新一代数字卡拉OK电路

随着家用电器的发展，卡拉OK机逐渐进入家庭，各制造厂商在不断推出各种新型卡拉OK机的同时，为了降低成本，提高性能，对卡拉OK机的核心器件音频延时回声电路不断在进行改进。

众所周知，可以用模拟电路和数字电路实现音频延时回声。模拟音频延时回声电路普遍采用BBD器件，BBD器件就是斗键式电荷耦合器件，是一种MOS集成电路，其内部是由许多MOS场效应管和电容串联后组成的取样和保持模拟存储单元构成的。输入音频信号利用电荷的存储（充电）和转移（放电），按时钟频率的节拍接力般地传送到输出端，由于输入的音频信号是经过一个一个的存储单元接力式传递的，因此，音频信号由输入端传到输出端就需要有一定的时间，这个时间就是音频信号的延时回声时间。BBD器件的延时回声时间t\(_{D}\)与BBD器件的级数N和时钟频率fcp的关系可用下式表示

t\(_{D}\)=N/2fcp（秒）

延时回声时间t\(_{D}\)的大小决定了卡拉OK机的声音效果。对于BBD器件，若要增大 tD，一是增加 BBD器件的级数，二是减小f\(_{cp}\)。这两种办法都有一定的限度，这是因为若增加 BBD器件的级数，就得使用多个BBD器件，一方面成本增加，另一方面，若用一个一个的时钟驱动器去驱动各个BBD器件，在时钟之间会引起干扰，产生噪声；BBD器件的时钟频率fcp也不能太小，因为BBD器件的频带宽度通常为时钟频率的 1／3，因此，f\(_{cp}\)不能太小，否则虽然延时时间长了，但频带窄了，音频信号会失真，由于以上这些原因，用BBD器件制作的卡拉OK机音色单薄，声音沙哑且无力度层次感。

数字延时电路（DDC）与BDD器件相比具有优越的性能，它的声音延时回声时间长，音频失真小，动态范围大，信噪比高。用数字延时电路制作的卡拉OK机，其音质好，音质不会因延时时间增大而下降。因此，数字式延时电路被广泛应用于各种高档卡拉OK机中做回声、余音、颤音、混响电路。

数字延时回声电路的基本工作原理是把输入的音频信号（模拟信号）转变成数字信号，把数字化后的音频信号按延时控制逻辑的要求顺序写入动态随机存储器（DRAM）对应的存储单元中，根据设定的延时时间，在控制逻辑电路的控制下，再按写入时的顺序依次从存储单元中把存储的数字音频信号取出来，送入数模变换器中把数字音频信号还原成模拟音频信号，这个音频信号就是被延时了的输入音频信号。在这里特别加以说明的是DRAM在控制逻辑电路的控制下，是按照先入先出的原则进行存储工作和读取工作的，所以有的资料中把DRAM干脆写成FIFO Memory，即先入先出存储器。

用数字延时电路制做的卡拉OK机，延时回声时间长，回声效果和混响效果好，声音好听（所谓音色美），音乐听起来有层次，因此，近几年来数字延时电路发展很快，但是最初的数字延时电路不含有动态随机存储器DRAM，例如集成电路M50195P，其内部框图如图1所示。而近年来新开发出来的数字延时集成电路，把DRAM也集成在数字延时电路中，例如 1993年SONY公司推出的CXA1644数字延时电路和1994东芝公司推出的TC9289N数字集成电路，其内部框图如图2所示。显然，新一代数字延时电路电路设计可大为简化，而且电路新颖、性能好、工作稳定，安装调整方便。目前牡丹电子集团公司已用新一代的数字延时电路CXA1644P和TC9289P设计了性能优良的卡拉OK电路，应用在牡丹牌系列的彩色电视机中，生产出性能优良的电视—卡拉OK一体机，深受广大消费者喜爱。

1．特点

CXA1644P是专为卡拉OK机而设计开发的回声效果发生器集成电路，产生回声效果所需要的全部功能都包含在这个单片集成电路中，因此，集成电路的外围元件少，电路可靠性高，成本低。延时时间60ms～130ms，典型值为100ms，而且延时时间连续可变。主要电参数如表1所示。

CXA1644P集成电路的内部方框图如图3所示。各脚功能说明如下：

①脚、②脚：D－A变换器的电平检波器外接滤波电容连接端；③脚：模拟电路接地端；④脚：数字电路接地端；⑤脚：数字电路电源输入端：⑥脚：模拟电路电源输入端；⑦脚：1／2电源电压输出端，外接滤波电容；⑧脚：时钟振荡器振荡频率外部控制端；⑨脚、⑩脚：A－D变换器的电平检波器外接滤波电容连接端；脚：A－D变换器的外接电容连接端；脚：模拟音频信号输入端；脚：音频放大器的输出端；；音频放大器的输入端；脚:D—A变换器的输出端；脚：D—A变换器外部电路连接端。

