音响原理与维修培训

培训资Sound长城计算机公司显示器制造中心MONITORCS目录第一部分音响电路原理第二部分音响维修手册讲解第三部分整机检修流程与实践操作GF201GF302GF303GF202第一部分音响电路原理第一章声学基础知识1.1声音的产生和传播声音来源于物体的振动，振动发声的物体有人称之为“声源”，声源发出的声音要到人耳中，使人感知，还要通过空气或其他物质的传递。如果人耳与声源之间被“真空”所阻隔，那么人耳无法感知声源的振动的。这种由声源振动引起的媒质波动就是声波。声波是一种机械波，其中人们的听觉只可以对一定范围内的声波（频率在20Hz-20KHz）产生听觉反应，我们称这一范围内的声波为声音。1.2描述声波的物理量频率:声波在单位时间内波动的次数称为声波的频率。用符号f表示，单位是赫（Hz），声波的频率等于声源振动的频率。声波的频率与振动的周期呈倒数关系：f=1/T。波长:一个波动周期内声波在媒质中传播的距离，称为声波的波长，记为λ（拉姆达），单位是米（m）.声速:声波在媒质中每秒所传播的距离，称为声波的传播速度（简称为声），记为c，单位是米/秒（m/s）。在坏境温度一定，媒质确定的条件下，声速为常数，声速、频率、波长与周期之间的关系可表示为:

c=fλ，λ=cT

第二章音响技术名词和基本概念2.1声音三要素2.1.1响度

响度俗称音量，与声音强度有关的主观感觉可用响度来表示。响度表示听音时人耳对声音强弱的主观感受，它主要与声波振幅有关。2.1.2音调

音调又称音高，它反映了声波频率的高低。平时所说的女高音、男低音就是指音调高低。重要提示：

当调整音响设备的音量电位器使音量增大时，便能感受到声音在增大。音量开大后，功率放大器馈入扬声器的电功率增大，扬声器纸盆振动的振幅增大，声波振幅增大，主观感受声音增大。重要提示：

各种乐器、声源的发声频率都有一个范围。低音提琴的频率较低，高频段发声能力差；而小提琴的频率较高，可以用来表现高音节目。生理声学和心理声学的研究成果表明，低音给人以丰满、柔和的感受，中音给人以雄状、有力的感受，高音给人以明亮、纤细的感受。

2.1.3音色

音色是指声音的色彩和特性，它主要取决于声音基频的频谱，就是谐波组成的成比例，声音的持续时间，声音的建立和衰变等因素，也主是取决于频谱中的泛音在分。此外，它也与基频和强度有关。对于频率不高的基波来说，一般放大器都能够失真地放大、重放，可基波的高次谐波频率却是很高的，而且频率成分丰富，要想不失真的放大和重放这些谐波，对放大器和音箱等的要求就很高了。

