开关式背景噪声抑制电路

在用大功率音响设备播放磁带上的乐曲时，乐曲之间总是出现“沙、沙、沙”的噪声，令人讨厌。这种背景噪声主要来自磁带及前置放大器。笔者试制一种结构新颖的开关式背景噪声抑制电路，它的优点是抑制曲间噪声的效果较好，对原音乐信号没有什么损伤。

图1示出了背景噪声抑制电路在音响设备中的位置，它处在前置放大电路和功放电路的中间，在音量电位器的前面。图2为原理方块图。来自前置级的信号从CK\(_{1}\)输入，经双管直耦放大器后，一路经R到CK2；另一路信号则经抑噪放大、升压整流、施密特触发器、工作状态指示、音乐前后沿处理电路，加至BG\(_{3}\)b极。在有音乐信号时，BG3基极电位较低，使BG\(_{3}\)截止，信号则从CK2输出。在两首乐曲的曲间处，BG\(_{3}\)b极电位较高，使BG3导通，BG\(_{3}\)c极对地近似短路，噪声也被短路，于是从CK2输出端就听不到噪声了。图3为具体电路图，下面分别说明：

1．双管直耦放大器：由BG\(_{1}\)、BG2组成信号通道，R\(_{1}\)、R2用来调节输入信号电平，使BG\(_{2}\)的输出信号不至于出现削顶失真。R5取值1千欧，可使BG\(_{1}\)基极有较高的输入阻抗，以便与各类前置放大器的输出端相配接。R7取值较小，可使BG\(_{2}\)有较强的带负载能力。一般说来，BG1输入信号的峰——峰值不得超过0.2V，BG\(_{2}\)集电极（即图中B点）的动态范围约为5V。

2．抑噪放大电路：BG\(_{4}\)、BG5、BG\(_{6}\)组成控制通道信号抑噪放大电路。BG2输出的信号，经C\(_{6}\)、R12耦合至BG\(_{4}\)基极。BG4、BG\(_{5}\)组成控制通道的电压放大电路，二管c、b极之间的反馈电容C8、C\(_{9}\)容量较大，能较好地抑制高频噪声。调节W1，可以改变BG\(_{5}\)的增益。BC6接成射极跟随器，它的输入阻抗较高，可使电路工作稳定。R\(_{2}\)0用来降低BG6的功耗，防止BG\(_{6}\)太烫。

3．升压整流电路：变压器B\(_{1}\)是一只1∶3的升压变压器，采用收音机中的输入变压器代用。D1～D\(_{4}\)组成桥式整流电路，D点输出负极性脉动电压，其频率为信号频率的两倍，该电压用来触发下级施密特电路。

4．施密特触发电路：施密特触发器由BG\(_{7}\)、BG8等元件组成，它是控制电路的核心部分，选用了两只PNP硅管。该触发器的触发电压V\(_{M}\)约为1.7伏，还原电压VN约为0.7伏。当BG\(_{7}\)的基极电压，即C13两端的电压V\(_{C13}\)小于触发电压VM时，BG\(_{7}\)截止，BG8饱和。音乐信号出现后，D点有电压输出，通过R\(_{21}\)对C13充电。当V\(_{C13}\)上升至VM时，施密特电路被触发，翻转成BG\(_{7}\)饱和，BG8截止。一旦触发后，只有V\(_{C13}\)下降至还原电平VN时，电路才翻转回到原来的BG\(_{7}\)截止、BG8饱和状态。C\(_{13}\)具有使施密特电路延时还原的作用。如果没有C13，触发器将随着D点输出的每一个音乐信号波形的脉动而频繁翻转，这将导致CK\(_{2}\)输出信号严重失真。C13容量大小如何选取呢？从提高电路对信号的响应速度来说，C\(_{13}\)容量不能太大，否则，信号刚开始时，由于C13有一个充电过程，触发器不能马上翻转，容易引起失真。另外，为了使信号的余音（一般较弱）不致于失真，C\(_{13}\)要有一定的放电时间常数（约50ms），也就是说，当信号结束后，由于C13要有一个通过BG\(_{7}\)的输入阻抗放电的过程，使BG7不马上截止，以保证信号的余音不被削掉。

5．工作状态指示电路：BG\(_{9}\)、BG10组成工作状态指示电路。由于施密特触发器输出管BG\(_{8}\)的集电极电流全部流入BG9基极，BG\(_{8}\)饱和时，BG9也饱和，红色发光二极管D\(_{6}\)亮。由于BG9饱和，V\(_{ce9}\)仅0.2V左右，使BG10截止，绿色发光二极管D\(_{7}\)不亮。D6点亮时，F点为高电平，BG\(_{3}\)导通，如前所述其集电极几乎与地同电位，信号被短路，CK2无输出；乐曲之间的背景噪声被切除；D\(_{7}\)绿色发光二极管点亮时，D6不亮，F点为低电平，BG\(_{3}\)截止，信号则从CK2插孔输出。D\(_{6}\)、D7在面板上轮流点亮，不仅十分直观地反映了电路的工作状态、也增加了面板的美观。R\(_{28}\)的作用是给BG10提供基极电流通路。如果没有R\(_{28}\)，则BG9截止时，BG\(_{1}\)0基极电流要流经D6，会使D\(_{6}\)发出微弱红光，给指示造成混乱。

