功放ic是功放管吗 功放常用的元器件知识

小编 2024-10-09 技术分享 23 0

功放常用的元器件知识

玩音响是一个系统工程,DIY功放同样如此,除考虑成本外,还要考虑元器件的采购与选配,以及相关器件与各种板卡的装配,不是随便购买器件就可用的。

1、ZY~01型散热器

在专业音响领域,专业散热器大量使用,如下图所示为ZY~01型散热器的外观图。

其中图上为内侧页面,图下为外侧页面与页面宽度。该散热器分A、B两款,A款内部叶面高度为90mm,外部叶面高度为120mm, 叶面厚度为65mm。B款内部叶面高度为60mm,外部叶面高度为84mm, 叶面厚度为60mm。

以图所示的散热器为例,其底部可平放在机箱低部,功率管可固定在内侧的叶面上,上下的两个叶面都可安装功率管,功率管可对称安装,如下图所示。

散热器的长度可根据需要截取,比如15cm、30cm、80cm等等,可安装多对大功率管,如图所示。

好思路我们要学习,好器件我们要借鉴,若DIY功放,ZY~01型散热器是一个较好的选项,可能我们不必装配很多对功率管,2~4对大功率管即够,并且可把电压放大级部份电压放大管与电流放大级的中功率预推动管、大功率推动管及温度补偿管与热敏电阻都安装在ZY~01型散热器一起,如下图所示。

站在发烧的角度来看,虽然ZY~01型散热器不能满足部份高烧人士的需求, 但该散热器较实用,我们可以用该散热器直接当作后级功放的侧板用,这时散热器可外露以加强散热。该散热器也可内置在机箱内,左右声道各用一个,方便整体部局,如下图所示。

2、大功率功率管

多数音响发烧友对一些平价易购的器件视而不见,总喜欢购一些炒作的“管王”或“发烧器件”,但“管王”或“发烧器件”都是相对的,是在特定时期或在特定环境下为了某些利益被少数人称呼。在专业音响, 低价的原装小功率管2N5551、2N5401大量使用,发烧友确看不上它,情愿采用贵数十倍售价的小功率发烧管、金封管,不愿从电路上去挖掘潜能。如今发烧管众多,国内市场易购的大功率对管达数十种,但考虑到使用场所不同,优先考率如下5款:2SK1058、2SJ162;2SC5200、2SA1943;NJW0281、NJW0302;2SC3858、2SA1494;MJ15024、MJ15025。部份参数如下:2SK1058、2SJ162:100W、 7A、160V、TO-3P;2SC5200、2SA1943 :150W、 15A、230V、TO-3P;NJW0281、NJW0302:150 W、15A、260V、TO -3P;2SC3858 2SA1494:200W、17A、230V、MT -200;MJ15024、MJ150 25:250W、16A、250V、TO-3。

由于易购、平价的2SC5200、2SA1943;NJW0281、NJW0302;2SC3858 2SA1494;MJ15024、MJ15025被很多专业音响厂或HIFI音响 生产厂家大量使用。

如上图所示,这些大功率管售价低主要原因是国内这些厂家使用量大,功率管生产厂家特有的销售策略,使其盟主地位多年不被动摇。

3、氧化铝散热片

音响生产厂家多使用矽胶片与云母片作集成IC功放与大功率功放管的绝缘与传热, 如下图所示:

由于售价低,这两种绝缘片被大量使用,矽胶片方便裁剪,导热系数为1 w/m. kz左右,一些小功率集成IC功放大量使用,如TDA2030、LM1875 等等。云母片导热系数为1~2w/m.k,一些大功率对管大量使用,如 2SC5200、2SA1943 与 2SC3858 2SA1494 等等,云母片较脆,需凃导热硅脂配合使用。这几年国内已有厂家开发生产了氧化铝绝缘片,传热性能大幅提高,导热系数为25w/m.k左右,长期工作温度最高可达1480℃,如下图所示,一些高级音响生产厂家使用。

4、电容

A.滤波电容:

这几年国内部份电容器生产厂家为适应市场需求,开发了很多规格的音响用电容。如HS系列容量为4700μF、6800μF、10000μF,耐压 为50V、63V、80V、100V等多种规格的FOR audio电容,还可定制特殊规格的电容。通过材料设计、工艺突破、结合核心电解液添加剂,这些电容有如下特点:低损耗、低E.S.R 、低漏电、耐高纹波电流等特点,85℃带负载寿命5000小时;105℃带负载寿命4000小时。HS系列电容可让音响系统其音效声场清晰、低频更加厚实、中频自然顺滑、高频晶莹透彻更有鲜活感,具有挑战进口名牌电容的实力,主用于HIFI级功放、专业音响电源滤波,如下图所示为国产HS系列 10000UF 80V电容的外观图。

