高保真音响系统设计

只看该作者 · 2018-6-23 18:21

是c型变压器之后开发出来的品种，磁路短，效率高，铜损与铁损均小于EI型变压器，体积和重量小，安装使用方便。缺点为制作费用相对较高，抗直流饱和性能差。
环型变压器在音色走向上为清爽亮丽、刚劲，音场层次、细节解析力、速度感优于EI型。但在中频的厚声温暖感上要逊色于EI型。由于环型变压器具有一些优异的性能特点，因此被广泛的应用于各种档次的功放之中。但是由于环型变压器的抗直流饱和性能差，极易产生杂音干扰，因此在一些顶级功放中的应用又受到一定限制，尤其是一些纯A类功放。近年来由于技术的进步，环型变压器的这一先天缺点已经逐步得到改善，在国外的一些高档功放上环型变压器的身影又多了起来。

只看该作者 · 2018-6-23 18:21

滤波电感器
另一方面我们经常可见在电源上使用滤波电感器来改善电源品质，利用电容和电感在交流电源上形成LC滤波电路可以大大降低高频杂波干扰，使进入电源系统的交流电更洁净。其次可以使用大型的滤波电感器串联在变压器初级线一圈及次级线圈上来降低纹波，稳定电源。最常见的是在两个并联的电容之间串联一个电感，形成Л型滤波器，此举可有效改善电源。在电源上能够舍得花大钱用电感的功放，其品质自然也有很好的保证。

只看该作者 · 2018-6-23 18:21

整流二极管
整流二极管在电源中占有很重要的地位，它将交流电转换成直流电。虽然许多人对快速恢复整流二及管大加推崇，但如在线性电源中使用普通二极管，并且在每一个二极管上并联一个小电容，也同样可以大大改善噪声干扰。

只看该作者 · 2018-6-23 18:22

稳压及恒流电路
对功放采用稳压电路供电是一个好方法，记得安装位置也要正确，要置于滤波电容之前，其输出直接接到滤波电容上，滤波电容的电容量也不可减少，不能因为采用了稳压措施就减少滤波电容。变压器也一样不能偷工减料。总之，电容、变压器得用上如同没有使用稳压电路之前大小，才可得到稳压的效果。这样的做法，需要花不少银两，因此比较经济的做法是将功放的前级（电压放大级等耗电少的部分）与功率放大级分开供电，仅对前级进行稳压供电，功率放大级则不作稳压。除了稳压之外，相对应也可以做恒流电源的设计，供给放大线路固定的电流，则可得到稳定、无波动的电压，若线路的前级再配上稳压电路的话，更是可以得到意想不到效果。

只看该作者 · 2018-6-23 18:22

整流滤波电路
我们所用的功放需要的电源都是先将交流市电经变压器降压或升压后，通过整流器变为脉动直流电，然后经过电容、电感、电阻或三极管构成的滤波电路滤波，使之变为波纹系数很小的平滑直流电，方可为音响设备使用，以上的过程中涉及到了“整流”和“滤波”两个过程。

只看该作者 · 2018-6-23 18:24

半波整流滤波电路
半波整流滤波电路可由图3.l所示的半导体二极管构成。由于二极管D的单向导电性，只有在变压器B次级电压U2为正半周时，才有电流流过负载，在负载两端形成图3.2曲线a所示的单向脉动直流电压，故称半波整流。其输出电压的平均值：UL＝Um2／π≈0.318Um2
式中，Um2为交流电压U2的峰值。在这个脉动电压中，除了直流分量之外，还含有大量的交流分量。我们可以从图3.2中的a部分很清楚的看到，可见，半波整流电路输出电压的交流分量比直流分量还要大，这样的脉动直流电是不能直接用于音响设备的，须在电路输出端加接滤波电路，所以加入一个滤波电路，它一般由电容、电感、电阻及三极管构成，其中最简单常用的是加接滤波电容[如图3.1中的电容C]。这样，由于电容具有充放电作用，当二极管导通时，电压U2同时向电容C充电，使电容两端的电压接近U2的峰值Um2；当二极管截止时，电容C则向负载RL缓慢放电，直至Uc＝U2时，二极管才再次导通，C再次被充电，使Uc再次升高（此处Uc所指是电路加在滤波电容C上的电压）。如此反复地充放电。负载两端的电压波形就变成因3.2曲线b所示的形状，比未加滤波电容时平滑多了，但仍存在少量的交流分量。这种采用电容滤波的整流电路，称为容性负载整流电路。

只看该作者 · 2018-6-23 18:25

全波整流滤波电路
半波整流电路尽管加了电容滤波，输出电压的纹波系数（纹波系数是指交流分量有效值与直流分量的比值）仍偏大，因而不能用于音频功放电路中，为了获得更小的波纹系数，满足高保真放大器的需求，可采用如图3.3所示的全波整流滤波电路，它是采用双二极管整流的电路。
为实现全波整流，电源变压器B次级绕组应具有中心抽头0(实际运用时，0端应接地)。这样，当次级绕组l端为正时，2端便为负，D导通，而截止，负载有电流ID流过；当1端为负，2端为正时，D截止，而导通，负载又有电流流过。可见，不管次级绕组是处于正半周还是负半周状态，负载均有单向脉动直流电流过。当未接滤波电容时，其输出电压波形如图3.4曲线所示。

