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1、精品文档ASW 低音炮专用频率均衡放大器的设计制作时间:2007-11-07 来源: 作者:吴文波 点击： 5555 字体大小 :【大 中 小】本放大器是为笔者的 ASW 低音炮度身定制的， 具有简单可靠、 性能优良、 使用灵活等特 点。若将其均衡电路参数稍作修改， 也适用于其他类型的超低频音箱。 现将其电路原理、制 作及安装方法等介绍如下。一、电路工作原理 本放大器包括频率均衡、功率放大、电源等几个部分。1、频率均衡电路10 英寸单元 ASW 低音炮的低频下限选 36Hz ，这一指标已很不错，但重放 36Hz 以下的 超低频时份量仍感不足， 若使用的是 8 英寸或 6.5 英寸单元制作的超低
2、频音箱， 低频下限一 般只能达到 42Hz 以上，重放超低频时更是捉襟见肘，力不从心。这时听到的多半只是超低 频的谐音。故均有必要通过均衡电路预先对 40Hz 以下的超低频份量予以适当提升，以充分 发挥音箱的潜能，改善重放效果。此外， 不同类型超低频音箱的低频上限也各不相同， 与主 音箱低频下限的配合也就不一定适当， 可能造成系统中低频段的响应失真。 故也有必要通过 均衡电路对超低频音箱的频率上限进行调整， 使之能与主音箱的低频下限完美配合。 而 20Hz 以下的次低频人耳虽不可闻，但音乐信号中则可能存在（包括噪音 ），一旦进入音箱，单元锥盆的振幅极大，会产生大量可闻的失真信号（ 如调制失真、
3、二次、三次谐波失真等 ） ，故也需要通过均衡电路予以衰减。具有上述多种功能的均衡电路通常比较复杂。为简化起见，本均衡电路选用了最为简单 有效的高 Q 值高通有源滤波器加可调式无源低通滤波器的电路形式（见图 1） 。图中， L、R声道信号经 R1、R2相加 （接解码器超低音输出端子时只需从一个输入端接入），再经音量电位器 VR1调节后，送往 IC1a 与外围阻容元件组成的高 Q 值高通滤波器。 该滤波器在不同 Q 值时具有如图 2 所示的通带特性。精品文档精品文档该滤波器的电路特点是具有等值的滤波元件 来控制，其中A=1+R4/R3Q=1/（3-A）Q 值决定后， fp 处的提升量也就决定了。
4、来选取，合成后的响应曲线才会平坦。由于 Q=5 左右，这时滤波器的提升斜率约为A=1+39/22=2.77Q=1/（3- 2.77） 4.4C、 R 和一定的增益，且 Q 值通过电路增益 AQ 值和 fp 的大小应根据音箱的结构和低频下限ASW 式音箱的低端下降斜率为 15dB/oct ，可取14dB/oct, 故本电路取 R4=39k ， R3=22k ，这时当 Q0.7 时，其转折频率 fp 处会形成一个峰， Q 越大，峰越高 （ 提升量越大 ）。利用这一 特性，且 Q 值取得适当，便可按要求在提升超低频的同时衰减次低频，且电路十分简单，若所配音箱为密闭式的，可取 Q=4 ，提升斜率为 1
5、2dB/oct ，若所配音箱为倒相式的， Q 值可取 8 10，但不宜超过 10，否则电路可能不够稳定， 这时超过 20dB 的提升量也是 100W 以下的功放和音箱难以承受的。fp 值要取在音箱频响曲线的低端转折频率 fL 的半倍频处。本电路所配音箱的 fL 在 44Hz 左右（见图 3曲线 1）。故取 fp=22Hz ，这样滤波器的响应曲线 （见图 3 曲线 3），才可与响应 曲线 1 对称互补，合成的响应曲线 （见图 3 曲线 2）就比较平坦， 理论上可使音箱的 fp 由原来 的 36Hz 扩展到 22Hz ，但由于扬声器低频端的效率较低， 实际上只能扩展到 28Hz 左右，尽 精品文档
