電子分頻前級(jí)放大器部分一

無論從原理還是從實(shí)踐上，電子分頻的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛認(rèn)同。但是為什么沒有被廣泛推廣？本人認(rèn)為主要原因有兩個(gè)：
第一，不同揚(yáng)聲器單元的有效頻段都不相同，一套固定分頻點(diǎn)的電子分頻器只能針對(duì)一套特定的揚(yáng)聲器單元，這點(diǎn)與功率分頻相似，不同之處在于：功率分頻已經(jīng)把分頻器安裝在了聲箱之內(nèi)，與聲箱構(gòu)成了一個(gè)整體而不需要用戶調(diào)整；而電子分頻的分頻器則插在功放之前，分頻點(diǎn)需要根據(jù)揚(yáng)聲器單元的特性來設(shè)定，這樣分頻器、功放和聲箱共同構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，用戶難于調(diào)整。因此，固定分頻點(diǎn)的電子分頻器對(duì)成品聲箱，缺乏普遍的適用性。如果分頻點(diǎn)可以根據(jù)不同揚(yáng)聲器單元的特性自由調(diào)整，將大大開闊電子分頻器的適用范圍。
第二，現(xiàn)有器材升級(jí)為電子分頻，需要使用者具備一定的專業(yè)知識(shí)。如果電子分頻器能夠象其他器材一樣可以簡單地僅通過按鈕來調(diào)節(jié)分頻點(diǎn)，使用接插件來連接，就能夠解決普及應(yīng)用的問題。
雖然電子分頻需要更多的功率放大器，需要更大的投入，但是現(xiàn)在多聲道的功率放大器已經(jīng)非常普遍，盡管絕大部分都是AV功放，但是由此可知，適用于電子分頻的多聲道Hi-Fi功率放大器，其價(jià)格將不會(huì)成為限制電子分頻普及推廣的主要因素。
經(jīng)過長期努力，我們研發(fā)完成了這套電子二分頻前后級(jí)放大器，集信源選擇、高低頻獨(dú)立、準(zhǔn)確的分頻點(diǎn)調(diào)整、衰減調(diào)節(jié)、相位調(diào)節(jié)、四通道高品質(zhì)、高可靠性的MOSFET高偏流甲乙類功率放大器、多種輸入輸出組合于一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，利用微處理器控制分頻點(diǎn)的調(diào)節(jié)和顯示，在此奉獻(xiàn)給各位燒友。外形見題頭照片。
一．二分頻前級(jí)放大器。
前級(jí)放大器是一個(gè)電子二分頻的分頻前級(jí)放大器，由輸入選擇和放大電路、分頻濾波電路、單片機(jī)控制電路、電源電路構(gòu)成。
1．輸入電路
輸入選擇部分的信號(hào)切換由進(jìn)口高品質(zhì)微型信號(hào)繼電器JR17－JR20構(gòu)成，通過插座Js由一個(gè)四位波段開關(guān)來控制。這種結(jié)構(gòu)最大限度地縮短了線號(hào)線的長度，優(yōu)點(diǎn)不言而喻。Jin是一個(gè)四聯(lián)的雙聲道RCA插座，可以接入四路立體聲信號(hào)。經(jīng)選擇后的雙聲道信號(hào)分為兩路：一路通過RCA插座Jdt輸出，供"直通"輸入輸出，或者外接重低音放大器使用；另一路通過插座JUV連接到音量電位器，而后輸入到雙運(yùn)放U1A、U1B完成前置放大，放大倍數(shù)可根據(jù)需要而定，圖中的數(shù)值是10倍。放大器的輸出信號(hào)直接被送到圖2所示的分頻濾波電路。

