雙聲道功率放大器是家庭影院的重要組成部分,也是廣大電子愛好者樂此不疲的制作項目。圖一是一款適合自制的合并式雙聲道功率放大器,由于采用了集成運放和集成功放,因此具有電路簡潔,功能完備,保護電路齊全,制作調試簡單的特點。其主要技術指標是:
    1)額定輸出功率:每聲道20W;
    2)輸入靈敏度:100mV;
    3)輸入阻抗:50KΩ;
    4)電壓增益:40dB;
    5)音調控制范圍:高音40dB,低音32dB。

    電路圖的總體分析
    合并式功率放大器的特點是將前置放大器與功率放大器組合在一起。圖一是合并式雙聲道功率放大器的電路圖,圖中只畫出了電路的左聲道(L聲道)和公共部分,右聲道(R聲道)沒有畫出。由于雙聲道設備的左右兩個聲道的電路完全相同,因此,一般只需畫出一個聲道,制作時應按電路圖制作出相同的兩個聲道。同理,我們只需分析一個聲道電路和公共電路,即可掌握整個設備的電路原理。下面以圖一中畫出的左聲道為例進行分析。

    1、電路結構。我們知道,功率放大器的作用是將音源設備提供的徽弱音頻信號,放大至足夠的電壓與電流(即功率),以驅動揚聲器或音箱發聲。因此可以判斷出圖一電路中,左邊IN-1~IN-4為信號輸入端,右邊BL1是終端負載,信號流程為從左到右。

    圖一上部,從左到右依次包括以下單元電路:波段開關S構成輸入選擇電路;電位器RP1構成平衡調節電路;電位器RP2構成音量調節電路;集成動放IC1構成前置電壓放大器;電位器RP3,RP4等構成音調調節電路;集成功放IC2等構成功率放大器。圖一下部是晶體管VT1~VT3等組成的揚聲器保護電路。圖二為電路結構方框圖。其中,從平衡調節到功率放大為主電路,輸入選擇與揚聲器保護為附加電路。

    2、電路的基本工作原理。音頻信號經耦合電容C1、隔離電阻R1、音量電位器RP2進入集成運放IC1的第三腳,由IC1電壓放大后,通過音調控制網絡,再經C9耦合至集成功放IC2進行功率放大,放大后的功率信號由IC2的第四腳輸出,驅動揚聲器或音箱。調節RP2即可調節音量。

    波段開關S的作用是輸入信號的選擇,從4個輸入端中選擇一個。這樣就可以將卡座、收音頭、錄像機、VCD機等音源設備同時接入功率放大器,通過S開關來選擇音源,使用方便。

    揚聲器電路的保護作用有兩個:一個是開機延時靜噪,避開開機時浪涌電流對揚聲器的沖擊;二是功放輸出中點電位偏移保護,防止損壞揚聲器。

    主電路分析
    1、平衡調節電路。在雙聲道功率放大器中,為了使左右聲道的音量保持平衡,必須設置平衡調節電路,它由電位器RP1與隔離電阻R1、R21組成。其調節原理可用圖三來說明。在兩個聲道信號電平一致的情況下 ,RP1動臂(接地點)指向中點時,兩聲道輸出相等。當RP1動臂向上移時,L聲道衰減增加,輸出電平減小;當RP1的動臂指向A點時,L聲道輸出為0。同理,當RP1動臂向下移時,R聲道衰減增加,輸出電平減小;當RP1動臂指向B點時,R聲道輸出為0。因此,在兩聲道信號電平不一致的情況下,可通過調節RP1使其達到一致。

    2、集成動放電壓放大器。前置電壓放大器采用了集成動放,電路簡單、可靠、無須調試。如圖一所示,IC等構成同相電壓放大器,信號由同相輸入端3腳輸入,放大后由輸出端1腳輸出,輸出信號與輸入信號同相。在IC輸出端1腳與反相輸入端2腳之間,接有R2、R3、C2組成的交流負反饋網絡,由于集成動放的開環增益極高,因此閉環增益聯決于負反饋網絡,放大倍數為R3/R2=10倍(20DB),改變R3與R2的比值即可改變電路的增益。深度負反饋有利于電路穩定和減小失真。

