4x0系列卫星接收机的音视频电路上讲解.docx

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4x0系列卫星接收机的音视频电路上讲解

4x0系列卫星接收机的音视频电路（上）

                                     作者：

沈永明  

  4x0系列卫星接收机使用很广泛，由于生产厂家众多，用料鱼龙混杂，质量参差不一，用户在使用中普遍反映故障率较高，加上维修图纸资料奇缺，给维修带来了很大的困难。

好在这些4x0系列卫星接收机的电路基本是相同的，笔者以雷霆T430XP为例，实绘了该机部分电路的线路图，并且分析其控制线路的特点，提出对其缺陷的改造方案及相关故障的检修方法，希望在实际应用中对有一定的动手能力的电子爱好者有所帮助。

  4x0系列卫星接收机是在法国的CD.TV410单系统南瓜卡机的基础上，发展出来的多系统卡机。

早在1998－2000年，法国人陆续推出了XSAT300/350、310/360、375机型的3x0系列卫星接收机，该系列机采用LSILOGIC（LSI逻辑）公司的双芯片设计方案，即传输流解复用器L64008/L64108和MPEG-2音视频解码器L64005/L64105，如图1为XSAT350的主板实物图。

                                                             图1

   2001年，XSAT公司又推出了CD.TV410机型，该机型在承继3x0系列机的基础上，采用了大规模集成解复用器和解码器SC2000核心芯片的设计方案。

SC2000芯片（图2）采用与其它芯片所不同的BGAP（BallGridArrayPackage：

球栅阵列封装）封装方式，使得电性能、组装成品率得到了完善和提高。

              图2

   此外410机主板在设计之初，就注重其功能的可扩展性，使得烧友们很方便地就将它DIY成多系统机器，这也是CDTV410能成为经典机型（图3）的原因所在。

                                                         图3

    自此之后，国内生产厂家陆续推出的420/420S、430/430S/430XP等后续4x0系列机型，均是在410基础上的衍生机种，核心芯片之先有采用SC2002，现今大多数采用SC2005（图4），其芯片功能大体相同。

下面我们就来详细谈谈4x0系列卫星接收机的音视频电路

   以430接收机采用的SC2005芯片为例，其内部的L64105模块中包括MPEG-2音频/视频解码器、OSD控制器、信道接口、视频显示接口、音频PCM接口电路。

其组成方框图如下（图5）。

                                                           图5

   工作原理

   SC2005接收来自一体化调谐器的TS流后，送到内部的L64x08模块中，由L64x08对数据进行解复用，获取相应音视频PES数据、程序特殊信息（PSI）、服务信息（SI）等数据。

音视频PES数据通过L64x08的接口输出，而PSI、SI等数据则被存储到外部的随机存储器（SDRAM）中，通过应用软件的控制，L64x08的内嵌CPU对这些数据进行存取操作。

  L64x08模块送出的数据是压缩的音视频PES数据，通过芯片内部的L64105模块并在存储器和嵌入式CPU的配合下，对PES数据进行解压缩，输出16bit音视频数据流。

其中的视频数据流经PAL/NTSC制编码器进行视频编码、D/A转换后，产生模拟的全电视信号（CVBS）或S端子信号（Y/C），经过外部低通滤波后输出；音频数据流则经音频DAC电路转换成模拟音频信号，同样再经外部低通滤波后输出，另外L64105模块还支持S/PDIF数字音频输出。

   下面就来具体谈谈4x0系列数字卫星接收机的音视频电路

   音频压缩标准简介

   数字卫星接收机的音频解码遵循ISO/IEC11172-3的MPEG-1AudioLayer1&2标准和ISO/IEC13818-3的MPEG-2Audio标准。

   1、MPEG-1Audio音频技术规格简介

   MPEG-1Audio音频文件根据压缩质量和编码复杂程度的不同，可分为MPEG-1Layer1&2&3三层，即系统的第一、二、三层音频编码，分别简称MP1、MP2和MP3。

MP1和MP2采用MUSICAM压缩方法，它利用了声音的低声音频谱掩蔽效应，对于人耳听觉不太敏感的频率进行低码率编码，利用这一技术可以大大地降低音频编码速率，能在192～256Kbps的速率下实现接近CD级的音质。

   MP3是大家最为熟悉的，广泛应用在网络音乐上。

不过MP3是一种有损的音频压缩编码，它采用ASPEC压缩方法，即去掉人耳听觉不太敏感的频率，达到压缩的目的。

在MPEG-1的音频压缩中，采样频率可为32KHz、44.1KHz和48KHz，可支持单声道（Monophonic）、双单声道（DualMonophonic）、立体声模式（StereoMode）、联合立体声（JointStereo）等。

