入門音響電路 —— 從揚聲器原理開始講起

電工實習作了一個挺有趣的小音響，雖然音質不太好，可是其中的電路原理不禁得讓我十分感興趣.特此作一個入門的研究。

 

從揚聲器原理開始（磁式揚聲器）

• 要了解揚聲器，首先從咱們最熟悉的耳膜開始講起：

人耳的內側有一層很薄的皮膚，咱們稱它爲耳膜。當耳膜振動時，大腦將這種振動解釋成爲聲音，此即爲聽覺。氣 壓的急劇變化是引發耳膜振動最多見的因素。物體在空氣中振動時，會發出聲音（聲音也能經過液體和固體傳播，但空氣是咱們聽到揚聲器發出的聲音的傳播媒介。當有物體振動時，它會使周圍空氣分子發生移動。這些空氣分子又會擠壓它們周圍的空氣分子，從而以傳播擾動的方式在空氣中傳播振動。

麥克風的工做原理與人耳相似。它有一層振膜，周圍的聲波能引發振膜振動。 來自於麥克風的信號被編碼爲電子信號存儲在磁帶或CD上。當在立體聲系統中回放這種信號時，放大器將其傳送到揚聲器上，從而又將其從新定義爲機械振動。優 質揚聲器產生的氣壓波同麥克風原來收集到的波徹底同樣。

那麼揚聲器如何完成【電信號~機械振動~聲音】這個過程呢？

咱們採起倒推回去的方法來說

 

咱們平時看到的音響喇叭通常長這樣【圖1】

外面這個光光亮亮的還有旁邊一圈白色的咱們叫：撓性振盆 or 振膜

 

1. 撓性振盆 or 振膜

what is 振膜？

• 撓性振盆一般由紙、塑料或金屬製做而成，與懸掛架的寬端相連。
• 懸掛系統或環繞系統是撓性材料的邊沿，它能使振盆活動，而且與稱爲籃的驅動器的金屬框鏈接。(即最外圍一圈的灰色物質，十分軟)
• 振盆的窄端與音圈相連。（音圈是什麼？看下面）
• 音圈經過三角架（一個撓性材料環）與籃相連。 三角架將音圈固定入位，但容許其來回地自由擺動。

 

【圖2】暴力拆裝第一層：確實是紙和塑料構成的振膜（最外面那層邊界金屬支架爲懸掛架的寬端）

【圖3】暴力拆裝第二層，咱們看到了振膜下面的結構

 

 

 

 

 【圖4】暴力拆裝第三層，咱們能夠看到磁鐵和音圈，其中音圈爲纏繞的導線。（音圈與振盆於中間相連）

 

 

【圖5】音圈特寫（可在圖中看到有兩條細細的導線被引出來，這個與振膜上的兩條導線相連進而連到外部導線（圖4））

 

2. 音圈和磁體

（1）音圈：

音圈是一個基本的電磁體。電磁體是一個線圈，一般纏繞在磁性金屬體上，例如：鐵上。 電流流經線圈，在線圈的周圍產生磁場，將線圈纏繞的金屬體磁化。這個區域至關於永磁體周圍的磁場：它有兩個極性，一極是「北極」，另外一極是「南極」，而且 能吸附含鐵物體。與永磁體不一樣的是，它能改變電磁場的極性。改變電流方向，電磁場的北極和南極也會相應地改變。這就是立體聲信號所要完成的任務——它不斷地改變電流的流向。若是您曾經組裝過音響系統，您就會明白每一個揚聲器有兩根輸出線，一般一根是黑線，另外一根是紅線。 實際上，放大器在不斷地切換電子信號，而且在紅線的正負電荷之間波動。由於電子始終在正、負電粒子之間以同一方向流動，因此，電流從揚聲器出 來，沿一個方向流動而後轉向，從另外一方流出。這種交流電能引發電磁場的極性在一秒中以內能改變屢次。 

 

 

