音响电路故障分析

【课题】第五章扩音机第一节扩音机的基本结构和工作过程新授课【教学目标】1．知识目标：了解扩音机的基本结构、单声道扩音机和立体声扩音机的区别，理解前级、后级的概念，掌握各单元电路的作用。2．能力目标：了解扩音机的基本结构，前级、后级的相互关系，各单元电路的作用。3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力。【教学重点】扩音机的基本结构，各单元电路的作用。【教学难点】前级、后级的概念，掌握各单元电路的作用。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】1课时（45分钟）。【教学过程】扩音机是一种对声音信号进行放大的电子设备。1．基本结构包括前置放大器和功率放大器两大部分。（1）前置放大器由输入选择与均衡放大电路、等响音量控制电路、音调控制电路等组成。（2）而功率放大器由功率放大电路和扬声器保护电路组成。2．工作过程扩音机通电后，输入选择电路对收音调谐器、录音座、CD唱机和AV辅助输入等信号源的信号进行选择与控制，获得所需的信号，该信号经均衡放大电路进行频率特性的校正和放大，使输入信号的频率特性变得较为平坦，同时使各种信号源输入的信号电平基本趋于一致。均衡放大后的信号则由等响音量控制电路控制信号的强弱，从而调节音量的大小。等响控制的目的主要是在音量较小时提升高、低频信号成分，以补偿人耳听觉的不足，在低响度时得到较丰满的声音信号。而音调控制电路则主要是根据个人的喜好调节电路的频率特性，适当提升或衰减声音中的高、低频成分，以满足听音者的需求。经前置放大器放大处理后的信号被送入功率放大器进行功率放大，以推动扬声器重放出声音。扩音机中为了保护扬声器免受电路冲击电流的干扰，或在电路出现故障时烧毁扬声器，常在功率放大器中加入扬声器保护电路。3．结构形式在高保真的音响设备中，扩音机通常有合并式和分体式两种组合结构形式。（1）合并式是把前置放大器和功率放大器组合在一起。这种形式把“前置”和“功放”合并在一起，这时由于小信号电压放大的前置级和大信号电流放大的功率放大在电性能上不能互相兼顾，因而不能使扩音机达到最佳的工作状态，特别是前、后级的电源馈电，电源变压器的电磁干扰，印制电路板的走线排列,共用地线的走向等方面总会存在一定的相互干扰，影响整机性能的提高。（2）分体式是在设计制造上把前置放大器和功率放大器彻底分开，分别使用独立电源，单独的机壳，使前、后级之间互不干扰,形成前、后级分体式的结构，在使用时再把它们用信号传输线连接起来，这种分体式结构的扩音机可获得极高的性能指标。以上所述是单声道扩音机的结构和工作原理，而立体声扩音机则是两部性能一致的单声道扩音机的组合，分别放大左和右声道的信号。〖板书〗第一节扩音机的基本结构和工作过程1．基本结构2．工作过程3．结构形式第二节前置放大器一、输入均衡电路二、等响音量控制电路新授课【教学目标】1．知识目标：了解等响音量控制电路的作用，熟悉等响音量控制电路的工作原理，掌握输入均衡电路、等响音量控制电路的电路分析方法。2．能力目标：了解输入均衡电路、等响音量控制电路的作用和电路的分析方法。3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力。【教学重点】输入均衡电路、等响音量控制电路的电路分析方法。【教学难点】等响音量控制电路的工作原理。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】一、输入均衡电路是一种常用的频率均衡放大器，电路的特点在于通过开关S的控制，分别接入特性不同的均衡补偿网络，使电路有四种不同的频率特性，以适应不同信号源的补偿需要。1．话筒信号、收音信号或线路信号输入的频率补偿当S置于1时，均衡网络由电阻R8组成。由于R8阻值不随频率的改变而变化，所以只构成一般的交流负反馈电路，这时放大器的频率响应为平坦特性，适用于话筒信号、收音信号或线路输入信号的输入。