电子整机原理:音响设备
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前言

本书是在第 1 版的基础上按照中等职业学校专业课教材编写要求并结合劳动部最新颁布的《家用电子产品、家用电器维修行业音响设备初、中级维修工技术等级标准》编写、修订而成的。为了更好地满足现代职业技术教育的需要,本书具有以下几方面特色。

1.采用“项目驱动教学”编写模式

本书在内容选择、章节构成上考虑到中职学生心理特征和认知规律,将音响设备基础、收音机、盒式磁带录音机、CD唱机、音频放大器、传声器、扬声器、音箱系统、组合音响系统等音响设备分别作为学习项目,循序渐进,依次展开。

2.理论与实践教学一体化

把课程作为一个整体,从内容选择到教学要求,从理论教学到实践教学,总体计划,交叉实施,融为一体。

3.突出实用性

考虑到中职学生的文化基础水平,在编写上适当降低理论上的难度和深度,突出知识的应用。本书在相关的章节上均配备了技能训练,使学生既掌握一定的理论基础又能运用理论分析问题和解决问题;在技能知识编写中强化实际操作技能,同时与相应的职业资格标准衔接,体现了以就业为导向,以能力为本位,以应用为目的,满足职业岗位“应知”、“应会”的需要。

4.突出能力培养

教材中有许多“技能小知识”、“延伸阅读”等内容,这些内容既增加了教材的实用性、趣味性又扩充了基础知识。通过鼓励学生自学这部分内容,锻炼学生自我获取知识的能力,独立分析问题、解决问题的能力。

5.体现音响设备新知识、新器件的应用

将模拟音响技术与数字音响技术进行有机结合,增加对新器件、新工艺等内容的介绍,以使学生了解当前音响设备新的技术、新的工艺。

6.利教利学

本教材每章开篇均有理论知识和技能训练,每节均有任务目标,章后有小结及练习题。有利于体现教师的主导性和学生的主体性,增强教学互动,适应行动导向等先进的教学模式、教学方法和手段的应用。

本书共分六个单元,绪论、第一、四单元、技能小知识及延伸学习由山东威海职业学院常红老师编写,第二、三单元由江苏省无锡机电高等职业学校高旅明老师编写,第五、六单元由江西省电子信息工程学校贺园梅老师编写,最后由常红统编全稿。

在编写过程中参考了大量同类教材和资料。由于编者水平有限,书中不足之处在所难免,恳请各使用单位和广大读者提出宝贵意见和建议。

为了方便教师教学,本书还配有教学指南、电子教案和习题答案(电子版)。请有此需要的教师登录华信教育网(www.huaxin.edu.cn或www.hxedu.com.cn)免费注册后进行下载,有问题时请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系(E-mail:hxedu@phei.com.cn)。


编者

2008年2月

绪论

引言:音响技术是研究声音信号的转换、传送、记录和再现的专门技术,音响设备体现了人类对声音现象的研究成果与电子技术的巧妙结合。声音源于振动,声波是频率为 20Hz~20kHz 的机械波,声音是声波作用于人耳引起的主观感受,通常用响度、音调和音色来描述。常见的音响设备主要有收音机、录放机、唱机、组合音响等。通过对声音知识、音响技术的发展、音响设备的功能等知识的介绍,向读者说明音响技术与音响设备之间的联系以及学习本课程的意义。

知识目标:了解声音的基本知识,了解音响技术的发展现状,掌握常用音响设备的功能。

音响技术是研究声音信号的转换、传送、记录和再现的专门技术。根据人们的需要,对声音信号进行转换、传送、记录和重放的设备,称做音响设备。音响设备体现了人类对声音现象的研究成果与电子技术的巧妙结合。

1.人类对声音的研究

声音源于振动,人耳听到的声音是振动产生的声波。但人耳只能听到 20Hz~20kHz 之间的声音,处于该范围内的声波称为可闻声。高于 20kHz 的声波称为超声波,低于 20Hz 的称为次声波。人耳对中频段(1~4)kHz 的声音最敏感,对低频段和高频段的声音则比较迟钝。对于20Hz以下的次声波和高于20000Hz的超声波,即使强度再大,人耳也无法听到。

通常把引起声波的振动物体称为声源,把传递声波的物质称为传声媒质。媒质可以是气体,也可以是固体或液体;但在不同的媒质中,声波的传播速度是不同的,如声波在空气中的传播速度为340m/s,而在水中约为1450m/s。

一般情况下,声波是通过空气传到人耳的。声音就是声波通过空气传至人耳所引起的一种主观感觉。声音除了与声源本身有关之外,还与人耳的听觉特性以及声波的传播情况等因素有关。人耳是以声音的响度、音调、音色(声音的三要素)等主观感觉来辨别声音的。声音的强弱由声压的大小表示。人耳有一个奇怪的特点,声压增大10倍,声音的响度才增大1倍,在声学中通常用声压级来表示声波的强弱。人耳能感觉到的最低声压级为 0dB,能承受的最大声压级为 120dB,这两个值分别称为听阈和痛阈。听阈是指人耳能听到的最低声压,它和声音的频率有关。痛阈是指人耳能承受的最高声压,当声压超过痛阈时,人耳会感到疼痛甚至失聪。痛阈与频率基本无关。