6．音乐前后沿处理电路：这一部分由BG\(_{11}\)、R31、C\(_{15}\)组成。我们知道，当信号结束时，BG10、BG\(_{11}\)均由导通进入截止状态。这时+12V电源通过R31对C\(_{15}\)充电，充电时间常数τ=R31·C\(_{15}\)≈200ms，随着充电进行。F点电位逐渐升高。BG3则由截止状态逐渐过渡到导通状态，这样可使乐曲或歌曲结尾，音量平滑而自然地减弱，否则会使听者感到生硬；C\(_{15}\)充电结束后VC15约为10V。当信号刚来到；BG\(_{1}\)导通后，C15通过BG\(_{11}\)放电，这个放电过程非常快，这就保证了该噪声抑制电路对信号的前沿响应速度较快，不致使信号的前沿产生失真，也就是说，不致于将音乐的起始部分“埋没”。

7．噪声衰减器：这一部分由BG\(_{3}\)、R9、R\(_{1}\)0、R11等组成。其工作原理与录音机中常用的自动电平控制电路相同，不再多加叙述。

为了改善噪声衰减效果，BG\(_{3}\)的β值应≥50，最好β≥100。R10用来降低插孔CK\(_{2}\)的输出阻抗，CK2输出阻抗约为2千欧，输出的不失真信号的峰——峰值可达2伏以上，足以与各种功放电路的输入端相配接。

本电路主要用于磁带放音。组装时最好与放音机芯及前置放大器安装成一个整体，这样电源可以公用，CK\(_{1}\)可以省略，调试也较方便。为了确保电路性能，前置放大器和噪声抑制电路应采用直流稳压电源供电。C13最好采用涤纶电容、金属化纸介电容或钽电容，容量为1～4.7微法。C\(_{13}\)容量太小，放音时在音量较微弱时易产生声音中断现象：C13容量太大，会降低响应速度，并且在乐曲结束时形成一个噪声拖尾。

变压器B\(_{1}\)可采用便携式收音机中的输入变压器，变压比为1∶2或1∶3均可。图3中，B1的初级直流电阻约为50～100Ω，次级直流电阻约为100～300Ω。

图3中列出供电电压为12V、CK\(_{1}\)无输入信号时各点的静态电压值。可供调试时参考。静态电压调好后，可进行动态调试。取一盒信号电平比较高的音乐磁带并进行放音，在图3中的B点接示波器，改变R1阻值，使B点波形在音乐信号最大恰好不出现削顶失真为止。如果没有示波器，可在CK\(_{2}\)处接一只800～1500欧高阻耳机，改变R1阻值，使耳机中声音清晰、动听为止。

将W\(_{1}\)阻值旋至最小处，用信噪比较高的原声带放音，当放至两首曲子的曲间处，如果沙沙的背景噪声没有被抑制掉，即绿色发光二极管D7仍然亮着，说明BG\(_{4}\)、BG5的放大量已足够高，能满足各种磁带放音的需要。将W\(_{1}\)旋至阻值约200欧左右，继续放音。放至两首乐曲间隙处，如果耳机中听到的背景噪声消失，同时绿色指示灯D7熄灭，红色指示灯D\(_{6}\)点亮，说明整个噪声抑制电路工作基本正常。

实际放音时，在确保乐曲间隙背景噪声被抑制的前提下，应尽可能旋小W\(_{1}\)的阻值，以提高BG5的电压增益。只有这样，施密特电路才能识别出微弱的音乐信号，获得满意的放音效果。对于不同的原声带或自行复制的磁带，其背景噪声电平往往存在较大差别，应根据实际情况，调节W1阻值，使噪声抑制电路发挥最佳效果。

乐曲、歌曲的演奏或演唱，大多数是从较强的音量开始，最后以逐渐减弱的余音结尾。根据这一规律，在电路设计上注重于维护乐曲结尾的长余音。本电路对于信噪比低劣，并以微弱的演奏、演唱开始的乐曲或歌曲，可能会将音乐起始部分的微弱信号丢失掉，或产生声音断续现象。在实际放音时，要想让噪声抑制电路暂时脱离音响设备，只需将W\(_{1}\)阻值旋至最小即可。此时BG5电压增益最高，乐曲间的背景噪声幅度增大到能触发施密特电路的程度，噪声抑制功能则被解除。（陈银德）