    3、音調調節電路。電阻R4~R9、電容C5~C8、電位器RP3~RP4等組成衰減式音調調節電路,平均插入損耗約10DB。左邊是低音調節網絡,當RP3動臂位于最上端時,低音信號最強;當RP3動臂位于最下端時,低音信號最弱。右邊是高音調節網絡,當RP4動臂位于最上端時,高音信號最強;當RP4動臂位于最下端時,高音信號最弱。音調調節曲線見圖4。

    4、集成功率放大器。采用了高保真音頻功率功放集成電路TDA2040,具有輸出功率大,失真小,內部設有完善的保護電路,外圍電路簡單的特點。圖1中采用了典型的應用形式,閉環放大倍數為R12/R11=32倍(30DB),在±16V電源電壓下,可向4Ω負載提供20W不失真功率,可滿足一般家庭的需要。R13與C11組成消振網絡,保證電路工作穩定。

    揚聲器保護電路分析
    圖1下部為揚聲器保護電路,包括電阻R14和R24組成的信號混合電路;二極管VD1~VD4和晶體管VT1組成的直流檢測電路;R32、R33、C33和VT2組成延時電路;VT3和繼電器K等組成的控制電路,其方框圖見圖5。

    1、開機延時靜噪。R32、R33、C33組成延時回路。剛開機(剛接通電源)時,由于電容兩端的電壓不能突變,C33上電壓為0,使VT2、VT3載止,繼電器K不吸合,其接點K-L、K-R斷開,分別切斷了左右聲道的輸出端與揚聲器的連接,防止開機瞬間浪涌電流對揚聲器的沖擊。隨著+12V電源經R32、R33對C33的充電,C33兩端上的電壓不斷上升。經過一段時間延時后,C33上的電壓達到VT2導通閥值,VT2導通并使VT3導通,繼電器K吸合,其接點K-L、K-R分別接通左右揚聲器而進入正常工作狀態。開機延時時間與R32、R33、C33的取值有關,本機為1~2秒。

    2、功放輸出中點電位偏移保護。功放級為OCL電路,如果功放輸出端出現較大正或負的直流電壓,有燒毀揚聲器的可能,因此功放輸出中點電位偏移保護是必要的。二極管VD1~VD4構成橋式直流偏移檢測電路。左右聲道功放的輸出端分別通過R14、R24混合后加入橋式檢測器,R14、R24同時與C31、C32(兩只電解電容反向串聯構成無極性電容器)組成低通濾波器,濾除交流成分。在功率放大器工作正常時,其輸出只有交流成分而無明顯的直流分量,保護電路不啟動。

    當某種原因某個聲道輸出端出現直流電壓時,如果該直流電壓為正,則經R14(或R24)VD1、VT1的B-E結VD4、R31到地,使VT1導通;如果該直流電壓為負,則地電平經R31、VD2、VT1的B-E結VD3、R14(或R24)到功放輸出端,同樣也使VT1導通。VT1導通后,使因VT2基極失去偏置電壓而截止,并使VT3截止,繼電器K釋放,接點K-L、K-R斷開,使揚聲器與功放輸出端脫離,從而保護了揚聲器。VD5是保護二極管,防止VT3截止瞬間,繼電器線圈產生反向電動勢擊穿VT3。

    制作
    1、雙聲道的特殊要求。輸入選擇開關S應選用雙刀4擲波段開關,其雙刀分別用于左右聲道。平衡調節電位器RP1應選用線性的。音量和音調電位器RP2、RP3、RP4均選用雙聯同軸電位器。繼電器K選用工作電壓12V、具有一對常開接點的即可。

    2、配套的電源電路。整機需要±16V、±12V電源,其中±12V為穩壓電源。圖7為配套電源的電路圖,其分析方法可參考本刊2001年第五期《直流穩壓電源》一文。

     ——————來源《無線電》