6、精品文档 管如此，其实际效果已相当理想 (一只采用 15英寸单元的巨无霸音箱， 其fp也在 28Hz左右)。 fp 确定后，滤波元件 C1、C2、R5、R6 便可由下面的公式确定，即C1=C2 ， R5=R6 ，fp=1/2 CR=159/CR式中， C的单位为 uF ， R 的单位为 k ，因受阻容件标称值的限制，本电路取C1=C2=0.330uFR5=R6=220k fp=159/CR=159/0.033 220=21.5(Hz)从图 2中还可以看出， 这种高 Q 值滤波器响应曲线的低端下降斜率达 24dB/oct ，可大幅 度衰减 fp 以下的频率成分，故可在大幅提升超低频的同时大幅衰减
7、次低频。信号经高通滤波器提升超低频后，从IC1a 脚输出，送到由 R7、R8、VR2 和 C3、C4组成的可调式二阶无源低通滤波器作进一步处理，该滤波器中的C 值及 R 值也相同，其响应曲线高端转折频率fH=159/C3(R7+VR2)按图 1所示元件值， 该滤波器的 fH 值可通过调节 VR2在 52Hz与 185Hz 之间随意改变， 图 3 中的曲线 4 是 fH 调至 55Hz 时该滤波器的响应曲线，由于超低频音箱原有的上限频率 约为 110Hz ，故本滤波器与其配合后，合成响应曲线的高端转折频率实际上只能在52Hz 至110Hz 之间调节。而滤波器 fH 值的高点取至 185Hz ，主
8、要是为了使音箱原有的频率上限不 会被滤波器该点附近的过渡特性所压缩，相应地可与低端频响为50Hz 至 110Hz 的 AV 主音箱配合使用，获得较平坦的整体响应曲线。当然，也可通过调节VR2 获得不同的低频效果，以满足不同人的听音喜好。信号经低通滤波处理后， 已形成所希望的均衡特性， 再经 IC1b 构成的跟随器缓冲 “隔离 ” 后通过 R9、 C5送往功率放大器输入端 (A 点)进行功率放大。2、功率放大电路用于驱动超低频音箱的功率放大器，主要要求其具有足够的驱动电流、较低的内阻、较 高的稳定性和可靠性， 其他性能则没有特殊要求。 这里我们选用了如图 4 所示的全直流全对 称互补功放电路。该
9、功放可对 5负载提供 100W 的不失真功率，输入灵敏度为 300mV ， 输出噪声电压为 1.2mV ，能满足上述要求，且具有电路简单、失真与噪声低、转换速率高 等特点。即使用作全频带功放也是较佳的选择。精品文档精品文档笔者在选用这一经典电路时，还在电路中揉进前级二极管隔离供电技术，进一步提高了 大动态突发信号到来时前级电路的驱动能力。 图中二极管 D1 、D2 即当此重任。 当大动态突 发信号到来时，末级输出管的电流剧增，迫使电源电压瞬间下降，这时由于D1、D2 的反向隔离作用， 滤波电容 C5、C7 上的电压不能突变， 仍可基本保持在信号到来前有较高的电压， 故推动级仍能继续提供较高的信
10、号电压和较大的驱动电流， 使声音的听感更加强劲有力， 后 劲十足， 由于大动态的突发信号常出现于低频段， 因而该技术的采用对于超低频功放来说尤 其具有重要意义，实际听感也证实了这一点。本电路的直流工作点已由设计确定，其中输入级差分对每管的工作电流为0.9mA ，输出管的静态电流为 80mA ，工作于 AB 类状态。为提高输出级静态工作点的热稳定性，在其偏 置电路中采用二极管 D3D5 和负温度系数热敏电阻 R10 进行温度补偿，其中 R10要贴装 于功放管散热器上， 此举对提高功放的热稳定性很有效， 末极管的冷、 热态静态电流可控制 在 30 80mA 范围内，功放无须热身，一开机便可进入较佳
