『壹』 如何設計一個音頻信號發生電路
MATLAB有強大的音頻處理函數和強大的數據處理功能，能夠方便地產生各種波形的數據數組，同時通過音頻處理函數又可以很方便的將數據數組傳遞給聲音設備，並以特定的采樣頻率和傳輸比特位由音效卡輸出。本文以MATLAB6.5版和Waveterminal 192L音效卡為例，介紹了實現T型波信號發生器的方法。
在進行通訊和DSP等試驗過程中，信號源是不可缺少的一個工具，很多設備是使用信號源來模擬檢測實際目標，來驗證設備的功能及可靠性。通常，對於研製單一產品的廠家來說，需要某一固定的信號源即可，在市場上也可以找到性價比合適的產品。但對於某些開發人員來說，單一的信號源遠遠滿足不了要求，他們可能需要各種頻率、各種包絡和精度的信號源來驗證設計的可靠性。設計者通常很難找到完全符合要求的產品，而且價格一般也極為昂貴。此外，大多數信號源可能用一兩天，從而造成極大的浪費。因此，自己研製出符合要求、高性價比的信號源成為很多廠家的選擇。
使用硬體也可以完成過數字信號源的設計，其實現的大致思路是：先分析信號源的波形，對波形的一周期數據進行采樣，存儲到ROM中，再使用可編程邏輯器件對采樣數據進行重復讀取、A/D轉換、濾波、放大；如想監測信號質量，對輸出進行A/D轉換，反饋到可編程邏輯器件進行分析、顯示和校正。很多工程師會選擇這樣的設計思路，所得波形具有可靠性高、易於實現和精度高的優點。然而，是從選擇思路、繪制原理圖、設計電路板、製版、編程、調試和更改的整個設計周期可能達2、3個月之久，而用MATLAB和音效卡去實現則更方便有效。
設計思路和軟體實現方法
音效卡是將音頻輸入數據轉換為立體聲輸出的一種設備，輸入信號同時也設定了音效卡的采樣頻率和采樣位數，普通音效卡采樣頻率通常可選值為8,000Hz、11,000Hz、16,000Hz、22,000Hz和44,100Hz，而高性能的專業音效卡的A/D采樣頻率最高可達96,000Hz，D/A轉換頻率最高可達192,000Hz。音效卡的采樣頻率可以通過專業軟體來進行更改和設置的。音效卡輸出位數為固定值，包括8位、16位和24位，這個參數標志音效卡進行D/A轉換時的轉換精度，但要使輸出信號更接近理想值，還需要高采樣頻率來做保障。
由於輸出是一個T形波信號，具有一定的周期，在T形波以外輸出零電平，因此界面設計(見圖1)中應包括：中心頻率、T形波上升段、平穩段、下降段時間間隔，T形波信號周期、采樣頻率的選擇或輸入/輸出信號位數的選擇，以及信號發送、演示、清除、發送暫停、繼續和退出系統。其實還有很多軟體可以對音頻文件進行播放，因此又增加了一個按鈕用於產生音頻文件。將信號參數輸入完全後，可以通過信號演示按鈕對波形進行查看。對數據進行修改時，可先用信號清除按鈕清空數據，或直接對數據進行修改，對信號發送暫停或繼續也可進行控制。
a. 音頻數據的產生方法
在應用界面中，共設置了中心頻率、T形波上升段、平穩段、下降段時間間隔、T形波信號周期、采樣頻率和傳輸位共七個參數源，通過MATLAB強大的計算函數將其轉換成音效卡所能接受的音頻數據向量、D/A采樣頻率以及數據向量的寬度。
Vs：一周期信號數據向量
Vup：上升段信號數據向量，
Vstb：平穩段信號數據向量，
Vdown：下降段信號數據向量；
Vs=[Vup,Vstb,Vdown]
Vup=sin(w×Pup)，
Vstb=sin(w×Pstb)，
Vdown=sin(w×Pdown)，
w=2×3.1416×f。
