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转贴:某音响行家对功放IC的评论,内容很长,不过值得收藏
发布时间:2016/4/6 15:14:00 来源:
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我从别的网友那里得知你采用LM4766来制作30W功放机推你的全频喇叭。
早在98年,美国NS公司刚推出LM4700系列功放IC之时,NS公司住香港的总代理(具体负责NS公司音响IC推广的先生叫李永贤)就给过我几款当时新出的功放IC样品试用,如LM3876、LM3886、LM4701等等。美国NS公司还根据我设计的电子三分频音响系统需要专门制作过一片内含4个功放的IC,特点是几乎没有外围元件,带静音功能,在20V电压下每个功放驱动4欧负载可以输出10W额定功率。这片4功放IC样品还在我手里,可以说是在同类输出功率的IC中使用最方便的优秀器件。当时柏力公司正给美国Packard bell公司生产带重低音的多媒体3D有源音响,功放板放在显示器里,工作环境不佳,一台翻修就等于10台白做,因而对功放IC的性能要求很高。由于生产数量大,美国NS公司为争到器件订单,下了点工夫在这款输出功率为10W×2的双功放IC上。起初他们连静音功能都没做好,后来根据我实际研究出来的改进电路修改好了IC内部电路。在用过上百万片之后确认不错,才考虑将两片合成为一体,制作出4功放IC。它原本是最适合做书架式电子三分频音响的功放IC,可惜柏力公司很快垮掉,这款4功放IC也就没批量推出过。
《电子制作》2000年第10期刊登过我写的文章“正确应用好功放IC”,专门介绍了从80年代初到90年代末的常用功放IC实际性能。这篇文章已经是音响制作参考经典,在网上被许多网站引用。我发给你的《怎样成为电子设计制作高手》电子书中也收录有该篇文章。LM4700系列功放IC原本是LM1875的改进型,增加了静音控制功能,正式推出时才有LM4701、LM4766等型号,但反而没有80年代出的LM1875性能好。原因就是NS公司在90年代改用另一种过热过流检测判断方式,反而把后来推出的包括LM3876、LM3886和LM4700系列在内的功放IC都没有做好。详细介绍参看“正确应用好功放IC”一文。简言之,LM4700系列功放IC是美国NS公司推出的功放IC中性能很差的器件,只适合驱动8欧喇叭,驱动4欧喇叭时低音输出不正常,远不如用LM3876和LM3886。注意,LM3876和LM3886千万不要使用瓷片封装方式,否则不如使用LM1875。好多人不知道,LM1876就是将两片LM1875做在一起的双功放,因散热不如分开用两片LM1875好,在内部两个功放同时满负荷输出时,每个功放实际输出功率只能达到一半额定值。却有人评说LM1876比LM1875性能好。还有人把我采用TDA2030A做电子三分频高音单元功放作为依据,贬低LM1875的高音表现不如TDA2030A好。实际二者在高音表现上无区别,而LM1875的低音表现比TDA2030A好。乃是因为以前LM1875比TDA2030A的价格高得太多,我才在中音和高音单元功放选用TDA2030A。
老浦东如果在以前看过上述文章,就不会去玩美国NS公司推出的LM4700系列功放IC,应该会采用SGS公司制造的TDA7294、TDA7295、TDA7296这3个同系列型号功放IC;美国NS公司制造的功放IC中大功率管都是三级管,而SGS公司制造的TDA7294、TDA7295、TDA7296功放IC中大功率管乃是场效应管,耐热性能优良。LM4700系列功放IC在我手里是废物,LM3876和LM3886在我手里也只是摆设,根本不考虑使用它们。当初NS公司的产品推广人员和技术工程师在珠海请我吃饭,央求我在设计电路时使用LM3886,我说我并不希望自己的老板破产,大家各为其主,我只能选用TDA7294、TDA7295、TDA7296这3个功放IC。总的来说,SGS公司制造的功放IC质量都不错,在此行上明显比NS公司更专业。
