高保真音響設(shè)計(jì)制作

王曉宇 豐霞

摘 要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)蒸蒸日上，現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，這些使人們?cè)谖镔|(zhì)享受之余，也有了更多的精神享受的需要。其中之一：音樂(lè)，便是一種古老的享受形式。而高保真音響就是欣賞音樂(lè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。本論文將以性價(jià)比為導(dǎo)向，兼顧基本的高保真的技術(shù)指標(biāo)，討論了適合初級(jí)發(fā)燒友的高保真功放。論文由淺至深，結(jié)合圖示給出了高保真音響的相關(guān)知識(shí)，以及整個(gè)功放的工作過(guò)程的細(xì)節(jié)。同時(shí)還介紹了各個(gè)主要芯片自身的特點(diǎn)及如何去設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)來(lái)滿足一定的技術(shù)指標(biāo)。論文盡可能通俗地來(lái)介紹高保真音響，讓大家能從中學(xué)到基本的高保真音響的知識(shí)的同時(shí)，還能學(xué)會(huì)如何制作高保真音頻放大器。

關(guān)鍵詞：高保真;集成芯片;BTL;音調(diào)控制

1.高保真音響系統(tǒng)

1.1 高保真音響系統(tǒng)定義

談及高保真（High Fidelity，簡(jiǎn)稱Hi—Fi）音響系統(tǒng)來(lái)，我想很多音樂(lè)愛好者，或者說(shuō)很多一般的人，都在各種媒體中看到或者聽到過(guò)這概念，不過(guò)大家不一定知道做何解釋。而且大部分音樂(lè)初級(jí)愛好者一定是非常好奇“高保真”這個(gè)概念的定義。

為了給大家解惑。那么下面由專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)解釋：美國(guó)IEEE（電子與電機(jī)工程師協(xié)會(huì)）出的《IEEE名詞術(shù)語(yǔ)詞典》一書對(duì)“Hi—Fi信號(hào)”的解釋為Hi—Fi信號(hào)是指使用性能最好的先進(jìn)器件，如話筒、功率放大器、音箱或耳機(jī)之類來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳送。

1.2 高保真音響系統(tǒng)組成

總的來(lái)說(shuō)，高保真音響分為三個(gè)很基本的部分：音源、功率放大器與音箱。

2 高保真功率放大器

由于高保真音響系統(tǒng)范圍太過(guò)廣泛，為了達(dá)到論文的針對(duì)性和專業(yè)性，該論文只集中闡述高保真功率放大器。

2.1 功率放大器種類

如果按電路所用器材分類可以分為三種：電子管、晶體管和集成電路。

2.2 高保真功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)

3 功放電源

3.1 功放電源概述

功放電源也是屬于高保真功率放大器的一部分，它將市電轉(zhuǎn)換成音頻設(shè)備需要的紋波系數(shù)很小的平滑直流電。所以將這部分獨(dú)立出一個(gè)篇章來(lái)描述，是因?yàn)橐伙@其重要性。至于有多重要，下文將仔細(xì)的闡述。

我們都知道，在一臺(tái)高質(zhì)量的功率放大器中，需要電源系統(tǒng)能夠供給功放電路平穩(wěn)純凈的電壓，因?yàn)槲覀兌贾拦Ψ胖械暮蠹?jí)放大是相當(dāng)大的倍數(shù)的，只要有一點(diǎn)點(diǎn)電流的雜波就有可能被放大幾十上百倍。這樣的話，我們就不是在聽音樂(lè)而是在“忍受噪音”了。功放電源的重要性由此可見一斑。

所以對(duì)我們一般所見的功放電源進(jìn)行探討很有必要，所以現(xiàn)在來(lái)探討一下如何才能制造出電壓穩(wěn)定、沒有雜波的電源系統(tǒng)。

3.2 功放電源組成

電源系統(tǒng)通常由變壓器、濾波電容器、濾波電感器、整流二極管、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。

3.2.1電源變壓器

一臺(tái)好的功放必須有一只好的電源變壓器，這已經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識(shí)。但是選用什么樣的變壓器才能使功放的聲音更符合你的口味，對(duì)于不少初級(jí)DIY愛好者來(lái)說(shuō)，也許并不是很清楚。本文簡(jiǎn)述幾種常用電源變壓器，希望能夠?qū)ο矚g焊機(jī)初入此道的發(fā)燒友有所幫助。

變壓器的出現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史了，六十年代以前，世界上普遍使用的變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)為e形或c形，截面為矩形，采用插片式或中間切割工藝制造，鐵芯的質(zhì)量和一致性都很差。變壓器的電性能參數(shù)難以得到提高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)了幾次大的改進(jìn)。變壓器鐵芯材料也由熱軋低硅片發(fā)展到熱軋高硅片、冷軋取向硅片、非晶態(tài)合金片等。電磁性能參數(shù)也有了較大的提高。