B.CBB电容:

国产金属化聚丙烯轴向电容器即CBB电容,用镀金属聚丙烯膜作为电解质、电极绕制而成,采用镀锡铜线环氧树脂灌封,容量在0.01μF~100μF,耐压在100V~630VDC,损耗角正切值在0.01%~0.08%,在音箱分频与胆机制作大量使用,如下图所示,国产电容具有较高的性价比。

部份采用铜膜或银膜的电容损耗角正切值小于0.005%,能够满足特定用户的需求。

5、变压器:

A.电源变压器

功放电源变压器几乎都是在国内加工生产,为国内专业音响厂订制的大功率变压器铁芯多选用进口整条0.23mm或0.27mm的直纹片或斜纹片卷制,230V输入范围可达到300V不饱合,230V~260V无震动、无牛叫、无噪音。采用无氧铜漆包线绕制线圈,采用无氧铜杆镀银线、或裸铜电子线作引线,外观多采用透明、白色、黑色、聚脂膜、高温黑纱布封装,如图15所示,这类订制的变压器同样可用于DIY HIFI功放。

B.音频变压器:

小功率音频变压器多用来隔离、滤波、声音处理等。

6、功放电压放大模块:

国外很多公司上世纪八十年代与九十年代推出了很多功放驱动模块,可简化电路设计,使生产功放简易很多,在发烧圈STK3048与STK6153较为“受宠”。国内外也有厂家开发出一些音响模块,如马兰士的HDMA电压反馈模块与电流反馈模块。时过景迁,很多模块已退出市场,比较看好的是国内的 LM4702、LME49810与LME49830 ,如下图所示。

特别是LME49810 、LME49830高耐压,最高可达正负100V供电,可输出较高的电压信号,若两路桥接,意味者业余条件下也有可能制作100~1000瓦的大功率功放。可看作LM4702是双声道设计、内部不包含电流放大级预 推动级,也可看LME49810 、LME49830是单声道设计、内部已包含电流放大级预推动级。

7、电子管:

国内库存还有很多国产电子管, 部份电子管用于制作前级或小功率功放, 本报有很 多电路可参考, 部份国产低价冷门管可开发用于音响领域,如图所示。

若较难购到功放推动模块,或者追求各性化的声音,也可采用前胆后石、胆石混合等方案,即用电子管作电压放大推动大功率晶体管制作的0DB功放,国内有少部份商品机采用此方案。

为什么音箱功放需要调音(上)?

很多人都想不通,或者不明白为什么音箱功放需要调音。认为调音是玄学,是骗人的东西,不科学(科学派尤其反对这个)。甚至很多做技术的人都想不通。这里小编就简单谈谈为什么音箱功放这类产品需要调音的问题,说得不好不对的地方,欢迎提出来讨论。不欢迎预设立场的喷子或为了杠而杠的杠精。

对自己而言,调音是客观存在的,也是必须的。为什么需要呢,这个问题我是这么看的:原因主要有两个,一方面是因为我们机器标称的指标太少了;另一方面,完美的hifi机器是不存在的,因此,绝对的完美重现录音是不存在的,尤其是在功放上还是音箱上更是如此,在这么情况下,调音就是必须的。甚至是在解码音源上,看起来数据已经远远超过人的耳朵的极限了,但实际情况也并非如此(原因后说),调音仍然是客观存在的。

首先,完美地重播其实是不存在的,不管是音箱还是功放,哪怕是在参数上都是可以看出明显的问题的。

比如音箱,国家高保真标准要求,频响范围波动+/-4db即可(国际上也一样),这个指标是相当宽松的,不过AV级的音箱还是不能满足要求,现在hifi公认的标准是要求+/-3db。按这个标准,某个频段,最大差值有6db之多,不要说6db了,在大多数频段3db就是轻松可以分辨出来的差异了,6db简直可以用巨大来形容。

对音箱另一个重要指标是谐波失真THD,hifi标准要求是,200-3000Hz小于1%,这个指标也很低。一般hifi音箱,大约就200-20000Hz能做到1%以下吧,hi-end级别要求大于100Hz低于1%的谐波失真(基本上是各大家旗舰级的要求了,非标准,但想号称hi-end,这个也算个行业标准了)。而失真1%在中高频段是完全可以听出来的,2%的低频失真,动态大了也很容易糊。失真做好很难,比频响更难,但它对音箱的音质影响是最大的,没有之一。