98年,柏力公司总经理从上海买来一对售价为11000元的BOSE 363组合音箱来与我设计的电子三分频有源音响系统进行试听对比。BOSE 363采用高、中、低三个单元喇叭:高音单元为丝膜半透明球顶高音,表现水平绝不比丹麦的丝膜半透明球顶高音差,外观也更漂亮;中音单元为锥盆结构,制作也很漂亮;低音单元为6.5寸松压盆泡沫边喇叭,安装在箱体内部,从外面看不到低音喇叭;BOSE 363的箱体设计为低音炮方式,开口是长条矩形。特点是无论放什么音乐,只要有低音出现,总表现出“的士高”风味,80Hz很突出。老板让工厂照着BOSE 363制作出完全相同的箱子,低音单元使用6.5寸掺羊毛盆泡沫边喇叭,中音为我一直使用的最低档铁面壳纸盆球顶结构(该款喇叭是上海“银笛”的杰作,高音是你看到的普通丝膜球顶高音(也是上海“银笛”的杰作)。我以前之所以喜欢用“银笛”喇叭,就是它比其它品牌喇叭价格便宜。BOSE 363采用TDA7294制作的功放来推,输出50W功率失真小于0.1%;自制音箱用我还是在92年设计的电子三分频功放电路推动,低音功放为一只TDA1521接成BTL输出方式只有24W;中音和高音功放各为一只TDA2030A接成OTL输出方式,因银笛铁面壳纸盆球顶中音只有8欧规格,驱动功率只能达到6W;高、中、低三路总共只有36W。在使用同一台CD机播放相曲子的情况下切换对比试听,音量开到都没有产生失真的相同响度。找了几十人来听,结果是大部分人分辩不出二者之间有差别,少数有经验的人在闭目仔细聆听后,辨别出是电子三分频有源音响比BOSE 363无源音箱声音好。尤其是请柏力公司先前的董事长自己听,在他感觉哪个更好时马上检查切换开关状态,每次被判断为好的都是电子三分频有源音响,而他没有检查切换开关状态时认定声音好的肯定是BOSE 363音箱。这个对比试听实验终于使董事长完全心服,从而使他在一个月后的董事会
上被解除职务时没有再与总经理作争论。后来,这对BOSE 363音箱改用100W以上功放驱动,播放的士高流行音乐,马上就显示出中音声压更高的优势。于是,又有人误以为BOSE 363音箱没有电子三分频有源音响声音好,是因为放大器功率不够大的原因。对此,我已事先给老板作了说明解释。99年,我制作出200W电子三分频有源音响后,就再没有谁说BOSE 363音箱没有电子三分频有源音响声音好是因为放大器功率不够大的原因了。当时也正因为总经理的弟弟对BOSE 363音箱造型特别欣赏,采用6.5寸低音喇叭制作的电子三分频有源音响是仿BOSE 363音箱结构,成为低音没有空气动荡感的士高风味。同时也做了倒相箱的电子三分频有源音响,但改用了5寸喇叭。实践证明,5寸喇叭做低音单元,无论如何也产生不出空气动荡感,而用5寸喇叭做书架音箱又显得不够小巧。相比之下,采用4寸喇叭做的书架式电子三分频有源音箱是最受国内外同行一致好评的款式。
为了澄清BOSE公司并非是做Hi-Fi的行家,99年,我们从惠威买了一对采用大口径平膜喇叭和6.5寸低音单元组合的书架音箱(价格为2400元)来做听音对比。仍采用TDA7294制作的50W功放来推,与采用5寸低音喇叭的电子三分频有源音响进行对比,在声场范围上明显是电子三分频有源音响要好,播放交响乐,电子三分频有源音响的整体分解能力远比级后分频的惠威音箱要强的多。但是在播放单独演奏的乐器时,就是惠威音箱表现得更出色。尤其是播放钢琴,平膜喇叭显示出比球顶结构喇叭明显更好的优势,声音清晰自然,而采用丝膜球顶高音播放钢琴就明显感觉虚而不实。