（2）磁體：

那麼，這種波動是如何使揚聲器的音圈來回移動的呢？

音圈能夠插進去
（能夠小幅度振動）

電磁場定位在永磁場產生的恆磁場中。兩個磁體（電磁體和永磁體）象 任何兩個磁體同樣相互做用。電磁體的正極與永磁場的負極相吸，電磁體的負極與永磁場的負極相斥。當電磁體的極性切換時，其排斥和吸引的極性也隨之改變。於 是，交流電不斷地改變音圈和永磁體之間的磁力。這將推進音圈象活塞同樣快速地來回運動。當流經音圈的電流改變方向時，音圈的極性也隨之改變。這將改變音圈和永磁體之間的磁力，使音圈和其所鏈接的隔膜來回地運動。當音圈運動時，會推拉揚聲器的振盆。這將促使揚聲器前面的空氣發生振動，產生聲波。電子音頻信號也可看做是一種波。 表明了原始聲波的波的頻率和振幅體現了音圈移動的速度和距離。反過來，這種速度和距離又決定了隔膜運動產生的聲波的頻率和振幅。不一樣的驅動器大小更好地適合於必定的頻率範圍。所以，擴音器一般在多驅動器之間分配了一個較大的頻率範圍。

 

3.總結

因此發聲過程其實就是：當喇叭接收到由音源設備輸出的電信號時，電流會經過喇叭上的線圈（音圈），併產生磁場反應。而經過線圈的電流是交變電流，它的正負極是不斷變化的；正極和負極相遇會相互吸引，線圈受到喇叭上磁鐵的吸引向後（箱體內）運動；正極和正極相遇則相互排斥，線圈向外（箱體外）運動。這一收一擴的節奏會產生聲波和睦流，併發出聲音，它和咱們講話的喉嚨振動是一樣的效果。【音圈帶動振膜】

 

 

那麼，要什麼形式的電信號，才能夠驅動喇叭呢？

 

咱們須要音頻信號，可是此時的音頻信號通常較弱，若是直接用供給的音頻信號是絕對不夠功率驅動喇叭發聲的（或者很小很小聲）。這個時候咱們須要功率放大電路。

功率放大電路用分立元器件搭建通常沒有廠家直接作好的芯片那麼穩定，並且考慮成本，咱們直接選用驅動芯片便可。此處咱們使用ST公司的TDA2822M

 

1、TDA2822M芯片

1. 芯片介紹

TDA2822M是意法半導體（ST）開發的雙通道單片功率放大集成電路，一般在袖珍式盒式放音機、收錄機和多媒體有源音箱中做音頻放大器。同時，TDA2822M靜態電流小，交越失真也小，電源電壓範圍爲1.8~15V，所以，在這個範圍內都可工做。輸出功率能夠作得比較高。TDA2822M 具備電路簡單、音質好、電壓範圍寬等特色。

2. 芯片實物圖

 

 

 

 3. 芯片引腳分佈圖

4. 芯片內部電路

 

 

 

 

 5. 廠家給出參考典型應用

由此圖咱們能夠看到，這個芯片簡單來講就是能夠將兩個微弱信號放大的電路（因此能夠用於左右聲道放大）

 

 

 

 

2、這時咱們能夠進一步進入下一個電路，下面這個電路造成了一個較完整的基本音響電路。

1. 電路圖

 

 

 

 

 2. 電路圖解析：

（1）左邊L-IN與R-IN爲音頻信號輸入，輸入線以下圖：——信號輸入

 

 （分紅三根線：一根GND線，一根左聲道L-IN，一根右聲道R-IN）

 

（2）音頻信號輸入到立體聲盤式電位器的輸入端（VOL）——音量控制電路

 

 

 此旋鈕實際上是兩個50KΩ的電位器

 

（3）2 路音頻信號再分別通過通過R1 、C1 、R4 、C4 耦合到功率放大集成電路D2822 的輸入端6 、7 腳

（4）通過IC1 （ D2822 ）內部功率放大後由其1、3 腳輸出通過放大後的音頻信號以推進左、右兩路揚聲器工做。

（5）電路中的發光二極管LED 起電源通電指示做用。撥動開關K1 能夠控制電源的開或關。直流電源插座DC 起電路能夠外接電源的做用。

 

總結TIPS:

功放電路 TDA2822 是一片內部集成了雙路音頻功率放大器的集成電路，其工做電壓範圍是 1.8~15V，2 腳是電源輸入端，4 腳是公共接地端，七、八、1 腳分別是其中一路放大器的正  向輸入、反向輸入、輸出端，六、五、3 腳別是另外一路放大器的正向輸入、反向輸入、輸出端,芯片工做時兩個輸出端的電壓約等於 1/2 電源電壓.

• C三、C6 做爲輸出電容隔開直流電  避免燒壞喇叭
• C二、C5 是用來調整輸出信號相移的，避免功放電路產生自激振盪而損壞
• C七、C9 爲反向輸入端信號耦合電容
• R一、R4爲輸入電阻，它決定了放大器的輸入阻抗。

 最終完成電路套件如圖所示：

 

 

From Wilson_hhx 

2019/12/18