有源音箱就是自带功放的音箱,不用外接功放就能直接接音频信号出声。跟无源音箱比,有源音箱的好处是配套简单、音质可调,现在电脑音箱、蓝牙音箱、书架箱基本都是有源的。它的电路图看起来复杂,其实拆解开也就几个模块:输入接口、前级放大、音量音调控制、功率放大、分频网络、保护电路。
前级放大部分主要负责信号的初步放大和阻抗匹配。输入信号可能来自电脑的耳机口(几百毫伏)、手机蓝牙解码输出(1V左右)、CD机(2V左右),电平不统一,需要前级把它们放大到功放需要的驱动电平。前级一般用运放做,比如NE5532、LM4562这些音频专用运放,失真低、声音暖。
功率放大是有源音箱的核心。模拟功放(A类、AB类)用三极管或者MOS管做功率输出,音质好但效率低发热大;D类功放(数字功放)用PWM调制,效率高达90%以上,发热小,现在的有源音箱大部分用D类功放。常用的D类功放芯片有TPA3116、TPA3110、PAM8403这些,外围电路简单,功率从几瓦到上百瓦都有。
分频网络负责把不同频段的信号分给不同的喇叭。两分频音箱有高音和低音两个喇叭,需要把高频信号分给高音、低频分给低音。有源音箱的分频可以在模拟域做(用电容电感组成的无源分频器),也可以在数字域做(用DSP处理)。现在越来越多的有源音箱用电子分频,在功放之前就把频段分好,每路独立功放,效率和音质都更好。
保护电路不能少。最常见的是喇叭保护电路,防止开关机时的冲击电流烧坏喇叭,一般用继电器延时接通喇叭,检测到直流输出时断开。还有过流保护、过温保护、过压保护,这些在D类功放芯片里通常已经集成了,外围加个检测电路就行。做音箱电路图时保护电路一定不能省,不然烧喇叭就是分分钟的事。
电源部分也很关键。模拟功放需要双电源,D类功放一般用单电源。电源的功率要留余量,比如双声道各50W的音箱,电源功率至少要150W以上。电源滤波电容要够大,减少纹波对音质的影响。有条件的话数字部分和模拟部分用独立的LDO供电,避免数字噪声串到模拟音频里。
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