小型多媒體有源音箱的設計
發布時間:2010-08-02
中心議題:
本音箱采用了6.5英ying寸cun的de揚yang聲sheng器qi,音yin箱xiang體ti積ji對dui於yu桌zhuo麵mian空kong間jian狹xia小xiao的de讀du者zhe來lai說shuo有you點dian偏pian大da。應ying讀du者zhe的de要yao求qiu,在zai本ben文wen就jiu介jie紹shao一yi款kuan小xiao巧qiao玲ling戲xi的de多duo媒mei體ti有you源yuan音yin箱xiang,供gong參can考kao。
揚聲器選擇
本文介紹的揚聲器均采用防磁揚聲器。高音揚聲器采用上海領先音響儀器公司生產的銀笛牌YDQG4-12型高音揚聲器,該款揚聲器采用了進口絲質振膜、磁液冷卻係統、全封閉防磁式磁路等一係列Hi-Fi單dan元yuan采cai用yong的de技ji術shu,使shi它ta比bi常chang見jian的de低di價jia高gao音yin單dan元yuan擁yong有you更geng大da的de功gong率lv承cheng受shou能neng力li,音yin質zhi更geng細xi膩ni柔rou美mei。低di音yin揚yang聲sheng器qi則ze采cai用yong了le南nan京jing電dian聲sheng股gu份fen公gong司si生sheng產chan的de南nan鯨jing牌pai4英寸噴膠紙盆防磁低音揚聲器,型號為110-8SX01。各揚聲器技術指標如表1所示。

本音箱的高、寬、深分別為280mm×120mm×170mm(內部有效容積約3.4L)。板材為厚15mm的中密度板。左右聲道音箱前麵板尺寸如圖1所示。由於音箱體積較小,因此各麵板的交接處的連接用普通木螺釘即可勝任。
倒相孔設在箱體背麵上方,長度為68mm,筆者是從直徑60mm的PVC工程塑料管截下68mm長的一段代用。由於倒相管在音箱背麵,所以擺放時音箱後麵板不要緊靠牆壁,要距牆壁等大麵積反射麵15cm以上。另外需要注意的是要在箱體內部高音揚聲器單元後麵,用吸音材料(海綿即可)做個護罩(將高音單元後部包圍即可),以減少來自低音單元的聲波對高音的衝擊與幹擾,使高音更明亮。
功放電路安裝在右聲道音箱中,因此左右兩個音箱的後麵板布局有較大的差異。倒相管長度以及主音箱側麵視圖如圖2所示。主音箱背麵視圖如圖3所示。

兩(liang)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)中(zhong)有(you)一(yi)隻(zhi)安(an)裝(zhuang)功(gong)放(fang)電(dian)路(lu)作(zuo)為(wei)主(zhu)音(yin)箱(xiang),另(ling)一(yi)隻(zhi)作(zuo)為(wei)副(fu)音(yin)箱(xiang)。由(you)於(yu)主(zhu)音(yin)箱(xiang)中(zhong)需(xu)要(yao)安(an)裝(zhuang)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi),占(zhan)用(yong)了(le)一(yi)部(bu)分(fen)空(kong)間(jian),為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)兩(liang)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)內(nei)部(bu)容(rong)積(ji)的(de)一(yi)致(zhi),可(ke)以(yi)在(zai)副(fu)音(yin)箱(xiang)的(de)底(di)部(bu)粘(zhan)貼(tie)一(yi)塊(kuai)與(yu)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)體(ti)積(ji)相(xiang)近(jin)的(de)木(mu)塊(kuai)作(zuo)為(wei)平(ping)衡(heng)之(zhi)用(yong)。箱(xiang)體(ti)外(wai)側(ce)的(de)裝(zhuang)飾(shi)則(ze)要(yao)根(gen)據(ju)個(ge)人(ren)喜(xi)好(hao)進(jin)行(xing)自(zi)由(you)選(xuan)擇(ze)。
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功放電路
這款多媒體有源音箱功率較小,用輸出功率20W左右的功放機推動就足夠了。為了簡化電路,本音箱中的功放電路采用了集成電路,具體電路如圖4所示。

