小型多媒體有源音箱設(shè)計(jì)

由于普通多媒體音箱都不帶耳機(jī)輸出插孔，需要使用耳機(jī)時(shí)，要反復(fù)插拔聲卡輸出插座中的插頭，帶來(lái)諸多不便，對(duì)此，筆者在這款音箱中設(shè)計(jì)了一個(gè)耳機(jī)插座。當(dāng)耳機(jī)沒(méi)有插入插座中時(shí)，插座內(nèi)部觸點(diǎn)閉合，聲卡輸出的音頻信號(hào)直接送到功放電路中。當(dāng)插入耳機(jī)時(shí)，插座內(nèi)部觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷聲卡到功放的接線(xiàn)，聲卡輸出的音頻信號(hào)直接送到耳機(jī)中，音箱中就沒(méi)有聲音輸出。
IC1及周?chē)M成緩沖放大級(jí)，電路增益=R4/(R1+R2)=50/(10+0.1)≈5倍。為了避免在電腦關(guān)機(jī)后，在聲卡停止工作時(shí)，前置放大器輸入端懸空，處于高阻抗輸入狀態(tài)，將感應(yīng)到的50Hz交流電信號(hào)送到后級(jí)電路放大，從而在揚(yáng)聲器中出現(xiàn)較強(qiáng)的噪聲，特設(shè)置了22kΩ電阻R25、R26，這樣不但可以將輸入阻抗限制在22kΩ，避免前置電路工作在高阻抗?fàn)顟B(tài)，還可以對(duì)50Hz感應(yīng)信號(hào)進(jìn)行有效的抑制，提高整機(jī)信噪比。
功率放大集成電路采用了NS公司生產(chǎn)的雙聲道20W高保真功率放大器LM1876。LM1876采用15腳TO-220封裝，具有靜噪、待機(jī)模式功能，其主要電氣參數(shù)如表2所示.
LM1876的負(fù)載范圍很寬，在4～30Ω的范圍內(nèi)均能穩(wěn)定地工作，其輸出功率與負(fù)載的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖5所示。LM1876的供電電壓范圍為±10～±25V，當(dāng)供電電壓降低時(shí)，影響的只是輸出功率的大小，而對(duì)其他指標(biāo)影響不大，供電電壓與輸出功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示。LM1876的6、11腳為左／右聲道靜噪控制端，當(dāng)這幾腳接高電平（高于1.6V）時(shí)，LM1876內(nèi)部電路執(zhí)行靜音操作，切斷輸出端的音頻信號(hào)（如圖7所示）。因此可以在這些引腳中與正電壓之間接一個(gè)RC延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，使其在開(kāi)機(jī)瞬間為高電平，輸出電路無(wú)音頻信號(hào)輸出，延時(shí)一段時(shí)間后，再正常輸出，以達(dá)到避免開(kāi)機(jī)瞬間輸出端電位失諧對(duì)揚(yáng)聲器的沖擊。在圖4中，晶體管VT1、R24、C16、R20、C15即為開(kāi)機(jī)延時(shí)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整它們的取值范圍，可以改變延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短，從而獲得滿(mǎn)意的開(kāi)機(jī)延時(shí)時(shí)間。

圖4電路中的R11、R16一方面為后級(jí)功放電路輸入端電阻，決定功放電路的輸入阻抗，如R11、R16為22kΩ的電阻，輸入阻抗就為22kΩ。另一方面是給集成塊內(nèi)第一級(jí)差分放大電路提供一個(gè)偏置電流，使其正常工作。需要注意的是R11、R16的取值不可過(guò)高，否則會(huì)使輸出端的中點(diǎn)電位偏高；但也不可過(guò)低，否則輸入阻抗太低，增大前級(jí)電路的功耗，使電路輸出增益下降。它們的取值范圍應(yīng)在15～51kΩ之間。
R12和R14組成一個(gè)分壓器，與集成塊③、⑦腳相連，構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。本電路的放大倍數(shù)也由它們決定，放大倍數(shù)= (R12＋R14)÷R14=(15K+1.2k)÷ 1.2k=13.5。 因此，只要改變R12、R14的阻值，就可以調(diào)整電路的放大倍數(shù)，但要注意的是放大倍數(shù)應(yīng)在10倍以上，否則LM1876工作會(huì)不穩(wěn)定。
R15與C7構(gòu)成揚(yáng)聲器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（或者稱(chēng)為茹貝爾網(wǎng)絡(luò)），可吸收揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢(shì)，防止電路振蕩。
C8和C9為電源旁路電容（ByPass旁路電容），起到降低電源高頻內(nèi)阻的作用，防止電路高頻自激，使LM1876工作更穩(wěn)定。
圖4電路中電阻均選用1/4W五色環(huán)金屬膜電阻，電容除了C15、C16外，其余電容均為WIMA金屬化聚丙烯電容。而NE5532則選用美國(guó)大S公司的產(chǎn)品（飛利浦公司的產(chǎn)品亦可，單價(jià)在10元左右，市面上許多2－3元的不推薦使用）。音量電位器則選用了平價(jià)質(zhì)優(yōu)的ALPS產(chǎn)品，如果嫌音量調(diào)節(jié)麻煩，也可以將音量電位器省略，將其用兩個(gè)20kΩ的電阻串連后代換（LM1876的8腳與13腳分別接在兩個(gè)電阻的中點(diǎn)）。這樣一來(lái)，音箱的音量調(diào)節(jié)就可以通過(guò)Wndows操作系統(tǒng)中的“音量控制”來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)（雙擊或者單擊顯示器右下角的小喇叭圖標(biāo)即可進(jìn)行調(diào)整）。
電源變壓器采用輸出電壓為16.5V×2的黑白電視機(jī)電源變壓器，電源電路如圖8所示。

分頻器電路
圖9是該音箱分頻器電路圖，分頻點(diǎn)選在3kHz。由于揚(yáng)聲器是一個(gè)感性負(fù)載，當(dāng)通過(guò)信號(hào)頻率不同時(shí)，其阻抗變化很大，故在分頻器中加入了由R1、C3、R2、C6組成的阻抗校正網(wǎng)絡(luò)，使分頻器的負(fù)載阻抗近似為恒定值。分頻器所用元器件的參數(shù)如表3所示。
由于功放塊LM1876在工作時(shí)會(huì)有很多熱量產(chǎn)生，故需要為其加裝散熱器。筆者將報(bào)廢的CPU散熱片用電鉆打兩個(gè)小孔后作為功放電路的散熱片。裝配時(shí)，在主音箱的背板上用手鋸開(kāi)一個(gè)跟散熱器面積相仿的矩形孔，將散熱器內(nèi)壁朝內(nèi)插人此孔，并用密封膠封死，然后用螺栓將LM1876固定到散熱器上即可（電路板要與散熱器絕緣）。變壓器安裝在主音箱（以右聲道為例）底部，功放電路安裝在音箱內(nèi)合適的地方即可。主音箱內(nèi)部填充的吸音棉不能與功放電路中的散熱器接觸。