MP3播放器的基本结构和原理
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■■_-_——-_-·_一 _-__———一数码产品维修技巧. ————————————— 圈曩— 一 的 . 。 基 文/王德沅 MP 3 播放器具有使用操作方便、 音乐资源丰富、无磁带磨损老化问题、 比DISCMAN 耐震动、声音失真较小 和外观小巧时尚等许多优点,是一种 较为理想的音乐播放和收听设备。现 在 MP3社会拥有量迅猛上升,巨大的 用户群也带来了许多应用和维修方面 的问题 ,如 ;为什么开机后没反应? 怎么解决播放歌曲时出现的跳过、死 机等现象? 收音或录音无声该维修什 么? 遇到不能下传音乐文件、无显示 或显示时间比较乱 、不能正常开机等 情况时怎么办? 有些MP3和WMA 歌 曲下载后为何不能播放? 怎么格式 化? 什么是固件,如何更新和升级固 件? 等等。本文准备围绕这些大家十 分关心 的问题 ,分篇讲解MP3 的基本 原理、结构、维护和检修方法,希望 能给大家带来启发和帮助。 IVlP3播放器的种类和功能 MP3播放器是一种对MP3等音乐 文件进行存储、解码和播放的微小型 数字音频设备。MP3播放器可以按 (存 储体) 容量,存储体类型 ,功能、款 式和主芯片类型等不同进行分类。最 常见的是按MP3内置的存储体容量大 小进行分类 ,可分为32M B 、64M B 、 l 28 M B 、256 M B 、5 12 M B 、IG B 、 1.5G B 、 2G B 、2 .5GB 、 4G B 、5GB 、 l oGB 和 20GB 等多种,其中1.5GB 以 下的播放器主要是闪存式MP3,1.5GB 以上的产品主要是硬盘式MP3。闪存 就是快闪存储器,也称F L A SH存储器 或 F L A SHR OM。现在较为流行的是 128M B 、256 M B 、512 M B 三种闪 存式MP3播放器 ,l 28MB 以下的播放 器现在已经逐渐趋于淘汰。 按存储体类型分,主要有闪存式 MP3和硬盘式MP 3两种。闪存式MP3 具有价格便宜、体积小巧、重量很轻 等优点,所以是目前市场的主流产品, 价格一般在于元以内。目前较流行的 256MB播放器价格在300- 600元 ,但 因容量较小 ,很难满足较大移动存储 的需求,所以随着微硬盘技术的发展, 大容量的硬盘式 M P 3 播放器应运而 生 。其最大容量 目前已有40~50G。采 用20G 容量的硬盘作存储媒体的MP3 播放器,可存人约 320 小时的音乐节 目。按每首歌3—4 分钟计算,可存入 歌曲4800- 6400首 ,这是多大的一个 数量啊! 不过微硬盘价格昂贵,而且 体积 和 重量远 大于 闪存 ,因而 目前硬 盘式MP3的社会拥有量还很小,远远 不 及 闪存 式 MP3。 按 功 能和 用途分 类 ,主要 有单 功 能普通型和多功能复合型。前者就是 一 个 MP 3播放器,通常带有开关机、 歌名显示 、播放信息等基本操作和显 示功能。后者除了MP3播放功能 ,还 有其他一些附加功能,例如 :F M调 频广播收音功能、录音功能、复读功 能、电话簿功能等。此外,具有真彩 显示,定时关机、闹钟、磁盘加密,支 持 WMA ,MT V 等音频视频格式、支 持电子书阅读和 JPG 图片浏览等功能 的MP3产品也屡见不鲜,甚至还有带 数码相机功能的MP3 播放器。当然, M P 3 最基本的功能是音乐存储和播 放 ,其他都是附加功能,功能的增加 会使产品的价格也相应提高 ,价格高 的品种,其销量和社会拥有量常会受 到明显影响。 主芯片类型的分类涉及到MP3的 整机设计方案,主要有单芯片和双芯 片之分。双芯 片设计方案的推 出时间 比单芯片早 l ~2年。由于这种分类比 较专业,一般较少运用,这里仅提一 或过激励损坏 ,可按上述 “试” 中介 绍的鉴另Ⅱ是过激励或欠激励的方法予 以确诊 。确诊后,应对正反馈形成电 路、脉冲激励电路、分流电路的电容、 电阻、二极管、三极管等元件作替换 法检查 ,有条件可用示波器确诊 ,若 波形或幅度异常,必是上述 电路存在 故 障。 (5) 电压表无指示 ,保险管也完 好,但开关管 (或厚膜块) 温升很快, 在保险管位置串接毫安表,发现电流 只有十几毫安 ,且还在缓慢增加 显 然这是开关管基极正反馈电路完全开 路或开关变压器次级 (含输出电压整 流二极管)短路(指并联型开关电源) , 使开关管工作在直流放大状态 (这时 开关管b 极为零点几伏正电压 ),最终 会使开关管因过热 耐压降低而损坏 , 应对相关电路作认真检查。 (6) 电压表读数正常 ,保险管完 好 ,长时间观察无任何异常 ,即管壳 或厚膜块温度、电流均正常 。这说 明 原管可能是 输入 电压过高 或输入 回 路存在故 障或变压器焊点 出现裂纹 而过压损坏 ,可通 过检查 原损坏管 的 C、e (D 、S ) 极 间电阻大小予以 确 诊 。④ 已0 0 B .4 总筻右巳3期 · www .rsdio .c0m.cn 19 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co 下,后面还有介绍。 若按外形款式分,有普及型、酷外 观新潮型、圆形、方形、扁形、三角 形、矩形、首饰形、卡通形、手表形 和高级豪华型等许多种 (见图 1) ,真 是五花八门,举不胜举 ,这里就不一 一 细说 了。 MP3 播放器的基本结构 MP3播放器大多采用微小型的集 成电路和其他零部件组成,结构紧凑 精细,麻雀虽小五脏俱全,其实就是 一 个特定功能的微型 电脑。较为典型 的MP3播放器的内部主要包括数据端 口、内存储器、微处理器 (MCU 单片 微型控制器) 、解码器,数模转换器、 显示屏、.播放及功能控制、音频输入 输出端口、放大器、话筒、电源控制 管理和耳机音频信号输出端口等部分。 为了使大家对MP3播放器的内部 结构先有个直观的初步认识和印象 , 圈 2 下面 以一款典 型 的 MP3 播放 器为例 ,看看 其 内部 的 主 要 结构 ,图2所示 是 其 外 形 图 : 拆卸该机外壳 四角的四颗螺丝,打开 前后盖,取下面板之后 就可看到的播放器 内部 结构了,如图3所示。由 图可见 ,机器 主要 由两 块印制电路板组成,上 层印制板主要有 L C D 液晶屏 、液 晶屏保 护 套、五维导航键 (控制 开关键 钮 ) 和 F L A S H 闪存芯片等零部件 ,图 3 所示 主要是 上层 印制 电路板的正面结构 图。 其中设置液晶屏保护套 是为了更好地保护液晶 显示屏 ,防止损坏或损 伤,延长其使用寿命。 这个 部件 不是 M P 3 所 必备的,所以有些不太考究的MP3播 放器不用这个部件。五维导航键则是 一 种 目前包括MP 3在内的}肖费类电子 产品中广泛采用的控制开关键钮,其 操控性能比多个单键组合按键有较明 显提高 ,设计 良好的五维导航键操作 起来颇为便利,手感也不错。 上 层 印制板的反 面主要 有 USB 接 口电路、解码主芯片及主晶振还有音 频输出及录音等 ,如图4所示。下层印 制板如图5所示,主要是电源控制管理 部分和 FM 收音电路等 不少MP3播 放器都采用类似于图3—5所示的双印 制电路板模 式设 计 ,其优点 主要是 两 部分电路功能分开独立 ,相互干扰较 小 ,性能较稳定,缺点是设计较复杂, 生产成本较高。也有一些MP3采用单 印制电路板模式设计 ,主要是一些 中 低端的MP3播放器,这种电路可能带 来一些干扰 问题 ,但合理设计装配也 能排除干扰。多数 MP3播放器采用 4 层式印制电路板 ,少数采用6层印制 电 路板。电路板走线工艺的好坏和元器 件的优劣对播放器产品的性能及稳定 性有很大的影响。大多数MP3产品都 是单电源供 电,少数产品采用双电源 供电。由于 电池的电压及稳定性通常 不能满足整机电路需求 ,所以要设置 电源升压变换和管理电路。 . MP3播放器的基本原理 MP3播放器的基本工作原理可用 图 6来说 明 。M P3播放 器是 由一片 主 芯片 (在图6 中所示为 MCU 主 20 2口0B .4 总第52 3期 · www .rsdio.corn .cn 、 上■ 园日目四日● 矗隧豳隧舀醺日墨| 卜 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co 号,经过放大后从耳机输出。主芯片 实际相当于一个芯片组,该芯片在实 际的机子中可能是几片集成电路或单 片式芯片,它是由解码 DSP (数字信 号处理器) 芯片为核心,将 MP3解码 芯片、MC U 微 (处理) 控制器、接口 控制芯片和操作控制电路等集成或组 合起来而成,就是大家经常听到的所 谓 “x x MP3芯片方案” 。