平膜喇叭在播放弓弦提琴演奏的乐曲时也比丝膜球顶高音更清晰自然,而播放弓弦乐曲是丝膜球顶高音的强项。先前用BOSE 363音箱做对比时,无论播放什么音乐,都不如电子三分频有源音响表现出色,原因就在于它的中音喇叭是锥盆结构,高音喇叭也是同档次的丝膜球顶结构,不可能具有优势。在柏力公司负责做音箱的厂长汤先生也是一位资深的发烧友,香港人,他从珠海斯巴克买了一台5000多元的小功率胆机(特点是松香味足但输出功率仅十几瓦)来推一对2000多元的两分频丹麦书架音箱,高音单元是丝膜球顶结构。后来与采用5寸低音喇叭的电子三分频有源音响进行对比,就干不过电子三分频有源音响。这便是内行人并不欣赏丹麦音箱的原因。平膜喇叭肯定比丝膜球顶高音喇叭表现好,但振动幅度受限,不能替代大口径布膜球顶中音喇叭。
再来说你的全频带喇叭,当你使用仅能输出30W的LM4766劣等IC来制作你的功放机时,已经注定整个系统必定是低档“发毛”音响。我在前面已经告诉过全频带喇叭的特点是经得起高音冲击折腾。某些外行们认为,专业音响(通常指舞台音响)在几千元低价位才使用高音喇叭与低音喇叭进行组合,而在超过万元的高价位上要使用全频带喇叭,因而全频带喇叭才是水平更高的东西。其实他们不知道,由于舞台音响要求达到较高的声压级,为此需使用灵敏度为100db的喇叭,这等于减轻了对功放机的输出功率要求。但喇叭输出的声压级要靠振动盆推动空气来产生,无论是多高灵敏度的喇叭,最大振动幅度都限制在结构设计范围内。因此,如果高音要达到远超出平常的声压要求,舞台音响常常要达到120dB以上的响度,如果仍然使用专门的高音喇叭播放,就必须使用十到上百只高音喇叭来构成音柱或音壁。用10只喇叭组合才能使输出声压最多提高10dB,用100只喇叭进行组合才能使输出声压最多提高20dB!Hi-Fi类高声压输出系统就必须采用音柱来进行播放,制作成本很高。惠威曾经做有使用十几只中音单元和十几只高音单元构成的音柱,低音也采用多只喇叭构成音柱,其价格当然就低不了。而且Hi-Fi类喇叭的灵敏度通常在90dB之内,推动十几只喇叭构成的音柱,放大器的输出功率也得提高到超过千瓦的输出能力。所以,在声压要求较高的舞台音响中,采用全频带喇叭完全是出于无可奈何的办法,以牺牲音质来换取输出足够高的声压。国外舞台音响制造商当然不会告诉大众,这是没有更好解决办法的权宜之计。事实上,在大声压输出状况下,全频带喇叭上的小纸盆根本就不能正常工作,也就是在低声压输出状况下蒙蒙测试仪器,得到一条高音似乎也能达到20kHz的曲线。
到此,老浦东应该明白自己弄错了设计思路。在网上看到有人买了你的功放后,反复寄给你修改了7次,看上去服务挺到家。然而请想一下,如果厂家制造的产品发生“招回”反修事情,不仅产品名气要受到极大损害,经济损失也招架不住。柏力公司在99年第一次小批量生产200台电子三分频有源音箱时就发生过一个意外问题。我做样机使用的一只大功率场效应管(用于电源软启动和做电子滤波),正式生产时采购部没买到同厂家的货,换了另一厂家的同型号场效应管,结果发生关机自激,产生怪叫哼声。本应该在组装时马上通知我给予解决,但厂里没当回事,装完算数。销售部也没当回事,直接发货出去,然后才告诉给开发部。我知道后马上将问题解决,要求厂里翻修后才可以发货。但货已发出,虽然不影响使用,但还是有过半数的用户不能接受关机怪叫声,只得招回返修。一来一去,光运费都比加工费高出十倍,等于一分钱都没得赚。
