化数字调谐系统。主要用于调谐器、收音机、汽车收放机实现自动搜索选台、数字化预置选台、记忆存储选台及数字化频率显示等功能。上海广播电视技术研究所于1984年研制成功我国第一台具有智能化数字调谐系统的高级立体声收录组合机，采用了单片微处理机控制、锁相环频率合成、电调谐等新技术，实现了上述功能。这种微机控制的锁相环数字化调谐系统近期将首先扩大应用在国产汽车收放机中，下一步可望在大批量生产的音乐中心调谐器中采用。

②录音机、电唱机自动选曲或可编程序选曲。其中，实现录音机自动选曲的国内器件条件已具备，已有多种型号具有这种功能的国产收录机开始投入批量生产。

③磁带、唱片的A／B面自动换放。

④放音节目频谱的实时显示。这是一种采用发光二极管（LED）等发光器件做屏幕，随整机放音同时显示放音节目的动态频谱特性的装置。是国外收录机中近一、二年刚采用的功能，它除能直观地向人们显示放音节目的频谱特性外，还能辅助人们合理地使用整机音调控制电位器。这种装置我国也己试制成功。

⑤唱机音臂自动升降、回臂及重播。

⑥录音机磁带性能自适应系统。包括最佳偏磁校准、录音频响均衡校准、最佳录音电平自动调整、磁头方位角自动调整等。大家知道，在整机厂生产录音机时，是采用标准磁带来调整整机的偏磁电流、录放频响的均衡补偿元件及录音电平等重要参量的。而用户实际使用的磁带总与标准磁带有许多差别，以致整机不能工作在最佳状态，节目带的固有性能也就不能充分发挥。同时，录音机使用日久，磁头的方位角也会偏移，导致录放音频响下跌。为此，国外的优质录音座采用了微处理机控制的自动调整系统，能按每盒装人录音机的磁带自动调整上述参量及磁头方位角，使整机适应磁带发挥最佳性能。

⑦可编程序定时开关机自动控制。这是一种采用单片微处理机进行编程存储，通过电子开关和继电器自动控制组合机的各个单机，使之按用户自编时间程序，控制各机自动开关、自动录放的控制系统。可传成通用的单机，也可装制在某一整机内。

⑧红外线遥控。

音质是指原声节目经电声设备重发时的声音质量。它是对音响产品的重要要求之一，尤其对聆听文娱节目为主的音响产品，更是最基本最重要的要求。不断改善音质是音响产品始终不渝的方向；也是音响产品在竞争中吸引用户的手段。

改进音质的目标是高保真化。何谓高保真（英文缩写为Hi－Fi）？国际电工委员会（IEC）通过581号标准规范制订了对音响产品高保真度的最低要求，也就是说电声性能达到这些标准以上的产品，才可称为是高保真。

多少年来，音响界改善音质的工作是艰辛地、不懈地、也是多方面的。主要途径和成效简述如下。

1．降低各类失真：声音信号经过检拾录音、传输存储，还音重发各个环节时，重发信号波形相对原发信号波形所产生的畸变是影响音质的最根本性问题。七十年代，便已从对静态失真的研究发展至对瞬态失真的研究。在调谐器、磁性录放音、唱片刻录与还音、音频放大器、扬声器与放大器交界面之间都存在着机理不完全相同的各类失真。

在调谐器方面，目前主要以立体声调频调谐器作为高保真广播接收工具，其失真要害主要在于由中频滤波器群时延特性及鉴频器的线性所决定的谐波失真。为此，国外广泛采用群时延特性好的新型陶瓷滤波器或声表面波滤波器，以及鉴频解调失真小的集成乘法解调器。并出现了中频宽窄带变换的机种，在干扰小时，采用宽带。以减小调频波边带的损失，进一步降低失真。目前，优质调谐器的谐波失真可达0.2％以下，而IEC－581规定的高保真调谐器谐波失真最低要求为不大于1％。

在录音机、电唱机中，采用模拟技术处理信号，受到磁头、唱头及载声体录音特性的限制（对磁性录音来说是磁滞曲线，对唱片来说是机械刻槽与唱针的相对运动）。在磁性录音方面，通过提高磁带的最高记录磁平和录音磁头的饱和磁通密度，相对降低了谐波失真。目前的技术重点在于降低载声体行走过程中所产生的抖晃失真，高保真度的最低要求为±0.2％（计权）。目前，优质录音座和唱机均可达到0.05％以下。

音频放大器是音响产品中的中枢部分。对音频放大器各种失真的研究是七十年代末十分活跃的一个课题。有许多新技术、新电路得到公认，得到推广应用。例如，针对放大器的瞬态互调失真、推挽放大器的开关失真等，出现了“超级前馈”、“新甲类”、“超甲类”、“动态偏置”、“双负回授”、“Σ推动法”等新电路，这些成果已应用于优质音频功率放大器中。

针对扬声器与放大器的界面互调失真，出现了不用负反馈的甲类全对称的功率放大器，以避免扬声器的反电动势和阻抗变化的影响（如美国SAE公司的高速放大器）；也出现进一步利用负反馈，把扬声器作为放大器的一个环节，把反馈扩大到扬声器端，在新构成的系统环路中抵消界面互调失真。