2．密纹唱片放送信号输入的频率补偿当S置于2时，均衡网络由R9、R10、R11、C6、C7等五个元件组成，且它们的取值要符合R11R10、C7C6的条件，网络呈现的总阻抗为ZEQ。均衡电路工作时，对低于1kHz的低频段信号，C6容量较小，可视为开路，而C7的容抗则随着频率的降低而增大，ZEQ也随频率降低而增大，于是电路负反馈量减小，放大器增益上升。当频率降低至50Hz以下时，与C7并联的电阻R11的阻值已可与C7的容抗相比拟，即R11作为回路的主要反馈元件，使得低于50Hz的频率的提升量受到限制。这样，电路的输出频率特性在低频段将呈现具有两个转折频率（分别为f1=50Hz,f2=500Hz）的低频提升状态。而对高于1kHz的高频段信号，R11的阻值比C7的容抗大得多，且在高频段C7的容抗将变得很小而可视为短路，这时C6的容抗将随频率的升高而减小，它与R10并联的结果使网络总阻抗ZEQ随之减小，于是反馈量增大,放大器增益下降。这样，电路形成高频衰减的频率特性（其转折频率f3=2120Hz），于是，C7、C6、R11、R10等元件的共同作用，就使电路具有了提升低频、衰减高频的频率特性。所形成的频率特性曲线如下图所示。由于电路元件参数所决定的三个特定转折频率，使电路的特性适用于动圈式唱头的唱机进行密纹唱片放送的输入放大，故把该补偿特性称作RIAA频率均衡特性。在反馈型的频率均衡电路中，如果高频段的负反馈太深，会导致电路产生高频自激，使放大器工作不稳定。为此，在均衡网络中还串入一个电阻R9，当工作频率高于32kHz时，C7、C6的容抗都接近于零，但还有R9限制其反馈量，使电路获得32kHz以上高频的平坦特性。3．铬带信号重放输入的频率补偿当S置于3时，均衡网络由R12、R13、C8组成。在中低频段，C8的容抗随频率的降低而增大，使得与R13并联的网络阻抗也逐步增大，反馈量减小，电路增益上升。当频率低于50Hz以下时，C8的容抗很大，相当于开路，电路由R12、R13串联作为反馈电阻，使得电路具有最大的增益。对于中高频段，C8的容抗随频率的增高而减小，反馈量增大，电路增益下降。这样，电路将呈现一条提升低频、衰减高频的特性曲线，该曲线具有两个特定的转折频率f1=50Hz,f2=2280Hz。这种补偿特性曲线如图所示，适用于磁带（铬带）信号重放的输入补偿。4．普通带信号重放输入的频率补偿当S置于4时，均衡网络比S在3状态时多串联一个电阻R14，使得电路的高频段转折频率（f2=1330Hz）发生变化，呈现另一条补偿特性曲线，以适用于磁带（普通带）信号重放的输入补偿。上述两种磁带重放补偿特性曲线又称为NAB补偿特性曲线。两种补偿特性曲线其转折频率的时间常数不同，因此，常以此进行区分，一种称为70μs（铬带）补偿特性曲线，另一种则称为120μs（普通带）补偿特性曲线。二、等响音量控制电路由于人耳听觉的频响特性与音量大小有很大关系，对中音比较敏感，对低音和高音则比较迟钝。这种感觉在低响度时尤为严重，而在高响度时，则不那么明显。所以在低响度的场合，常会感觉声音的频带明显变窄，高、低音成分显著减少，声音的丰满度变差。只有在高响度时，人耳对不同频率的声音所感觉到的响度才大致相同，并且这种特性将随人的年龄增大而越呈明显。可采用等响度控制（又称作低响度控制）的办法来解决这个问题。在声音小时，对高、低音进行补偿，以弥补人耳听觉上的不足。由于这种补偿须随音量大小而变化，故常把补偿电路加在音量控制电位器上，随着该电位器的开大或关小，对扩声设备的频响特性进行自动补偿，即电位器关得越小，高、低音的补偿量越大，使音量无论开大或关小，人耳对高、中、低音都具有相同的响度感觉，故常称作等响音量控制。1.等响音量控制电路基本原理等响音量控制电路通常采用有固定抽头的电位器作为音量控制，并加上由RC元件组成的高、低音提升网络。电位器RP有一固定抽头B，使得电位器C、B、D三端的电阻等效于R1、R2的串联，C1、R1组成高音提升网络R、C2是低音提升网络。