你可能以为我在拆你的台,事实上我在头一次发贴给你时,并不知道你在做全频带喇叭。我的目的很明确,希望有志于振兴中国音响业的人士携手合作,有钱出钱,有技术出技术,共同把中国音响推向世界先进水平。在元件制造方面,中国落后于国外工业技术领先的国家,但在设计音响电路和鉴赏音响方面,中国人一点不比国外落后。这几天多查看了一下与音响相关的网页,发现国内已经有企业开始推出电子三分频有源音箱,日本人正在掀起玩电子四分频、电子五分频的音响。雅顿也推出了电子分频“猫王”系列音响系统,但雅顿的做法是把AV多声道系统利用来做高、中、低三个单元使用,属于低级玩法。青岛达菲音响已在推改造旧音箱的内置电子三分频功放,电路板照片看上去很吓人。其实用我设计的50W通用型电子三分频功放就足以满足普通大众的使用,而且造价不高。
现在已经不是10几年前的时侯,那时没有IT网,就靠数量有限的几家电子报和音响杂志做宣传。成都《电子报》老主编王有春曾告诉我,他先前也反感“玄吹派”,但后来发现玄吹促使了音响业发展,愿意给“玄吹派”提供宣传场所,反而不愿意登反对玄吹的文章。虽然我的许多篇与音响相关的技术文章曾在《电子报》上刊登,但基本上没有刊登过我反对玄吹的文章。例如赵娜丽在《电子报》上玄吹达华的傻瓜功放如何了得,简直就像红楼梦里刘姥姥第一次进大观园时的吃惊表现。我当时怀疑是中山达华出钱请赵娜丽做枪手,替他们做广告玄吹,蒙初入行道的爱好者买质量非常一般的傻瓜功放来用。“发烧轩主”也在上海的《无线电与电视》杂志上玄吹傻瓜功放如何如何好。94年,我在珠海买过达华的傻瓜功放给人修功放机,发现很容易损坏,实际测试性能也不佳。打电话向达华厂咨询,达华厂先推说是买到了冒牌货,他们的产品有特别的防伪标志,我买的傻瓜功放上就有他们所说的防伪标志。达华说没上过锡才可以退换!我事先又不知道达华的傻瓜功放是可靠性很差的货色,当然也
就没防着先弄过插排来连接。91年,《电子报》介绍了日本刚推出的AN7188双功放IC,该器件更是糟糕,有位朋友买了四片给我试用,两片刚通电就炸裂,另两片也在正常工作很短时间后,重新开机时炸裂,幸好没伤着人。最早出的TDA2030也很容易自激损坏,后来出的改进型TDA2030A才把性能做可靠。这些情况在当时反馈速度很慢,大众没有话语权,报刊杂志也怕刊登揭露消息与厂家扯皮,都只说好的情况。产品质量不好也能混上很长一段时间。但现在不同了,人们可以通过IT网马上把实际使用情况爆光。产品质量不好,很难蒙混下去。以你推出的全频带喇叭加LM4766功放IC作驱动,再加上用PVC管制作的密宫箱,内行一看就知道老浦东尚是门外汉。
关于用测试曲线蒙人,惠威算干的够漂亮。实际上,同一批完全一样的喇叭,听不出有任何差别,但测量它们的声压频率响应曲线,会出现明显的差异!而且只要调整测量咪头的接受方向和位置距离,对同一个喇叭进行测量也会表现为差别很大的曲线。谁还不会把最好看的曲线拿来做宣传?上海飞乐和银笛,都是按照规定给喇叭标平均失真指标,一般在不大于5%之内。而惠威是把270Hz左右的最低失真值标住成喇叭的失真指标,可小于0.2%,于是让大众以为惠威的低音喇叭比飞乐和银笛的低音喇叭要高级的多。其实使用相同材料制造的喇叭都是相同的档次。最有意思的是,惠威把看守仓库的老头拍照作为十分懂得欣赏音乐的行家宣传,确实让人感觉真有那么回事。如果把老浦东的形象拿来做宣传,也能令人感到特别的联想。在做广告宣传方面,惠威老总姚洪波是玩得很漂亮。不过现在因为有IT网,只要有人看到真相,马上在网上公布,就起不到蒙人作用了。故此,现在已经进入拼真才实力的时代,先得以公认的知识和器件把人说服,人们才会愿意去听,然后才会把东西买走。东西好才有回头客,才会有人自愿去做产品推荐。
可能老浦东还不太熟悉消费者保护法,如果消费者买到价格较贵的商品,反修超过2次就可以退货。如果确认是劣质产品,还要按销售价格处罚一倍赔偿给顾客。如果没开发票,工商局先根据偷漏税行为处罚商家,将收据换成发票,然后再按照消费者保护法受理处理。所以,千万不要以为给顾客多次修改售出的商品是好事。除非卖的不是商品,而是专给人搞修理,修好为止。再退一步说,按照老浦东这样的弄法,怎么可能应付得了大量顾客?