2．分頻濾波電路
經(jīng)綜合考慮，分頻濾波電路還是選用了瞬態(tài)特性和衰減特性都能兼顧的二階巴特沃思(Butterworth)濾波器，基本電路見圖2a、b。當(dāng)然，這里也可以選用瞬態(tài)特性更加優(yōu)異的貝塞爾(Bessel)濾波器，或者衰減特性更好的切比雪夫( Chebyshev)濾波器(基本電路都與圖2相同，只是阻容值不一樣)。但貝塞爾濾波器的缺點(diǎn)一是阻帶內(nèi)的衰減相對(duì)較??；二是轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相移不是90°(對(duì)二階而言)，而是74.2°，不利于分頻點(diǎn)除的相位銜接；三是電容取值更復(fù)雜。但是貝塞爾濾波器優(yōu)良的瞬態(tài)特性和平坦延遲的特點(diǎn)，使其更多在CD中被用于低通濾波器。因?yàn)镃D中的低通濾波器的任務(wù)是徹底濾除高頻分量，而不用考慮高低頻相位銜接的問題。切比雪夫?yàn)V波器有更陡峭的衰減特性，但是其瞬態(tài)和相位特性都稍差，而且通帶內(nèi)的衰減率有紋波狀的小幅度波動(dòng)，因此只在有源低音箱上偶有應(yīng)用。

在圖2中，每個(gè)聲道的高低音分頻器都使用了4只高品質(zhì)的進(jìn)口微型信號(hào)繼電器，用于改變?yōu)V波網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值，因此共使用了JR1－JR16共16只繼電器。在每一路中，濾波電阻連接在繼電器的每組動(dòng)觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)之間，依靠繼電器的吸合和釋放來將電阻短路或者接入電路，這樣4個(gè)繼電器就有2 4 ＝ 16個(gè)吸合和釋放的排列，也就產(chǎn)生了16個(gè)分頻點(diǎn)。全部繼電器通過8條控制線A0－A7由圖4中的單片機(jī)來控制，其中A0－A3用來控制左右聲道高音的分頻點(diǎn)；A4－A7用于控制左右聲道低音的分頻點(diǎn)。由于A0－A3和A4－A7相互獨(dú)立，因此高低音的分頻點(diǎn)可以獨(dú)立調(diào)整。例如，高音分頻點(diǎn)可以調(diào)整到2.5kHz，而低音調(diào)整到3.1kHz，這樣高低音之間就可以有2.5－3.1kHz的重合區(qū)域，相反亦然。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)非常方便發(fā)燒友試驗(yàn)器材的聽音特性，找到問題或者調(diào)整器材。左右聲道的高音分頻運(yùn)放U2A、U3A的輸出端，分別連接到反向放大器U4A、U4B的輸入端，構(gòu)成高音衰減網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中，圖中的衰減電位器WT(A、B)已經(jīng)被更換為一只由2*6的波段開關(guān)和固定電阻構(gòu)成的衰減網(wǎng)絡(luò)，最大阻值與電位器WT相同，通過PCB上的接插件Jt-adj接入。用固定電阻來替代電位器，衰減值就可以被明確標(biāo)度，在此分別是0、-1、-2、-3、-4、-6dB，足以適應(yīng)絕大多數(shù)聲箱中高低音揚(yáng)聲器靈敏度的差異。U2B、U3B及其阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了左右聲道的低音分頻器，結(jié)構(gòu)形式與高音部分相同，在此不再螯述。左右聲道的高低頻分別通過RCA插座Jout輸出，電阻R147、R148和R247、R248起到隔離保護(hù)的作用。由于運(yùn)放中點(diǎn)電位漂移最大只有十幾個(gè)mV，故電路均直流耦合以拓展系統(tǒng)頻響。

由于計(jì)算得到的電阻值絕大部分都不是1％精度系列內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)值，所以分頻網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電阻都用兩個(gè)電阻串聯(lián)而成，最大限度地保證分頻點(diǎn)的準(zhǔn)確性。電容也采用相同的方式串并聯(lián)而得到，并且用電容表測(cè)量得到精確值。對(duì)運(yùn)放的基本要求是高的輸入阻抗和低的輸出阻抗，這里選用在發(fā)燒友中口碑不錯(cuò)的OP275。