   2、MPEG-2音频技术规格简介

MPEG-2Audio又称为MPEG-2Multichannel（多声道）或MPEG-2BC（BackwardCompatible：

向后兼容），它是对MPEG-1Audio的扩充，增加了16KHz、22.05KHz和24KHz采样频率，以提高用低比特率时的压缩率，使得编码器的输出码率范围，由32～384Kbps扩展到8～640Kbps；增加了声道数，支持5.1声道和7.1声道的环绕立体声声，此外还支持DolbyAC-3编码。

   DolbyAC-3，全称DolbySurroundAudioCoding3，简称AC-3，也称DolbyDigital；直译为音响编码第三代。

它是Dolby（杜比）实验室于1992年提出的音频压缩格式。

AC-3是为改善高清晰度电视（HDTV）的音质而开发的，采用双通道的码率就可实现5.1通道的编码性能，可将前左、前右、中间、右后环绕、左后环绕五个独立的声道和一个3～120Hz超低音通道的信号实行统一编码，成为单一的复合数据流。

AC-3和MPEG-1Audio一样，可支持32KHz、44.1KHz、48KHz三种采样频率，但码率可低至单声道的32Kbps，高到多声道640Kbps，以适应不同需要。

音频信号处理电路

    1、音频解码器

   以430接收机为例，音频解码由SC2005芯片内部L64105模块的音频解码单元完成（图6），解码过程中，主控CPU通过总线来控制音频解码器。

音频解码器能够对MPEG-1Layer1&2和MPEG-2这三种格式的音频数据流进行解码，形成数字音频信号，其中一组通过S/PDIF接口直接输出数字音频信号，另外的PCM格式的数字音频信号则经过音频DAC电路转换后，输出模拟立体声音频信号。

                                                       图6

   PCM（PulseCodeModulation），即脉冲编码调制，PCM格式的数字音频信号是指模拟音频信号只经过采样、模数转换成而成信号，而未经过任何编码和压缩处理，如普通CD的PCM采样频率为44.1kHz，量化精度为16bit，动态范围为98dB。

  2、音频DAC

  DAC（DigitalAnalogConverter）即数模转换器，音频DAC电路的功能是将已解码的数字PCM数据转换成立体声模拟信号。

在SC2005内部集成了音频D/A转换器，它是一种具有可编程锁相环（PLL）的立体声数模转换器，可将音频解码器输出的PCM音频数据转换成具有左、右声道的两路音频信号，同时音频DAC产生过采样时钟，作为参考时钟提供给MPEG-2解码器，以产生精确的音频系统时钟。

  3、S/PDIF接口

（1）S/PDIF接口简介

  常用的数字输出接口为S/PDIF（Sony/PhilipsDigitalInterFace）接口，它是由Sony与Philips公司联合制定的一种数字音频输出接口，广泛应用诸如CD、DVD、DVB等数字影音设备上。

其主要作用就是改善音质，提高信噪比。

相对于普通的音频模拟接口来说，S/PDIF接口可以有效抑制因模拟连接所带来的噪音信号，同时也减少了由于音频DAC转换和电压不稳引起的信号损失。

S/PDIF接口有数字同轴接口和数字光纤接口两种。

   ①数字同轴接口

   数字同轴接口（CoaxialS/PDIF）采用阻抗为75Ω的同轴电缆为传输线，通过电子脉冲来传输数字信号。

在器材的背面板上有“COAXIAL”的标识。

它的接头又分为BNC和RCA两种。

数字同轴标准接头采用仪器上常见的BNC接头，其阻抗是75Ω，与75Ω的同轴电缆配合，传输频带较宽，可保证阻抗恒定，确保信号传输正确。

但目前市面上由于成本的考量，多采用AV端子的RCA（莲花插头）接头来代替，但RCA接口传输频带较窄，也没有稳定的阻抗特性，对音质的影响较大。

为减小这种影响，可购买BNC转RCA的连接器件（图7）。

   图7

  ②数字光纤接口

  数字光纤输出接口是利用光导纤维作传输线，将数字电脉冲信号转变成光脉冲信号，以便在光纤里进行传输，优点是受外界干扰影响极小，特别是中、低频的电磁干扰，而且传输频带宽、损耗小，还能防止由信号线产生的无用电磁辐射。

但由于光纤连接的信号要经过发射器和接收器的二次转换，会产生时基抖动误差（Jitter），对音质有一定的影响。

常用的光纤材料有塑料、石英、玻璃等，其中玻璃光纤（ST）是最昂贵的一种。

　光纤输出接口可分Toslink接口和AT&T接口两种，它们的区别在于传输接口标准及光纤材料不同，不能通用。

   Toslink全名ToshibaLink，是日本东芝（TOSHIBA）公司较早开发，并经日本EIAJ（日本电子机械工业）认证的一种通用光纤输出接口（图8），在器材的背面板上以“OPTICAL”作标识。

