一种袖珍式AES数字音频监听仪的设计制作与应用

  领域中的应用场景做多元化的分析。仪器采用紧凑的一体化设计，具备数字接口、转换电路、电池和扬声器。仪器简单易操作、功耗低、体积小，极大方便了音频技术人员的日常使用。在大型音频工程或广播电台等专业音频领域，通常使用AES/EBU格式进行数据传输，该仪器在涉及数字音频领域的工程建设、系统维护等应用场景中应用广泛。

  广播电台机房的音频传输标准采用国际标准AES3（AES/EBU，音频工程协会 / 欧洲广播联盟）[1]格式，目前绝大多数正在广播电台的机房设备、大型音频工程、高端民用音响，相互之间的音频信号传输均采用这一标准。AES 也是一种单向传输，相对于早期的模拟信号，音频数字化以后进行传输，能够消除线路上的噪声和干扰，实现基本无损失的信号传递。特别是 CD 机等设备自带AES3数字信号输出口，发射机端带有 AES3 数字信号输入口，可以在一定程度上完成从音源到发射机之间完全无损失的传输路径。维护一个全数字化机房的设备和布线，相应地需要数字化的检修维护仪器。

  早期的模拟音频信号线路，通过插接一个耳机或功放进行监听，用一个音频电平表或万用表测量信号电平，但数字信号无法直接监听，也不能直接用电平表进行全方位检查。在出现故障时，只可以使用专业仪器进行故障判定，目前的专业音频测试仪器功能强大，但操作也很复杂，对值班人员的要求高，检修速度也不能很快，体积大，不利于贴身携带。大多数情况下，数字传输体系可靠性较高，故障多数来源于双绞线断开、插头开焊、接线错误、光端机异常等。还有一类故障是调音台等数字设备的参数设置有误，造成音频信号缺声道等“软故障”，多发生在变更设备或工程建设初期的调试阶段。现代化的数字音频设备复杂度很高，如果出现故障，一般是厂家才能对设备本身进行检修，或整机更换。本文所述仪器，功能定位于判断某台设备或某段线信号的关键指标

  使用示波器能够观察卡侬插座的 AES3 信号波形。如图 1 是 AES3 信号实测的波形图，其中最重要的特征有三个。

  音频工程建设或系统维护期间，数字音频传输是否准确，设备参数是不是正常，通常使用一台数模转换

  袖珍式 AES 数字音频监听仪，目的是解决上述一系列问题。该设备在一个紧凑的小体积壳体内集成了数字接口、转换电路、参数监看、测试按钮、电池、功放和喇叭等电路，能够作为日常检修时贴身携带的仪器，能够直观听到 AES3 线路承载的音频内容，快速排查线路故障。设计时还预留了有关 AES3 数据传输的附加信息测量接口，能够进一步扩展功能。整体电路示意图如图 2 所示。

  AES3 接口采用差分传输，插头座的形式是卡侬 3 芯，其中 1 脚是地，2、3 脚是信号，不分极性。信号以不归零调相编码传输，但在每个数据块的开头，采用了特殊的编码方式作为标记[2]

  。AES3线 V，实际工程中基本采用 5 V 电平。信号在输入到解码电路时，要做电平转换和平衡 - 不平衡适配。电路图 2 中， X1 是卡侬母座，平衡的 AES 信号经过隔直电容与变压器耦合，然后经过一个可调电阻进入下一级电路。使用这种电平转换电路，通过事先校准 R2 的阻值，能够测试到电平过高或过低的情形。

  电路解码部分采用了专用集成电路 CS8416，这个集成电路把 AES3 信号转换成 I2

  2S到模拟音频的转换。两个集成电路均采用典型电路，在图 2 中作为一个组件 IC1。2.3 声道测试按钮

  功放 AMP1 采用了 D802 这个集成电路，是一个传统的线性功放。相对于 D 类功放来说，元件数量少，没有电磁干扰，喇叭中安静无杂音。D802 是常用的功放集成电路，工作电压为 3-5 V, 适用于单节锂电池供电的设备，输出功率超过 2 W，可提供足够大的音量。

  电源部分采用了带有充放电保护板的锂电池如图 2 中的 G1，容量 600 mAH。实测待机电流 20 mA，工作电流取决于音量大小，约 100-500 mA。也就是电池可以待机 30 小时或者工作 1-6 小时左右，能够很好的满足要求。 X2S 是一个 Micro USB 充电接口。二极管 D2 和 D3 组成“或门”电路，驱动电源开关内部附带的指示灯，在充电时和工作时都能亮起，作为指示。

  AES 信号中，在数字音频的数据以外，还同时传输附加的别的信息位，用来描述音频信号格式和设备工作状态。解码这一些信息需要采用单片机，图中 IC2 和 X3 是预留的数据接口。

  实验用的样机采用了一个尺寸较小的成品塑料外壳，如图 3 所示为内部结构和实物外观的照片。外壳开孔，也作为喇叭的共鸣腔体，使声音浑厚响亮。

  ，仍然可能“测试正常”，是因为解码芯片的默认工作状态对这些异常没有严格限定，导致冗余量太大，对故障反应不敏感。仪器在使用中一直在改进，运维团队群策群力，在确保廉价、便携易用、低耗电的原则下，正在逐渐完善此测试仪器。未来也将适应 IP 化需求，研制 IP 网络环境下的类似仪器，提高运维水准。

  袖珍式 AES 数字音频监听仪具有 AES/EBU 信号的音频监听、参数监看功能，电池供电，体积小，便于携带，能够完全满足在数字音频工程项目施工和系统维护的需求，可大范围的应用于音频工程建设、广播电视行业等数字音频领域。