带有通用电源的便携式扩声系统。方案、说明

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具有通用电源的便携式扩声系统。无线电电子电气工程百科全书

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无线电电子与电气工程百科全书 / 晶体管功率放大器

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在某些情况下，使用扩音器进行扩音显然是不够的，因为扩音器的功能有限且质量较低，而保留带有调音台的音响系统显然是资金的“蛮力”。所描述的声音放大系统具有许多有趣的操作优点将是有用的。

对于为旅行工作（会议、演讲等）设计的扩声系统，不需要有很大的容量。更重要的是尺寸和重量，以及通过电源和电池供电的能力。

经验表明，在大多数情况下，每通道 20 瓦的双通道放大器输出足以正常运行。 UMZCH 输出功率为 20 W 的高灵敏度（返回）扬声器可以在最远 100 m 的距离内对开放空间发声。

现在有许多微电路在售，只需少量附件即可组装双通道 UMZCH，每通道输出功率高达 22 W（TDA1556Q、TDA1554Q、TDA1555Q、TDA1558Q）或 40 W（TDA8560Q、 TDA8563Q）。它们的设计电源电压为 14 V，并允许使用汽车电池进行操作。各种保护电路使这些微电路工作可靠，只有电源电压的浪涌才会导致它们失效。

由于农村地区的电源电压非常不稳定，甚至会直接关闭，因此建议此类放大器具有通用电源：来自市电和电池。放大器的低功率使您可以选择相对较轻的电源变压器，并且不仅可以使用汽车电池工作，还可以使用小型 (152x65x98 mm) 密封 7 Ah 电池工作。放大器消耗的平均电流约为1A，这样的电池可为设备提供数小时的自主运行。这些设备不太可能很轻，但很可能将除扬声器之外的所有东西都放在一个普通的盒子里。

图上。参见图 1，并显示了放大器选项之一的示意图。

（点击放大）

TDA1555Q 芯片的一个特点是其中存在失真检测器，其工作原理如下。当放大器输出处出现超过 2 ... 5% 的失真时，引脚 15 处会出现约 24 mV 的电压。由于输出失真超过 2%，输入信号电平仅比允许值高 20 dB，因此可以使用带有电子控制场效应晶体管 VT1 的可调分压器的失真检测器的电压来限制它们的值。

为了获得足够的控制电压，最简单的方法是使用具有“单极”电源的运算放大器比较器，即最低输出电压接近负电源电压。例如，合适的运算放大器芯片为 LM358N 或 LM324N。在四运算放大器的变体中，其中两个可用于 AGC 电路，其余的用于初级：音调块、带通滤波器或麦克风放大器。

当然，传统的自动调节器可以提供更好的音质，但是当使用各种扬声器系统时，它们的标称阻抗可以是2、4或8欧姆。在这些情况下，输出电压的允许值会相应改变。通常，用于这种情况的功率放大器都配备了过载指示器，并且这里除了指示之外，还限制了失真水平。 R37C31 链旨在消除放大器打开时的喀哒声。

功能更强大的TDA8560Q芯片（图1b）有一个特殊的“诊断电压输出”（引脚12）；它通过 10 kΩ 电阻器连接到电源电压。当输出信号的幅度受到限制或微电路输出端发生短路时，引脚 12 处的电压会降至 0,6 V。通过连接所示的偏置电路，该电压变化可用于控制分压器图中三个电阻和一个 KD522B 二极管以及 VT1 型场效应晶体管 KP103K 或 KP103M 的栅极。在这种情况下，不需要DA2.4比较器和VT2上的电子钥匙。而如果不需要“单极性”电源的运放，K1401UD4、TL084、TL074、LF444和类似微电路的四运放可以提供更高的音质。