所以,我十分希望老浦东别在蛮干下去。就全频带喇叭加LM4766作功放驱动的系统,我不可能感兴趣听。如果老浦东不想改变做法,大家就只是交个朋友。如果老浦东愿意改变做法,我把电子三分频的成熟电路送给老浦东使用,尽快把市场打开,做出批量。我把上海做喇叭的好朋友也介绍给老浦东,大家好好合作闯出条道路出来。另外,我这里还有一点以前做的TDA7294专用PCB板可以送给老浦东去制作50W功放机。98年,TDA7294要28元/只,现在应该已经降价到10元之内。美国NS公司号称输出50W的LM3876明显比TDA7294差得太多,我还有点LM3876陶瓷封装样品,也可以送给老浦东。LM4701还有几只样品,也一起送给老浦东。我做的电子三分频书架音箱采用用的是TA8200和TA8201做功放。不是我喜欢这款IC,而是柏力公司先前请的YAMAHA美国工程师在设计全频带喇叭有源音箱时,选用了日本出的TA8200系列功放IC,特点是性能稳定,但外围电路略显复杂。美国工程师开发的3.5寸全频带喇叭有源音箱未能打开局面,我去柏力前就已经停产,因而在工程部存有几十片TA8200和TA8201。就器件来说,我现在对铝带高音喇叭感兴趣,希望铝带高音喇叭降价到大众容易接受的的200元之内。老浦东如果有铝带高音喇叭,我愿意拿那对丹麦丝膜球顶高音同老浦东换一只铝带高音喇叭来研究。惠威那只软球顶中音价格也挺高,但没有上海朋友做的软球顶中音喇叭好,我也可以用一对软球顶中音喇叭再换一只铝带高音喇叭来配对用。丹麦丝膜球顶高音在我看来是普通喇叭,上海朋友做的软球顶中音喇叭才是好东西,市面上买不到,仅有两对样品。
我暂时还不想来中山,中山在93年就有一个挺大的嘉华电器城做中低档音响。爱浪从佛山搬到中山后,中山音响的名气才比以前大,但他们不是做Hi-Fi的行家。这样,我把可以供老浦东使用的PCB板和IC先寄给你研究。东西已经在18号寄出,PCB板是TDA7294、TDA7295、TDA7296专用单路功放板,请老浦东自己去买这三种型号中任一款来用。LM4701和LM3886各寄了4片给老浦东,仅供研究,不推荐用到产品上。因LM4701和LM3886属于效果不佳器件,以前做的PCB板早就当垃圾扔掉。TDA7294的PCB板就一直留着,但IC就没得多余。其他发烧友如果想用TDA7294制作功放机,我还有几片双路输出的PCB板可以赠送,但邮寄费与购买包装盒子的费用得自己出。如果用快递寄来,请自己打听好快递费。需要者请先发电子邮件给我,本人在电子制作行业早就是DX级的知名人士,不会为20来元邮费钱骗人。普通功放板对我没有使用价值,可以送给用得着的人。而以前做的电子分频功放板当
时就全都被朋友们瓜分光,想要就得重新请电路板厂去制作。问题是电路板厂在7年前出的菲林和制作的丝网早就不再存在,一般只保留一年时间。重做要出制版费150元,做板数量少了不合算。除非有批量,否则我不会去做板。
这是早已经刊登过的参考经典,原文正确使用好功放IC
80年代以前,输出功率仅几瓦的声频功率放大器都要采用分立元件来制作。进入80年代后,国内开始研制生产出一些小功率的功放IC,但由于这些功放IC的性能指标不佳,尤其是可靠性比较差,很快就被国外生产的功放IC所取代。日本生产的HA1392、TA7240曾经是80年代用得非常普遍的功放IC。HA1392与TA7240的输出功率都只有4W ~ 6W。HA1392的工作频率上限较低,电源极性接反就即刻损坏。TA7240的外围电路设计难度较大,静音控制易受外界干扰而产生误动作。意法SGS公司在80年代初开发生产的TDA2030A算是比较好的一款功放IC,它的输出功率能够达到12W以上。尽管SGS公司在TDA2030A基础上又研制出TDA2040、TDA2050功放IC,使输出功率能够达到24W,但由于它们的电源适用范围只有±22V,如果使用未经稳压的整流滤波直流电供电,它们实际上都只能给4Ω负载输出12W功率。美国NS公司在80年代开发生产的LM1875功放IC,比SGS公司生产的TDA2030A功放IC输出功率高出一倍,原因就在于它的电源适用范围可以达到±30V。如果使用稳压直流电供电,TDA2030A与LM1875实际上都能在±18V供电条件下给4Ω负载输出24W正弦波有效功率。而且提高供电电压,除了使LM1875在更低的输出功率下发生功耗过载保护动作外,并不能增大输出功率。作为早期开发的功放器件,TDA2030A与LM1875都没有静音控制功能,对电源纹波的抑制能力也不够强。荷兰菲利普公司在意法SGS公司推出TDA2030A之后不久,也开发生产出一款性能指标类同的TDA1521Q双功放IC。