第二章音响技术名词和基本概念2.2声道概念双声道立体声系统中使用左、右两个声道记录、重放信号，左侧称为左声道，右侧的称为右声道，左右声道的电路全是完全对称的，即两个声道的频率响应特性、增益等电声指标相同，但是左、右声道中处理、放大的信号是有所不同的，主要是它们的大小和相位特性不同，所以将处理、放大不同相位特性信号的电路通称为声道。第二章音响技术名词和基本概念2.2.1单声道一个话筒传声、一个信道传输、用1边耳机\1个音箱听音的方法，为单声道。第二章音响技术名词和基本概念2.2.2双声道同一音源，由左右两个话筒拾音，通过现两个声道传输，使左话筒的声音传到左耳机，右话筒的声音传到右耳机。话筒1话筒2音源第二章音响技术名词和基本概念2.2.3立体声双声道两个以上的话筒对声源进行拾音，再通过两个以上的放大电路进行再生，则能再生空间场。话筒1话筒2音源空间2.2.4环绕声所谓环烧就是围烧的意思，有声音包围的临场感觉。第二章音响技术名词和基本概念2.3立体声概念日常生活中我们听到的声音就是立体声，立体声的含义比较丰富，包括了声源的距离、方向、角度、移动的还是静止的，我们听到的这种声音场称之为自然声场。2.4立体声与高保真（Hi-Fi）区分立体声是指听到声音具有声像的移动感、空间感、临场感等方向感。高保真是指通过音响设备重放出来的声音各种畸变之小，以致人耳无法觉察。只有建立在高保真前提下的立体声音响设备才能达到高保真特性。第二章音响技术名词和基本概念2.5音频信号频率划分1、音频信号中的低音、中音、高音通常将频率低于500Hz的音频信号称为低音信号，频率在500-4000Hz之间的音频信号称为中音信号，频率高于4000Hz的称为高音信号。音频信号中低音、中音和高音信号划分示意图。第二章音响技术名词和基本概念2、音频信号中的超低音和重低音音响电路中，为了进一步说明低音，时常将低音频段再进一步分割，将最低的两个倍频程分为超低音和重低音。超低音的频段为20-40Hz，重低音的频段为40-80Hz，超低音和低音合起来称为超重低音，其频段为20-80Hz如下图：第二章音响技术名词和基本概念第三章音响电路常用元器件电解电容瓷片电容涤纶电容二极管碳膜电阻电位器整流桥电源变压器发光二极管扬声器集成IC三极管音响整机电路方框图第四章音频功率放大器为了对输入音源进行提升或衰减，以满足听音者对听音的需要，于是增加音调调制器。如GF201音响产品，音频信号经C19、C23为输入耦合电容，有隔直流的作用。通过转动音量旋钮VR2A/B、VR1A/B双联同轴电位器来实现高低音调节，C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8为音调电容，利用电容的频率效应来改变高低频的交流阻抗，来改变高低音的音量大小，从而达到调节高低音调的效果；音量调节是由音调电路输出音频信号到电位器VR3A/B的动片同步动作，动片向上滑动时动片输出信号增大，送到后面功放电路中的信号增大，音量增大，反之则减小.有些音响为了输出更好音响效果，在功放前级增加一级放大电路，来实现声音重放。第四章音频功率放大器4.1音量控制器和音调控制器低音电位器音量电位器高音电位器第四章音频功率放大器4.2前置放大器的功能、用途和要求前置放大器是音频信号源的前端输入放大器，它前接各信号源的输出，后接功率放大器的输入，是各路信号的必经之地，具有连接、放大、校正、缓冲等作用，前置放大器的功能主要体现在以下几个方面：

1、接口功能。将各信号源（如CD、DVD、收音、录音座等）的信号进行切换选择输入放大器。

2、放大功能。将选择中信号进行放大，使各信号电平值基本一致，防止后级输入信号失真。

3、均衡、补偿功能。对选中信号的频率失声、带宽等进行修正，使信号的频率特性平坦，带宽合适。

4、阻抗匹配功能。信号源内阻较大，可以通过前置放大器降低信号内阻，抑制各种噪声，实现和后级功率放大器的最佳匹配。前置放大器的要求：1、信噪比＞90dB；2、输入噪声电平≤0.7µV；3、谐波失真≤0.1%，瞬态互调失真≤0.05%；4、转换速率高，一般要求≥5V/µs；5、增益大，输出电压≥V；6、动态范围大，频带足够宽（3dB带宽为20Hz-20kHz）。第四章音频功率放大器如GF303产品，超低音音频信号处理通过IC114558作前置放大电路，由左右声道经两个10K电阻1R15、1R16后至1C9耦合电容，尔后信号进入IC4（UTC4558）的3脚，IC4为低噪音，低功耗通用前置双运算放大器，经过前置放大后，才能提供功放IC足够大的驱动电压，获得足够大的音量。UTC4558的1脚为前置输出，低通滤波器的作用是截除200HZ以下的低频信号，IC4输出至1C1，与音量电位器的输入端相连接，调整超低音的音量后，由电位器滑动端输出进入超低音功放电路IC1第四章音频功率放大器前置放大器电路分析4.3功率放大器第四章音频功率放大器4.3.1功率放大电路的功能与分类

1、根据功放输出三极管在放大信号时的信号工作状态和三极管静态电流大小划分，常见放大器有甲类、乙类和甲乙类。A、甲类放大器静态工作点在交流负载线的中点，容高热，效率很低。

B、乙类放大器乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真！

第四章音频功率放大器C、甲乙类放大器电路中增加Re3、D1、D2、Rc3支路

静态时:

T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；动态时：设ui加入正弦信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2

基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。偏置电压不易调整

第四章音频功率放大器此点Vcc=Vcc/22、互补对称功放的类型：

互补对称功放的类型

无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）第四章音频功率放大器2个OTL或OCL电路组成桥式推挽(BTL电路)