当人耳同时听到两个声音时,对其中一个声音的感受会因另一个声音的出现而改变,使该声音的听阈提高。当两个声音的频率接近时,较强的声音会“掩盖”较弱的声音,甚至使较弱的声音无法听到,这种现象称为人耳的掩蔽效应。掩蔽效应除了与声强有关之外,还与频率有关。低频声音能有效地掩蔽高频声音。掩蔽效应是确定音响系统信噪比指标的重要依据,也是某些降噪电路的重要原理。

音响设备处理的声音主要是语言和音乐,语言和音乐由各种语音和乐音组成。语音是由人的声带振动产生的声音,乐音则是由乐器的振膜、簧片和弦等部件振动产生的声音。由于这两类声音的发声部件不同,所以它们有着不同的声学特性,语言的频率范围比较窄,歌声的频率范围较宽,乐器的频率范围更宽。由于语言和音乐有着不同的特性,因此对音响设备也有着不同的要求。在重放语言时,频带宽度可小些,这样可以减小高频噪声。但在重放音乐时,频带范围应达到(16~20000)Hz,至少要达到(30~16 000)Hz。

2. 音响技术的发展

自1877年爱迪生发明筒形留声机算起,至今已有一百多年的历史了。一百多年来,音响技术得到了突飞猛进的发展。无线电技术的不断更新,使无线电广播经历了调幅广播、调频广播,直到今天的调频(调幅)立体声广播。

钢丝式磁性录音机的发明,开创了磁记录的历史,使磁性录/放音技术从钢丝式磁性录音机、磁带录音机、立体声盒式磁带录音机,再到今天的DAT数字磁带录音机。

唱片录/放音技术从单声道普通唱机到双声道立体声唱机,再到今天的数字激光(CD)唱机。

同时,伴随着电子器件由真空管、晶体管到集成电路的变革,音频信号记录/重放方式由单声道、双声道到环绕立体声的进步,信号处理方式由模拟信号处理到数字信号处理的发展,音响设备频频换代,品种日益增多、性能不断完善。

今天的音响设备,已成为人们生活、工作、学习的重要组成部分。从技术上讲,可以用高保真(Hi—Fi)化、立体声化、自动化、数字化来概括其特点。

(1)高保真化。

高保真地进行声音的记录和重放,一直是人们不断追求与奋斗的目标。随着音响技术的发展和各种电声器件质量的不断提高,目前的高保真程度已经达到相当高的水平。

(2)立体声化。

双声道立体声音响设备已十分普及。而能够真实地再现三维空间声源方位的环绕立体声,在杜比环绕立体声技术和雅马哈声场处理技术推动下,已走进千家万户。

(3)自动化。

得益于自动控制技术和微型电子计算机技术的飞速发展,音响设备的操作控制正朝着自动化/遥控化方面迅速发展。采用微处理器担任系统控制的现代音响设备,可实现调谐器的自动搜索调谐;可进行录音座的连续放音和编程放音,可自动控制电唱盘、激光唱机、数字录音机的工作状态及功能转换,并可通过红外遥控器进行操作控制。

(4)数字化。

采用数字信号处理技术的数字音响设备,以其完美的音色和极高的电声性能指标赢得人们的青睐。数字激光唱机已成为最主要的Hi—Fi节目音源。

3. 音响设备的分类

音响设备品种繁多,分类方法各异,主要有以下几种分类方法。

(1)按种类分类。

音响设备按照使用功能可分为收音机、调谐器、录音机(放音机)、录音座、电唱机、激光唱机、放大器、均衡器、卡拉OK机,以及收录机、组合音响等。

(2)按性能指标分类。

音响设备按照其性能指标可分为A级机、B级机、C级机,分别对应于高档、中档和低档(普及型)机。

(3)按外形款式分类。

音响设备按照其外形款式可分为组合式、落地式、台式、便携式和袖珍式等。

(4)按声道数分类。

音响设备按信号处理声道数可分为单声道机、双声道机和多声道机等。

(5)按信号处理方式分类。

按照音响设备对信号的处理方式可分为模拟式与数字式两类。

4. 音响设备的功能

常见的音响设备主要有:收音机、录放机、唱机、组合音响等。收音机的主要功能是接收高频无线电波,将其处理并转换成音频信号,推动扬声器放音,使人们听到广播电台播放的节目;录放机的录音功能是把声音信号转换为音频电信号,再通过电磁转换记录在磁带上,放音功能是把磁带上记录的信息还原为声音;唱机分LP唱机与CD唱机,LP唱机是将密纹唱片上记录的信息还原为音频电信号,再对音频电信号进行放大及处理,并推动扬声器还原为声音的音响设备;CD唱机应用了大规模集成电路技术、微电脑技术与精密伺服等先进技术,是数字音频光盘(CD)的播放设备,CD 光盘上的信息纹迹,以凹凸形式记录着数字信息,播放时通过激光束读取盘片上的数字信息,又称做激光数字光盘播放机。组合音响是指能够重放多种声音载体所载节目的电声设备组合系统,包括了收音机、录放机、唱机等多种功能。本书将围绕着收音机、录音机、CD唱机、音频放大器、传声器、扬声器、音响及组合音响系统等单元,由浅入深地进行介绍。