当然，场效应晶体管在高信号电平时也会引入一些非线性失真，但它们的电平和频谱明显小于因削波而产生的失真。

关于麦克风放大器的一些信息。经验表明，外部拾音器比放大器电路和晶体管的固有噪声造成更多麻烦。如果在输入端放置变压器或使用具有差分输入和单个电阻增益控制的仪表放大器，可以获得良好的结果。 K548UN1A芯片经常用于家用设备中的麦克风放大器；这是在仪表放大器中使用它的选项。使用 ±140 V 双极性电源的 K6UD2.1 运算放大器（而不是 DA12）测量布局参数，结果表明非线性失真小于 0,1%，综合噪声为 -65 D b。过载裕度为 34 dB。当电源电压减半时，过载能力相应降低，但如果不需要使用电池，可以使用双极电源，必要时制作“幻象”电源（通过信号线供电） +48 V 为高品质电容式麦克风供电。通常，由于其成本高、害怕震动和潮湿，他们在野外工作中尽量不使用此类麦克风，但对于固定条件，这种可能性绝不是多余的[1]。

放大器中的音调控制是使用运算放大器 (DA2.2) 构建的。当使用不同类型的麦克风或为了校正语音的音色或由于大厅的声学情况时，可能需要改变路径的频率响应。

对于演讲或会议的扩声，不需要立体声信号；两个 PA 通道从一个信号源并行工作，当信号（可能是立体声）从 CD 播放器或录音机施加到放大器输入时，麦克风通道将通过 X2 输入连接器的触点关闭。

所述系统的电源有些不寻常。在低市电电压下，如果装置中没有稳压器，不会发生任何危险，只是 PA 的最大输出功率下降，但电压急剧升高会导致微电路故障，因为某些器件的允许供电电压会降低。其中仅限于 18 V，超过 250 甚至 270 V 的电压浪涌对于网络变压器来说是危险的！您通常不想随身携带外部稳定器，而且它们并不总是能挽救局面。通常，浪涌保护装置只是简单地关闭设备，而不能确保事件的可靠性。变压器保护的复杂性在于放大器工作在AB模式，其消耗电流波动数十倍，因此简单地接通灭弧电阻的保护失效。

电源电路如图所示。 2.

（点击放大）

变压器T1与普通变压器的不同之处仅在于在初级绕组中增加了一段，其匝数等于主绕组的10%（电压为220V）；它连接到继电器K1的触点。继电器 851N-1C-C（在 28 V 电压下，通过绕组的电流约为 12 mA）可以在低于 8,5 mA 的电流下从 20 V 可靠运行。其触点设计用于切换电流高达 250 A 的 7 V 交流电压。变压器 T1 的次级绕组必须提供 21 ... 22 V 的整流电压。一定的电压裕度可补偿可能的电压降在网络中。选择两个绕组进行全波整流是因为考虑到用截面大于1mm2的导线缠绕环形变压器的一个绕组比用更细的导线缠绕两个绕组更困难。 TDA1555Q 芯片的输出电流达到 4A，TDA8560Q 为 7,5A。此处未显示 T1 网络变压器的绕组数据，因为现在可以在收音机市场上“满足各种口味”购买或订购它们。

为了保护PA微电路，引入了低压降的集成稳压器DA2。同时，用于对外部电池充电的电压也稳定下来。

为了将 LED 指示灯显示在放大器的前面板上，在一块单独的板上安装了一个三级 LED 指示灯。当电源电压较低（低于200V）时，绿色LED HL2点亮。如果电源电压大于200V且小于240V，黄色LED HL1亮起。当超过 240 V 时，红色 LED HL3 闪烁。作为比较器，使用LM324N微电路的四个运算放大器（考虑到引脚排列的差异，可以使用K1401UD2）。运算放大器 DA1.4 用作“锁存器”。随着电源电压的升高，继电器K1被激活，电压立即下降10%，即允许值的阈值上升到大约270V。为了避免“反弹”，该“锁存器”被打开；即使电源电压下降，继电器也会保持打开状态，直到放大器关闭。如果电压下降太多以至于绿色 LED (HL2) 亮起，您需要关闭并打开放大器，而不必担心其安全。

连接器 X7 允许您连接外部电池。引脚 3 上的电压被移除以进行充电，外部电池的电压被施加到引脚 5 上。从“点烟器”插座上的汽车电池，可以通过电缆向X7连接器施加电压，其示意图如图1所示。 XNUMX、在。

