一款糟糕的20W放大器設計如何毀掉整個揚聲器係統
發布時間:2012-06-26 來源:德州儀器 (TI)
中心議題:
與揚聲器hefangdaqidajiaodaodexuduogongchengshidouhuigaosunintongyangyijianshiqing。ruguoguoducaozuofangdaqi,bianhuihuoduohuoshaodisunhuaiyangshengqidequdongqi。zheyiguochengtongchangbaokuozhujiantiaogaodiyinxuanniu,huozhejijutiaogaoyinliangxuanniu。zheyangzuohuichanshengshenmeyangdejieguone?
它可能會損壞揚聲器的高音驅動器。但是,為什麼會產生這種結果呢?大多數高音驅動器都是針對10W 到15W 功率範圍設計的。在高頻下驅動它們工作僅需非常小的能量。中音和低音揚聲器的額定功率一般為整個揚聲器的平均功率(50W 和100W等)。
請思考,在一個限幅係統中給某個正弦波增加增益(使用固定電源軌播放音樂)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)什(shen)麼(me)結(jie)果(guo)。這(zhe)時(shi),信(xin)號(hao)開(kai)始(shi)限(xian)幅(fu)。如(ru)果(guo)您(nin)對(dui)某(mou)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)驅(qu)動(dong)超(chao)出(chu)限(xian)幅(fu),則(ze)該(gai)波(bo)形(xing)開(kai)始(shi)看(kan)起(qi)來(lai)更(geng)像(xiang)是(shi)一(yi)個(ge)方(fang)波(bo)。以(yi)頻(pin)域(yu)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan),我(wo)們(men)開(kai)始(shi)獲(huo)得(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)諧(xie)波(bo)。由(you)於(yu)大(da)量(liang)限(xian)幅(fu)的(de)出(chu)現(xian),諧(xie)波(bo)出(chu)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)振(zhen)幅(fu)。現(xian)在(zai),如(ru)果(guo)您(nin)使(shi)用(yong)無(wu)源(yuan)分(fen)頻(pin)器(qi),則(ze)許(xu)多(duo)高(gao)階(jie)諧(xie)波(bo)均(jun)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)地(di)從(cong)中(zhong)低(di)音(yin)驅(qu)動(dong)器(qi)分(fen)頻(pin)器(qi)到(dao)高(gao)音(yin)。
由(you)於(yu)高(gao)音(yin)頻(pin)麵(mian)向(xiang)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)功(gong)率(lv)極(ji)低(di),因(yin)此(ci)其(qi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)損(sun)壞(huai)機(ji)率(lv)也(ye)高(gao)得(de)多(duo)。在(zai)許(xu)多(duo)係(xi)統(tong)中(zhong),這(zhe)都(dou)是(shi)一(yi)個(ge)現(xian)實(shi)問(wen)題(ti),特(te)別(bie)是(shi)那(na)些(xie)使(shi)用(yong)簡(jian)易(yi)模(mo)擬(ni)處(chu)理(li)(例如:運算放大器,op amp)或者數控模擬EQ係統的係統。兩種較好的解決方案是:
1、雙功放係統
如果在一個封閉式係統中,例如:一yi個ge有you源yuan揚yang聲sheng器qi等deng,請qing考kao慮lv讓rang您nin的de係xi統tong使shi用yong雙shuang功gong放fang。雙shuang功gong放fang讓rang您nin能neng夠gou使shi用yong一yi個ge單dan獨du的de放fang大da器qi來lai驅qu動dong高gao音yin。在zai低di頻pin增zeng益yi以yi前qian就jiu完wan成cheng了le高gao音yin和he低di音yin之zhi間jian的de分fen離li,這zhe樣yang便bian可ke以yi防fang止zhi高gao音yin損sun壞huai限xian幅fu低di音yin通tong道dao的de高gao頻pin部bu分fen。
雙shuang功gong放fang係xi統tong讓rang您nin能neng夠gou使shi用yong高gao度du靈ling活huo的de數shu字zi調tiao節jie功gong能neng運yun行xing大da多duo數shu模mo擬ni係xi統tong。缺que點dian是shi增zeng加jia放fang大da器qi所suo帶dai來lai的de高gao成cheng本ben。但dan是shi,我wo們men必bi須xu在zai良liang好hao的de無wu源yuan分fen頻pin器qi和he額e外wai放fang大da器qi成cheng本ben之zhi間jian做zuo出chu折zhe中zhong的de選xuan擇ze。在zai數shu模mo轉zhuan換huan器qi(DAC) 或者多媒體數字信號編解碼器(Codec) 中使用數字分頻器,可以在一定程度上緩解這一問題。
