DIY一部超薄100W扩音机一、综述介绍你能想象到一部输出功率达到100W的扩音机能小到咋个程度?今天我给大家展示一部随身听般体积的大功率扩音机。
100W是什么概念?我给大家做一个比较。
一般随声听的音频输出功率只有零点几瓦,大妈们跳广场舞用的那种大箱子喇叭,真正的平均功率也就是几瓦到十几瓦的功率,那么在舞台上和会议室使用的扩音机在50-数百瓦以上,与使用环境和场地大小有关。
这部微型扩音机可是整整的一百瓦功率!硕大的音频功率输出,却可以做到和手机一样小、一样薄!这部扩音机体积大小只有12.8*7.4*0.9厘米的大小。
比一部超薄的6寸手机还小,可以轻松装在衬衣口袋里。
别看它小,麻雀虽小,五脏俱全,绝不是一个简单的功放,却是一部专业的大功率扩音机!里面包含了音源播放系统、音频前置放大器、100瓦音频功率放大器、蓝牙接收、调频立体声广播接收等功能;甚至还有LED电平指示。
可以自主播放TF卡上存储的音乐,可以通过蓝牙和手机无线连接,播放网络音乐和手机下载的音乐。
另外还可以连接电视机、调音盘等专业设备送来的音频信号,本扩音机设有两路话筒接口,音量各自独立控制,可以连接两只话筒进行声音直播。
它输出的音频功率可以带动两只大型的舞台音箱,或者四只号筒式高音喇叭,发出的声音非常巨大震撼!适合单位广播系统与野外、广场、会议厅、舞台及舞厅等各种需要大功率音频播放的地方使用。
本机特点:1、立体声双声道输出,最大功率达50W+50W(失真度小于10%);2、使用宽范围7-26V直流电源以适应各种应用场合;3、内置MP3播放系统、FM调频立体声广播接收单元、蓝牙音乐接收模块。
可以插入TF微型存储卡,播放卡内储存的数字声频、音乐文件;可以接收调频广播信号播出;也可以通过蓝牙与手机等具有蓝牙通信功能的声频设备连接后播放其它设备传输的音频信号。
4、内置高灵敏度音频前置放大,输入灵敏度为5mv,可适应动圈式话筒。
无需通过外接话筒前置放大器就可以直接连接两路外接话筒直播声音。
另外机器已内置话筒,当插入外接话筒后,机内话筒自动断开。
5、具有线路输入接口,输入灵敏度为150MV。
可将电视机、调音台等音频设备信号引入后放大播出。
6、整机体积超小、超薄,只有12.8*7.4*0.9厘米体积,尤其是厚度很薄,只有区区9毫米。
二、超薄扩音机的制作1、音频功率放大部分在制作时,要做到体积小,重量轻,超薄的效果,音频功率放大单元的选取是关键。
一般来说,一部扩音机,体积和重量最大的部分就是功率放大单元,最大的热量耗散也是在功率放大部分。
如果功率放大电路效率低,在输出较大的音频功率时,自身耗散功率也非常可观,在很小的体积、空间下根本行不通,因此音频功率放大器一定要选用体积小、效率高的器件和电路,这是制作微型大功率扩音机成败的关键。
模拟线性功率放大器效率较低,体积重量也大。
只有采用集成数字式D类放大器才有条件做到小体积、高效率。
在制作过程中,单元电路尽量利用适合的现有的模块加以改造利用,这样可以降低手工制作难度,简化制作流程。
经过多方对比和选择,功放板选取一种采用瑞士意法半导体公司TDA7492芯片的板子,该芯片是D类立体声放大电路,芯片体积小,效率高,比传统的A/B类电路尺寸更小,音频功率更大。
输出功率最大可达每声道50W。
具有极高的能效,需要的外部元器件较少。
TDA7492的失真度(THD+N)低于0.01%。
之所以选用这块模块,除过因为该板使用的TDA7492芯片高效率、高性能、大功率能达到预想值外,很重要的一点是,这块板子面积较小,大部分元器件是贴片安装,具有很大的减低厚度改造潜力。