11、的工作状态，如不采用R10，冷、热态静态电流变化范围竟达 0100mA 若能购得 200的 R10，热稳定性还能进一步 提高。3、保护电路精品文档精品文档超低频功放安装于音箱内，一般是不能随便打开箱体进行维护的，因而电路的可靠性应 视为重中之重。 为此， 本电路除了在电路设计及调整方面下功夫之外，还为电路设置了多重简单有效的保护电路。图 5 所示为中点电位偏移保护和抗开 / 关机电流冲击保护电路。当输 出点电位偏移 2v 时，说明电路已有故障，这时 BG1、 BG2 通过接于功放输出中点 （B 点 ） 的电阻 R2 检测到偏移信号， 关闭 BG3 构成的继电器驱动电路， 断开扬声器， 使故障不
12、致恶 化，同时也保护了扬声器，电路的抗开 / 关机冲击噪声功能则通过定时元件R1、C3 实现。本功放电路对称性好，开 / 关机时产生的冲击噪声虽不大，但作为一种附带功能仍有一定意 义。图中 D2 为双色发光二极管，它兼有电源指示和故障指示功能，当电源开启时， R4 得 电，发光管发绿光，电路有故障或开机后 3 秒之内继电器断开， R3 得电，发光管发橙光。在图 6 所示电源变压器初级引线处，还设有温控保护开关 K2 和过流保险管 F。其中 K2 装在功放散热器上，当电路有故障或长时间大电流工作，使散热器温度上升到85时， K2自动断开， 电路停止工作而使输出管得到保护， 采用了上述保护措施后可
13、使功放电路的可靠 性大为提高。4、电源电路电路采用了 200W 的 EI 型电源变压器， 从而使功放拥有充足的能源， 其整流滤波电路有 三组输出电压，其中39V电压供功放电路使用。 其上接有 10000uF 的大滤波电解电容。 39V 电压经 R1、 R2降压， D1、D2 稳压获得 12V 电压供前级频率均衡电路使用，另一组+12V精品文档精品文档 电压供继电器保护电路使用，由于所用变压器只有一个 10V 小电流绕组，全波整流后所得 12V 电压有时会偏低，带不动继电器，为此滤波电容 C1 用得较大。故关机时继电器的反应 会稍慢一些，读者制作时，如采用 12V 的交流电压，增加一只 16 左
14、右的限流电阻 R3 并 减小 c1 的值，这一现象便可得到改善。三、元器件选择双运放 IC1 采用 NE5532 或 TL082 均可，功放电路用的三极管要经过筛选配对，其中 BG1-BG4 的 值配对误差要 3 BG5与 BG6，BG7与 BG3，BG9与 BG10的 值配对误 差要 5 ，电位器 VR1、VR2 均选用日本 ALPS 牌的，其中 VR1 为 “ A型”， VR2 为“B型”，继 电器驱动管 FN020 为小功率达林顿管， 也可用 9013 等普通小功率管代替， 功放电路的小功 率电阻要选用金属膜电阻，以提高电路工作点的稳定性与可靠性，继电器 J 选用 12V5A 双 触点的
15、，使用时双触点并联，散热器的结构可自由选择， 但重量不宜小于半公斤。 温控开关 K2 选用启动门限值为 85 ，其形状如大功率三极管。其他元器件的选择无特殊要求，按图 中标注的规格选用即可。四、电路安装图 1 和图 5 电路可分别安装在一块万能电路板上，主功放电路可用结构类似的成品电路 板改装， 笔者使用的是一块闲置的 “八达超级功放 ”印制板， 只要根据电路走向切断或连接几 根铜箔，补钻一些孔，连同 39V 整流滤波电路均可安装在该板上。电路的输入莲花座、带宽和音量控制电位器、电源开关、发光管指示灯、电源保险管座 可按图 7 所示安装在一块双线分音 4 端子音箱接线盒上，安装时用环氧树脂把原接线端子 的 4 个孔封上， 然后倒过来在另两个阶梯面上打孔安装上述元件。 由于交流电源的两个元件 也装在同一块板上， 板的面积又较小， 要将左边音频部分的元件用薄铁皮屏蔽起来， 否则会 引入少量交流声， 控制板与电路板的信号连线全部要用屏蔽线， 并单端接地， 右下边的电源 线孔和莲花插座背后的孔隙要用胶封上， 并保证板上每个元件装好后均不漏气， 这一点很重 要!电源变压器和功放板可按图 8 所示位置安装在音箱底板上。精品文档精品文档
