高品质有源音箱

高品质有源音箱 2.0有源音箱从外形看二个音箱体积完全一致，内部扬声器系统也完全一致，其中一只称之 主箱，另一只称只为副箱，主音箱内部嵌入了电源、前置和功率放大系统，副音箱内只有扬声器系统，使用主音箱送来的音频功率信号推动扬声器。2.1有源音箱则是两个完全对称的高音音箱和一个内置功放系统的重低音箱。一、电路工作原理1.前置音调放大电路的工作原理 图1为集成运放音调控制电路（包括有MP3 电源电路和放大电路）。图1前置放大电路SW是一个两档两位的自锁转换开关，用于切换外接音源信号和内置MP3读卡器信号，（由于内置的MP3读卡器输出的信号通常都比DVD 机输出的信号弱，因而加一级放大再输入到前置放大级）。输入信号首先经过主音量电位器RP1调节，后经1R3耦合到运算放大器进行第一次放大，放大后的信号输出至反馈型音调电路进行音调处理（本电路采用RC衰减反馈式音调电路）。电 路中1RP2是低音控制电位器，1RP3是高音控 制电位器，当1RP2、1RP3的滑动点均位于上端时，低音受1R1和1R5的一次衰减，高音因1R3支路的负反馈受到一次衰减，而中音则同时受到1R1、1R5和负反馈的两种衰减，形成了高低音的提升。当1RP1有滑动点由上向下逐渐移动时，低音则受到逐渐增大的1RP1的阻抗的进一步衰减，同时低音负反馈也将逐渐起作 用并一步步增大。当1RP1的滑动点移至最下端时，低音受到最大的衰减，且反馈达到最深，而中、高音则仍维持原有的衰减量和反馈量不变，这就形成了低音的最大衰减。当1RP2的 滑动点由上而下逐渐移动时，高音受到逐渐增 大的1RP2的阻值的衰减，同时又受到C6支路的逐渐增大的负反馈作用。当 1RP2移至最下端时，高音受到最大衰减，且负反馈达到最深，这就形成了高音的最大衰减。经音调处理后的信号由1C11输出。2.卡拉OK电路的工作原理图2是卡拉OK电路的原理 图。话筒信号经运算放大器放大后由2RP1进行话筒音量调节。经音量控制后的信号输入到由 PT2399和外围元件组成旳卡拉OK音效处理电路进行混响处理，经处理后的信号再经一级运算放大器进行放大，最后输出信号分成两路，分别输出到反馈型音调控制电路中的运算放大器的反相输入端与音乐信号混合。 3.电源电路图3是电源电路原理图。功放电路和前置放大电路使用对称电源。变压器输出的交流电压经桥式整流、电容滤波后输出功放工作主电压。由3Q1组成的单管串联型稳压电源电路输出+12V前置工作电压，由3Q2组成的单管串联型稳压电源电路输出-12V前置工作电压。图3电源电路 图2卡拉OK电路4.功率放大电路本功放采用OCL放大电路，用运算放大器取代了传统的差动放大电路输入级。这种电路的优点是无零点漂移，工作稳定，开机无冲击，输出功率可以做到很大。电路中4Q1组成温度补偿电路，4Q2和4Q3是复合管的推动管，4R18和4C6是反馈网络。电容4C2用来抑制高频噪声干扰，4C6和4C7是滞后补偿电容，用来防止高频自激，电阻4R19和电容4C8组成一容性负载，以抵消扬声器的部分感性负载，防止信号突然变化时出现较高的瞬间电压。功放做更大功率输出时，选用耐压更高的运算放大器，直接用功放电压供电。二、PCB印制线路板图5是功放PCB图，图6是前置音调PCB图，图7是话筒PCB图。功放板在PCB制图时 功放管尽量用复合元件，以满足不同功率时功放管的选择，这里PCB是TO-220和TO-3P两个封装设计， 适用于TIP41、TIP42 对管和 2SA1941、2SC5198 对管。对于小功率三极管，在设计电路之前应确定型号, 根据三极管的脚位排列顺序设计线路板，避免三极管在安装时三个电极交叉，体积较大的元件要确定外形尺寸，避免在安装时因为体积过大而无法与别的元件同时安装。散热器固定在PCB板上，并能可靠接地且与电源绝缘。图4 功率放大电路三、主要元器件参数1.