以數字方式對您的分頻器進行微調,要比更換各種無源元件簡單得多。這樣做還可以讓同一種PCB 設計重複用於不同尺寸的音箱和揚聲器驅動器。注意,這種係統僅在您能夠單獨地直接訪問兩個驅動器時有效。
2、智能後處理限幅低音信號
一些開發人員會使用“軟限幅”。這是一種非常簡單的方法,但在家用音頻係統中很少見。一般而言,我們會將低頻低音頻率增至最高。一些開發人員會去除24 dB 的低音增頻,目的是對小型2 英寸驅動器的低頻率響應能力進行補償。
如ru果guo增zeng頻pin頻pin率lv大da體ti上shang較jiao低di,則ze請qing嚐chang試shi在zai增zeng益yi級ji後hou麵mian增zeng加jia一yi個ge低di通tong濾lv波bo器qi,以yi降jiang低di限xian幅fu引yin起qi的de高gao頻pin。在zai模mo擬ni係xi統tong中zhong,使shi用yong足zu夠gou高gao的de截jie頻pin速su率lv來lai構gou建jian這zhe種zhong低di通tong濾lv波bo器qi通tong常chang要yao求qiu有you一yi個ge多duo階jie濾lv波bo器qi,從cong而er讓rang係xi統tong變bian得de體ti積ji龐pang大da且qie成cheng本ben高gao昂ang。但dan是shi,在zai數shu字zi處chu理li係xi統tong中zhong卻que可ke以yi輕qing鬆song實shi現xian,條tiao件jian是shi在zai音yin頻pin處chu理li器qi中zhong有you足zu夠gou的de有you效xiaoMIPS。圖2 顯示了軟限幅時一個處理流程的例子。

圖1高增益DRC 和低通濾波器的處理流程
[page]
從TLV320AIC325x 係列器件等便攜式音頻放大器到更新型的PCM514x 家用音頻miniDSP DAC,這些可編程miniDSP 產品都能夠實現軟限幅。更加智能的一些實現方法,要靠廣大係統開發人員去創新。每一種器件都集成了完全可編程miniDSP 內核,讓開發人員不再被固定的處理流程所束縛,無需再一塵不變地照搬他人的音頻係統設計方法。

圖2利用PLimit限製輸出並確保無高頻諧波
對有些人而言,這些內容可能並不新鮮。但對其他人來說,在閱讀本文後可能就會豁然明白“原來這就是我的揚聲器之所以損壞的原因!”
下一次,我們將討論如何找出高速DAC 的噪聲和偽信號,敬請期待。
- 雙功放係統
- 智能後處理限幅低音信號
與揚聲器hefangdaqidajiaodaodexuduogongchengshidouhuigaosunintongyangyijianshiqing。ruguoguoducaozuofangdaqi,bianhuihuoduohuoshaodisunhuaiyangshengqidequdongqi。zheyiguochengtongchangbaokuozhujiantiaogaodiyinxuanniu,huozhejijutiaogaoyinliangxuanniu。zheyangzuohuichanshengshenmeyangdejieguone?
它可能會損壞揚聲器的高音驅動器。但是,為什麼會產生這種結果呢?大多數高音驅動器都是針對10W 到15W 功率範圍設計的。在高頻下驅動它們工作僅需非常小的能量。中音和低音揚聲器的額定功率一般為整個揚聲器的平均功率(50W 和100W等)。
請思考,在一個限幅係統中給某個正弦波增加增益(使用固定電源軌播放音樂)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)什(shen)麼(me)結(jie)果(guo)。這(zhe)時(shi),信(xin)號(hao)開(kai)始(shi)限(xian)幅(fu)。如(ru)果(guo)您(nin)對(dui)某(mou)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)驅(qu)動(dong)超(chao)出(chu)限(xian)幅(fu),則(ze)該(gai)波(bo)形(xing)開(kai)始(shi)看(kan)起(qi)來(lai)更(geng)像(xiang)是(shi)一(yi)個(ge)方(fang)波(bo)。以(yi)頻(pin)域(yu)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan),我(wo)們(men)開(kai)始(shi)獲(huo)得(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)諧(xie)波(bo)。由(you)於(yu)大(da)量(liang)限(xian)幅(fu)的(de)出(chu)現(xian),諧(xie)波(bo)出(chu)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)振(zhen)幅(fu)。現(xian)在(zai),如(ru)果(guo)您(nin)使(shi)用(yong)無(wu)源(yuan)分(fen)頻(pin)器(qi),則(ze)許(xu)多(duo)高(gao)階(jie)諧(xie)波(bo)均(jun)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)地(di)從(cong)中(zhong)低(di)音(yin)驅(qu)動(dong)器(qi)分(fen)頻(pin)器(qi)到(dao)高(gao)音(yin)。