模块如图所示,面积为70*60mm;最大厚度25mm。
拿到模块后,首先要对模块进行薄化改造。
首先要将模块里原来的所有直插元件(9个电容器)焊接拆除,换成相同容量的贴片瓷介电容。
电源滤波电解电容器换成32V耐压的贴片钽电容代替。
钽电容一个容量不够,要并联多个代替。
然后将模块上原来所有输入输出接口(电源输入1个、左右声道功率输出各1个、音频输入三针座1个)拆除,电源输入接口换用4mmDC贴片电源插座,左右声道功率输出换成底高度的2060-按压式SMD贴片接线端子,音频输入端的引出端,用排针母座上取下的针座剪掉细针,将孔针直接焊上。
最后将模块上芯片散热铝块卸去,用1.2mm厚度的铝片裁制成适当面积,打孔安装,用以代替原来的散热块。
改造后的模块如图所示。
为了尽量降低整个模块的厚度,模块正面新换用铝片厚度选取的原则是:铝片压在功放芯片散热面上,铝片高度略微高出磁罐电感一点,大约0.1mm就行,不要太厚,太厚了会增加机器的整体厚度。
经过这样超薄化改造后,模块包括印板在内的总只有5.4mm的厚度了。
这个厚度不包括电源插座和功率引出端子的高度,这几个端子高度还略微高一点,将来采用凿空外露的方式处理,不会增加机器总厚度。
另外在模块板子的背面,从板子电源插座附近的正负极焊接两条导线出来,用以将来给扩音机的音源播放系统和前置放大器等部分供电。
因为扩音器除过功率放大模块耗电较大外,其它部分消耗功率很小,因此没有必要用太粗的导线引出,可以用较细导线。
两根引出线的另外一头用排针母座做一个两孔连接头用热缩管包好。
2、音乐播放系统一部扩音机,自带音源播放系统,扩展一些无线连接口,将大大提升扩音机的实用性和使用方便性。
因此,本扩音机内置了多功能音源播放系统。
在科技高速发展的今天,音源播放系统早已不是那种笨拙的机械磁带播出设施了,甚至光碟也退出了历史舞台。
取而代之的是MP3等数字式音源播放系统。
这些数字音源播放系统,不但可以实时播放数字音频,它还可以以最微小的物理体积储存音频信息,一个小小的优盘,一张微乎其微的TF卡,就可以储存巨量的音乐节目。
这样的变革,给网络虚拟传输创造有利条件,音源的传播不再需要物理载体,可以直接以数字化信息传播和播放。
现在市场上充斥了许多多功能,小体积的数字音源播放模块,选择余地很大,因此给扩音机添置音源播放系统是轻而易举的事情。
我通过反复对比选取了一块具有TF插卡MP3播放功能,有FM调频立体声接收功能,有蓝牙音乐播放功能的模块。
这块模块功能比较全,本来还有U盘播放功能,可以使用红外遥控操作,但是为了尽量减低厚度,以适应超薄机的要求,对模块也进行了薄化改造。
以牺牲U盘播放和红外遥控功能为代价。
将面板去掉;USB接口去掉;红外接收头去掉;直插式LED指示灯拆除后换用贴片式LED焊接在另一面;晶振也改焊到板的另一面,电源滤波电容焊下后用同容量贴片钽电容含在板子的另一面。
电源输入座、音频R-L输出座及红全部拆除,然后用排针母座做成卧式插座引出。
经过这样改造以后,模块面总厚度降到5.3mm 左右。
3、前置放大部分本机前置放大部分主要是为话筒输入信号和线路输入信号提供一定的电压增益,以适应功放推动幅度的要求。
同时,前级放大部分还肩负有混合、控制各种信号源的功能。
TDA7294功放芯片,在设置增益为36.3db (这是芯片可设置的最高增益)下,26V 供电,负载电阻8欧姆时,推到满功率50W (单路)输出时,输入推动电压需大于600mv 考虑到余量和损耗,送入功放板输入端的最大信号最大值要达到750mv 。