A、OTL互补输出功放电路（分立元件）调节R,使静态UA=0.5USCRe1

、Re2：电阻值1~2，射极负反馈电阻，也起限流保护作用D1

、D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真第四章音频功率放大器此点Vcc=Usc/2无变压器功放电路，优点是可以使用单电源供电，是电池供电的首选电路。缺点是需要通过体积较大的电解电容作为输出耦合。

这是由ＴＤＡ２０３０或ＴＤＡ２０３０Ａ组成的OＴＬ中低音功放电路，OTL功放的形式:采用单电源，有输出耦合电容。如图所示电路中的R5(150kΩ)与R4(4.7kΩ)电阻决定放大器闭环增益，R4电阻越小增益越大，但增益太大也容易导致信号失真。两个二极管接在电源与输出端之间，是防止扬声器感性负载反冲而影响音质。C3(0.22uF)电容与R6(1Ω)的电阻是对感性负载(喇叭)进行相位补偿来消除自激，该电路采用36V单电源，输出功率约20W。第四章音频功率放大器A+、OTL互补输出功放电路（集成IC）B、OCL互补输出功放电路（分立元件）第四章音频功率放大器无输出电容功放电路，优点是省去体积较大的输出电容，频率特性好，缺点是需要双电源供电，对电源的要求稍高。OTL电路OCL电路增加对称的负电源-USC，使静态时的A点电位为0改进后的OCL准互补输出功放电路

T1：电压推动级

T2、R1、R2：UBE倍增电路

T3、T4、T5、T6：

复合管构成的输出级输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。如图所示：GF303电路中IC2UTC2030与周边元件组成OCL为18W单声道功放电路，是双电源±16V供电，也可以单电源供电（输出加电容）。它的1、2脚为输入，4脚输出，3、5脚供电。电路中，1R13起负反馈作用，并影响输出音量的大小，改变1R13就可以改变输出音量。1R28和1C17为抗干扰元件，防止电路自激。输出不带电容，正常工作时，4脚对地电位为零。若是带电容的OTL模式输出时，4脚电位为电源电压的一半，如下图：B+、OCL互补输出功放电路（集成IC）第四章音频功率放大器Vcc+16vVcc-16v静态由于四个三极管对称，UA＝UB＝UCC／2，因此uo＝0。当输入正弦信号ui为正半周时，在两路反相输入信号ui、－ui的作用下，VT1和VT4同时导通，RL上获得正半周信号；ui为负半周时，VT2和VT3同时导通，RL上获得负半周信号。理想情况下，设管子的UCES＝0，则uo的峰值为UCC，比OTL电路提高了4倍。输出的最大功率为：C、BTL互补输出功放电路（分立元件）第四章音频功率放大器由两个相同的OCL电路组成一个功率更大的功放电路，无论使用单电源还是双电源供电都不需要输出电容，理想输出功率是单个OCL电路的4倍。优点是功率做得更大，缺点是电路比较复杂。负载的两端分别接在两个放大器的输出端。其中一个放大器的输出是另外一个放大器的镜像输出，也就是说加在负载两端的信号仅在相位上相差180°。负载上将得到原来单端输出的2倍电压。从理论上来讲电路的输出功率将增加4倍。BTL电路能充分利用系统电压，因此BTL结构常应用于低电压系统或电池供电系统中。在汽车音响中当每声道功率超过10w时，大多采用BTL形式。BTL形式不同于推挽形式，BTL的每一个放大器放大的信号都是完整的信号，只是两个放大器的输出信号反相而已。用集成功放块构成一个BTL放大器需要一个双声道或两个单声道的功放块。

这是由ＴＤＡ２０３０或ＴＤＡ２０３０Ａ组成的ＢＴＬ中低音功放电路，效果完全可以满足业余听音要求。其原理如下：声音信号由Ｊ１输入，于是在Ａ１上产生一个放大了的同相输出电压，这个同相输出电压，经Ｒ４，Ｃ１２连接到Ａ２的反向端（２脚），由深度负馈电路的“虚短”和“虚断”可知，其同相端与反向端电压相等，并且流过２脚的电流也几乎为零，所以Ａ２的１脚和２脚电压都为零。这样Ａ１的输出电流，几乎全部流过Ｒ９。这就是流过Ｒ４和Ｒ９的电流几乎相等，两个电阻相等，两端的电压也相等，由于２脚为零，也就是Ａ２输出电压与Ａ１的输出电压相反，大小相等。这就是ＢＴＬ电路的巧妙之处。TDA2030A的工作电压范围较广，从±6～±22V都可以正常工作。用TDA2030A来做一款BTL功放。BTL电路的特点就是在相同的供电电压下，可以得到较普通功放两倍以上的输出功率。下图为TDA2030ABTL功放的电路图，在±16V供电的时候可输出34W的功率，想获得更大的输出功率可提高供电电压，最高不可超过±22V。C+、BTL互补输出功放电路（集成IC）第四章音频功率放大器