Pup：上升段信號采樣點，
Pstb：平穩段信號采樣點，
Pdown：下降段信號采樣點。
w：輸出信號的角頻率，
f：輸出信號頻率，由應用界面取得。
Pup=[0:point:tup-point]
Pstb=[tup:point:tup+tstb-point]
Pdown=[tup+tstb:point:tup+tstb+tdown-point]
Pt=[Pup,Pstb,Pdown]
point=1/fspl，為采樣頻率的倒數，中括弧及內部數據表示由起始時間到結束時間以point為間隔而產生的數據向量，Pt為采樣時間點。
b. 對T型波信號進行演示和信號清除
這兩個功能分別由信號演示和信號清除兩個按鈕來完成，信號演示的實現方法是將采樣時間點一周期信號數據向量使用plot函數，以二維圖形的形式將信號顯示在坐標軸上。坐標軸設置為自動調節，圖形界面設置為系統菜單模式，這樣可以方便對信號進行編輯、縮放和其它管理。信號清除只是在回調子函數中將中心頻率、T形波上升段、平穩段、下降段時間間隔和T形波信號周期這5個文本框清零，並對坐標軸進行一個預設設置，因此所顯示的信號在座標軸中就會消失。
c. 對T型波信號進行發送、暫停和繼續控制
信號發送是採用MATLAB「sound」函數，該函數的輸入參量是音頻數據向量、采樣頻率和轉換位數，數據產生方法如上所述。由於信號是連續發送，因此需要使用一個循環對產生的音頻信號向量反復讀取發送，需要注意的是在函數sound後面需要加一個pause(T)語句，T的單位為秒，為一個信號的周期。加該語句是由於MATLAB是連續執行循環段語句的，並不管音效卡是否已執行完一周期信號的D/A轉換。發送暫停和發送繼續是由一個全局變數對信號發送進行控制，當此全局變數為1時，發送繼續，否則發送禁止，但應用此方法的缺點是信號並不能在暫停的時間點繼續發送，而是從新的周期開始重復讀取音頻信號向量。
d. 輸出波形文件和退出系統
這個功能由輸出文件按鈕來完成，是應用MATLAB的wavwrite函數將音頻信號轉換成.wav文件，文件中也包含了采樣頻率和數據寬度選項，增加此項的目的是為了能讓更專業的音頻處理軟體對信號進行分析。通過執行應用程序和MATLAB的退出操作，使用「quit」命令退出系統。採用MATLAB的一點不足就是不能將所有的M文件轉換成能脫離MATLAB而獨立運行的應用程序。
音效卡輸出波形分析
下面採用界面預設參數輸出信號，即信號周期為29.5kHz，上升段時間為15ms，平穩段時間為70ms，下降段時間為15ms，周期為1s，也可以推算出每周期有900ms是沒有信號輸出。對信號的采樣波形如圖2所示，經過儀器分析，時間誤差可達到小於0.1ms。
對周期信號的傅立葉頻譜分析如圖3所示，信號的能量主要集中在29.5kHz的窄帶范圍內，是符合設計要求的。
信號的信噪比分析：通過對輸出0伏值段分析即可判斷信號信噪比和噪音信號類型，從而找出消除噪音的方法。對噪音波形進行局部放大，可看出此噪音為頻率大於1M的鋸齒波，波形如圖4所示。
音效卡輸出噪音分析
