ASW低音炮专用频率均衡放大器的设计制作

本放大器是为笔者的ASW低音炮度身定制的，具有简单可靠、性能优良、使用灵活等特点。若将其均衡电路参数稍作修改，也适用于其他类型的超低频音箱。现将其电路原理、制作及安装方法等介绍如下。

一、电路工作原理
本放大器包括频率均衡、功率放大、电源等几个部分。
1、频率均衡电路
10英寸单元ASW低音炮的低频下限选36Hz，这一指标已很不错，但重放36Hz以下的超低频时份量仍感不足，若使用的是8英寸或6.5英寸单元制作的超低频音箱，低频下限一般只能达到42Hz以上，重放超低频时更是捉襟见肘，力不从心。这时听到的多半只是超低频的谐音。故均有必要通过均衡电路预先对40Hz以下的超低频份量予以适当提升，以充分发挥音箱的潜能，改善重放效果。此外，不同类型超低频音箱的低频上限也各不相同，与主音箱低频下限的配合也就不一定适当，可能造成系统中低频段的响应失真。故也有必要通过均衡电路对超低频音箱的频率上限进行调整，使之能与主音箱的低频下限完美配合。而20Hz以下的次低频人耳虽不可闻，但音乐信号中则可能存在(包括噪音)，一旦进入音箱，单元锥盆的振幅极大，会产生大量可闻的失真信号(如调制失真、二次、三次谐波失真等)，故也需要通过均衡电路予以衰减。

具有上述多种功能的均衡电路通常比较复杂。为简化起见，本均衡电路选用了最为简单有效的高Q值高通有源滤波器加可调式无源低通滤波器的电路形式(见图1)。图中，L、R声道信号经R1、R2相加(接解码器超低音输出端子时只需从一个输入端接入)，再经音量电位器VR1调节后，送往IC1a与外围阻容元件组成的高Q值高通滤波器。该滤波器在不同Q值时具有如图2所示的通带特性。

当Q0.7时，其转折频率fp处会形成一个峰，Q越大，峰越高(提升量越大)。利用这一特性，且Q值取得适当，便可按要求在提升超低频的同时衰减次低频，且电路十分简单，该滤波器的电路特点是具有等值的滤波元件C、R和一定的增益，且Q值通过电路增益A来控制，其中
A=1+R4/R3
Q=1/(3-A)
Q值决定后，fp处的提升量也就决定了。Q值和fp的大小应根据音箱的结构和低频下限来选取，合成后的响应曲线才会平坦。由于ASW式音箱的低端下降斜率为15dB/oct，可取Q=5左右，这时滤波器的提升斜率约为14dB/oct,故本电路取R4=39kΩ，R3=22kΩ，这时
A=1+39/22=2.77
Q=1/(3-2.77)≈4.4
若所配音箱为密闭式的，可取Q=4，提升斜率为12dB/oct，若所配音箱为倒相式的，Q值可取8～10，但不宜超过10，否则电路可能不够稳定，这时超过20dB的提升量也是100W以下的功放和音箱难以承受的。

fp值要取在音箱频响曲线的低端转折频率fL的半倍频处。本电路所配音箱的fL在44Hz左右(见图3曲线1)。故取fp=22Hz，这样滤波器的响应曲线(见图3曲线3)，才可与响应曲线1对称互补，合成的响应曲线(见图3曲线2)就比较平坦，理论上可使音箱的fp由原来的36Hz扩展到22Hz，但由于扬声器低频端的效率较低，实际上只能扩展到28Hz左右，尽管如此，其实际效果已相当理想(一只采用15英寸单元的巨无霸音箱，其fp也在28Hz左右)。fp确定后，滤波元件C1、C2、R5、R6便可由下面的公式确定，即
C1=C2，R5=R6，
fp=1/2πCR=159/CR
式中，C的单位为uF，R的单位为kΩ，因受阻容件标称值的限制，本电路取
C1=C2=0.330uF
R5=R6=220kΩ
fp=159/CR=159/0.033×220=21.5(Hz)
从图2中还可以看出，这种高Q值滤波器响应曲线的低端下降斜率达24dB/oct，可大幅度衰减fp以下的频率成分，故可在大幅提升超低频的同时大幅衰减次低频。
信号经高通滤波器提升超低频后，从IC1a①脚输出，送到由R7、R8、VR2和C3、C4组成的可调式二阶无源低通滤波器作进一步处理，该滤波器中的C值及R值也相同，其响应曲线高端转折频率
fH=159/C3(R7+VR2)
按图1所示元件值，该滤波器的fH值可通过调节VR2在52Hz与185Hz之间随意改变，图3中的曲线4是fH调至55Hz时该滤波器的响应曲线，由于超低频音箱原有的上限频率约为110Hz，故本滤波器与其配合后，合成响应曲线的高端转折频率实际上只能在52Hz至110Hz之间调节。而滤波器fH值的高点取至185Hz，主要是为了使音箱原有的频率上限不会被滤波器该点附近的过渡特性所压缩，相应地可与低端频响为50Hz至110Hz的AV主音箱配合使用，获得较平坦的整体响应曲线。当然，也可通过调节VR2获得不同的低频效果，以满足不同人的听音喜好。
信号经低通滤波处理后，已形成所希望的均衡特性，再经IC1b构成的跟随器缓冲“隔离”后通过R9、C5送往功率放大器输入端(A点)进行功率放大。

2、功率放大电路
用于驱动超低频音箱的功率放大器，主要要求其具有足够的驱动电流、较低的内阻、较高的稳定性和可靠性，其他性能则没有特殊要求。这里我们选用了如图4所示的全直流全对称互补功放电路。该功放可对5Ω负载提供100W的不失真功率，输入灵敏度为300mV，输出噪声电压为1.2mV，能满足上述要求，且具有电路简单、失真与噪声低、转换速率高等特点。即使用作全频带功放也是较佳的选择。

笔者在选用这一经典电路时，还在电路中揉进前级二极管隔离供电技术，进一步提高了大动态突发信号到来时前级电路的驱动能力。图中二极管D1、D2即当此重任。当大动态突发信号到来时，末级输出管的电流剧增，迫使电源电压瞬间下降，这时由于D1、D2的反向隔离作用，滤波电容C5、C7上的电压不能突变，仍可基本保持在信号到来前有较高的电压，故推动级仍能继续提供较高的信号电压和较大的驱动电流，使声音的听感更加强劲有力，后劲十足，由于大动态的突发信号常出现于低频段，因而该技术的采用对于超低频功放来说尤其具有重要意义，实际听感也证实了这一点。