该款功放IC的电源适用范围也是±22V,能够同时给两个4Ω负载分别输出12W功率。由于TDA1521Q已把决定放大倍率的负反馈电路做在IC内部,使用上相对比较简便。此后,菏兰菲利普公司又推出一款型号为TDA1514A的高性能功放IC,产品介绍资料上称它能够输出40W的功率。但是,实际的使用实验证明:在使用稳压直流电源供电的情况下,TDA1514A能够可靠工作的电源电压只到±18V,给4Ω负载输出的正弦波有效功率为24W。如果将电源电压提高到±20V以上电压,TDA1514A将出现过载保护动作,而且所进行的过载保护动作表现为半波截止输出。这样,人们只能把TDA1514A的工作电压设计为与LM1875相同的工作电压。
在90年代以前,电子器件生产厂商提供的功放IC输出功率实际都在30W以下。在经过10多年的努力后,美国NS公司和意法SGS公司都在90年代期间相继开发生产出多款输出功率超过30W的功放IC芯片。其中,LM3876、LM3886是美国NS公司的代表作,TDA7294、TDA7295、TDA7296是意法SGS公司的代表作。这些功放IC芯片都具有很小的安装体积和多项安全保护功能,使用上很可靠。但同时也正因为功放IC芯片需要有很可靠的过热、过流、过压、过功耗等多项安全保护功能,生产厂家在设计IC芯片的内部保护电路时,可能会因为所采取的检测方式过于敏感或欠成熟,出现一些不够良好的问题。生产厂家没有在其产品介绍说明中将这些缺陷写出来,固然有可能是不希望自己的产品销售受到影响,但更多的原因是他们自己也未必发现了这些缺陷,而需要用户在使用过程中将发现的问题反馈给生产厂家,他们再去改进开发新的器件。譬如,美国NS公司的音响工程师曾给我推荐使用他们生
产的功放IC,其中有一款型号为LM4701(样品型号为LM4700),该款功放IC据说是替代LM1875的器件,它具有静音控制功能,输出功率比LM1875高。但实际的使用证明:LM4701在推动4Ω负载时能够正常工作,不出现误保护动作的电源电压不可以超过±20V,最大输出功率只有20W。如果电源电压超过±20V,譬如为±22V时,输出功率不但不会增大,100Hz以下低声频段能够正常输出的功率会降低到只有10W。虽然在±26V稳压电源供电下,LM4701可以给8Ω负载输出25W功率,但因其电源实用范围只有±32V,在使用非稳压直流电源供电情况下,LM4701可以给8Ω负载输出的功率还达不到20W。又譬如,意法SGS公司生产的TDA7264双功放IC,产品介绍资料中标明它的最高工作电压为±25V,最大输出电流为4A,比TDA2030A的性能指标(最高工作电压为±22V,最大输出电流为3.5A)要高。但实际的使用证明:TDA7264在推动4Ω负载时,能够可靠工作,不出现误保护作的电源电压不可以超过±15V,相应的输出功率只有2×12W。此外,TDA7264工作时器件上的发热温度(测试点放在IC金属片上)应保持在70℃以下。否则, TDA7264的内部过热保护电路会因为IC在较高的发热温度下工作产生累积效应,在连续工作30分钟后出现“软保护”而使其能够输出的功率降低到正常值的1/4以下。本来,理想的过热保护功能应该是在功放IC的发热温度达到最高允许值时关断输出,待其温度冷却至比最高允许值低若干度时重新恢复输出。TDA7264工作之后,发热温度在短时间内达到110℃也没有出现过热保护,工作情况良好,人们会因此误认为TDA7264具有很好的温度特性而降低对它的散热要求。美国NS公司在80年代生产的LM1875功放IC虽然没有静音功能,但其内部设计的过热保护功能已接近理想要求,因此直到如今还继续被音响生产厂大量选用。但是美国NS公司在90年代生产的LM3875、LM3886大功率功放IC,在过热保护功能方面的表现却很令人失望!尤其是采用陶瓷绝缘封装的功放IC,因其导热状况不佳,LM3875在推动4Ω负载时,连10W以上的正弦波额定功率都不能连续输出。就是改成8Ω负载,陶瓷绝缘封装的LM3875能够正常输出30W正弦波额定功率的时间也仅能维持几秒钟就开始出现杂波。同样,陶瓷绝缘封装的LM3876,在推动4Ω负载时能够正常输出40W正弦波额定功率的时间也只能维持几秒钟就开始出现杂波。必须使用金属片导热的封装器件,并保持功放IC金属片上的发热温度不超过85℃,LM3875(或LM3876)、LM3886才能分别给4Ω负载正常的长期输出30W与50W正弦波额定功率。因此,人们在使用LM3875、LM3886等功放IC器件时,一定要给它们配上足够大的散热器。同时,用于给功放IC金属片绝缘的导热片厚度应尽可能薄,不要超过0.3mm,这样才能确保功放IC与散热器之间的温差只有几度。
