电脑功放组装手记

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1、电脑功放组装手记2010-07-19 14:55:59 来源:无线电杂志 2009.03 作者:吴 【大 中 小】 浏览:1054次 评论:0条 对于已经习惯于用试验板组装各种 电路的动手派来说，用现成的印 制板进行电路组装似乎是比较小儿科 的事情，然而以损毁2块功放IC的代价 才完成一个USB接口的电脑功放，是笔 者始料未及的，每一次经历都有新的 感受，看来这话不假。 虽然是意外，但是也付出这么多 了，于是就有了为之DIY一个外壳的想 法，这也许是DIYer的弱点，有点赌 徒的心理：越付出，就越投入。 单就技术指标和实际听感来说， 在已经面市的单片USB传输界面的音 频解码器中， PCM27

2、02算是佼佼者， 偏重音频性能而不是功能，更像是为 消费娱乐音响设计而非电脑应用，表1 所示的数据就可以很好地说明这个问 题。至于USB规范，从实际应用来看， 对音频性能的影响很小，系统资源占 用差别也似乎可以忽略。2004年上市的LM4780，如今已经 得到烧友们的普遍认可，流行的说法 是：它是口碑不错的LM3886的双声道 升级版本，只是最大连续输出功率略 有缩水。从听感评价上来看，与之同 系列的LM4732则显得更优秀，就像不 出名的LM3875比LM3886的表现似乎更 好些一样，而LM4732仅仅是最高工作 电压和输出功率比LM4780略微小一些 而已，引脚功能二者是完全兼容的。 对

3、于集成功放，使用其最高的额定工 作电压不是一个明智的选择，因为手 懒，觉得手头的双28V的环牛是可 以用的，因为LM4870可以耐受84V的 直流供电电压，结果第一个LM4780就 这样报销了，事后分析原因，可能兼有LM4780自激的因素在内，因为事发 突然，没有来得及用示波器观察电源波形，只是推测而已。第二个LM4780烧得也比较意外，不小心将拖出来的 一根地线碰到了负电源，环牛瞬 间狂哼不已，连忙关电源，扬声器里也发出了粗重的哼声。去掉 扬声器后再上电，测量两个输出端， 一个声道的输出为负电压，看来一个 声道损坏了，在郁闷中换上了第三块 LM4780。好在到手的印制板的质量不 错，经得起这

4、么多次手工拆焊！ 一 电路组装 因为拿到一块物美价廉的印制板 （双面1.2mm印制板），手头也刚好 还有LM4780和PCM2702，所以就萌发 了装一块电脑多媒体功放正式版 的念头。PCM2702+LM4780+电源一体 化设计，还包括音量控制和音源选择 以及扬声器保护。LM4780和PCM2702 如今已经为很多爱好者所熟悉，电路 上没有什么悬念，出于唯美的考 虑，也为这块印制板搭配了一点猛 料以装点门面，借着这个机会 养一养耳、眼，它们是一对无极 性电容、一对RX11型滤波电容、一只 ALPS的16型音量电位器，如图1所示。 这次大部分的电阻也使用了新件， 如我国台湾地区产的5环厚声牌

5、0.25W电阻，据说其噪声系数可以低到 25ppm/，比常见的5环电阻低了一 半。需要说明的是，这只是手头刚好 有而已，不敢说它对电路的贡献有多 大，毕竟在音频放大器中，电阻和电 容不是噪声的主要来源。元器件还是 照例使用了拆机件，有牌子的元件规 格如表2所示。 组装好的电路板如图2所示，PCB 在网上商店可以很容易买到，双面 180mm120mm的印制板为20元，价 格也还算公道。L形的散热器是自己设计的，用5mm厚的铝板弯折，既 是散热器，又是固定托板，这样无论 怎样折腾，也不至于将PCB弄坏。PCB 板没有为散热器设计托板，直接将LM 4780固定到槽形散热器上。 这块PCB在设计上有3

6、个与众不同的特点： 1.设计了由CD4017为核心组成的 两路音源切换电路，用继电器完成音 源切换，有相应的LED作指示。不足之 处是，在默认情况下，即继电器不加 电时，音源处于外部线路输入（AUX） 状态，而这块板主要是为USB接口设计 的，这就意味着继电器经常处于耗电 的状态，不利于节能。实际装配时将 音源选择的默认状态改为USB状态， 控制电路舍弃不用，继电器保留，切 换控制直接用一个自锁式按钮开关完 成，这样既节能，电路也比较简单。2.PCM2702的输出缓冲放大电 路虽然都采用了运算放大器，但是没 有采用BB公司推荐的带有高频切除 的电路形式，而是一个标准的反相放 大器，仅在负反馈电