在功放中最為常見的電源變壓器為EI型、環(huán)型，其次為雙柱型、r型、c型。

3.3 整流濾波電路

我們所用的功放需要的電源都是先將交流市電經(jīng)變壓器降壓或升壓后，通過(guò)整流器變?yōu)槊}動(dòng)直流電，然后經(jīng)過(guò)電容、電感、電阻或三極管構(gòu)成的濾波電路濾波，使之變?yōu)椴y系數(shù)很小的平滑直流電，方可為音響設(shè)備使用，以上的過(guò)程中涉及到了“整流”和“濾波”兩個(gè)過(guò)程。

3.4 穩(wěn)壓電路

3.3中介紹的整流濾波電路用于給功率放大器供電可以確保系統(tǒng)性能的發(fā)揮，但是如果用來(lái)直接為前置放大器供電，其波紋系數(shù)偏大，會(huì)影響放大器的信噪比指標(biāo)。所以高質(zhì)量的前置放大器，一般都要采用穩(wěn)壓電源供電，即主整流濾波電路的輸出電壓經(jīng)一個(gè)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓之后，再供放大器使用。這樣，所輸出的直流電壓不僅波紋系數(shù)更小，而且相當(dāng)穩(wěn)定，不會(huì)受負(fù)載電流和市電變化影響、使放大器的信噪比和穩(wěn)定性大大提高。

4 方案論證及闡述

4.1 設(shè)計(jì)要求

（1）額定功率大于雙30w

（2）總諧波失真小于0.5%

（3）頻率響應(yīng)為40HZ到20KHZ

（4）噪聲電壓小于5mv

（5）整機(jī)效率大于60%

4.2 方案論證

根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合我們前面對(duì)功率放大器的介紹，我們這個(gè)功率放大器可以用分立元件組成，也可以用集成電路完成?，F(xiàn)在我就具體情況具體分析，針對(duì)我們這種高保真初級(jí)制作者，分立元件的方案比較有難度，因?yàn)樽龇至⒃?，要選好電路，參數(shù)恰當(dāng)，元件性能優(yōu)秀，甚至要求一些元件具有極端的對(duì)稱性，而且最好還要制作調(diào)試得好才行。所以我選擇用集成芯片來(lái)做這個(gè)設(shè)計(jì)。下面我將在集成芯片這個(gè)范圍來(lái)選擇我的方案。

5整體調(diào)試

接上電腦音源，及標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)源揚(yáng)聲器，發(fā)現(xiàn)噪聲及其劇烈，音樂(lè)的聲音完全淹沒在刺耳的尖剌聲音，關(guān)上電源。接到耳塞上仍然是如此，排除了音箱的問(wèn)題。

所以再度仔細(xì)檢查電路后，還是沒有發(fā)現(xiàn)任何的器件極性問(wèn)題，或者是短路問(wèn)題，想到可能是集成芯片有，所以檢測(cè)各個(gè)芯片電源端（正電源端和負(fù)電源端）、音頻輸入端、音頻輸出端及反饋端對(duì)地的電壓值和電阻值。測(cè)得各引腳的數(shù)據(jù)值與正常值相差不大，集成芯片沒問(wèn)題。花了一下午，還是沒有找到原因。于是問(wèn)一些科協(xié)的同學(xué)，得知有可能是電壓截止造成的。被告知看看是不是有哪塊集成芯片的輸入電壓過(guò)大。于是查閱該芯片的pdf文檔，發(fā)現(xiàn)LM1036只是在小電壓輸入0.3Vrms時(shí)，失真才是很小，但是當(dāng)從NE5532放大11倍后的電壓加上去以后，失真大到了無(wú)法忍受的狀況.

6 總結(jié)

6.1 完成程度

這次高保真音頻功率放大器的設(shè)計(jì)完成的沒有很完美，雖然接上它聽音樂(lè)效果不錯(cuò)，但是參數(shù)沒有完全的符合，只是基本上滿足了給定的技術(shù)指標(biāo)。

6.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

本次設(shè)計(jì)做成的高保真音頻放大器采用的是集成芯片，所以技術(shù)都是相當(dāng)成熟，在前置放大器電路中用到的NE5532采用了負(fù)反饋的技術(shù)，如此便可以很小的諧波失真度和寬闊平坦的頻率響應(yīng)，減小瞬態(tài)互調(diào)失真。

6.3 技術(shù)缺陷

·后級(jí)芯片LM1875是采用傳統(tǒng)的電壓負(fù)反饋方式來(lái)處理BTL接法，如果采用電流負(fù)反饋技術(shù)的話，能使低頻重放力度增強(qiáng)。后級(jí)的散熱片沒有獨(dú)立地散熱，所以功放長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致溫度上升很大。

·由于布線是手動(dòng)布線，自己又缺乏自動(dòng)布線經(jīng)驗(yàn)，所以板子上存在很多跨接線，需要改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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