Waveterminal 192L音效卡的輸出信號峰峰值為6V，而噪音信號的峰峰值為40mV，因而信噪比為20log(6000/40)=43.5dB，當數據寬度為8位時，D/A精度為1位；數據寬度為16位時，D/A精度為9位；數據寬度為24位時，D/A精度為17位。而Waveterminal 192L音效卡的信噪比為104位，因此，噪音信號主要為電腦本身、電腦輻射和環境噪音。電腦本身的噪音主要來自於主機電源，音效卡的電源信號取自計算機主板，因此主機電源的噪音會引入音效卡。另外，接收T型波的設備，如被檢驗設備和示波器等，往往就放在主機旁邊，主機的高頻輻射會通過機箱縫隙而形成噪音。環境噪音是最容易被忽視的一個部分，因為這是一個頻率僅有50赫茲的噪音分量，對於低頻輸出信號會有很大的影響。
降低噪音的解決方法
a. 通過消除雜訊源來減小噪音分量
通過上述分析可知，噪音源主要來自於電腦本身、電腦輻射和環境噪音。選擇信噪比較高的主機電源將會對消除噪音源起到重要作用。另外，測試設備再利用信號源時應盡量與主機保持1米以外的距離，以減少電磁輻射對設備的影響。對於環境噪音，當信號頻率與50赫茲相差很大時可以忽略環境噪音對設備的影響，但當信號頻率接近50赫茲時，應對被檢測設備採取適當的屏蔽措施。
b. 採用濾波消除音效卡輸出的噪音
經實驗測定，音效卡輸出的噪音大於1MHz，因此對於29.5kHz的T形波來說，通過濾波可以輕易地將噪音濾掉，同時還應考慮到環境噪音的影響，因此使用帶通濾波器會得到更好的效果。當然，是否採取措施減小噪音，還應根據試驗的要求決定，對於要求特別嚴格的信號源來說，靠MATLAB和音效卡也是難以實現的。
本文小結
採用MATLAB和音效卡來實現信號源，使設計者能快速實現多種方案，對信號源進行採集、分析和處理都帶來了極大的方便。MATLAB有豐富的數據處理函數，可提供任意形式的數據源，同時也有很多音頻處理函數支持音效卡的運行。MATLAB強大的圖形可視化功能可以做出友好的操作界面。使用這種方法實現信號源的不足是受采樣頻率的限制、噪音的影響較大，因此實際應用時還需使用專門的濾波儀器對輸出信號進行處理。所以，用這種方案實現信號源，更適合與對輸出信號質量要求不是很高，又需要在很短時間內得到一種或多種信號源的技術人員。
參考文獻：
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『貳』 手機維修之音頻電路
主要分析總結音頻電路故障和維修思路。
音頻主要包括小音頻（鈴聲IC）和大音頻，需要具體分析如下。
一、大音頻電路如下（6代）：
1.H11,L6腳為PP_VCC_MAIN供電4.2V
2.A11,B9,B10為I2C匯流排供電1.8V
3.G11為上蓋供電1.8V
4.J1腳為鈴聲放大供電1.8V
5.J5為主送話偏壓信號
6.J6為偏壓濾波
7.L4腳位為外置麥克風偏壓輸入
8.L3腳位為外置麥克風偏壓
9.K4腳為位置麥克風偏壓濾波輸入
10.K3腳為外置麥克風偏壓濾波器
11.H7腳為大音頻到前置麥克3的偏壓
12.G6腳為前置麥克風3到音頻解碼RET濾波器
13.H6腳為大音頻到後置麥克風2
14.H5腳為後置麥克風2到大音頻
對應以上麥克風相關的單個C不能去掉，起到濾波的作用。
15.J11,G9,H10,J10,H9為供電音頻解碼
16.K11,K10,L11,10均為供電音頻解碼器鑒相器供電濾波器
17.J7,K6腳為供電音頻解碼受話音頻信號
18.H1,H2,J2腳為供電音頻解碼濾波器
第二部分：
1.G2,G1底部麥克風到音頻IC信號
2.F3,F4外置麥克風到音頻IC信號
3.E1,E2後置麥克風到音頻IC信號，麥克風2
4.D1,D2前置麥克風到音頻IC信號，麥克風3
5.A6,B6為底部麥克風到音頻IC數據、時鍾信號
