1、ASW 低音炮设计制作本放大器是为笔者的 ASW 低音炮度身定制的，具有简单可靠、性能优良、使用灵活等特点。若将其均衡电路参数稍作修改，也适用于其他类型的超低频音箱。现将其电路原理、制作及安装方法等介绍如下。一、电路工作原理本放大器包括频率均衡、功率放大、电源等几个部分。1、频率均衡电路10 英寸单元 ASW 低音炮的低频下限选 36Hz，这一指标已很不错，但重放 36Hz 以下的超低频时份量仍感不足，若使用的是 8 英寸或 6.5 英寸单元制作的超低频音箱，低频下限一般只能达到 42Hz 以上，重放超低频时更是捉襟见肘，力不从心。这时听到的多半只是超低频的谐音。故均有必要通过均衡电路预先对
2、40Hz 以下的超低频份量予以适当提升，以充分发挥音箱的潜能，改善重放效果。此外，不同类型超低频音箱的低频上限也各不相同，与主音箱低频下限的配合也就不一定适当，可能造成系统中低频段的响应失真。故也有必要通过均衡电路对超低频音箱的频率上限进行调整，使之能与主音箱的低频下限完美配合。而 20Hz 以下的次低频人耳虽不可闻，但音乐信号中则可能存在 (包括噪音)，一旦进入音箱，单元锥盆的振幅极大，会产生大量可闻的失真信号(如调制失真、二次、三次谐波失真等)，故也需要通过均衡电路予以衰减。具有上述多种功能的均衡电路通常比较复杂。为简化起见，本均衡电路选用了最为简单有效的高 Q 值高通有源滤波器加可调式无
3、源低通滤波器的电路形式( 见图 1)。图中，L、R声道信号经 R1、R2 相加(接解码器超低音输出端子时只需从一个输入端接入)，再经音量电位器 VR1 调节后，送往 IC1a 与外围阻容元件组成的高 Q 值高通滤波器。该滤波器在不同Q 值时具有如图 2 所示的通带特性。当 Q0.7 时，其转折频率 fp 处会形成一个峰，Q 越大，峰越高 (提升量越大)。利用这一特性，且 Q 值取得适当，便可按要求在提升超低频的同时衰减次低频，且电路十分简单，该滤波器的电路特点是具有等值的滤波元件 C、R 和一定的增益，且 Q 值通过电路增益 A来控制，其中A=1+R4/R3Q=1/(3-A)Q 值决定后，fp
4、 处的提升量也就决定了。Q 值和 fp 的大小应根据音箱的结构和低频下限来选取，合成后的响应曲线才会平坦。由于 ASW 式音箱的低端下降斜率为 15dB/oct，可取 Q=5 左右，这时滤波器的提升斜率约为 14dB/oct,故本电路取 R4=39k，R3=22k，这时A=1+39/22=2.77Q=1/(3-2.77)4.4若所配音箱为密闭式的，可取 Q=4，提升斜率为 12dB/oct，若所配音箱为倒相式的，Q值可取 810，但不宜超过 10，否则电路可能不够稳定，这时超过 20dB 的提升量也是100W 以下的功放和音箱难以承受的。fp 值要取在音箱频响曲线的低端转折频率 fL 的半倍频
5、处。本电路所配音箱的 fL 在 44Hz左右(见图 3 曲线 1)。故取 fp=22Hz，这样滤波器的响应曲线(见图 3 曲线 3)，才可与响应曲线 1 对称互补，合成的响应曲线(见图 3 曲线 2)就比较平坦，理论上可使音箱的 fp 由原来的 36Hz 扩展到 22Hz，但由于扬声器低频端的效率较低，实际上只能扩展到 28Hz 左右，尽管如此，其实际效果已相当理想(一只采用 15 英寸单元的巨无霸音箱，其 fp 也在 28Hz左右)。fp 确定后，滤波元件 C1、C2、R5、R6 便可由下面的公式确定，即C1=C2，R5=R6，fp=1/2CR=159/CR式中，C 的单位为“uF“，R 的
6、单位为“k“，因受阻容件标称值的限制，本电路取C1=C2=0.330uFR5=R6=220kfp=159/CR=159/0.033220=21.5(Hz)从图 2 中还可以看出，这种高 Q 值滤波器响应曲线的低端下降斜率达 24dB/oct，可大幅度衰减 fp 以下的频率成分，故可在大幅提升超低频的同时大幅衰减次低频。信号经高通滤波器提升超低频后，从 IC1a脚输出，送到由 R7、R8、VR2 和 C3、C4组成的可调式二阶无源低通滤波器作进一步处理，该滤波器中的 C 值及 R 值也相同，其响应曲线高端转折频率fH=159/C3(R7+VR2)按图 1 所示元件值，该滤波器的 fH 值可通过调