2．扩展频率响应：在决定音质的各要素中，频响特性是聆听者最易觉察到的。调频广播的频率响应为30赫～15千赫；密纹唱片和激光唱片可达20赫～20千赫，都足以达到高保真要求（最低要求为40赫～12.5千赫），而盒式录音机的录放频响是近年扩展的重点。

在盒式录音机中，带速限制了频响，因此只有从磁头和磁带两方面着手。磁头的频响主要取决于缝隙宽度和铁芯材料的电磁性能，现在三磁头式录音座的放音头缝宽一般都在lμ左右，甚至达到0、8μ,因而频响可达20千赫以上。八十年代以来，开始扩大采用铁氧体磁头、铁硅铝合金磁头、非晶磁头等，它们都有高频特性好的优点。尤其是后者，与金属磁带配用，录放频响已可达20千赫以上。在磁带方面，磁粉的矫顽力Hc大、颗粒小、填充率高、涂层薄、表面光洁，则高频响应好。目前，除普通带外，在动态宽、高频好的磁带类中，新兴钴带的用量有超过铬带的趋势；金属带仍是最优质的磁带；而铁—铬带工艺复杂、造价高，有被淘汰的可能。

目前，在家用音响产品中，尤其是在采用中、小音箱的产品中，扩展频响的最薄弱环节是音箱的低频响应。按IEC581－7对高保真扬声器系统的最低性能要求，其频响特性范围应为50～12500赫；谐波失真系数在1000赫以下频率时应≤2％，2000赫以上应≤1％，从1000～2000赫的失真系数应从≤2％线性下降到1％。一般二、三分频的音箱高频响应多已达到16000赫以上，但小音箱低频响应达到50赫以下较难。最近，日本AIWA公司采用声—电反馈技术，在低音扬声器上装上小话筒，将声—电反馈信号经过电路处理后馈送至功率放大器端，从而可将小型音箱的低频响应扩展至25赫，谐波失真也显著降低，已开始用于小型音乐中心。

3．降低噪声：传统模拟技术在信号传输过程中，不可避免地要引进传输介质噪声。对于噪声，作为信噪比问题看待时，是可容忍的程度问题，而作为音响设备动态范围的下限阀值看待，又限制着动态范围的扩大，直接影响到音质。

目前，除CD唱机等数字化音频设备较彻底地解决了噪声问题外，在模拟系统中还必须借助降噪技术。目前，国外先后有十余种降噪系统投入实用，但在家用音响设备中，主要采用杜比（DOLBY）B、杜比C及dbx三种，这三种都有专用集成电路可用。

杜比B的降噪性能在5千赫频率以上为8～10dB，目前正扩大在便携式以致袖珍式盒式录音机中的应用；杜比C系统可使1千赫以上的噪声降低20dB；dbx系统则能从低音频到高音频全音域降低噪声30dB，但据说有噪声喘息现象。这两种降噪系统正被采用到中、高档录音机中。

4．心理声学：在产品的音质设计中，国外对心理声学效应的研究成果也不断获得运用。例如，对音质属性——谐和度、愉快度、圆润度、明亮度、丰满度等心理反应与产品的失真度、响度、频响等关系的研究，直接影响着产品的音质设计。其中，谐和度是研究得最早的一个问题，我们关于奇次谐波和偶次谐波对音质有不同影响的概念就是谐和度最早的研究成果之一；又如，圆润度的研究，实验表明在音响设备中多信号产生6～8赫的差拍成分或调制音会使聆听者有音质圆润的感觉，这改变了在重放系统中一直认为增加了原声源没有的声音成分是坏事的看法；又如研究表明，响度小、音调高会使人感到谐和度好，近年有些袖珍机的音质设计已采纳了这种观点。

音响产品立体声化，对音响技术来说是一次质的飞跃。盒式录音机的普及曾推动了双声道立体声的普及。七十年代一度商品化的四声道立体声设备，因不实用而自然淘汰。那么，家用双声道立体声系统下一步怎么发展呢？

过去人们对理想立体声系统的构思，是期望通过音响设备这一媒介，逼真地享受到原始节目演出的现场感。事实上，这是极其困难的。因为重发声场（听音房间）的声学特性不可能和原发声场（录音室）一样。但采用人工技巧，利用音响设备在重发声场制造出类似原发声场或具有艺术构思所需的音响效果是可能的。例如，原发声场中的近次反射声、混响声对立体声声象的深度定位、声场的空间感、包围感、环境音响气氛有十分重要的作用。现有的双声道立体声系统还不能很好地再现这些特性。但是采用延时、人工混响等技术手段可以在音响设备中加工合成这些环境信息。这已被实验和专业设备所证实，目前的问题是，怎样才能经济而有成效地把它们用于家用音响设备。

近年来可用于延时的斗链器件（BBD）发展较快。最近日本松下公司生产了工作电压从1.5伏至15伏的多种低压BBD，已应用在伴唱机、电子乐器及家庭音乐中心中。最新推出的“环绕立体声处理器”，就是采用BBD等延时器件，变双通道立体声为模拟多声道立体声系统。我国产的BBD器件已开始在四川省生产。

此外，在音响产品的小型化，轻触化、数字化等方面也发展和应用着许多新技术，限于篇幅关系，不再赘述。（高乃康）