幾乎任何播放或錄制音頻的設(shè)備都具有音頻計(jì)量功能，從顯示音頻輸出電平的條形圖的手機(jī)到帶有閃爍LED的家庭立體聲到現(xiàn)場(chǎng)廣播，幾乎都可以使用音頻計(jì)量。

音頻計(jì)量有多種標(biāo)準(zhǔn)，涉及被監(jiān)視的電平和用于計(jì)算平均值的時(shí)間常數(shù)。體積單位（VU）計(jì)量表的行為在ANSI C16.5-1942，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 6840和IEC 60268-17中定義。這些標(biāo)準(zhǔn)定義0 VU = + 4d Bm，積分時(shí)間為300 ms。傳統(tǒng)上，使用移動(dòng)式指針式電表，這意味著從零信號(hào)到0 VU，指針應(yīng)在300毫秒內(nèi)達(dá)到0 VU（衰減相同）。這使得傳統(tǒng)的VU表非常適合于了解響度，但監(jiān)控瞬態(tài)的方法卻很差。在傳統(tǒng)的廣播和記錄系統(tǒng)（主要基于電子管和磁帶）中，這很好，這兩種系統(tǒng)都趨于優(yōu)雅地飽和。

在當(dāng)今的數(shù)字系統(tǒng)中，削波輸入或輸出聽(tīng)起來(lái)很糟糕，因此使用峰值節(jié)目表（PPM）。PPM與VU相似，但是集成時(shí)間要快得多（通常約為10 ms）。請(qǐng)注意，存在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，它們定義了信號(hào)電平和精確的積分時(shí)間。顯示技術(shù)是這些標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。要使彈道正確地以90％的精度將針移動(dòng)90度（或更高），比點(diǎn)亮幾個(gè)LED困難得多，也要慢得多！

使用LED，音頻監(jiān)控的質(zhì)量會(huì)發(fā)生巨大變化。例如，簡(jiǎn)單的語(yǔ)音記錄器產(chǎn)品需要與使用LED作為視覺(jué)效果的微型系統(tǒng)不同的計(jì)量系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)聲音或廣播環(huán)境中，準(zhǔn)確性以及查看平均響度和信號(hào)絕對(duì)峰值之間的差異非常重要。

大多數(shù)儀表可以分為兩部分：前端電路和比較器電路（圖1）。

圖1.包含前端和比較器的兩部分框圖。

信號(hào)調(diào)理

信號(hào)調(diào)理發(fā)生在前端。這時(shí)應(yīng)該做三件事，外加一個(gè)可選項(xiàng)目：

音頻電平增益/衰減，以配置什么電壓應(yīng)等于最高的LED /儀表值

積分時(shí)間（例如，VU為300毫秒，PPM為<10毫秒，等等）

信號(hào)整流

可選：峰值保持與直接信號(hào)電路

信號(hào)整流主要在比較器型系統(tǒng)中需要。由于并非所有信號(hào)都是對(duì)稱的，因此需要全信號(hào)整流。某些樂(lè)器（和某些聲音）的聲音輸出會(huì)在一個(gè)方向上向麥克風(fēng)施加更大的壓力。為了精確監(jiān)控，信號(hào)應(yīng)完全整流。確保補(bǔ)償通常的0.7 V二極管壓降。

圖2示出了全波整流器電路。使用SOT23封裝的BAV99雙二極管和100 kOhm電阻器網(wǎng)絡(luò)，可以在很小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種電路。對(duì)于小電壓系統(tǒng)（3.3V），可以在單電源系統(tǒng)中使用LMV324等四路低壓軌到軌輸出運(yùn)算放大器（op amp），但應(yīng)將接地替換為Vcc / 2。本示例中使用的雙輸出運(yùn)算放大器是LF353，因?yàn)樗哂械统杀?，高阻抗輸入和寬電壓范圍支持（?5V）。

圖2.全波整流電路。

圖3是信號(hào)整流和VU積分器的示例示意圖。

圖3.帶VU積分器的全波整流器

對(duì)于需要監(jiān)視峰值信號(hào)與直接信號(hào)（及其積分時(shí)間）的系統(tǒng)，可以使用峰值保持電路（或代碼）。在軟件中，這可以通過(guò)將ADC的最大峰值存儲(chǔ)在單獨(dú)的寄存器中并保存特定數(shù)量的采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)。每當(dāng)收到新的較大樣本時(shí)，只需覆蓋峰值并重置計(jì)數(shù)器即可。當(dāng)計(jì)數(shù)器最終達(dá)到零時(shí)，將峰值重置為零。

在模擬電路中，整流輸出可通過(guò)圖4中的電路運(yùn)行。D1將輸出偏置一個(gè)二極管壓降（?0.7V），然后由D2壓降0.7V。D2確保音頻內(nèi)容只能流入C1和R1，而不能通過(guò)反饋電路流回。C1和R1的值設(shè)置峰值保持的衰減時(shí)間。比較器陣列ADC的阻抗也充當(dāng)對(duì)地的阻抗。

圖4.峰值保持電路示例

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