由you於yu普pu通tong多duo媒mei體ti音yin箱xiang都dou不bu帶dai耳er機ji輸shu出chu插cha孔kong,需xu要yao使shi用yong耳er機ji時shi,要yao反fan複fu插cha拔ba聲sheng卡ka輸shu出chu插cha座zuo中zhong的de插cha頭tou,帶dai來lai諸zhu多duo不bu便bian,對dui此ci,筆bi者zhe在zai這zhe款kuan音yin箱xiang中zhong設she計ji了le一yi個ge耳er機ji插cha座zuo。當dang耳er機ji沒mei有you插cha入ru插cha座zuo中zhong時shi,插cha座zuo內nei部bu觸chu點dian閉bi合he,聲sheng卡ka輸shu出chu的de音yin頻pin信xin號hao直zhi接jie送song到dao功gong放fang電dian路lu中zhong。當dang插cha入ru耳er機ji時shi,插cha座zuo內nei部bu觸chu點dian斷duan開kai,切qie斷duan聲sheng卡ka到dao功gong放fang的de接jie線xian,聲sheng卡ka輸shu出chu的de音yin頻pin信xin號hao直zhi接jie送song到dao耳er機ji中zhong,音yin箱xiang中zhong就jiu沒mei有you聲sheng音yin輸shu出chu。
IC1及周圍元件組成緩衝放大級,電路增益=R4/(R1+R2)=50/(10+0.1)≈5倍。為了避免在電腦關機後,在聲卡停止工作時,前置放大器輸入端懸空,處於高阻抗輸入狀態,將感應到的50Hz交流電信號送到後級電路放大,從而在揚聲器中出現較強的噪聲,特設置了22kΩ電阻R25、R26,這樣不但可以將輸入阻抗限製在22kΩ,避免前置電路工作在高阻抗狀態,還可以對50Hz感應信號進行有效的抑製,提高整機信噪比。
功率放大集成電路采用了NS公司生產的雙聲道20W高保真功率放大器LM1876。LM1876采用15腳TO-220封裝,具有靜噪、待機模式功能,其主要電氣參數如表2所示.
LM1876的負載範圍很寬,在4~30Ω的範圍內均能穩定地工作,其輸出功率與負載的對應關係如圖5所示。LM1876的供電電壓範圍為±10~±25V,當供電電壓降低時,影響的隻是輸出功率的大小,而對其他指標影響不大,供電電壓與輸出功率的對應關係如圖6所示。LM1876的6、11腳為左/右聲道靜噪控製端,當這幾腳接高電平(高於1.6V)時,LM1876內部電路執行靜音操作,切斷輸出端的音頻信號(如圖7所示)。因此可以在這些引腳中與正電壓之間接一個RCyanshiwangluo,shiqizaikaijishunjianweigaodianping,shuchudianluwuyinpinxinhaoshuchu,yanshiyiduanshijianhou,zaizhengchangshuchu,yidadaobimiankaijishunjianshuchuduandianweishixieduiyangshengqidechongji。zaitu4中,晶體管VT1、R24、C16、R20、C15即為開機延時網絡,調整它們的取值範圍,可以改變延時時間的長短,從而獲得滿意的開機延時時間。

圖4電路中的R11、R16一方麵為後級功放電路輸入端電阻,決定功放電路的輸入阻抗,如R11、R16為22kΩ的電阻,輸入阻抗就為22kΩ。另一方麵是給集成塊內第一級差分放大電路提供一個偏置電流,使其正常工作。需要注意的是R11、R16的取值不可過高,否則會使輸出端的中點電位偏高;但也不可過低,否則輸入阻抗太低,增大前級電路的功耗,使電路輸出增益下降。它們的取值範圍應在15~51kΩ之間。
R12和R14組成一個分壓器,與集成塊③、⑦腳相連,構成負反饋網絡。本電路的放大倍數也由它們決定,放大倍數=(R12+R14)÷R14=(15K+1.2k)÷1.2k=13.5。因此,隻要改變R12、R14的阻值,就可以調整電路的放大倍數,但要注意的是放大倍數應在10倍以上,否則LM1876工作會不穩定。
R15與C7構成揚聲器補償網絡(或者稱為茹貝爾網絡),可吸收揚聲器的反電動勢,防止電路振蕩。
C8和C9為電源旁路電容(ByPass旁路電容),起到降低電源高頻內阻的作用,防止電路高頻自激,使LM1876工作更穩定。
圖4電路中電阻均選用1/4W五色環金屬膜電阻,電容除了C15、C16外,其餘電容均為WIMA金屬化聚丙烯電容。而NE5532則選用美國大S公司的產品(飛利浦公司的產品亦可,單價在10元左右,市麵上許多2-3元的不推薦使用)。音量電位器則選用了平價質優的ALPS產品,如果嫌音量調節麻煩,也可以將音量電位器省略,將其用兩個20kΩ的電阻串連後代換(LM1876的8腳與13腳分別接在兩個電阻的中點)。這樣一來,音箱的音量調節就可以通過Wndows操作係統中的“音量控製”來進行調節(雙擊或者單擊顯示器右下角的小喇叭圖標即可進行調整)。
電源變壓器采用輸出電壓為16.5V×2的黑白電視機電源變壓器,電源電路如圖8所示。