CXA1644P的基本工作原理是，音频信号由脚输入到内部的A－D变换器，时钟振荡器产生的时钟脉冲信号经过分频后成为取样脉冲，取样脉冲分别送入A－D变换器、D－A变换器和先入先出存储器去控制它们的工作，音频信号在A－D变换器中变成二进制编码的数字音频信号后，进入先入先出存储器存储起来，再根据先入先出的原则由存储器中取出并送入D－A变换器中，在D—A变换器中数字音频信号又还原成模拟音频信号后由脚输出。数字音频信号在存储器中存贮和抬取所需的时间就是信号的延时时间，改变取样脉冲的频率就可改变音频信号的存入和取出的时间，也就是改变了音频信号的延时时间。

用CXA1644P组成的卡拉OK电路方框图如图4所示，图5所示是实用电路图。先对图4的方框图加以说明：

由传声器1和传声器2输出的音频信号分别送入音频放大电路进行放大，音频放大电路的输出有电位器进行调节来控制输出音频信号的大小（即传声器音量控制）。两路音频放大电路的输出信号相加后再经过一级音频放大后送入集成电路CXA1644P产生出回声效果。为了使声音效果好，音频信号经过CXA1644P延时后又通过反馈电路反馈到相加电路与输入的音频信号相加，相加后的信号再通过延时电路产生延时，这一过程反复进行，使声音具有空间感，回声有层次。为了突出主音（无回声的音频信号），在音频信号进入相加器前，通过直通电路直接送入输出相加器，与经过延时后的信号相加，相加后的音频信号经过音频放大和功率放大后，送入扬声器。用本方框图构成的卡拉OK电路其声音效果好：主音突出，回声丰富，声音有浑厚感和空间感。

该电路的电源供给系统采用12伏和5伏双电源供电，12伏电源供给音频放大电路，5伏电源供给集成电路CXA1644P，12伏由交流220伏通过降压变压器后进行整流、稳压后获得，再经过5伏稳压器输出5伏电压。

因篇幅所限本文对12伏电压的整流、稳压电路和功率放大器电路不做介绍，读者可查找有关资料选用。

图5是一个实用的卡拉OK电路。

传声器1和传声器2输出的音频信号分别送到VT1和VT2音频放大器放大，放大后的信号通过麦克风音量调节电位器RP001和RP002送入VT3音频放大器。这三级音频放大器的动态范围必须足够大，确保在最大音量输入时，音频信号不失真。由VT3集电极输出的音频信号一路通过R016、C012、R020、C013和R022送到IC001的脚，进入IC001内部的A／D变换器。R016、C012、R020、C013组成两级低通滤波器，滤去高频干扰。音频信号在集成电路内部进行A／D变换、存储和拾取、D／A变换，然后由脚输出，脚输出的被延时后的音频信号一路经过由R021、R023、R025、C014、C015组成的二阶低通滤波器滤除高频噪声后送入，不经过延时的直通信号通过R017、C011、和R018、同延时后的信号相加后也进入，以加强主音信号的强度。脚输出的被延时后的音频信号另一路通过C028、RP004和R024、后做为反馈信号加到脚，反馈信号和输入信号相加后进人IC内部进行A／D变换、存储和拾取、D／A变换产生回声效应。电位器RP004、用来调节回声效应的深度。脚和脚之间连接的 R019、RP003和 C026是D／A变换器的外接反馈回路，调节电位器RP003的阻值可改变D／A变换器的增益。集成电路的⑦脚是半电源电压输出脚，C021是滤波电容，R039和电位器RP005是分压器，改变电位器RP005的阻值时⑧脚的输入电压数值发生变化，从而改变集成电路内部的时钟频率发生器的频率，也就改变了音频信号的延时时间，调节电位器RP005可使延时时间由60ms～130ms之间变化。①脚和②脚的外接电容 C025和 C023是 D／A变换器的电平检波器的外接滤波电容，⑨脚和⑩脚的外接电容C020和C019是A／D变换器的电平检波器的外接滤波电容。

由脚输出的音频信号经过射极跟随器VT5和音频放大器VT6后，由R036和C032输出送到功率放大器放大，再由扬声器输出。

12伏直流电压经过R012和C004、C008滤波后供给音频放大器 VT1、VT2、VT3、VT5和 VT6。12伏电压经过电子稳压器VT4后变成5伏电压供给集成电路IC001。

集成电路IC001正常工作时各脚的直流电压数值列于表2，供读者在调试时参考。测量仪表为三用表。

（闫双耀）