由(you)於(yu)高(gao)音(yin)頻(pin)麵(mian)向(xiang)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)功(gong)率(lv)極(ji)低(di),因(yin)此(ci)其(qi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)損(sun)壞(huai)機(ji)率(lv)也(ye)高(gao)得(de)多(duo)。在(zai)許(xu)多(duo)係(xi)統(tong)中(zhong),這(zhe)都(dou)是(shi)一(yi)個(ge)現(xian)實(shi)問(wen)題(ti),特(te)別(bie)是(shi)那(na)些(xie)使(shi)用(yong)簡(jian)易(yi)模(mo)擬(ni)處(chu)理(li)(例如:運算放大器,op amp)或者數控模擬EQ係統的係統。兩種較好的解決方案是:
1、雙功放係統
如果在一個封閉式係統中,例如:一yi個ge有you源yuan揚yang聲sheng器qi等deng,請qing考kao慮lv讓rang您nin的de係xi統tong使shi用yong雙shuang功gong放fang。雙shuang功gong放fang讓rang您nin能neng夠gou使shi用yong一yi個ge單dan獨du的de放fang大da器qi來lai驅qu動dong高gao音yin。在zai低di頻pin增zeng益yi以yi前qian就jiu完wan成cheng了le高gao音yin和he低di音yin之zhi間jian的de分fen離li,這zhe樣yang便bian可ke以yi防fang止zhi高gao音yin損sun壞huai限xian幅fu低di音yin通tong道dao的de高gao頻pin部bu分fen。
雙shuang功gong放fang係xi統tong讓rang您nin能neng夠gou使shi用yong高gao度du靈ling活huo的de數shu字zi調tiao節jie功gong能neng運yun行xing大da多duo數shu模mo擬ni係xi統tong。缺que點dian是shi增zeng加jia放fang大da器qi所suo帶dai來lai的de高gao成cheng本ben。但dan是shi,我wo們men必bi須xu在zai良liang好hao的de無wu源yuan分fen頻pin器qi和he額e外wai放fang大da器qi成cheng本ben之zhi間jian做zuo出chu折zhe中zhong的de選xuan擇ze。在zai數shu模mo轉zhuan換huan器qi(DAC) 或者多媒體數字信號編解碼器(Codec) 中使用數字分頻器,可以在一定程度上緩解這一問題。
以數字方式對您的分頻器進行微調,要比更換各種無源元件簡單得多。這樣做還可以讓同一種PCB 設計重複用於不同尺寸的音箱和揚聲器驅動器。注意,這種係統僅在您能夠單獨地直接訪問兩個驅動器時有效。
2、智能後處理限幅低音信號
一些開發人員會使用“軟限幅”。這是一種非常簡單的方法,但在家用音頻係統中很少見。一般而言,我們會將低頻低音頻率增至最高。一些開發人員會去除24 dB 的低音增頻,目的是對小型2 英寸驅動器的低頻率響應能力進行補償。
如ru果guo增zeng頻pin頻pin率lv大da體ti上shang較jiao低di,則ze請qing嚐chang試shi在zai增zeng益yi級ji後hou麵mian增zeng加jia一yi個ge低di通tong濾lv波bo器qi,以yi降jiang低di限xian幅fu引yin起qi的de高gao頻pin。在zai模mo擬ni係xi統tong中zhong,使shi用yong足zu夠gou高gao的de截jie頻pin速su率lv來lai構gou建jian這zhe種zhong低di通tong濾lv波bo器qi通tong常chang要yao求qiu有you一yi個ge多duo階jie濾lv波bo器qi,從cong而er讓rang係xi統tong變bian得de體ti積ji龐pang大da且qie成cheng本ben高gao昂ang。但dan是shi,在zai數shu字zi處chu理li係xi統tong中zhong卻que可ke以yi輕qing鬆song實shi現xian,條tiao件jian是shi在zai音yin頻pin處chu理li器qi中zhong有you足zu夠gou的de有you效xiaoMIPS。圖2 顯示了軟限幅時一個處理流程的例子。

圖1高增益DRC 和低通濾波器的處理流程
[page]
從TLV320AIC325x 係列器件等便攜式音頻放大器到更新型的PCM514x 家用音頻miniDSP DAC,這些可編程miniDSP 產品都能夠實現軟限幅。更加智能的一些實現方法,要靠廣大係統開發人員去創新。每一種器件都集成了完全可編程miniDSP 內核,讓開發人員不再被固定的處理流程所束縛,無需再一塵不變地照搬他人的音頻係統設計方法。

圖2利用PLimit限製輸出並確保無高頻諧波
對有些人而言,這些內容可能並不新鮮。但對其他人來說,在閱讀本文後可能就會豁然明白“原來這就是我的揚聲器之所以損壞的原因!”
下一次,我們將討論如何找出高速DAC 的噪聲和偽信號,敬請期待。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 邊緣AI的發展為更智能、更可持續的技術鋪平道路
- 每台智能體PC,都是AI時代的新入口
- IAR作為Qt Group獨立BU攜兩項重磅汽車電子應用開發方案首秀北京車展
- 構建具有網絡彈性的嵌入式係統:來自行業領袖的洞見
- 數字化的線性穩壓器
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
SATA連接器
SD連接器
SII
SIM卡連接器
SMT設備
SMU
SOC
SPANSION
SRAM
SSD
ST
ST-ERICSSON
Sunlord
SynQor
s端子線
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度