烬管集成的 主芯片实际作用 已经不是单一的解码 功能了,但不少资料中仍然习惯性地 称之为 “ 解码芯片” ,也有称作专用 MC U 或MC U 微控制器的。图7清楚 地示出了MP3播放器的工作流程 ,供 参考。 图6 中的按键开关是用户输入操 作控制播放器的键钮开关。话筒 (麦 克风) 用于数码录音或复读学习时输 入音频信号。USB 插口是用来与计算 机交换数据的插座,传送MP3音乐文 件、安装更新管理程序等操作都是要 经过这个接 口来实现。USB 的全称是 Universal Serial B us,意即:通用串 行总线。目前 MP3播放器普遍采用的 是 USB2.0 接口。早期产品则大多采 用USB1.1的接口,其传输速率慢,仅 为US B2.0 (全速) 的1/8,即1.5Mbps 左右。FM 收音机 电 路则是为收听F M 电 台广播而设置·,是 MP 3 播放器的一个 辅助功能 ,有些MP3 播放器还具有 A M (调幅) 广播接收功 能。电池是整机的电 源 ,它通过电源转换 和管理 电路后 。输出 合适 的电源 电压供 给各部分 电路使用。 MP 3 播放器视机型 不同采用的电池也不尽相同,通常有 三种电池 ,即:普通电池 (A A 为5 号 电池 ,A A A 为 7 号 电池 ) 、专 用 电池 和内置电池。其中内置电池一般都为 锂 电池,大多用在小巧玲珑的MP3上 , 采用锂电池的优点是能将MP3体积做 得很小,缺点就是 电池的寿命虽然较 长,但用完后更换 比较麻烦,也有成 本问题。目前还是 以采用普通电池的 机型居多。 将 主芯 片分 解 为 主控 制芯 片 、 MP3解码芯片、USB等接 口和操作控 制芯片等部分 ,就构成了一个典型 的 MP3播放器的电路结构框图,如图 8 所示。此图清楚地表明了MP3的各部 分电路构成和工作原理、流程。 由于MP3播放器在播放过程中的 信号流程完全没有机械运动 ,所以具 有优 良的抗震性能。此外,由于 MP3 播放器没有机械式运动部件 。所以其 耗电量较小。这有利于缩小整机体积、 减小电路干扰 、节省电池费用、延长 播放 时间和使用 寿命等 。 MP 3 文件简介 MP 3 是 MpE G 1 A ucli o L ay er 3 的缩写,是一种采府 MPEG 压缩标准 的压缩文件,而 M P E G ( M 0t i Orl Picture E x perts Group) 是 由运动 图 像专家组制定的关于影像和声音的一 组标准,其中MP3就是为了压缩声音 信号而设计的一种音频信号压缩格式 标准。MPEG- 1的一个压缩标准可分 为3层 ,每一层的压缩率是不同的,层 数越高 ,压缩复杂度就越高 MPEG- l 第一层标准的压缩率为 l :4,第二层 为 l :6~l :8,第三层的压缩率则高 达 l :10~l :12。MP3 是用 MPE G— l 中的第三层压缩标准,其压缩模式比 第一层和第二层编码要复杂 。这种压 缩模式简单来说 ,就是过滤人们不太 容易感觉出来的超高音频等 ,所以,原 音信号压缩成MP3之后的音质是 “有 一 定的变差” ,但对不少歌曲的音质没 有大的影响,甚至感觉不到 ,和 CD音 质差不多。但是文件的体积却大大缩 小了,如 :一个 50MB 左右的没压缩 的Wave音乐文件,用MP3压缩后,只 要4MB 多的存储器空间就能储存,这 样一张普通 CD 光盘上可以储存一百 多首的歌曲,也非常有利于MP3播放 器存储。 MP3 除了具有压缩 比高 ,音质较 好等的优点外,.还有制作简单、交流 方便的长处 。只要有一台性能较好的 普通电脑 ,就可将 CD音乐等节目拷人 电脑硬盘,然后压缩成MP3格式,也 可直接从有取之不尽的各种资源的 Internet 网上选听、下载 MP3音乐文 件 ,还可把 自己演唱或制作的MP3音 乐上网交流 ,供别人收听或下载。@ 2 0 0 8 .4 总第5 色3 期 .ww w .r adio .c口m .o r7 2 1 维普资讯 http://www.cqvip.com www.520101.co
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