当电位器RP的滑动点A移到C端（音量最大）时，信号直接输出，无任何提升作用，其频响为一直线。随着A点逐渐往下移，高、低音提升网络逐渐起作用。当到达B点时，高、低音的提升量达到最大。A点再往下调节时，提升量保持在B点的最大值而不再提升。R1、C1是一个高通网络。C1的取值应使中、低音等效于开路，频率越高，容抗越小。这样，中、低音被R1衰减输出的同时，高音则通过C1输出，从而获得高音提升特性，高音提升的转折频率为11121CRf。R、C2组成的低音提升网络并接在R2两端，它实际上是一个RC的高音衰减电路。C2的取值应使中、高音呈短路，对于低音因频率越低，容抗越大，衰减量越小，即低频提升量越大。电阻R对低音提升量有明显影响，R越大，提升量越小。低频提升的转折频率为21221CRf。等响音量补偿电路在低、中、高频的等效电路和补偿特性分别如图所示。2.等响音量控制电路从人耳的听觉特性可知，对低音的补偿量要求比高音大。此外，晶体管在高音频时的噪音比低音频时要大得多。因此，有些场合只要求对低音进行补偿。常用的等响音量控制电路。电路中使用了一只等响度控制开关S，当音量较大时，把开关S拨到OFF位置上，等响度补偿网络便不起作用，也就是说，在高响度时不再提升高、低音，但仍通过开关把R3接入电路，这是为了保持断开等响度控制状态时，电路对中音频的等效电路不变，中频等效电路，以避免当开关转换状态时，音量大小发生明显的变化。当音量较小时，把开关置于ON位置时，等响度补偿网络产生作用，在音量较小时，C1提升高频，C3、R3提升低频，从而实现了低响度时的高、低频补偿提升作用。〖板书〗第二节前置放大器一、输入均衡电路二、等响音量控制电路三、音调控制电路四、带宽控制电路新授课【教学目标】1．知识目标：了解音调控制电路、带宽控制电路的作用，熟悉音调控制电路、带宽控制电路的电路形式，掌握音调控制电路、带宽控制电路的电路分析方法。2．能力目标：掌握音调控制电路、带宽控制电路的作用和电路的分析方法。3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度，锻炼实际分析能力。【教学重点】音调控制电路、带宽控制电路的作用及分析方法。【教学难点】音调控制电路、带宽控制电路的分析方法。【教学方法】读书指导法、分析法、演示法、练习法。【课时安排】2课时（90分钟）。【教学过程】三、音调控制电路在重放音时，人耳对音乐和语言所要求的频率范围是不同的。收听音乐时，要采用曲线特性，把高、低音都加以提升，才能使声音丰满动听。但在听唱歌或戏曲时，则频率特性最好如图（b）那样，把3~4kHz左右的中高音区提高一些，使演唱明亮柔和，而150~350Hz左右的中低音区也稍加提升，使演唱和乐器有一定丰满感，但低音不宜过多，以免使声音发闷。在收听语言广播时，尤其是男声新闻广播，则需要图（c）那样的特性，对2~3kHz的中高音区适当提升，对低音和高音区要进行衰减，这样才能避免声音出现沉闷不清等现象，使声音清晰悦耳。因此，在高保真放音设备中，往往采用音调控制装置，来调节放大器通频带范围内的频率特性，以适应人们在听觉习惯上的不同爱好、放音环境的差异以及扬声器系统的不足，使放音效果得到改善。所谓音调控制，就是通过调节放大器的频率特性，改变信号中高、低频成分的比重。常用的音调控制有衰减式、衰减负反馈混合式、谐振式和图示均衡器等几种形式。音调控制的基本特性曲线音调控制的基本特性有四种，即低音提升、高音衰减、高音提升和低音衰减，如图所示。请同学们参照该图进行分析。同理，高音提升和低音衰减则是以f2和f1作为其提升或衰减的转折频率，其频率特性如图（c）、（d）所示，请同学们参照该图进行分析。2.衰减式音调控制衰减式音调控制电路具有控制范围大、调整方便的特点，要求与其配合的放大器的前级要有低的输出阻抗，后级要有高的输入阻抗，才能满足控制电路的要求。各元件关系a．R1»R2b．RP1、RP2»R1、R2c．对于频率在1kHz左右的中音频信号来说，C1、C2近似于开路，C3、C4近似于短路，其等效电路如图