意法SGS公司在80年代生产的TDA2030A功放IC,在过热保护方面的表现比美国NS公司生产的LM1875略差,它的特点就是当功放IC金属片上的发热温度超过105℃时输出信号波形上将出现杂波。而LM1875功放IC在发热温度低于最高允许值时,输出信号波形始终保持正常。只有当IC金属片上的发热温度达到115℃后,LM1875功放IC才关断输出。TDA2030A功放IC金属片上的发热温度也是要达到115℃后才关断输出,所以它有一个不稳定工作的温度段,好在这个温度段已经是很高的温度,对使用没有明显的影响。令人感到欣慰的是,意法SGS公司在90年代推出的TDA7296、TDA7295、TDA7294几款实际输出功率都能达到50W的功放IC,在过热保护方面的表现已经做得非常良好。它们在功放IC的发热温度低于最高允许值时,输出信号波形都始终保持正常良好。必须在功放IC金属片上的发热温度达到115℃之后,它们才关断输出。相对于其它大功率放大IC来说,意法SGS公司生产的TDA7296、TDA7295、TDA7294确实是其中的佼佼者。图①、图②是采用TDA7294功放IC设计的单、双声道50W通用功率放大电路,其中的MUTE输入控制端悬空时功放IC关断输出。将MUTE输入端与中点地连通后,功放IC进入工作。人们可以在MUTE输入端到中点地之间接入一只开关来控制功率放大器处于工作或静音状态中。具体使用时,完全可以直接用TDA7296、TDA7295代换TDA7294。图③~图⑥分别是对应的单声道与立体声双声道50W通用功率放大电路的印刷电路图和PCB排板铜箔图,可供人们参照仿制。经实际测试:这两个功率放大器本身的静态输出背景噪声电压不大于0.25mV,在4Ω负载上输出1W功率时的信噪比已大于78dB,因此在4Ω负载上满功率输出50W功率时的信噪比将高达95dB。有了性能良好大功放IC,人们自己制作高水平的Hi-Fi音响系统和自己制作高水平的多声道家庭影院音响系统,就不再成为困难之事。
(图①~图⑥位置) 程稳平2000年1月17日
这篇也早发表在电子制作上了自制高品质红外遥控音量调节器程稳平《电子制作》在2000年第7、8两期连续刊登了我设计的“200W电子三分频高品质有源音响”后,许多爱好者来信询问为什么没有给它设计音量调节电路。其实,我在推出200W、50W、18W系列电子三分频高品质有源音响之时,已经设计了可供它们通用的音量调节电路。我之所以没有马上将其介绍给大家,原因是需要进行反复地仔细研究后,才可以把最佳的作品提供给爱好者去仿做。
对音响电路有过研究的人,大都知道TA8184、LM1036、TDA1524这些专用于音量控制的直流音调IC。其中,TA8184的性能指标最好。LM1036的音质也不错,但它的左右声道平衡不够好、相差可能超过2db。LM4016 是LM1036的升级品,增加了3D环绕声处理功能。TDA1524的音质不佳,听感上明显单薄,人们一般不选用它。由于这些直流音调IC带有高低音调节功能,它们的输出信号峰峰值虽然可以达到8V,但输入信号的峰峰值最大只允许达到3V。然而从CD机输出的音频信号,除小型携带机外,一般都可以输出超过6V峰峰值的音频信号。现代录制的CD音乐节目都频繁出现超过4V峰峰值的音频信号,当把CD机输出的音频信号直接输入这些直流音调IC中时,幅度稍大的信号就要出现削波。为了防止信号削波,必须先将信号源输出的音频信号衰减10db才能输入到直流音调IC中,然后再对直流音调IC输出的信号进行相应的放大,结果是使整机信噪比下降了10db。以TA8184和LM1036来说,它们自身的信噪比在电路设计达到最佳时也只有80db,在经过上述先衰减再放大的处理后,整机的信噪比最多只能达到70db。这样的性能指标,显然达不到高品质音响系统的要求。就是对音质要求较低的多媒体音响系统,由于经常播放幅度大的低音信号,如果不采取先衰减再放大的处理方式,也不宜使用这些曾在上个世纪80年代风光过的直流音调IC了。