这里顺便多说一句,谐波失真基本没有厂家会标,原因很简单,标出来不好看。不过自己标,自然声NS15和17都能保证在80Hz以上满足1%以下的THD失真的要求。当然也有标的,但不标总的谐波失真,也不标一次的,标二次三次的,还真能糊弄到人。有人在我文章下吹,说某品牌(很大的,全球排前三以内)谐波失真可以做到100Hz以上小于0.5%呢,然后觉得我的80Hz以上1%以下的谐波失真太差了。吓得我赶紧去看,结果就是这种。

频响曲线的波动我们叫线性失真,谐波失真、相位失真等叫非线性失真,它们对录音的还原都起着不小的作用。其中谐波失真影响是最大的,原因很简单,大家都做不好,瓶颈效应而已。扬声器的振动太大了,动不动就达6mm(+/-3mm的线性冲程),振膜在如此剧烈的振动下,不变形是不可能的。俺家的实木三文治6.5寸单元的振膜能在+/-6.5mm的线性冲程下保持80Hz以上谐波失真小于1%,可以说行业前三以内的恐怖指标了。

频响影响小些,因为做到+/-3db还是不难的,顶级能到+/-2db,这已经很小了,毕竟还有1db的测量误差在呢。通过DSP这类方法,频响曲线是可以进一步改善的。但其实然并卵,首先是频响直和不直,并不一定意味着好听和不好听,频响某些地方的变形,甚至可以让某一类或几类音乐更好听;更重要的是,DSP这类的方法在解决一个小问题的同时,引入了一个大问题,更多的相位失真。很多监听党拼命的提升频响的重要性,却有意无意的忽略谐波失真和相位失真,要么是真不知道,要么是装着不知道。当然,谐波失真也不是都难听的,偶次的就很好听,但这个不是人为随意可以控制的。纸盆、实木等天然软材料振膜的偶次失真就要高一些,硬的比如金属振膜等反过来。

不扯远了。对音箱而言,不管是+/-3db的频响失真还是1%的谐波失真,都不是人耳无法感知的。因此,音箱的声音,是无法准确还原录音的,失真是必然的、可闻的。在这种情况,叫嚣“XX的箱子就是录音师听到的声音,频响是一根直线,100%真实还原录音”之类,不是蠢就是坏。不那么还原有两种可能,一种是更难听,还有一种如上面所说,频响失真某些情况下也会很好听,谐波失真也一样,那,让这种失真好听而非不管它就很重要了。这就是调音了,有水平的能让失真比不失真更好听并不奇怪。反过来,不管它随便来,那难听的居多。而如何调就是水平体现了。

功放的参数感觉要好得多,但其实不然。晶体管的功放参数为什么看起来小,听起来大的主要原因晶体管机一旦过载,失真将会飞起,很快会从0.01%飞到10%甚至更多。因此,需要足够的功率余量去保证低失真。同时,为了控制住振膜的振动,也需要大电流去控制,有一个指标也与此相关,即阻尼系数。这里多说一句,阻尼系数不是越大越好,太大了,声音会死和硬。功放和喇叭有一个匹配的问题。

简洁的电路是有利于减少失真的,尤其是高频的失真。不过,管子少了,电路功率会小一些,电流也一样,对喇叭的控制能力也会更弱一点。不过,现在的元件,还是可以即保证电路上的简洁,又能做到不小的功率和控制力的。我最近推出来的A120功放,只用了一对管(单边),功率做到了近140瓦8欧,自己都吓了一跳(原本我的设计目标是100瓦)。管子少了,配对的问题就没有了。自己的300瓦的纯后级,一边也就用了6只管而已。当然,管子小并不意味着成本低。市场上便宜管三五元一只,贵的三五十,所以,光数管子看好坏是典型的错误做法(类似于看喇叭大小评判音箱优劣一样)。

最终的指标非常漂亮,输出功率近140瓦8欧,220瓦4欧,失真只有区区0.002%,信噪比110db,实测值。这个指标在功放里可谓天花板级别了。但惨的是,由于体积的原因,内部有点乱!真不如有些便宜的好看。

这样说来,似乎功放是不需要调音的。但其实不然,你用什么管子的声音是有区别的。不同种类的管子声音区别很大,同时便宜管子不仅需要多只管并联,就算单只指标也比昂贵的也会差很多(声音也一样)。运放也一样,不同品牌和不同型号的运放也是有差异的。耦合电容也一样,用Elan的和蒙多福的,苏伦的,声音都会不一样,并不是越贵越好。只要有选择,就是在调音。只不过玄学上要少些而已(下中会说到),因为IC的参数足够多。不过,不同参数对应的声音怎么样呢,并没有测试输出参数去对应(功放的电性能参数,一样少得要死),所以,听感一样是非常重要的。而只要需要听感,就需要调音。

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