分頻器電路
圖9是該音箱分頻器電路圖,分頻點選在3kHz。由於揚聲器是一個感性負載,當通過信號頻率不同時,其阻抗變化很大,故在分頻器中加入了由R1、C3、R2、C6組成的阻抗校正網絡,使分頻器的負載阻抗近似為恒定值。分頻器所用元器件的參數如表3所示。
由於功放塊LM1876在工作時會有很多熱量產生,故需要為其加裝散熱器。筆者將報廢的CPUsanrepianyongdianzuandalianggexiaokonghouzuoweigongfangdianludesanrepian。zhuangpeishi,zaizhuyinxiangdebeibanshangyongshoujukaiyigegensanreqimianjixiangfangdejuxingkong,jiangsanreqineibichaoneicharencikong,bingyongmifengjiaofengsi,ranhouyongluoshuanjiangLM1876固定到散熱器上即可(電路板要與散熱器絕緣)。變壓器安裝在主音箱(以右聲道為例)底部,功放電路安裝在音箱內合適的地方即可。主音箱內部填充的吸音棉不能與功放電路中的散熱器接觸。
- 有源音箱的揚聲器選擇
- 有源音箱的功放電路
- 有源音箱的分頻器電路
- 采用絲質振膜揚聲器
- 采用磁液冷卻係統
- 采用全封閉防磁式磁路
本音箱采用了6.5英ying寸cun的de揚yang聲sheng器qi,音yin箱xiang體ti積ji對dui於yu桌zhuo麵mian空kong間jian狹xia小xiao的de讀du者zhe來lai說shuo有you點dian偏pian大da。應ying讀du者zhe的de要yao求qiu,在zai本ben文wen就jiu介jie紹shao一yi款kuan小xiao巧qiao玲ling戲xi的de多duo媒mei體ti有you源yuan音yin箱xiang,供gong參can考kao。
揚聲器選擇
本文介紹的揚聲器均采用防磁揚聲器。高音揚聲器采用上海領先音響儀器公司生產的銀笛牌YDQG4-12型高音揚聲器,該款揚聲器采用了進口絲質振膜、磁液冷卻係統、全封閉防磁式磁路等一係列Hi-Fi單dan元yuan采cai用yong的de技ji術shu,使shi它ta比bi常chang見jian的de低di價jia高gao音yin單dan元yuan擁yong有you更geng大da的de功gong率lv承cheng受shou能neng力li,音yin質zhi更geng細xi膩ni柔rou美mei。低di音yin揚yang聲sheng器qi則ze采cai用yong了le南nan京jing電dian聲sheng股gu份fen公gong司si生sheng產chan的de南nan鯨jing牌pai4英寸噴膠紙盆防磁低音揚聲器,型號為110-8SX01。各揚聲器技術指標如表1所示。

本音箱的高、寬、深分別為280mm×120mm×170mm(內部有效容積約3.4L)。板材為厚15mm的中密度板。左右聲道音箱前麵板尺寸如圖1所示。由於音箱體積較小,因此各麵板的交接處的連接用普通木螺釘即可勝任。
倒相孔設在箱體背麵上方,長度為68mm,筆者是從直徑60mm的PVC工程塑料管截下68mm長的一段代用。由於倒相管在音箱背麵,所以擺放時音箱後麵板不要緊靠牆壁,要距牆壁等大麵積反射麵15cm以上。另外需要注意的是要在箱體內部高音揚聲器單元後麵,用吸音材料(海綿即可)做個護罩(將高音單元後部包圍即可),以減少來自低音單元的聲波對高音的衝擊與幹擾,使高音更明亮。
功放電路安裝在右聲道音箱中,因此左右兩個音箱的後麵板布局有較大的差異。倒相管長度以及主音箱側麵視圖如圖2所示。主音箱背麵視圖如圖3所示。

