[发明专利]声学系统增益和均衡电路

说明书

本发明涉及一种均衡器电路，更确切地说涉及一种用来在各种目前能买到的声学系统中减少畸变和其他异常，并提高“清晰度”的增益和均衡电路。

声的产生、记录和重放系统可以取各种形式并实现各种功能，当然所有这些都涉及声信号的处理，其共同的目标在于最终尽可能准确地重放原始产生或记录的声音甚至“放大”它。在这些系统中值得提出的有扩声系统和使用传声器和扬声器的类似系统，无线电和电视广播系统，无线电和电视接收机，磁带录声机及唱片录声机和唱机，家用、汽车和便携式立体声系统，以及录音演播室系统。在所有这些系统中，都把声音转换成代表声音的电气声频信号，以某种方式处理它，然后再重放、传送到别的地方或者记录。在产生声音和处理声频信号的各个阶段，都有机会引进噪声来掩蔽真信号或使信号畸变（信号波形的不想要的改变），以致难以准确地重放声音。这样的噪声和/或畸变可能发生在声源本身中，例如仪器、语音等，发生在房间或演播室的声学配置中，发生在拾声并把它转换成电气声频信号的传声器中，发生在声频放大器和其他声频信号处理组件中，发生在录声设备和录声媒体中，发生在扬声器系统中，以及发生在声频信号传送设备中。

按理想，应从声频信号中去除所有噪声（或不允许其的最初影响），而且声频信号的所有处理应该没有畸变地进行，例如在声频信号的整个频带（声频谱）上应该等同地均匀地进行放大。然而，得到一个根本无畸变的最终声频信号是不可能的;相反，在重放一个声频信号和对这样一个信号进行其他处理的过程中，不可避免地引入某种形式的畸变（相位畸变、频率畸变、谐波畸变、互调畸变和噪声寄生）。与频率有关的畸变意味着所处理的信号按信号中所含有的不同频率而被不同地处理了，例如按不同数量被放大或相移了。该畸变，妨碍了所传送、记录或产生的原始声的准确重放。

由于力图在可能范围内减少那些由房间音响装置、传声器、扬声器、录声机和其他声频信号产生和处理组件所产生的畸变和其他不希望有的缺陷，提供了所谓“均衡器”。均衡器引起或引进一种很平坦的频率响应的受控畸变，去补偿或消除在信号原始产生和处理期间所引进的畸变。均衡器实际上以某种想要的方式改变声频系统的频率响应。最初均衡器由无源组件构成，旨在按某些频率提供衰减或削波。后来的设计通常由有源组件构成，一般是由真空管电路和运算放大器构成。

在如今使用的比较有名的均衡器中有所谓图形均衡器，该均衡器已被引入许多专业、家用及汽车声学系统中。图形均衡器一般这样构成，以使控制台和控制器呈现出由均衡器所建立的频率响应的图形显示外观，例如哪些声频信号的频带被放大和哪些被削波的外观。在被称为参量式均衡器的另一种均衡器中，包括频率选择、放大或削波、以及带宽控制在内的三个均衡参量都可以单独变化。

录制、广播和电视演播室中使用比较复杂的演播室均衡器，这种均衡器主要由一组并联的带通滤波器组成，其中各滤波器的中心频率由像倍频程或其分数（一般是三分之一）之类的某个限定数量来分离。每个滤波器的增益或衰减可以单独调整，其结果是可在整个声频范围内连续设定总频率响应。

《混频器》1992年12月第22页的一篇最新评论指出，目前可提供的均衡器在进行高质量“均衡”方面无能为力，其内容是：

“一直存在伴随均衡器（EQ）的严重问题。当然我指的是我们的老朋友模拟均衡器先生。它从来没有正确地工作过，而且永远也不会正确地工作。……。

”虽然模拟均衡器将改变一个电路的响应特性，借此增加或减少在给定的频带中所通过的能量，但价格高得吓人。……

“均衡器使你的磁迹模糊、削弱、损坏。用不了多久你就会认识到均衡器是一场交易。你要尽你所能在副作用干的破坏超过均衡器干的好事之前使用它。……“所有这一切都是由于相移。越均衡则相移越大;这就是它在如何干！在真正的零系数（FIR）（有限脉冲响应）数字均衡器最近问世之前，无相移的均衡只不过是一场梦。……”

上面引述的评论中作为实现无相移均衡的一种手段提到数字均衡的一种手段提到数字均衡器，而这可能是也可能不是真的，但是无论如何数字均衡器是非常贵的，它需要模-数转换电路、数字处理电路和数-模转换电路，所有这些电路都可能以某种方式使信号改变或畸变。

本发明的一个目的在于提供用来对声频信号加以处理并进行均衡的一种新的改进的均衡器电路。

本发明的另一个目的在于提供这样一种电路，使该电路能对声频输入信号有选择地提供增益和均衡。

本发明的另一个目的在于提供这样一种电路，使该电路用来在目前现有的声学系统中有效地减少畸变，借此提高清晰度。