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小型多媒体有源音箱的设计及实现
来源:本站整理  作者:佚名  2010-06-20 10:42:33




    由于普通多媒体音箱都不带耳机输出插孔,需要使用耳机时,要反复插拔声卡输出插座中的插头,带来诸多不便,对此,笔者在这款音箱中设计了一个耳机插座。当耳机没有插入插座中时,插座内部触点闭合,声卡输出的音频信号直接送到功放电路中。当插入耳机时,插座内部触点断开,切断声卡到功放的接线,声卡输出的音频信号直接送到耳机中,音箱中就没有声音输出。
    IC1及周围元件组成缓冲放大级,电路增益=R4/(R1+R2)=50/(10+0.1)≈5倍。为了避免在电脑关机后,在声卡停止工作时,前置放大器输入端悬空,处于高阻抗输入状态,将感应到的50Hz交流电信号送到后级电路放大,从而在扬声器中出现较强的噪声,特设置了22kΩ电阻R25、R26,这样不但可以将输入阻抗限制在22kΩ,避免前置电路工作在高阻抗状态,还可以对50Hz感应信号进行有效的抑制,提高整机信噪比。
    功率放大集成电路采用了NS公司生产的双声道20W高保真功率放大器LM1876。LM1876采用15脚TO-220封装,具有静噪、待机模式功能,其主要电气参数如表2所示.
    LM1876的负载范围很宽,在4~30Ω的范围内均能稳定地工作,其输出功率与负载的对应关系如图5所示。LM1876的供电电压范围为±10~±25V,当供电电压降低时,影响的只是输出功率的大小,而对其他指标影响不大,供电电压与输出功率的对应关系如图6所示。LM1876的6、11脚为左/右声道静噪控制端,当这几脚接高电平(高于1.6V)时,LM1876内部电路执行静音操作,切断输出端的音频信号(如图7所示)。因此可以在这些引脚中与正电压之间接一个RC延时网络,使其在开机瞬间为高电平,输出电路无音频信号输出,延时一段时间后,再正常输出,以达到避免开机瞬间输出端电位失谐对扬声器的冲击。在图4中,晶体管VT1、R24、C16、R20、C15即为开机延时网络,调整它们的取值范围,可以改变延时时间的长短,从而获得满意的开机延时时间。     

    图4电路中的R11、R16一方面为后级功放电路输入端电阻,决定功放电路的输入阻抗,如R11、R16为22kΩ的电阻,输入阻抗就为22kΩ。另一方面是给集成块内第一级差分放大电路提供一个偏置电流,使其正常工作。需要注意的是R11、R16的取值不可过高,否则会使输出端的中点电位偏高;但也不可过低,否则输入阻抗太低,增大前级电路的功耗,使电路输出增益下降。它们的取值范围应在15~51kΩ之间。
   R12和R14组成一个分压器,与集成块③、⑦脚相连,构成负反馈网络。本电路的放大倍数也由它们决定,放大倍数= (R12+R14)÷R14=(15K+1.2k)÷ 1.2k=13.5。 因此,只要改变R12、R14的阻值,就可以调整电路的放大倍数,但要注意的是放大倍数应在10倍以上,否则LM1876工作会不稳定。
    R15与C7构成扬声器补偿网络(或者称为茹贝尔网络),可吸收扬声器的反电动势,防止电路振荡。
    C8和C9为电源旁路电容(ByPass旁路电容),起到降低电源高频内阻的作用,防止电路高频自激,使LM1876工作更稳定。
    图4电路中电阻均选用1/4W五色环金属膜电阻,电容除了C15、C16外,其余电容均为WIMA金属化聚丙烯电容。而NE5532则选用美国大S公司的产品(飞利浦公司的产品亦可,单价在10元左右,市面上许多2-3元的不推荐使用)。音量电位器则选用了平价质优的ALPS产品,如果嫌音量调节麻烦,也可以将音量电位器省略,将其用两个20kΩ的电阻串连后代换(LM1876的8脚与13脚分别接在两个电阻的中点)。这样一来,音箱的音量调节就可以通过Wndows操作系统中的“音量控制”来进行调节(双击或者单击显示器右下角的小喇叭图标即可进行调整)。
    电源变压器采用输出电压为16.5V×2的黑白电视机电源变压器,电源电路如图8所示。 

分频器电路
    图9是该音箱分频器电路图,分频点选在3kHz。由于扬声器是一个感性负载,当通过信号频率不同时,其阻抗变化很大,故在分频器中加入了由R1、C3、R2、C6组成的阻抗校正网络,使分频器的负载阻抗近似为恒定值。分频器所用元器件的参数如表3所示。
    由于功放块LM1876在工作时会有很多热量产生,故需要为其加装散热器。笔者将报废的CPU散热片用电钻打两个小孔后作为功放电路的散热片。装配时,在主音箱的背板上用手锯开一个跟散热器面积相仿的矩形孔,将散热器内壁朝内插人此孔,并用密封胶封死,然后用螺栓将LM1876固定到散热器上即可(电路板要与散热器绝缘)。变压器安装在主音箱(以右声道为例)底部,功放电路安装在音箱内合适的地方即可。主音箱内部填充的吸音棉不能与功放电路中的散热器接触。

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