兩(liang)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)中(zhong)有(you)一(yi)隻(zhi)安(an)裝(zhuang)功(gong)放(fang)電(dian)路(lu)作(zuo)為(wei)主(zhu)音(yin)箱(xiang),另(ling)一(yi)隻(zhi)作(zuo)為(wei)副(fu)音(yin)箱(xiang)。由(you)於(yu)主(zhu)音(yin)箱(xiang)中(zhong)需(xu)要(yao)安(an)裝(zhuang)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi),占(zhan)用(yong)了(le)一(yi)部(bu)分(fen)空(kong)間(jian),為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)兩(liang)隻(zhi)音(yin)箱(xiang)內(nei)部(bu)容(rong)積(ji)的(de)一(yi)致(zhi),可(ke)以(yi)在(zai)副(fu)音(yin)箱(xiang)的(de)底(di)部(bu)粘(zhan)貼(tie)一(yi)塊(kuai)與(yu)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)體(ti)積(ji)相(xiang)近(jin)的(de)木(mu)塊(kuai)作(zuo)為(wei)平(ping)衡(heng)之(zhi)用(yong)。箱(xiang)體(ti)外(wai)側(ce)的(de)裝(zhuang)飾(shi)則(ze)要(yao)根(gen)據(ju)個(ge)人(ren)喜(xi)好(hao)進(jin)行(xing)自(zi)由(you)選(xuan)擇(ze)。
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功放電路
這款多媒體有源音箱功率較小,用輸出功率20W左右的功放機推動就足夠了。為了簡化電路,本音箱中的功放電路采用了集成電路,具體電路如圖4所示。

由you於yu普pu通tong多duo媒mei體ti音yin箱xiang都dou不bu帶dai耳er機ji輸shu出chu插cha孔kong,需xu要yao使shi用yong耳er機ji時shi,要yao反fan複fu插cha拔ba聲sheng卡ka輸shu出chu插cha座zuo中zhong的de插cha頭tou,帶dai來lai諸zhu多duo不bu便bian,對dui此ci,筆bi者zhe在zai這zhe款kuan音yin箱xiang中zhong設she計ji了le一yi個ge耳er機ji插cha座zuo。當dang耳er機ji沒mei有you插cha入ru插cha座zuo中zhong時shi,插cha座zuo內nei部bu觸chu點dian閉bi合he,聲sheng卡ka輸shu出chu的de音yin頻pin信xin號hao直zhi接jie送song到dao功gong放fang電dian路lu中zhong。當dang插cha入ru耳er機ji時shi,插cha座zuo內nei部bu觸chu點dian斷duan開kai,切qie斷duan聲sheng卡ka到dao功gong放fang的de接jie線xian,聲sheng卡ka輸shu出chu的de音yin頻pin信xin號hao直zhi接jie送song到dao耳er機ji中zhong,音yin箱xiang中zhong就jiu沒mei有you聲sheng音yin輸shu出chu。
IC1及周圍元件組成緩衝放大級,電路增益=R4/(R1+R2)=50/(10+0.1)≈5倍。為了避免在電腦關機後,在聲卡停止工作時,前置放大器輸入端懸空,處於高阻抗輸入狀態,將感應到的50Hz交流電信號送到後級電路放大,從而在揚聲器中出現較強的噪聲,特設置了22kΩ電阻R25、R26,這樣不但可以將輸入阻抗限製在22kΩ,避免前置電路工作在高阻抗狀態,還可以對50Hz感應信號進行有效的抑製,提高整機信噪比。
功率放大集成電路采用了NS公司生產的雙聲道20W高保真功率放大器LM1876。LM1876采用15腳TO-220封裝,具有靜噪、待機模式功能,其主要電氣參數如表2所示.
LM1876的負載範圍很寬,在4~30Ω的範圍內均能穩定地工作,其輸出功率與負載的對應關係如圖5所示。LM1876的供電電壓範圍為±10~±25V,當供電電壓降低時,影響的隻是輸出功率的大小,而對其他指標影響不大,供電電壓與輸出功率的對應關係如圖6所示。LM1876的6、11腳為左/右聲道靜噪控製端,當這幾腳接高電平(高於1.6V)時,LM1876內部電路執行靜音操作,切斷輸出端的音頻信號(如圖7所示)。因此可以在這些引腳中與正電壓之間接一個RCyanshiwangluo,shiqizaikaijishunjianweigaodianping,shuchudianluwuyinpinxinhaoshuchu,yanshiyiduanshijianhou,zaizhengchangshuchu,yidadaobimiankaijishunjianshuchuduandianweishixieduiyangshengqidechongji。zaitu4中,晶體管VT1、R24、C16、R20、C15即為開機延時網絡,調整它們的取值範圍,可以改變延時時間的長短,從而獲得滿意的開機延時時間。