如GF201产品，220V市电经过保险管（FUSE），和开关SW1后进入变压器初级，变压器的次级输出双13V交流0.8A，双13V送入由1D1～1D4组成的桥式整流电路电路，经过桥式整流和C15，C162200UF/25V）的滤波后，输出正负13V左右，为负载供电。第五章电源电路

变压

整流

滤波

AC220输入

DC输出第六章扬声器及音箱系统音响系统的作用就是放出声音，音箱和耳机的作用就是把功率放大器输出的音频电信号，还原人耳能听到的声音。扬声器俗称：“喇叭”，它是将电信号转换为声能的电声器件。把电信号加在扬声器上，音频电流经过磁场中的音圈时，音圈受力运动，与音圈相连接的扬声器振膜推动空气发出声音。

6.1扬声器的工作原理分其中磁体由磁铁和软铁心柱组成，而纸盆(振动膜)、定心支片、音圈和防尘罩等组成了振动系统。当扬声器的音圈通入音频电流后，音圈在电流的作用下便产生了交变磁场，永久磁铁同时也产生一个大小与方向不变的恒定磁场。由于音圈所产生的磁场大小和方向随音频电流的变化不断地在改变，这样两个磁场的相互作用使音圈作垂直于音圈中电流方向的运动，由于音圈和振动膜相连，从而音圈带动振动膜振动，由振动膜振动引起空气的振动面发出声响。出给音圈的电流越大，其磁场的作用力就越大.振动膜振动的幅度也就越大，声音则越响。扬声器发出高音的部分主要在振动膜的中央，扬声器发出低音的部分主要在振动膜的边缘。如果扬声器的振动膜边缘较为柔软且纸盆口径较大则扬声器发出的低音效果较好6.2扬声器的分类

1、电动式扬声器第六章扬声器及音箱系统这种扬声器采用通电导体作音圈，当音圈中输入一个音频电流信号时，音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里，根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理，音圈会受到一个大小与音频电流成正比方向随音频电流变化而变化的力。这样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。这种扬声器应用最广泛。2、电磁式扬声器

第六章扬声器及音箱系统也叫舌簧式扬声器，声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排拆，产生驱动力，使振膜振动而发音。

3、压电式扬声器压电式扬声器：利用压电材料受到电场作用发生形变的大原理，将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中，使其发生位移，从而产生逆电压效应，最后驱动振膜发声。4、静电式扬声器这种扬声器利用的是电容原理，即将导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。第六章扬声器及音箱系统6.3扬声器的主要技术与参数1、阻抗扬声器的额定阻抗是指扬声器在额定状态下，施加在扬声器输入端的电压与流过扬声器的电流的比值。现在，扬声器的额定阻抗一般有2、4、8、16、32欧等几种。扬声器额定阻抗是在输入400Hz信号电压情况下测得的，而扬声器音圈的直流电阻R直≈0.9R额2、标称功率

制造厂产品标准所规定的阻抗值，在该阻抗上扬声器可获得最大功率。

3、共振频率

扬声器的输入阻抗是随频率而变化的，扬声器在低频单某一频率处，输入阻抗追最大，这一频率称为共振频率f,共振频率与扬声器的振动系统有关，振动系统质量越大，纸盆折环、定心支片愈柔软，其共振频率就愈低。

4、灵敏度

当输入扬声器的功率为1W时，在轴线上一米处测出的平均声压。第六章扬声器及音箱系统6.4音箱的分类1、敞开式音箱2、封闭式音箱3、倒相式音箱4、迷宫式音箱5、音柱

第六章扬声器及音箱系统6.5音箱的主要技参数1、频率响应频率响应是指在振幅允许的范围内音响系统能够重放的频率范围，一般以60Hz～20KHz±2.5dB这样的形式表示，这里60Hz表示音箱在低频方向的伸展值。这个数字越低，音箱的低频响应就越好：20KHz表示该音箱可达到的高频延伸值。该数字越高，表明该高频特性越好，一般人耳能接受的频响范围为20Hz～20KH。2、信噪比信噪比是音箱回放的正常声音信号与无信号时噪声信号(功率)的比值，用dB表示

