基于組件式模塊化設(shè)計(jì)高保真音響電路的制作與檢修

孫 為

(江蘇省宿豫中等專業(yè)學(xué)校 江蘇 宿遷 223800)

0 引言

組件式模塊高保真功放電路設(shè)計(jì)綜合學(xué)科，涵蓋模擬電路、信號處理乃至材料學(xué)科以及聲學(xué)等，包含三個(gè)基本的部分：一是音源，是聲音播放的信號源，能將電波信號轉(zhuǎn)化為弱點(diǎn)信號播出，但是由于弱點(diǎn)信號是毫伏級的電壓，必須采用功放電路推動(dòng)音源的播放；二是功率放大器，能夠?qū)⑿盘栐丛O(shè)備的音頻信號以理想的方式進(jìn)行功放等；三是音響，該設(shè)備能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化后的電信號轉(zhuǎn)換成音頻信號，傳入人的耳朵當(dāng)中。高保真功放電路以及揚(yáng)聲器保護(hù)電路在整個(gè)功放電路中占據(jù)重要地位，應(yīng)用十分廣泛，但是由于該工作電路在高電壓和大電流的環(huán)境下，這就大大提高了故障的出現(xiàn)率，通常地，主要是采用多管直接耦合的方式[1-3]，只要其中一個(gè)元件損壞，就會造成聲音失真的情況，嚴(yán)重時(shí)會造成高保真功放電路內(nèi)部出現(xiàn)大面積的損害。同時(shí)，由于電路部位比較復(fù)雜，變化多樣，造成難以檢修，為此，為有效提高現(xiàn)階段高保真功放電路和揚(yáng)聲器保護(hù)電路的認(rèn)識，作此分析和研究，以便同行參考。

1 功放電路

拋磚引玉，首先認(rèn)識一個(gè)簡單的功放電路以及輸入特性曲線圖(見圖1)，可以發(fā)現(xiàn)該放大器的輸出工作的狀態(tài)在零偏置狀態(tài)下，工作的電流為0，但是可以通過其輸入特性曲線來看，該電路產(chǎn)生一定的交叉失真不可避免，同時(shí)由于晶體管的各個(gè)特性不盡相同，加大失真的后果[2-4]。為有效提高組件式模塊化設(shè)計(jì)的高保真功放電路和揚(yáng)聲器保護(hù)電路的認(rèn)識，對A8150SM功放電路(見圖2)做針對性的分析和研究。

圖1 功放電路以及輸入特性曲線圖

圖2 A8150SM功放電路

A8150SM功放電路主要是由輸入級模塊、中間級模塊、推動(dòng)級模塊以及輸出級模塊構(gòu)成，主要包含有十個(gè)三極管(Q501-Q510)，其中，詳細(xì)介紹如下所示：

1.1 輸入級模塊

其中，01和03主要構(gòu)成輸入口，其功能主要是為了抑制零點(diǎn)漂移[6]，盡可能降低因?yàn)槠频脑蛟斐稍肼暚F(xiàn)象的產(chǎn)生。一般地，高保真功放電路要求電路具有20赫茲至20千赫茲的相應(yīng)頻率，同時(shí)采用直接耦合的方式降低零點(diǎn)漂移，為了克服零點(diǎn)漂移，電路通常采用差分放大器來完成。Q501內(nèi)部具有兩個(gè)相同的NPN管，構(gòu)成差動(dòng)電路；在構(gòu)造一個(gè)恒流源電路，能夠有效抑制零點(diǎn)漂移，因?yàn)楹懔鞯撵o態(tài)阻值小且動(dòng)態(tài)差距大，而Q503和D503(和2)就完美抑制了零點(diǎn)漂移。

1.2 中間級模塊

中間級模塊主要是由Q502、Q504、Q505以及Q506構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對音頻信號的電壓的放大。該部位主要是利用恒流源的作用[7]，將電壓進(jìn)行有效的放大。在Q506在AB兩點(diǎn)之間形成大的直流電壓，利用電流電壓之間關(guān)系，計(jì)算UAB的大小，發(fā)現(xiàn)兩點(diǎn)之間的電壓在2.1V到3.1V之間波動(dòng)，在進(jìn)行維修時(shí)，可以將直流電壓調(diào)至2.5時(shí)，能夠使得電路處于導(dǎo)通的狀態(tài)。由上述可以得到：AB之間能夠形成良好的靜態(tài)電壓，能夠保證AB兩點(diǎn)的信號保持一致，提高電路的對稱性。

1.3 推動(dòng)級模塊

其中，Q507(和08)構(gòu)成推動(dòng)級，實(shí)現(xiàn)對于電流信號的放大，兩者之間可以形成良好的對稱互補(bǔ)，使得信號在整個(gè)周期內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)對電流的放大，但是，通常在其兩端的基級和集電極之間接入防震電容，盡可能降低因高頻產(chǎn)生的電路震蕩。