圖4電路中的R11、R16一方麵為後級功放電路輸入端電阻,決定功放電路的輸入阻抗,如R11、R16為22kΩ的電阻,輸入阻抗就為22kΩ。另一方麵是給集成塊內第一級差分放大電路提供一個偏置電流,使其正常工作。需要注意的是R11、R16的取值不可過高,否則會使輸出端的中點電位偏高;但也不可過低,否則輸入阻抗太低,增大前級電路的功耗,使電路輸出增益下降。它們的取值範圍應在15~51kΩ之間。
R12和R14組成一個分壓器,與集成塊③、⑦腳相連,構成負反饋網絡。本電路的放大倍數也由它們決定,放大倍數=(R12+R14)÷R14=(15K+1.2k)÷1.2k=13.5。因此,隻要改變R12、R14的阻值,就可以調整電路的放大倍數,但要注意的是放大倍數應在10倍以上,否則LM1876工作會不穩定。
R15與C7構成揚聲器補償網絡(或者稱為茹貝爾網絡),可吸收揚聲器的反電動勢,防止電路振蕩。
C8和C9為電源旁路電容(ByPass旁路電容),起到降低電源高頻內阻的作用,防止電路高頻自激,使LM1876工作更穩定。
圖4電路中電阻均選用1/4W五色環金屬膜電阻,電容除了C15、C16外,其餘電容均為WIMA金屬化聚丙烯電容。而NE5532則選用美國大S公司的產品(飛利浦公司的產品亦可,單價在10元左右,市麵上許多2-3元的不推薦使用)。音量電位器則選用了平價質優的ALPS產品,如果嫌音量調節麻煩,也可以將音量電位器省略,將其用兩個20kΩ的電阻串連後代換(LM1876的8腳與13腳分別接在兩個電阻的中點)。這樣一來,音箱的音量調節就可以通過Wndows操作係統中的“音量控製”來進行調節(雙擊或者單擊顯示器右下角的小喇叭圖標即可進行調整)。
電源變壓器采用輸出電壓為16.5V×2的黑白電視機電源變壓器,電源電路如圖8所示。

分頻器電路
圖9是該音箱分頻器電路圖,分頻點選在3kHz。由於揚聲器是一個感性負載,當通過信號頻率不同時,其阻抗變化很大,故在分頻器中加入了由R1、C3、R2、C6組成的阻抗校正網絡,使分頻器的負載阻抗近似為恒定值。分頻器所用元器件的參數如表3所示。
由於功放塊LM1876在工作時會有很多熱量產生,故需要為其加裝散熱器。筆者將報廢的CPUsanrepianyongdianzuandalianggexiaokonghouzuoweigongfangdianludesanrepian。zhuangpeishi,zaizhuyinxiangdebeibanshangyongshoujukaiyigegensanreqimianjixiangfangdejuxingkong,jiangsanreqineibichaoneicharencikong,bingyongmifengjiaofengsi,ranhouyongluoshuanjiangLM1876固定到散熱器上即可(電路板要與散熱器絕緣)。變壓器安裝在主音箱(以右聲道為例)底部,功放電路安裝在音箱內合適的地方即可。主音箱內部填充的吸音棉不能與功放電路中的散熱器接觸。
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