。PC桌面多媒体音箱大多在75-80dB左右。3、灵敏度通俗地说，灵敏度指的就是在输入一定功率后，音箱发出声音的音量大小程度，灵敏度越高，在同等响度下驱动的功率就越小，电流也需要得最少，反之则然，但灵敏度越高，失真和噪声就会越多，一般的有源音箱都在90dB左右。

第六章扬声器及音箱系统4、失真度通俗地说，就是指喇叭单元将电信号转化为声波信号时的失真，在失真度的概念里，还分为三种不同种类的失真，分别为谐波失真、互调失真和瞬态失真，平常称呼的失真度叫总谐波失真，在适当功率的情况下，这个指标可以轻易地去到0.5%甚至以下5、阻抗就是指在音箱电路中电阻、电感、电容所有电阻的矢量相加，一般以Ω表示，对于多媒体音箱来说，一般情况下，阻抗大的音质要好些，但也难驱动一些，目前市场上的桌面多媒体PC音箱一般在4Ω左右，有的也会去到8Ω甚至更高。

第六章扬声器及音箱系统6.6分频电路6.6.1分频器的作用在一个扬声器系统里，人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件，而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。它是一种电路装置，用以将输入的音乐信号分离成高音、中音、低音等不同部分，然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。所以在中、高频部分，分频电路所起到的作用就更为明显。第六章扬声器及音箱系统位于功率放大器之后，设置在音箱内，通过LC滤波网络，将功率放大器输出的功率音频信号分为低音，中音和高音，分别送至各自扬声器。连接简单，使用方便，但消耗功率，出现音频谷点，产生交叉失真，它的参数与扬声器阻抗有的直接关系，而扬声器的阻抗又是频率的函数，与标称值偏离较大，因此误差也较大，不利于调整。6.6.2功率分频器原理第六章扬声器及音箱系统如下图，GF201电路中的WOOFERSPEAKER-2是低音扬声器，TWEETER-SPEAKER-2是高音扬声器，NP1是分频电容（采用无极性分频电解电容），通过适当选取分频电容NP1的容量，使NP1只让高频段信号通过，不让中频、低频段信号通过，这样TWEETERSPEAKER-2就重放高音，中音和低音由WOORERSPEAKER-2重放而实现了二分频重放。6.6.3常见分的二分频扬声器电路第六章扬声器及音箱系统第二部分音响维修手册讲解第七章维修手册讲解第三部分故障模拟与实践操作第八章音响整机故障检修7.1维修常用工具无铅焊台电改十字、一字螺丝刀尖嘴、斜口钳六角螺丝刀数字万用表胶枪吸锡器热吹风筒热拆风焊台DVD音源示1波器1、直观法。先检查电源插头和信号线插头有无内部断路或接触不良，各功能开关及位置是否正常，交流保险丝是否熔断。确认各部分连接线是否良好，有无烧焦、变色、爆裂的元器件，闻机内有无元器件烧焦的糊味等。7.2检修步骤第八章音响整机故障检修2、试机。若机内外直观检查无异味，可通电试机检查。接通电源，看继电器触点在几钟后能否吸合，电源及功放电路中有无元件严重发热、冒烟等现象。根据机器的工作状态来分析、判断故障部件。3、检修。在故障可能发生的范围之内，通过测量关键点电压、电流或电阻值等电参数，逐渐缩小故障范围，直到查出元件并排除故障。7.3检修方法第八章音响整机故障检修1、仪器测量法。即通过万用表、低频信号源和示波器等到仪器来测量整机各有关电路的电压值、直流电阻、电流值和信号波形，从而判断故障电路和元器件。2、代换法。3、信号干扰法。4、短路法。5、断路法。6、加热法。1、检修时，若电源直流回路中的保险丝续熔断，且管内发黑，应查出电流过大的原因后再更换同规格的保险丝，不可盲目加大保险丝容量，以免扩大故障范围。7.4注意事项第八章音响整机故障检修2、如使用信号干扰法检修，在前级电路加注干扰信号时，应先将音量电位器关小一些，若采用在后级电路中加注信号干扰，不可时间过长，宜短时触接，以免损坏扬器。3、对损坏的元器件，最好用同型号或参数相同的元件更换。同时，还要检查相关电路中有无故障，以免通电时再次损坏各元件。4、装喇叭时一定要小心，镙丝刀很容易捅破喇叭，破了就报废了。

5、所有部件一定要锁紧，箱内不得有异