基于组件式模块化设计高保真音响电路的制作与检修

2022-08-17孙为

华东纸业 2022年1期

孙为

(江苏省宿豫中等专业学校江苏宿迁 223800)

0 引言

组件式模块高保真功放电路设计综合学科，涵盖模拟电路、信号处理乃至材料学科以及声学等，包含三个基本的部分：一是音源，是声音播放的信号源，能将电波信号转化为弱点信号播出，但是由于弱点信号是毫伏级的电压，必须采用功放电路推动音源的播放；二是功率放大器，能够将信号源设备的音频信号以理想的方式进行功放等；三是音响，该设备能够将转化后的电信号转换成音频信号，传入人的耳朵当中。高保真功放电路以及扬声器保护电路在整个功放电路中占据重要地位，应用十分广泛，但是由于该工作电路在高电压和大电流的环境下，这就大大提高了故障的出现率，通常地，主要是采用多管直接耦合的方式[1-3]，只要其中一个元件损坏，就会造成声音失真的情况，严重时会造成高保真功放电路内部出现大面积的损害。同时，由于电路部位比较复杂，变化多样，造成难以检修，为此，为有效提高现阶段高保真功放电路和扬声器保护电路的认识，作此分析和研究，以便同行参考。

1 功放电路

抛砖引玉，首先认识一个简单的功放电路以及输入特性曲线图(见图1)，可以发现该放大器的输出工作的状态在零偏置状态下，工作的电流为0，但是可以通过其输入特性曲线来看，该电路产生一定的交叉失真不可避免，同时由于晶体管的各个特性不尽相同，加大失真的后果[2-4]。为有效提高组件式模块化设计的高保真功放电路和扬声器保护电路的认识，对A8150SM功放电路(见图2)做针对性的分析和研究。

图1 功放电路以及输入特性曲线图

图2 A8150SM功放电路

A8150SM功放电路主要是由输入级模块、中间级模块、推动级模块以及输出级模块构成，主要包含有十个三极管(Q501-Q510)，其中，详细介绍如下所示：

1.1 输入级模块

其中，01和03主要构成输入口，其功能主要是为了抑制零点漂移[6]，尽可能降低因为漂移的原因造成噪声现象的产生。一般地，高保真功放电路要求电路具有20赫兹至20千赫兹的相应频率，同时采用直接耦合的方式降低零点漂移，为了克服零点漂移，电路通常采用差分放大器来完成。Q501内部具有两个相同的NPN管，构成差动电路；在构造一个恒流源电路，能够有效抑制零点漂移，因为恒流的静态阻值小且动态差距大，而Q503和D503(和2)就完美抑制了零点漂移。

1.2 中间级模块

中间级模块主要是由Q502、Q504、Q505以及Q506构成，实现对音频信号的电压的放大。该部位主要是利用恒流源的作用[7]，将电压进行有效的放大。在Q506在AB两点之间形成大的直流电压，利用电流电压之间关系，计算UAB的大小，发现两点之间的电压在2.1V到3.1V之间波动，在进行维修时，可以将直流电压调至2.5时，能够使得电路处于导通的状态。由上述可以得到：AB之间能够形成良好的静态电压，能够保证AB两点的信号保持一致，提高电路的对称性。

1.3 推动级模块

其中，Q507(和08)构成推动级，实现对于电流信号的放大，两者之间可以形成良好的对称互补，使得信号在整个周期内能够实现对电流的放大，但是，通常在其两端的基级和集电极之间接入防震电容，尽可能降低因高频产生的电路震荡。

1.4 输出级模块

输出级主要是由Q509(和10)构成。主要作用是实现对信号的功率放大，两者是对称放大器，保证信号在整个周期实现对于数据的放大。通常地，会在射极接入负反馈电阻，改善整个电路的放大特性。一般地，输入和输出级之间都会设有反馈电路，能够将C点直流电压信息及时反馈到输入级，整体上改善放大器的特性。当C点电压升高时，会造成D点的电压上升，T2导通，T1减弱，A点电压降低，随之C的电压降低，能够保证电压保持恒定状态(0V)[2]。

2 扬声器保护电路

该保护电路主要是由TA7317P构成，具有多重功能：零点偏移以及过流保护等[8-9]。

图3 扬声器保护电路图

(1)TA7317P是组件式模块化设计的高保真电路中扬声器保护电路的核心部件，是由日本东芝公司推出的，主要有九个引脚：引脚1主要是对电流的检测，当电流超过0.75时，电路的保护电路会动作；引脚2和3主要是对电压的检测，检测输出级的中电电压；5为负端引脚；6引脚为继电器的驱动输入端，在正常情况下，6引脚电流为正值，继电器处于吸合状态，反之，保护电路工作时，引脚电流为0A时，继电器释放；引脚7为外部时间常数电路；引脚8为开机延时端子，该部位决定开机的延时时间；引脚9为争端供电端。

(2)扬声器电路保护分析

其中主要包含有开机延时保护、关机保护、偏零保护以及过流保护。在连通电源时，电路当中电流比较大，此时，很容易损害扬声器，因此应该接入外部延时保护扬声器，通常采用震荡电路完成，该系统主要是Q701来完成。在电路关闭时，电压下降比较快，导致R701旁边的1引脚瞬间上升，这样会启动保护电路，避免冲击电流对扬声器造成损害。偏零保护电路是维持C点电压保持在0V，当由于因为故障原因造成该点电压出现偏离时，保护电路动作，运行灯会熄灭，此时继电器就会释放，保护扬声器。过电流保护电路主要是由于Q541、Q542以及Q701构成，当正常状态时，保护电路不动作，运行灯亮，反之电路出现异常情况时，中继电器动作，运行灯熄灭，此时就能够保护电路不被外界原因造成损害。

3 故障检修

在对组件式模块化设计的高保真功放电路故障情况检修时，此时应该断开音箱的连接，使得电路处于空载的状态下进行，当开机状态下，听不到继电器吸合时，同时运行灯不亮时，应该及时分析原因：首先继电器不吸合时考虑保护电路处于工作状态，应该检测Q701的9和5引脚的状态，当状态均正常，检测8引脚，如果电路处于电压比较低的状态时，考虑电路不导通，1和2引脚正常，可以得知，C701出现漏电情况，及时更换即可排除。或者，当保险管处于正常情况下，Q7019和5引脚的状态正常时，8引脚处于偏低状态，则表征内部驱动不导通，检测1和2引脚，电压处于异常情况，则考虑电路处于偏零保护状态，检测C点时，发现C点位置电压偏移则考虑该电路出现故障，检查电阻情况，及时更换即可排除异常等。