Toslink接口具有重量轻、截面小、抗电磁干扰能力强，但易受射频干扰，而且存在的时基误差，比一般数字同轴输出的误差要大。

                                                          图8

   AT&T是由AT&T公司（美国电话电报公司）所制定的标准，这种光纤接口，时基误差很小，多用于专业音响设备和通信设备。

（2）给4x0接收机加装S/PDIF接口

绝大部分的4x0接收机未安装S/PDIF接口，如果你具备带有数字音频解码功能的功放，或者带有数字音频解码的有源音箱时，可以为接收机添加S/PDIF接口作为数字音频输出，这样使用外置的音频DAC进行解码，会达到更好的音质。

①给4x0接收机加装光纤输出接口

4x0接收机的主板上的U2为Toslink光纤输出接口位置（图9），但未焊上相应的元器件，只要将这些元件添加上去就具备光纤输出功能。

                                                                   图9

   具体加装过程如下：

●找一个Toslink光纤发射座（图10），可在坏的CD、DVD机中拆一个，其中光纤发射座的1脚为信号端，2脚为电源端，接＋5V电源；3脚为接地端。

                                                            图10

●由于主板只有一个安装孔，因此将发射座的一只固定脚剪掉（图11）。

                                                              图11

●将主板U2位置的焊孔透空，把光纤发射座插入U2的位置上，焊好即可。

由于只采用一个安装脚，发射座会有松动感，在底座滴几滴502胶来加强固定。

●将U2旁边未安装的元件C5、C7按图12的数值添加上。

                                                              图12

●机器的后面板已预留了光纤接口安装位置，只要用裁纸刀小心地将覆盖在背面板上的自贴纸划去即可。

  ②给4x0接收机加装同轴接口

  4x0接收机加装同轴接口非常简单，只要找一个BNC插座（图13），将插座的芯线焊接到来自CPU的数字音频信号线上（参见上图12），然后再将BNC插座固定在机器背面板预留的安装孔上即可。

                                                                图13

  加装好S/PDIF接口的接收机外观见图14

                                                                图14

音频放大电路

   4x0主板上大多数采用集成双运放JRC4558组成的音频放大电路，对两路音频信号分别进行放大后，再通过左、右两组的音频L、R端口输出。

1、 集成双运放芯片－JRC4558

（1）JRC4558双运放简介

  JRC4558是一款极为普通的集成双运放芯片，常见的有两种封装形式（图15），最大供电电源为±18V，引脚功能如图16。

                                                                 图15

                                                              图16

   其中的③、⑤为同相输入端，②、⑥为反相输入端，①、⑦是输出端，④、⑧是工作电压端，当信号从同相端输入时，输出信号和输入信号同相，反之则反。

（2）单电源运放的基本电路

集成运放作为交流放大器有同相放大和反相放大两种基本类型，在单电源电路中，其同相放大和反相放大的基本电路分别见下图17、18。

                                                                     图17

                                                              图18

  其中同相放大的增益（Gain）≈1＋R2/R1；反相放大的增益（Gain）≈－R2/R1，R3阻值的选取为R3＝R1R2/（R1+R2）。

在以上的两个电路中，均采用耦合电容C，来阻止直流信号的进入，使得该电路只对交流信号起放大作用。

  2、音频放大电路原理

参照雷霆T430XP接收机的主板（图19、20），实绘了音频放大电路部分的原理图（图21）。

                                                            图19

                                                               图20

                                                            图21

    信号从JRC4558的②、⑥的反相端进入，通过内部的放大器放大后，由输出①、⑦端口输出，再经过外部耦合电容以及RC组成的双组低通滤波电路后输出，每个通道的增益约为R10/S27=R17/S18=110KΩ/36KΩ≈3（倍）。

由于采用的是单电源供电的方式，输出端会有1/2的电源电压的直流输出，因此采用了四只容量为10μF/25V隔直耦合电解电容。

   电路中的D9、D10、D11、D12为采用D6贴片封装的A7型双二极管，用于保护了主芯片的音频输出端口，但在该机中未加装，可为之添加。

  3、改善音频播放效果

  运放在对音频信号进行处理时，很容易产生噪音和失真，因此运放的好坏成为影响音质的最大关键。

大部分的4x0接收机都是采用极其普通的低端双运放JRC4558，并且采用单电源供电（也有少部分的430采用双电源±12V供电的）。

改善音频播放效果的措施很多，如更换性能好的运放芯片，采用双电源给芯片供电，或者摒弃原有的放大电路，选用设计更合理的、音频播放效果更好的放大电路来代替。

（1）更换集成双运放芯片

   如发烧友常用的廉价双运放芯片－运放之皇大S的NE5532（图22），可直接替换。

还有AD826、AD827、OPA2134﹑OPA2604﹑OP275等等，不过价格稍微高一些。

                                                                图22

（2）更换电容

   电源滤波、信号耦合中所用的电解电容也关系到音质的好坏，电解电容本身介质损耗较大，又存在直流漏电，其卷绕的内芯存在着或多或少的等效电感；对高频信号呈较大的阻抗，电解电容的容量和漏电流常随两端电压及频率的变化而变化，使得音质劣化。