在高品质音响系统中,音量调节是很重要的环节。当音频放大器的信噪比已经做到90db以上时,音量调节器的信噪比如果不够高,整体的播放效果就会受到明显损害。普通电位器由于电阻膜片的空间面积比较大,很容易产生外部感应噪声。当把电位器旋到两端时,电位器产生的感应噪声较小。当把电位器旋到中间常用位置上时,电位器产生的感应噪声最大。实验证明,使用普通电位器做音量调节,在把电位器全部屏蔽起来,直接把信号源输出的音频信号加到电位器上时,整机的信噪比仅能够达到60db左右。要想降低电位器产生的外部感应噪声,只能使用低噪声放大电路将信号源输出的音频信号先放大10倍后,再将它加到电位器上。这样做的难点是前置低噪声放大电路需要使用较高的工作电压,必须超过±40V,才能在不发生信号被削波的情况下提高整机信噪比。由于加在电位器上的音频信号幅度被放大了10倍,在电位器上产生的热损耗也将增大100倍,因此不能再使用普通碳膜电位器,必须改用由若干个金属膜电阻串联构成的有级非连续调节的特制电位器来调节音量。这种特制电位器产生的热噪声比普通碳膜电位器产生的热噪声要低得多,价格也要贵得很多。许多高品质音响系统常采用这种方式来调节音量,但既便如此,整机的信噪比也仅能够达到85db左右,很少能够超过90db。所幸的是,在上个世纪90年代后期,国外已经有多家电子公司生产出新一代的音量调节专用IC。其特点是将一系列微型电阻串联集成在IC内部,通过集成在IC内部的数字电路控制电子开关实现触点切换。由于集成在IC内部的微型电阻体积非常小,几乎不会产生外部感应噪声,这些音量调节专用IC的信噪比都能达到90db以上,非线性失真不大于0.01%,输入、输出信号的峰峰值都允许达到电源电压值。以典型的音量调节专用IC芯片TC9235或SC9153来说,工作电压取为单9V或双±5V时,输入、输出信号的最大峰峰值可达到9.3V或10.3V,信噪比可达到100db,它们显然是性能良好的音量调节器件。
有了性能良好的新一代音量调节专用IC,人们只要按照生产厂商提供的应用电路进行设计排板,就可以制作出适合高品质音响系统使用的音量调节器了。但是,要把它制作成一个完善的音量调节器,人们还需要把红外遥控电路和音源切换电路也增加上去。图①所示电路即是我采用SC9153音量调节专用IC设计的具有2路音源切换选择,可进行手动调节和红外遥控的通用型音量调节器。我之所以选用SC9153来调节音量,是考虑到开机通电时的初始状态应该是一个合适的小音量状况。TC9235在开机通电时是处于最大衰减(-78db)状态下,只要关机重新打开电源,就必须给它调节很多步(2db/步),才能使输出音量达到先前的使用状况。SC9153的调节范围为0 ~-66db,它在开机通电时并不是处于最大衰减状态下,而是处于比较合适的小音量状况。为了弥补有级调节的缺陷,我在SC9153芯片的第4、第13脚与中点电平之间分别串入了1K阻值的双连电位器RW1,通过它可以将经过SC9153衰减输出的音量在大约3db的小范围内进行连续调节,从而使之更加符合各人喜好。在该电路图中,采用了人们熟悉的红外发射芯片SC9148和与之配对的红外接受芯片SC9149来实现遥控操作。另外,还使用了一片4二与非门(74LS132)和一片6反相器(74LS06)来实现手动按键和红外遥控与SC9153之间的连动控制要求。此部分属于经典附加电路,人们只要按照电路图中给出的参数选用元件,无须做任何调整就能正常工作。特别需要说明的是,该电路图中使用了一只性能指标不是很优秀的模拟开关芯片CD4051来切换信号源。从参数上看,模拟开关芯片的非线性失真可以达到0.2%,通道之间的隔离度也只有40db,这确实不是很好的性能指标。但由于模拟开关芯片具有高达100db的信噪比和很宽的通频带,同时输入、输出信号的电压峰峰值都允许达到电源电压值,而不大于0.2%的非线性失真已经小于人体听感上的分别能力,左右声道之间的隔离度只要达到30db就可以将它们分辨出来,因此用它来做音源切换完全能够获得良好的实听效果。当然,在使用之时必须把不用到的信号源关闭,以防止出现信号源串音。
图②、图③分别是该音量调节器的主、付印刷电路图。图②主印刷电路板必须装在金属屏蔽盒之中,金属屏蔽盒与印刷电路图的信号地须保持连通。图③付印刷电路板安装在金属屏蔽盒外面前面板上,它与主印刷电路板之间用两条6排线和一条3排线进行连接。由于印刷电路的排板是否合理对最终的工作状况将产生极大影响,为了取得最佳的效果,高鹏程先生专门对它进行了两次排板,并制作出实物样机验证各项指标都达到了设计要求。图④与图⑤分别是红外遥控部分的原理图和印刷电路图,原理图是IC生产厂家提供的标准应用电路,印刷电路图则是根据市面上买到的现成塑壳设计而成,人们可以根据自己实际找到的红外遥控器塑壳另外排出印刷电路图。图⑥、图⑦、图⑧是供爱好者直接仿制的PCB铜箔图,想自己仿制的音响爱好者,请根据自己的需要设计出音量调节器的外壳结构图。
 
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