电源有一个附加连接器 X6（“+ Up”），用于为无线电麦克风接收器供电。通常，无线系统接收器通过交流适配器连接到网络，这是由电池供电时唯一可能的连接。

AB 电池组是远程的，因为并不总是需要它。此外，在它的帮助下，可以在驾驶时通过汽车的车载网络为远程电池充电。电池组（图 3）包含一个带有 LED 电压指示器的充电器。该 LED 指示灯与电源中使用的 LED 指示灯非常相似。当电压低于 11,5V 时，闪烁的 HL5 LED 会亮起。如果电压大于 11,5 V 且小于 12,2 V，则红色 LED HL4 亮起，如果电压在 12,2 ... 13,4 V 范围内，则黄色 LED HL3 亮起。 LED HL2 - 双色。电池充电时，呈红色发光，颜色越亮，充电电流越大。当电池充满电时，绿色LED灯亮起，表示需要停止充电。

带通用电源的便携式扩声系统

为了从汽车车载网络对远程电池充电，微电路上的电流稳定器即使电压降很小，也是不可接受的。但事实证明，在 KT837K 晶体管（具有任何字母索引）或 KT818A 上使用最简单的限流器非常成功。电池充电电流受电阻器R2的选择限制，电源输出提供的最高电压由微调电阻器R14设置（见图2）。要在设备关闭时检查电池电压，您可以使用 SB2 按钮（无需固定）（“控制”）来打开指示灯。如果放大器由设备供电且 SB1 开关打开，则指示器将永久连接。

为了保护远程电池免受意外短路，在其负载电路中安装了电流为 400A 的 MF-R141 D4S 型自复位保险丝。超过此电流会导致保险丝电阻急剧增加。短路消除，保险丝恢复常温后，其导电性恢复。

作为电源中的集成稳定器 DA3（见图 2），您可以使用专有的模拟器件 - SD1083，对于放大器中的 DA3 稳定器，您还可以推荐 KR1158EN12V。在放大器中，K548UN1A芯片可以替换为模拟芯片——LM381。作为LED指示器HL5，期望使用在低电源电压下闪烁的LED。

使用外部电池组时，需要用电缆来完成它，用于连接电源装置和汽车点烟器。

提出扩声系统的具体设计是没有意义的，因为它是由开发人员的任务和风格决定的。显然，建议将便携式扩声系统放置在一个盒子中，而在设计固定版本时，最好遵循标准 19" 机架的尺寸。当使用更强大的 UMZCH 芯片 (TDA8560Q) 时，需要约150W的网络变压器，TDA1555Q 75W就足够了。LED指示灯的大小、按钮或拨动开关的使用仅取决于组件的可用性和您自己的喜好。

建议用两个扬声器制作音响系统，使用灵敏度至少为92 dB的轻型国产或进口头，同时限制声音再现频带从下面的频率为100 Hz，从上面的频率就足够了- 8 ... 10 kHz。船体由木纤维板和泡沫制成。设计和声学设计（开箱或反相器） - 符合开发商的品味。

最好用人造革来完成箱子的表面，并用金属角保护箱子的角落。头部由涂有装饰漆的金属网保护。在制造由多个相同类型的头（具有音圈串并联连接）的扬声器时，它们被垂直放置，以获得在垂直平面上更清晰的指向性图案并提高声学效率。扬声器输出（可拆卸）最好位于外壳的下部，以提高外壳的稳定性，以防连接电缆意外拉动。

可以通过将无线电麦克风接收器包括到音调控制的输入来改进这样的声音放大系统。放大器的改进和无线电麦克风的制造是在考虑[2]中提供的信息的情况下进行的。

文学

Kuznetsov E. 混合控制台。 - 广播，2001 年，第 7 期，第 12 页。 15 - XNUMX。
Kuznetsov E. 讲师的无线电麦克风。 - 收音机。 2002 年，第 3 期，第24、25。

作者：E.Kuznetsov，莫斯科

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