7、节 VR2 在 52Hz 与 185Hz 之间随意改变，图 3 中的曲线 4 是 fH 调至 55Hz 时该滤波器的响应曲线，由于超低频音箱原有的上限频率约为 110Hz，故本滤波器与其配合后，合成响应曲线的高端转折频率实际上只能在 52Hz至 110Hz 之间调节。而滤波器 fH 值的高点取至 185Hz，主要是为了使音箱原有的频率上限不会被滤波器该点附近的过渡特性所压缩，相应地可与低端频响为 50Hz 至 110Hz 的 AV主音箱配合使用，获得较平坦的整体响应曲线。当然，也可通过调节 VR2 获得不同的低频效果，以满足不同人的听音喜好。信号经低通滤波处理后，已形成所希望的均衡特性，再经
8、IC1b 构成的跟随器缓冲“隔离”后通过 R9、C5 送往功率放大器输入端(A 点)进行功率放大。2、功率放大电路用于驱动超低频音箱的功率放大器，主要要求其具有足够的驱动电流、较低的内阻、较高的稳定性和可靠性，其他性能则没有特殊要求。这里我们选用了如图 4 所示的全直流全对称互补功放电路。该功放可对 5 负载提供 100W 的不失真功率，输入灵敏度为300mV，输出噪声电压为 1.2mV，能满足上述要求，且具有电路简单、失真与噪声低、转换速率高等特点。即使用作全频带功放也是较佳的选择。笔者在选用这一经典电路时，还在电路中揉进前级二极管隔离供电技术，进一步提高了大动态突发信号到来时前级电路的驱动
9、能力。图中二极管 D1、D2 即当此重任。当大动态突发信号到来时，末级输出管的电流剧增，迫使电源电压瞬间下降，这时由于 D1、D2 的反向隔离作用，滤波电容 C5、C7 上的电压不能突变，仍可基本保持在信号到来前有较高的电压，故推动级仍能继续提供较高的信号电压和较大的驱动电流，使声音的听感更加强劲有力，后劲十足，由于大动态的突发信号常出现于低频段，因而该技术的采用对于超低频功放来说尤其具有重要意义，实际听感也证实了这一点。本电路的直流工作点已由设计确定，其中输入级差分对每管的工作电流为 0.9mA，输出管的静态电流为 80mA，工作于 AB 类状态。为提高输出级静态工作点的热稳定性，在其偏置电
10、路中采用二极管 D3 D5 和负温度系数热敏电阻 R10 进行温度补偿，其中 R10 要贴装于功放管散热器上，此举对提高功放的热稳定性很有效，末极管的冷、热态静态电流可控制在 3080mA 范围内，功放无须热身，一开机便可进入较佳的工作状态，如不采用R10，冷、热态静态电流变化范围竟达 0100mA若能购得 200 的 R10，热稳定性还能进一步提高。3、保护电路超低频功放安装于音箱内，一般是不能随便打开箱体进行维护的，因而电路的可靠性应视为重中之重。为此，本电路除了在电路设计及调整方面下功夫之外，还为电路设置了多重简单有效的保护电路。图 5 所示为中点电位偏移保护和抗开/关机电流冲击保护电路
11、。当输出点电位偏移2v 时，说明电路已有故障，这时 BG1、BG2 通过接于功放输出中点(B点)的电阻 R2 检测到偏移信号，关闭 BG3 构成的继电器驱动电路，断开扬声器，使故障不致恶化，同时也保护了扬声器，电路的抗开/关机冲击噪声功能则通过定时元件 R1、C3 实现。本功放电路对称性好，开/关机时产生的冲击噪声虽不大，但作为一种附带功能仍有一定意义。图中 D2 为双色发光二极管，它兼有电源指示和故障指示功能，当电源开启时，R4 得电，发光管发绿光，电路有故障或开机后 3 秒之内继电器断开，R3 得电，发光管发橙光。在图 6 所示电源变压器初级引线处，还设有温控保护开关 K2 和过流保险管