三极管（见表1 ) 表1几种三极管的参数型号封装VCBOVCEOVEBOICIBPCTj2N5401TO-92-160V-150V-5V-600mA-100mA625mW1502N5551TO-921601806V600mA100mA625mW150TIP42(PNP)TO-220-40V-40V-5V-6A-2A65W150TIP41(NPN)T0-22040V40V5V6A2A65 W1502SA1941(PNP)T0-3P-140V-140V-5V-10A-1A100W1502SC5198(NPN)T0-3P140V140V5 V10A1A100W1502.集成电路：电路用双运算放大器4558做小信号放大，数字环绕混响音效处理集成电路采用PT2399。外形图和引脚图如图8所示。图8集成电路实物功能、排列3.变压器：规格是66*32，表2是变压器的基本参数。(如不用MP3读卡器可不用单9V绕组）表2变压器的参数绕组空载电压负载电压负载电流ACVACV初级0220V21V18V1. 5A0V次级21V18V1. 5A9V7.5V0.35A0V注：变压器初级与外壳的绝缘电阻：500VDC7M。4.散热器：这里用的散热器的规格是 133*18mm (宽度 * 厚度），长度是根据功率大小需要确定这里用50mm。散热器外形与孔位加工如图9。图9散热器外形与孔位加工图四、元器件安装在PCB板焊接前先对元器件进行一次全面检测，确保所使用的元件品质性能正常。手工焊接技巧：焊接前用有机片做一块大小、形状和PCB板一样大小的有机板。元器件的安装从低到高，从小到大（先安装体积小元器件，后安装体积大的元器件）。跳线的安装：将所有跳线插好，盖上有机片，用夹子夹上（这样在焊接时所有元件也不会掉,而且元器件平整)。电阻全部插好，盖上有机片，用夹子夹上，再反过来焊接（1/4W电较多，焊接时可以先从右边开始焊），将方便焊接的引脚全部焊好后将长的元件引脚剪掉，再焊接另外的部分，直到全部焊好。按这样的方法从低往高依次焊接。焊接 时，焊点一定要饱满，焊点与焊点之间不能有连锡，元件安装一定要平整，能贴着的元件一定要紧密贴着线路板，这样可避免在外力触碰时损坏PCB的铜箔走线。电容安装方法同上。电位器安装，所有电位器一定要插到底，这样就可以使全部电位器的调节轴在一条直线上，电位器焊好后，所有电位器的外壳接地，目的是尽可能地减少外界干扰，印制线路板在PCB设计时专门做了电位器接地焊盘。用锉刀或刀片在电位器的金属外壳上刮去适当大小的氧化层（可在电位器焊接前也可以焊接后），焊上焊锡，将五个电位器的外壳用一条镀锡线焊好，最后焊到印制线路的接地焊盘上。散热器安装，安装前将固定功放管旳螺丝孔位加工好，各孔的水平间距为印制板各功放管的排列的间距，垂直间距按选用功放管的引脚长度 适当选取，要求功放管固定在散热上后，管脚可以焊接到印制线路板上。用不同的螺丝固定功放管则加工的螺丝孔径也不同，如果用直径为3mm 的自攻螺丝固定功放管，加工出来的孔径要小于3mm，可用2.5mm的钻头，如果是用直径为3mm的螺丝固定功放管，加工出来的孔径要大于或等于3mm，可用3mm以上的钻头。安装功放管时在功放管散热片和散热器之间涂上导热硅脂垫上绝缘云母片。五、电路调试 1.功放板的调试功放电路工作在大电压大电流，一旦有错极易造成元器件的损坏，因而调试功放板借助保护装置来进行，确保元器件的安全，保护装置可按图10的示意图制作。将电源板与功放板连接好，功放板不接负载，用保护装置的电源输出插座给电源供电，断开保护开关，接通电源，如果保护装置的灯泡不亮，说明电路不存在短路故障，可接通保护开关；如果灯泡亮，则说明电路存在短路故障，此时应对电路进行检查，排除故障。检查各元件是否有插错插反，电源输入插座及相关线路是否焊锡短路或铜箔短路，检查相关供电铜箔是否存在短路，功放管性能是否良好。