全频喇叭功率放大器制作要点

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全频喇叭功率放大器制作要点
全频喇叭是30年前的旧概念，是以频率上限最高只达到6KHz为要求的80年代前的电影片还声标准。除只要能响就行的未入流玩具喇叭外，早期的全频喇叭都是高灵敏度喇叭。Hi-Fi喇叭的灵敏度多在90dB以下，不超过92dB。灵敏度在99dB以上，不低于99dB的喇叭属于高灵敏度喇叭。为了提高灵敏度，振动盆尽量使用重量较轻的材料制作，一般不使用泡沫边、橡胶边折环，而是采用纸折边。在折边位置帖一曾布增加耐用强度，这是大口径舞台低音喇叭普遍采用的折环。在折环涂上阻尼胶，可把纸折边产生的变形声吸收掉。在电影院播放电影配音的喇叭都是高灵敏度喇叭，一般不使用号筒高音单元，就直接使用一个单元的全频喇叭。 所谓的全频喇叭，结构上的特点就是在音圈顶端另外再加有一个敞口悬空的小锥盆。从原理上来看，随便在音圈顶端安上一个半球形防尘帽，就相当于是球顶高音喇叭的振动膜！而敞口悬空的小锥盆，从锥盆后面绕射到前面的声波会抵消掉按照音圈运动方向推动空气产生的声波！所以，人们听到小锥盆发出的高音并不是真正的重放高音，而是在音圈带动下，小锥盆与空气磨擦颤动产生出的固有振动声音。音圈运动得越快，小锥盆与空气产生磨擦颤动越厉害，产生出的固有振动声音也越响。它就如同挂在马脖子上的玲铛，马走得越快，玲铛被甩动得越快，玲铛发出的声音也越大声。换句话说，加在音圈顶端的敞口悬空小锥盆属于“马脖子上挂铃铛”，并不具有重放高音的意义。用仪器测试全频喇叭的声压频率响应曲线并没有反应为正常发出的声音特性曲线，只是起到心理上的安慰作用。

有人喜欢听全频喇叭系统，这当然无可职责。罗卜白菜，各有所爱。而且全频喇叭系统简单易做。如果自己特别喜欢80年代前的电影片声音效果，随便弄个全频喇叭系统来玩，当然也不错。若使用的是采用泡沫边的低灵敏度全频喇叭，只须在普通喇叭的振动盆中心再粘个敞口悬空的小锥盆就成了所谓的全频喇叭，对功放的要求无特别要求。但如果是使用高灵敏度的全频喇叭，例如志平推出的12吋铝架全频喇叭灵敏度为104dB，对功放就有特别要求。须知道，对灵敏度为104dB的喇叭而言，输出90dB的声压只需要0.04W驱动功率，比常用的灵敏度为90dB的喇叭要低25倍！驱动这样的高灵敏度喇叭只需要4W额定功率，就相当于用额定功率为100W的功放推动灵敏度为90dB的喇叭。这样，原先推动灵敏度为90dB的喇叭时功放自身的背景输出噪声为3mV尚可以接受，却会被高灵敏度喇叭以提高14dB的响度发出来变得不可以接受。3mV推动灵敏度为90dB的8欧喇叭发出的噪声只有30dB，在安静的环境里距离喇叭2米基本上不会感觉到喇叭发出的噪声。但如果是发出44dB的噪声，在安静的环境里距离喇叭2米也会听到明显不舒服的白噪声或感应交流声。若要使灵敏度为104dB的喇叭也只发出不高于30dB的背景噪声，功放自身的背景输出噪声必须不大于0.5mV，用示波器观看输出噪声电压峰峰值应该在1.4mV之内。这是采用分立元件制作的功放难以达到的指标！即便采用功放IC制作，大部分功放IC都难以达到这么低的噪声要求。如果采用80年代就推出的TDA2030A或LM1875等功放IC，输出功率已经足够，但要把背景输出噪声降低到0.5mV，即便使用正负双稳压电源供电也未必能达到要求。根据我的实际使用验证，采用TDA7294功放IC，用正负双电源供电就可以达到要求，要点是PCB电路板设计一定要得当，严格遵守输出地不与输入地共线的一点共地要求。由于TDA7294能够在失真小于0.1%的情况下长期输出50W额定功率，同时有具有极小的背景噪声，用它来推动全频喇叭，无论是高灵敏度喇叭，还是低灵敏度喇叭，表现都很好。

附图分别是采用TDA7294功放IC设计制作的双功放电路图和实物图，印刷电路板与实物图完全对应，可供爱好者仿制。把电路板gif图片文件先输入到CorelDRAW 9中，以600dpi输出，再用Photoshop对不应该连在一起的地方进行修改，把不够光滑的锯齿状线条处理平滑，然后用激光打印机打在瞄图纸上，就可以拿来做爆光板底片用。对使用者来说，不必去管电路是怎么设计出来，只要有现成的样板拿来照着用就行。功放电路上的MUTE控制端悬空时处于静音状态，与中点连接即为工作状态。MUTE控制端可留作别的灵活使用。

此外，功放前置音量调节控制也必须使用低噪声器件制作才能确保功放最后的输出噪声不超过限定指标要求。推荐采用SC9153或TC9235专用音量调节IC来制作前置音量调节控制器，附图为它们的应用原理图。音量控制PCB板设计不难，主要是需做好屏蔽，避免产生外界感应噪声进入电路之中。音量控制PCB板与功放板分开单独设计，电源也单独使用另一组隔离的双9V供电，经三端稳压IC变成正负5V双电源。

另外再提供一个大动态范围的直流音量调节专用IC给人们参考，该器件M5107L05具有8V的信号动态范围，不会像其它直流音调IC只有3V峰峰值的动态范围那样容易发生削波。但M5107L05的背景噪声远不如采用电子开关切换内置电阻的SC9153或TC9235专用音量调节IC低，失真也比后者大。优点是可以多片合用一只马达电位器同时控制6声道音量，可用于要求不太高的AV系统中。据厂家提供的资料，M5107L05的残余噪声为60μv，TC9235的残余噪声为2μv。我实际使用过SC9153，信噪比实测不低于100dB。