12、F。其中 K2装在功放散热器上，当电路有故障或长时间大电流工作，使散热器温度上升到 85时，K2自动断开，电路停止工作而使输出管得到保护，采用了上述保护措施后可使功放电路的可靠性大为提高。4、电源电路电路采用了 200W 的 EI 型电源变压器，从而使功放拥有充足的能源，其整流滤波电路有三组输出电压，其中39V 电压供功放电路使用。其上接有 10000uF 的大滤波电解电容。39V 电压经 R1、R2 降压，D1 、D2 稳压获得12V 电压供前级频率均衡电路使用，另一组+12V 电压供继电器保护电路使用，由于所用变压器只有一个 10V 小电流绕组，全波整流后所得 12V 电压有时会偏低，带不
13、动继电器，为此滤波电容 C1 用得较大。故关机时继电器的反应会稍慢一些，读者制作时，如采用 12V 的交流电压，增加一只 16 左右的限流电阻 R3 并减小 c1 的值，这一现象便可得到改善。二、元器件选择双运放 IC1 采用 NE5532 或 TL082 均可，功放电路用的三极管要经过筛选配对，其中BG1-BG4 的 值配对误差要3BG5 与 BG6，BG7 与 BG3，BG9 与 BG10 的 值配对误差要5，电位器 VR1、VR2 均选用日本 ALPS 牌的，其中 VR1 为“A” 型，VR2 为“B”型，继电器驱动管 FN020 为小功率达林顿管，也可用 9013 等普通小功率管代替，
14、功放电路的小功率电阻要选用金属膜电阻，以提高电路工作点的稳定性与可靠性，继电器 J 选用12V5A 双触点的，使用时双触点并联，散热器的结构可自由选择，但重量不宜小于半公斤。温控开关 K2 选用启动门限值为 85，其形状如大功率三极管。其他元器件的选择无特殊要求，按图中标注的规格选用即可。三、电路安装图 1 和图 5 电路可分别安装在一块万能电路板上，主功放电路可用结构类似的成品电路板改装，笔者使用的是一块闲置的“八达超级功放”印制板，只要根据电路走向切断或连接几根铜箔，补钻一些孔，连同39V 整流滤波电路均可安装在该板上。电路的输入莲花座、带宽和音量控制电位器、电源开关、发光管指示灯、电源保
15、险管座可按图 7 所示安装在一块双线分音 4 端子音箱接线盒上，安装时用环氧树脂把原接线端子的 4 个孔封上，然后倒过来在另两个阶梯面上打孔安装上述元件。由于交流电源的两个元件也装在同一块板上，板的面积又较小，要将左边音频部分的元件用薄铁皮屏蔽起来，否则会引入少量交流声，控制板与电路板的信号连线全部要用屏蔽线，并单端接地，右下边的电源线孔和莲花插座背后的孔隙要用胶封上，并保证板上每个元件装好后均不漏气，这一点很重要!电源变压器和功放板可按图 8 所示位置安装在音箱底板上。四、电路调整方法频率均衡电路和保护电路只要按电路图安装无误，一般无须调整便可正常工作。功放电路安装好，且检查无误后，要进行末
16、级静态电流和输出中点零电位调整，方法是：先短路R11在39V 电源输入端各串接一个 1A 的保险管，然后接通电源，若无异常现象出现，可用万用表测一下输出中点电压，若在300mV 以下，说明电路安装基本无问题，然后关掉电源，在 R13 或 R14 两端接一万用表，将其拨至 0.5V 档，再焊开 R11 的短路点，用300 左右的电位器代替 R11 接入电路，并将电位器调至阻值最小点，重新打开电源，慢慢调大电位器的阻值，使万用表的指示电压达到 11mV，这时末极管的静态电流约为50mA，通电半小时后，电压表的指示会升高，散热器有温热感，这时再微调一下电位器使电压表指示为 17mv，这时的静态电流约
17、为 80mA，BG7、BG8、BG9、BG10 基极之间的电压分别为 1.95v 和 1.1V，末极管的静态电流就调好了。这时再测一下输出中点电压，若在 100mV 左右，表明中点电位已在允许范围内，可不必调整，若中点电位达 200mV 以上，说明输入级差分对管的 值对称性差，可酌情更换其中的一两只试之，若中点电位仍不能回到允许值内，多换几次便可。调好后关掉电源，焊下代替 R11 的电位器，测其阻值，用一只阻值最接近的固定电阻焊在 R11 的位置上，调整即告完毕。将各部分的电路连接组合好，就可以放音乐试听了，如一切正常，按要求将各部分电路板装入音箱，一台调控自如，性能优良的有源超低频音箱，便可加盟您的 AV 系统，忠心耿耿地为您服务了。