只看该作者 · 2018-6-23 18:27

从波形比较我们就可以看出，全波整流滤波电路输出的脉动电压平均值为半波整流电路的2倍，即：
UL＝2Um／π≈0．636Um2
由于输出电压的平均值
UL＝Um／（1＋0.25／fRLC）
所以我们知道，增大滤波电容C的容量，可以减小波纹系数（纹波系数＝0.144/ fRLC）,提高输出电压的平均值，这是优点，而且，使用大的滤波电容时，由于放电时间常数较大，应付瞬间大动态信号时可起到“ 储水池”的作用。
但是电容加大了，充电时间常数也变大了。当瞬间大信号消耗了电容的能量后，如此会导致电压的恢复时间变长，使后继信号的输出疲软，给人以后劲不足之感。此外，滤波电容过大时，开机浪涌电流也过大，很容易损坏整流管。
可见，滤波电容并不是越大越好，选用时要讲究科学，避免浪费。如果将加大电容增加的费用，用于电源变压器增容，效果一定会更好。

只看该作者 · 2018-6-24 18:28

基础知识罗列的很详细，一看就懂，理论很深啊

只看该作者 · 2018-6-25 21:28

stm32jy 发表于 2018-6-24 18:28
基础知识罗列的很详细，一看就懂，理论很深啊

这些都是基础的，我也是只停留在理论上。

只看该作者 · 2018-6-27 21:15

chenqiang10 发表于 2018-6-25 21:28
这些都是基础的，我也是只停留在理论上。

感觉你也是很厉害了，这些东西整理的挺详细的。

只看该作者 · 2018-6-27 21:44

stm32jy 发表于 2018-6-27 21:15
感觉你也是很厉害了，这些东西整理的挺详细的。

所以还要接着分享啊。

只看该作者 · 2018-6-27 21:49

桥式整流滤波电路

其特点是整流器由四只桥接的二极管构成，故次级绕组无论在正半周还是负半周期间，桥的两臂均有一只二极管正向导通。所以与全波整流一样，在一个周期的正负半周均有同一方向的电流流经负载。其输出电压波形、电压平均值以及波纹系数的计算方法都与全波整流电路相同。我们可以参考上面提及的全波整流的公式。

只看该作者 · 2018-6-27 21:49

桥式整流电路虽然多用了两只二极管、但电路的反向电压由两只二极管串联来共同承受，二极管的耐压可减小一半。此外，该电路流经次级绕组的电流为正弦波，变压器无直流磁化现象，铁芯不易饱和，变压器的体积可更小一些。所以这种整流滤波电路应用最为广泛。

只看该作者 · 2018-6-27 21:51

列出以上几种常用整流滤波电路的特性参数如表所示。

只看该作者 · 2018-6-27 21:51

稳压电路
整流滤波电路用于给功率放大器供电可以确保系统性能的发挥，但是如果用来直接为前置放大器供电，其波纹系数偏大，会影响放大器的信噪比指标。所以高质量的前置放大器，一般都要采用稳压电源供电，即主整流滤波电路的输出电压经一个稳压电路稳压之后，再供放大器使用。这样，所输出的直流电压不仅波纹系数更小，而且相当稳定，不会受负载电流和市电变化影响、使放大器的信噪比和稳定性大大提高。

只看该作者 · 2018-6-27 21:52

LM1036是一个电压控制的双声道，音调（高/低音）、音量、左右音量平衡调节IC。它还带有一个等响度开关，用以补偿在小音量时的人耳特性曲线。因为它是用电压控制调节，可以用单片机控制电路去调节音调、音量、平衡、等响度等，可以完全不用讨厌的双联（或单联）电位器，就算用也不会对音质有影响，以下就是它的一些特性：
•工作电压：9V～16V
•音量控制范围达75dB
•音调控制范围达±15dB
•声道隔离度≥75dB
•低失真：在输入0.3Vrms时，总谐波失真为0.06%
•高信噪比：在输入0.3Vrms时，信噪比高达80dB
•外围电路简单

只看该作者 · 2018-6-27 21:53

NE5532为“发烧界”曾经颇负盛名的高速、低噪声双运算放大器（左、右声道各用其半，即L-CH用第一运放，R-CH用第二运放）,现在仍活跃在一些中高端的音箱设计中。它做成的放大器，大动态威猛够劲，细腻处晶莹通透，很受欢迎。其内部电路中采用了两级差分放大。因而共模抑制比、等效输入噪声、失真度和增益带宽等性能比较优秀。由于输出级采用单端输出方式，并且工作点取得较高(运放工作电流达8mA，输出管工作电流为5mA左右)。所以有较高的转换速率。没有推挽电路特有的交越失真和开关失真、失真成分中偶次谐波较多，所以才会音质细腻温暖。

只看该作者 · 2018-6-27 21:54

NE5532的管脚结构及其功能，

如下图所示

（1脚）输出信号（2脚）反相端输入

（3脚）同向端输入（4脚）负电源

（5脚）同向端输入（6脚）反相端输入

（7脚）输出信号（8脚）正电源

只看该作者 · 2018-6-27 21:55

前置放大器及外围电路原理图及分析

我们知道是由NE5532这个双运放组成，其优越的性能在方案论证已经叙述，该芯片是音质保证的一个很大的筹码。我们从图4.3得知，他们是由2个同相放大器组成的，然后分别对左声道（Lout）和右声道（Rout）输入的音频信号进行放大，由于运放的“增益带宽积”指标是增益与频带宽度的乘积，提高增益后，必然会使带宽变窄。所以一般增益选择在20倍以下为好，此处设计其增益为R20/R19+1=R6/R5+1=11 20dB。C14、C15、C16、C17为保证NE5532电源的直流性提供了更大的保证，从而使噪音电压尽可能的减少。R4和R18是为了提高输入阻抗，降低对前级音调的影响；C12与C32是用来滤除高频杂波的旁路电容。