7、阻上并联了一个 47pF的电容来限制放大器的高端频率 响应。 3.各部分电路独立供电。前级数 字、模拟、功放电源有各自独立的变 压器次级绕组，PCM2702的数字和模 拟电源、运放的电 源和控制电路的电 源有各自独立的三 端稳压器。 缓 冲 放 大 器 与后级是直接耦合 的，实测运放输出 端 电 位 约 为 电 源 电压的一半。静态条件下转动音量电 位器，扬声器中会有明显的沙沙 声，在音量电位器与运放的输出端之 间加入耦合电容，上述现象消失。原 来的设计可能是为了体现无极性耦合 电容的优势，就是图中红色圆柱形的 那个。如果不经常调节音量电位器或 者不太在意上述噪声，这样的用法也 未偿不可。由于

8、PCB板上没有设计安装 输出耦合电容的位置，于是直接利用 了USB音频解码输出信号到输入后级， 至于USB音频解码输出是否保留，留待 以后考虑。 电路装配完成 ， 发现电路有自 激现象，扬声器中有明显的沙沙 声，LM4780发热比较快并且不能正常 工作，怀疑是交流反馈电容的容量不 合适或者质量有问题，替换后无效， 试着去掉LM4780输出端的茹贝尔电 路，自激基本消失，LM4780也能正 常工作了，而且静态指标不错，耳朵 贴近扬声器，仔细听才有微弱的低频 哼声，连上电脑试听一下，主观 判断，动态指标也不错！但是音量电 位器转动到某个位置时，似乎仍有轻 微自激，并且一个声道比较明显，扬 声器中有

9、高频调制啸叫声，类似调幅 收音机选台时发出的声音，1m外可 闻。试着将LM4780负反馈电阻上并联 的47pF电容去掉，自激现象终于彻底 没有了，重新接上茹贝尔电路，电路 工作也一切正常，静态表现有改善， 微弱的低频哼声几乎不可闻， LM4780的发热现象也明显减小。在LM4780的技术文档中，这个小电容 有些设计中有，有些设计中没有，看 来，频率补偿也不能乱用，否则确有 画蛇添足之害，回想烧掉的第一 块LM4780，不知道是否和上述自激有 关啊，由于已经烧掉两块了，手头没 有多余的了，也就没有机会再做耐电 压的实验了。 二 外壳制作 自己制作外壳，不求好看，实用 为上。受工具条件限制，没有考

10、虑金属 材质，全部采用了木质结构：两侧和底 部用10mm以上的原木，前后是5mm左 右的五合板，顶部利用功放电路板的铝 质托板，电路板倒装，电源变压器位于 机壳底部的中央位置，电源开关、音量 调节电位器、音源选择开关（暂时未安 装）位于前面板，其余端口全部位于后 面板。用五合板做面板的好处是，用一 把美工裁纸刀就可以开出来我们所需要 的各种形状的孔来，为了便于开圆形的 孔，这次还使用了皮带铳，10mm以下 的圆孔，相应规格的皮带铳很好用，五 金店一般有卖的，不贵，10mm规格的 如图3所示。 较厚的原木板只需要用木工锯 简单加工成长方形，然后粘接、用钉 子固定都可以，连接好以后呈U 形，像一个

11、小板凳。如果追求美观， 可以请木工师傅代为加工，用不了多 少费用。木板厚些便于前、后面板以 及顶部L形铝板的固定，图4显示 的是实际组装好的样子。如果不是安 全的需要，我 更喜欢没有前面板的样 子，过于简洁的前面板也许需要一些 装饰才看上去更顺眼。图中原木板的 厚度是23mm，整个机壳的外形尺寸 是：135mm（深）240mm（宽） 160mm（高）。 实际组装时还在市电输入回路串 入了EMI滤波器。对于采用工 频电源的线性放大器来说， 自身的EMI问题可以忽略，但 是就像漆黑的夜晚，行路的 瞎子也会提着灯笼一样，如 今的电磁干扰越来越复杂， 你不干扰别人，却不能保证 别人不干扰你 ， 加入这