6.A3,A2為麥克風2和麥克風3的數據時鍾信號
7.K7,L7,K5,L5為音頻解碼到座子信號
8.J9,K9為耳機輸入輸出信號與尾插座子相連
9.K1,L2,L9,G8為音頻解碼到耳機信號
10.G8為耳機檢測信號
11.F11為接地腳此腳位需要補點
12.G10,L10為90音頻解碼雙向通道通向U2
第三部分：
1.G3腳位的上拉電阻復位信號，R1045需要注意
2.B5腳為CPU到音頻片選信號
3.B4腳CPU到音頻時鍾信號
4.B3,A4為CPU到音頻解碼或者音頻解碼到CPU
5.G4腳為音頻到CPU中斷信號
6.G5腳為音頻到電源中斷（wake信號）
7.其他腳位為I2S匯流排信號
二、小音頻電路分析：（鈴聲放大揚聲器）
1.A4,A5腳為電池電壓供電腳
2.A2,A3腳為供電揚聲器開關
3.A1,B1,C1,D1為供電自舉電壓
4.F5腳為電源供電1.8V電壓
5.D5,D6腳為I2C匯流排數據和時鍾信號
6.A7為揚聲器到CPU的中斷信號
7.A6為CPU到揚聲器的復位信號
8.D7腳為CPU到揚聲器的響鈴GEES信號
9.E7,E6,F6,F7為I2S匯流排，保持數據真實，不失真
10.F2腳位為濾波
11.C5腳位低壓線性穩壓濾波器，C1629穩壓和濾波的作用
12.E2,E3為揚聲器取樣線路正負極
13.F1,E1為揚聲器電流控制正負極
14.D2,C2為揚聲器到聽筒輸出正負極（連接座子）（耳機）
15.B7揚聲器參考電流，電阻R1635為下拉電阻
三、維修思路和方法：
1.7代以上，小音頻負責聽筒和前置音頻；大音頻負責揚聲器
2.檢測外配揚聲器是否損壞
3.根據摔、進液、二修具體情況檢測具體位置
4.檢測音頻IC
5.升壓電感或電容
6.大音頻IC（送話，鈴聲，聽筒，耳機）
7.檢測震動IC也會影響小音頻：PP_BATT_VCC，短路會燒I2C匯流排，因此會影響音頻電路
8.音頻IC的接地腳也需要仔細觀察，若掉點也要飛線補齊，排除空點
9.送話主要從底部、前置、後置，音頻IC，CPU，基帶，射頻，免提，前置送話
10.6s以後底部為兩個送話，電話為底部錄音，降噪送話為後置
11.送話器，待機不重啟亮屏重啟，匯流排故障
12.聽筒阻值，判斷聽筒好壞，喇叭測電流或通斷
13.送話器工作流程如下：
發射流程：（你好）
送話器--音頻IC-（編碼）-CPU--基帶CPU加密--射頻發射--功放--發射
接受流程:（你好呀）
天線開關--中頻--基帶CPU--主CPU--音頻--（解碼）--聽筒
14.檢測CPU是否虛焊，在6,6p機型容易虛焊
15.耳機介面：
HPHONE--4v--低電壓接地為耳機模式,7代以上很少出現耳機模式
16.X以上送話器會導致亮屏幾分鍾重啟一次，滅屏以後不會重啟，送話器故障，拆掉送話器；尾插損壞，更換尾插
17.X以上進水，會導致不開機重啟，換掉震動IC即可；激光換後殼容易導致送話器電容損壞。
18.針對X則分層貼合搬板。
總結：
a.通話不正常，錄音不正常，則表現為無送話，無聽筒，無鈴聲，維修為測阻值，修通路換晶元，按壓CPU等方法；針對進水，摔，二修則具體位置具體維修。
b.通話不正常，錄音正常，則表現打電話無聲音，重點檢查基帶CPU故障，I2S匯流排。
c.看電視有視頻聲音，來電無聲，靜音鍵排線故障。
e.聲音卡頓問題則可能是晶元IC虛焊，按壓測試。
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