整机各模块电平和增益是这样安排的:音源播放模块是双声道立体声输出,音源播放模块音频输出芯片采用的是HT6808,两路输出是采用BTL 形式的功率信号,可直接推动扬声器,在8欧姆负载下可输出1.1W 的音频功率。
如果用来推动后级功放,只能采取单端方式这是因为BTL 输出端的任一个端子都不能接地。
只能使用的一个端子,另一个端子悬空。
通过计算可知,HT6808最大输出时的电压接近3V 。
但是这是BTL 双端时的值,如果用单端输出,那么输出对地电压只有BTL 输出时的半值:1.5V 。
音源模块输出的音频电压在送入功放板前,还要和前置放大器送来的信号进行混合,混合时,信号电压要衰减-6db ,因此实际送入功放板信号输入端的有效信号电压是750mv ,刚好适合推动功率放大板。
前置放大板选用了LM324的四运放组成两级双声道放大器。
放大器第一级是话筒放大级,话筒放大级电压增益设置为36db 左右,将话筒输出大约5mv 左右的话音信号电压放大到300mv,然后先将左右话筒信号混合(为了使两路话筒信号能同时在送至两个声道),然后再和线路输入信号混合,两次信号混合后,混合衰减达到了12db,这时话筒信号输入第二级放大器的实际值是75mv。
这样也就确定了线路输入信号的灵敏度是150mv。
第二级放大器电压增益设置为26db,因此从第二级放大器输出的话筒音频电压达到了1.5v,然后还要与音源播放模块送来的音频信号混合,混合衰减也是-6db,刚好也是750mv,达到了各个不同信号源的平衡。
这样对两级不同的增益合理分配,有利于防止大信号的限幅失真。
前级放大部分要根据具体机器结构和电路要求实现功能,因此没有能利用的现成模块,必须自己动手做。
做模块的步骤是:先根据规划电路功能和物理结构用覆铜板制作一块适合的主板。
然后在上面将外露机壳的一些元件规划安排,比如电位器、按键、指示灯等。
这些元件一旦在板上定位后是不能再改动的。
下一步就是在板子上根据电路原理用油性记号笔绘制出连接各个元件的线路。
画好线路后就可以在三氯化铁或者是过硫酸钠水溶液里腐蚀出电路板。
最后钻孔和焊接完成所有元件的安装。
本前置放大板上设置了话筒输入插口,线路输入插口和监听输出插口。
因设备厚度要求,这几个插座全部使用2.5mm的五脚立体声音频插孔,并采用沉板式安装,以进一步降低元件安装高度。
标准话筒插入时要经过转换线接入。
可同时使用两路分别控制的外接话筒。
板载有内置驻极体话筒,可以直接进行话音广播。
当外接话筒插入后,板置内接话筒自动断开。
线路输入插孔可以通过转换线转接莲花座、3.5mm、音频插座、6.35mm的音频设备。
输入电平为150mv。
音频监听输出插座输出立体声音频信号,每声道最大输出音频功率300mw,可以连接立体声耳机或小功率喇叭、音箱。
板载有内置扬声器,当外接输出时,内置扬声器自动断开。
因机器厚度和体积限制,机壳对外控制旋钮只设置了4个基本控制旋钮。
它们分别是:话筒1音量控制旋钮;话筒2音量控制旋钮;线路输入信号强度控制旋钮;监听音量控制旋钮。
由音源播放系统送来的音频信号(TF卡播放、FM调频接收、蓝牙无线连接播放)的音量及播放控制统一由音源板上的4个操作按键控制。
本机除过音频功率放大模块外,其它模块都是+5v供电,所以在音频前置放大板上还内嵌了一块微型DC-DC开关式降压模块,共给除功放模块外其它所有模块、电路使用。
4、LED电平指示模块本机虽然微小,但是既然定位为专业扩音机的话,那专业扩音机的基本设置是不能或缺的。