可将它换为同容量的钽电容或音频专用电容，如日本的ELNA（法拉）﹑Rubycon（红宝石）﹑NipponChemi-Con（化工）﹑BlackGate（黑金刚）以及荷兰Philips等系列名牌电容，可以较为显著地提高音质。

①在安装空间的允许下，将电源电路的滤波电容更换为容量更大的高速电解电容，可提高对电源纹波的抑制效果。

②若将原来的耦合电容改用成高品质的无极性固体介质电容，可以提高声音的清晰度。

③在各电解上并联一个0.1uF的CBB或MKP﹑MKT等电容，这样可以改善声音的高频段。

有烧友在摩430机时，去掉了C70、C72、C75、C76这四个耦合电容，此法不妥，具有一定的风险性。

要知道430机音频运放采用的是单电源，没有这几个耦合电容的话，LR的输出端会存在直流电压，对后级放大器（如果也没有耦合电容的话）有影响。

只有在采用双电源的情况下，输出端直流为零电平，才可以去掉这些耦合电容。

（3）采用双电源供电

  俗话说，好马配好鞍。

采用好的芯片，还需要好的工作电源，才能够使得运放处于最佳工作状态，发挥出好运放的特色来。

  （图23）为采用普通变压器设计的±15V串联式线性稳压电源，来自220V的交流电经过变压器T降压后输出双18V电压，经过二极管D1－D4组成的桥式整流和电解电容C1、C2滤波后，得到约±24V的直流电压，再经三端稳压块LM7815和LM7915稳压输出±15V，为运放提供工作电源。

                                                                图23

  （4）加装音频放大板

   采用双电源供电，对主板上的音频放大电路有一定的改动，可参考图24进行，即拆除S13－S16、S19、S24－S26、S29、S30、R22、F2这些元件，添加C41、C42、C43三个电容，并将运放的同相输入③⑤端接地，正电源⑧端接到双电源的+15V，负电源④端与地断开，改接到双电源的-15V。

                                                         图24

   如果觉得比较麻烦，可以自制一块音频放大板，安装到机器内部适当的空间里。

也可花上十几元钱，邮购一块成品的音频前置放大板（图25）。

                                                           图25

   音频电路故障的检修

   对于4x0系列卫星接收机音频电路的故障，主要反映在选择任何节目都没有声音或者声音很小，但这时图像正常。

这种故障说明解复用器和解码电路及之前的电路工作是正常的，故障应在音频DAC及之后由JRC4558组成的音频放大电路。

  1、没有声音故障的检修

  检修时，首先检查JRC4558芯片⑧端有无＋12V工作电源，如果没有＋12V电源或＋12V电源电压很低，则检查电阻F2有无断路，电解电容C40是否存在严重漏电。

  然后将电视机的音量和接收机音量都调到最大，用细金属针触碰JRC4558的②③⑤⑥端，人为给一个干扰信号，如果听不到很响亮的“嗞嗞”声，说明JRC4558损坏，更换芯片即可排除故障。

如果有很响亮的“嗞嗞”声，说明音频放大电路工作正常，这时候检修就比较复杂了。

对于加装了S/PDIF接口的机器，可以通过带有音频DAC解码的功放测试一下有无声音。

如果有声音，则证明SC2005芯片内部的音频DAC模块损坏；如果无声音，则证明SC2005芯片内部L64105模块的音频解码单元损坏，不过发生上述这两种故障的几率少之又少。

  2、声音很小故障的检修

  检修时，应该检查是一个声道的声音很小，还是两个声道的声音均小。

一个声道的声音很小，而另外一个声道的声音正常的话，即声道不平衡，一般为该声道运放的反馈电容（如雷霆T430XP中的S19或S30）漏电所致，还有可能是运放内部的一个通道已损坏，更换运放块即可。

如果两组LR的四个插孔，只有一个插孔输出的声音小，则是该插孔所在的这路低通滤波电路中的电容漏电所致，例如在雷霆T430XP中，L2插孔输出的声音很小，则应该检查耦合电容C70是否失效，高频旁路电容C96是否漏电。

   如果两个声道的声音均很小，一般是JRC4558芯片损坏或JRC4558⑧端没有＋12V电源或电源电压很低，按照上述方法进行检修。