1.4 輸出級模塊

輸出級主要是由Q509(和10)構(gòu)成。主要作用是實(shí)現(xiàn)對信號的功率放大，兩者是對稱放大器，保證信號在整個(gè)周期實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)的放大。通常地，會在射極接入負(fù)反饋電阻，改善整個(gè)電路的放大特性。一般地，輸入和輸出級之間都會設(shè)有反饋電路，能夠?qū)點(diǎn)直流電壓信息及時(shí)反饋到輸入級，整體上改善放大器的特性。當(dāng)C點(diǎn)電壓升高時(shí)，會造成D點(diǎn)的電壓上升，T2導(dǎo)通，T1減弱，A點(diǎn)電壓降低，隨之C的電壓降低，能夠保證電壓保持恒定狀態(tài)(0V)[2]。

2 揚(yáng)聲器保護(hù)電路

該保護(hù)電路主要是由TA7317P構(gòu)成，具有多重功能：零點(diǎn)偏移以及過流保護(hù)等[8-9]。

圖3 揚(yáng)聲器保護(hù)電路圖

(1)TA7317P是組件式模塊化設(shè)計(jì)的高保真電路中揚(yáng)聲器保護(hù)電路的核心部件，是由日本東芝公司推出的，主要有九個(gè)引腳：引腳1主要是對電流的檢測，當(dāng)電流超過0.75時(shí)，電路的保護(hù)電路會動(dòng)作；引腳2和3主要是對電壓的檢測，檢測輸出級的中電電壓；5為負(fù)端引腳；6引腳為繼電器的驅(qū)動(dòng)輸入端，在正常情況下，6引腳電流為正值，繼電器處于吸合狀態(tài)，反之，保護(hù)電路工作時(shí)，引腳電流為0A時(shí)，繼電器釋放；引腳7為外部時(shí)間常數(shù)電路；引腳8為開機(jī)延時(shí)端子，該部位決定開機(jī)的延時(shí)時(shí)間；引腳9為爭端供電端。

(2)揚(yáng)聲器電路保護(hù)分析

其中主要包含有開機(jī)延時(shí)保護(hù)、關(guān)機(jī)保護(hù)、偏零保護(hù)以及過流保護(hù)。在連通電源時(shí)，電路當(dāng)中電流比較大，此時(shí)，很容易損害揚(yáng)聲器，因此應(yīng)該接入外部延時(shí)保護(hù)揚(yáng)聲器，通常采用震蕩電路完成，該系統(tǒng)主要是Q701來完成。在電路關(guān)閉時(shí)，電壓下降比較快，導(dǎo)致R701旁邊的1引腳瞬間上升，這樣會啟動(dòng)保護(hù)電路，避免沖擊電流對揚(yáng)聲器造成損害。偏零保護(hù)電路是維持C點(diǎn)電壓保持在0V，當(dāng)由于因?yàn)楣收显蛟斐稍擖c(diǎn)電壓出現(xiàn)偏離時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)行燈會熄滅，此時(shí)繼電器就會釋放，保護(hù)揚(yáng)聲器。過電流保護(hù)電路主要是由于Q541、Q542以及Q701構(gòu)成，當(dāng)正常狀態(tài)時(shí)，保護(hù)電路不動(dòng)作，運(yùn)行燈亮，反之電路出現(xiàn)異常情況時(shí)，中繼電器動(dòng)作，運(yùn)行燈熄滅，此時(shí)就能夠保護(hù)電路不被外界原因造成損害。

3 故障檢修

在對組件式模塊化設(shè)計(jì)的高保真功放電路故障情況檢修時(shí)，此時(shí)應(yīng)該斷開音箱的連接，使得電路處于空載的狀態(tài)下進(jìn)行，當(dāng)開機(jī)狀態(tài)下，聽不到繼電器吸合時(shí)，同時(shí)運(yùn)行燈不亮?xí)r，應(yīng)該及時(shí)分析原因：首先繼電器不吸合時(shí)考慮保護(hù)電路處于工作狀態(tài)，應(yīng)該檢測Q701的9和5引腳的狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)均正常，檢測8引腳，如果電路處于電壓比較低的狀態(tài)時(shí)，考慮電路不導(dǎo)通，1和2引腳正常，可以得知，C701出現(xiàn)漏電情況，及時(shí)更換即可排除?；蛘?，當(dāng)保險(xiǎn)管處于正常情況下，Q7019和5引腳的狀態(tài)正常時(shí)，8引腳處于偏低狀態(tài)，則表征內(nèi)部驅(qū)動(dòng)不導(dǎo)通，檢測1和2引腳，電壓處于異常情況，則考慮電路處于偏零保護(hù)狀態(tài)，檢測C點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)C點(diǎn)位置電壓偏移則考慮該電路出現(xiàn)故障，檢查電阻情況，及時(shí)更換即可排除異常等。

4 結(jié)語

綜上所述，組件式高保真功放電路部位比較復(fù)雜，變化多樣，造成難以檢修，為此，為有效提高對高保真功放電路和揚(yáng)聲器保護(hù)電路的認(rèn)識。本次通過對組件式模塊高保真功放電路以及進(jìn)行經(jīng)常出現(xiàn)的問題剖析解讀，加深對高保真功放電路的理解和認(rèn)識，能夠?yàn)楹笃谘芯空咛峁┮欢ǖ膮⒖肌?/p>