12、个 EMI滤波器正是为了让放大 器能够从电网获得相对纯净 一些的电能。实际使用的EMI滤波器如 图 5所示，从一个图形工作站的废旧电 路板上拆下来的。电脑电源中也都有 EMI组件，很多也是单独的一小块电路 板，电脑维修店比较容易找到，只是 因为没有封装，应注意安全。把兼做散热器的铝板的最大面积的 一面朝上有一个附带的好处：LM4780 的发热量是非常可观的，当35V供电 时，非静音状态即使没有信号输入，1 个小时后铝板也是温热的，如果偶尔需 要比较大的输出功率，可以临时放一个 槽形的散热器在上面，而一般应用，仅 仅铝板就足够了。完全组装好的样子如 图 6所示，有点呆板，也许立起来会好 看些，不

13、放额外的槽形散热器也是可以 的。从这里可以更清楚地看到它的上表 面，看起来也有些粗糙，真是鱼与熊掌 不可兼得啊。 所有组件都装配好以后，仔细检 查有无错误，然后通电实 验，工作正常，然后再将 所有的组件拆下来，用清 漆 将 机 壳 内 外 至 少 刷 一 遍，尤其是前面板，这样 颜色看起来明亮些。图4和 图 6所示的是刷过清漆后的 颜色，图6所示的前面板 更接近实际的颜色，淡淡 的黄色，若隐若现的自然 木纹，也是别有一番特色 的，而图4所示的后面板， 只刷了一遍，颜色显得有 些灰暗。如果喜欢其他的颜色，也可 以采用调和漆，还可以请商家代为调 色，不过买现成的中间色油漆是既方 便又可靠的方法。

14、三 试听与结果 所谓高山流水 ， 知音难觅 ， 对 音乐的感受是因人、因地、因时、因 事而异的，听音的感受就不赘述了。 NSC的功放IC，低音醇厚，音色偏 暖，听多媒体音乐时大多会有低音偏 重的感觉，如果使用基于软件的图示 均衡器，应注意不要再加重低音了。 用耳朵收货时使用了ape格式的 惠威和飞利浦试音碟，播放软件是 Winamp5.35，其中的惠威试音碟是针 对家用音响的，而不是T200A的那种， 因为后者是针对多媒体音箱的，低音 有浓重的感觉。音箱则是一对和 光无源2路倒相音箱，简单的电容分 频，4英寸的中低音，2英寸的纸盆高 音，全防磁，是由两对有源箱组合而 成的。名不见经传的和光有源

15、音 箱，用有源的方式来听，只是很一般 的水平，单独把无源箱挑出来组成一 对无源音箱，用独立的功放来推，则 笔者听过的有源箱中，鲜有对手，箱 子的样子如图7所示。 试听 百年留声 、 著名歌唱 家宋祖英在维也纳音乐厅的公演录音，这属于交响乐的范畴了，一般不 太适合多媒体功放，然而结果有点出 乎意料，声场仍然相当平衡，多媒体 功放不善于表现的弦乐也丝丝入扣。 因为不太提倡以某一个曲子的个人感 受来评价一个放大器，所以常常用一 个自认为比较简单的主观方法来收 货：放一批曾经听过，风格迥异，不 明显有反感的音乐，总的播放时间在1 个小时以上，一边 听音乐一边干其他 的，比如上网、玩 一些没有音乐和声

16、音的游戏等。如果 连续听1个小时以 上仍然没有感到厌 烦或者乏味，这说 明这个放大器是不 错的。有些系统， 你乍一听，似乎很 好听，可是时间稍 微一长，就觉得乏 味或者厌倦，这说 明这个放大器放出 来的声音中有你听 不到，但是会刺激你的神经的不良成 分，比如轻微自激出来的超音频信号。 抛开技术指标不说，这样的放大器至少 不是一个好的放大器。 用 RMAA （ Right Mark Audio Analyzer）来测试放大器是一个简单 有效的定性方法。所谓定性，是因为 RMAA是针对声卡的闭环测试软件， 是测试声卡自己的。如果加入了外部 测试设备，得出来的数据不再准确， 与传统的经典测试仪器，如失真仪， 测试出来的结果不再有可比性。事实 上，即使是仅仅测试声卡，RMAA