检修完成后通电试机，电源保护灯泡不亮说明故障排除。图10保护装置制作作示意图（1）万用表调试：确认功放板正常后，不接负载，接通电源，用手触摸功放管散热器微温，用数字万用表直流电压200mV档测量输出中点电压，只要元器件安装正确，性能良好，中点电压很容易控制在合适的范围内。测量4R16或4R17上两端电压降，正常值应当 在1317mV之间，这时输出级相应的静态电流应为4050mA。4Q2 - 4Q3基极之间的电压应为2V左右。纯电阻负载调试：静态时的直流工作点调试由于未接负载，可能会出现与实际工作情况不符的现象，可将功放输出端接入810的电阻作负载，重复上述调整过程并使之符合各项要求。（2）示波器调试：有条件的话可以用示波器配合信号发生器进行调试。信号发生器的频率调到1KHz，将信号接到前置放大电路的信号输入端，主音量调到最大位置。功放输出 端接上810的电阻作负载，示波器探头接到功放输出端，反复细微调节4RP2，观察示波器上的输出波形。示波器输出波形如图11。如果波形出现切顶失真，就回调电位器，调到临界输出失真时放缓调整速度，直到波形圆润有峰顶，此时功放板处于最大输出不失真状态。2.前置板的调试(1)前置音调部分的调试：将前置音调板与一块正常的功放板连接好，接入音频信号，将主音量调到最大位置，先试听高低音调。如果是专业试音碟，可选择一首低音丰富的歌曲进行试听，先将低音电位器调到最小位置，再慢慢往上调， 听低音提升效果，直到电位器调到最大位置，细听输出的声音，如果在调节低音电位器的时候，声音低沉浑厚，反复上下调节时低音提升或衰减明显，说明低音电路正常。选择一首高音明显的曲目来试听高音，方法同低音试听一样，如果在 调节高音电位器的时候，音质有改变，高音调到最大时输出清脆尖细有力，而且在反复上下调节时高音提升或衰减明显，说明高音电路正常。图11功放输出波形图(2)卡拉0K部分的调试：卡拉0K电路的调试重点在混响时间的调整。调节PT2399的6脚接地电阻阻值可改变混响延时时间，一般以听到渐弱连续的7个回声为标准。在调试时，可以用一个可调电位器，将滑动中点与两个固定脚中的任意一个短路，一端接PT2399的6脚，一端接地，然后调整电位器，听到有7个回声时停止调节，然后测量电位器此时的电阻值，再找一个相近阻值的电阻焊接上就可。安装好的成品板和外观图如图12、13所示。图12安装好的成品板前置音调OK板六、常见故障1.无输出：无输出时说明功放板工作不正常， 检查变压器的次级交流电压，桥椎整流输出电压，前置12V工作电压，功放管的工作电压，如果各电压均正常，可手握镊子干扰功放板的信号输入端，如果有干扰信号输出，说明功放板工作正常，故障在前置板。可以由后往前逐级用镊子干扰，判断故障位置。2.单边输出：单边输出的话说明工作电压正常，将有输出的一边的音箱断开，只接无输出的一边， 用干扰法在功放输入端输入干扰信号，如果无干扰输出，说明故障在功放级，检查功放部分的各元件是否安装正确，有无虚焊脱落，相关铜箔有无断裂。如果有干扰输出，说明功放板工作正常，故障在前置级，可逐级干扰，判断故障部位。3.音调失真：音调失真都是由元器件变值引起的，如果两个声道同时失真，那就是音调部分的元件同时用错了。重点检查音调部分的元件。4.OK无输出：将话筒插入到话筒插座里，用干扰法从话筒信号通路的后级往前级输入干扰信号， 找出故障部位。常见的有PT2399性能不良，稳压二极管损坏，4558不良。5.0K自激： OK自激大都是因PT2399的外围电容器件不良引起，可以代换法进行检修。6.无混响：只是无混响说明话筒信号通路正常，重点检查PT2399和外围电路元器件。7.混响时间短：先检查混响电位器是否正常，如果电位器正常，再检查PT2399的6脚和所接电阻，是否有虚焊或断裂，如果均正常，可适当改大PT2399的6脚所接电阻的电阻值。