聊聊无源音箱与有源音箱

按照讲物理课的习惯，先说说基本概念：所谓无源音箱与有源音箱，可以简单理解为无“电”源音箱与有“电”源音箱。最简单的判断依据就是这个音箱需不需要用电源，这个电源包括交流电与直流电，也就是说无论是插交流电源还是放电池，都属于有源音箱，剩下不用电源的音箱就是无源音箱。

因为无源音箱相对比较简单，就先从无源音箱说起吧。最简单的无源音箱就是将一直扬声器放在箱子里，而这个箱子原本也就是起到一个无限障板的作用，可以避免扬声器后面的振动的空气绕到前面抵消前方的声音辐射，因此，从这个原理来看，这个音箱的箱体越大越好，毕竟箱体内封闭了一定量的空气，扬声器在振动的时候会对音箱内的空气产生压缩作用，实际上对扬声器发声有抑制作用，尤其是低频的抑制作用非常明显。音箱越大这个抑制的作用越小，实际效果也就越好。但毕竟箱体做的太大既不经济也不方便使用。因此，就有了很多小体积音箱的设计方案。最常见的就是增加倒向孔。倒相孔里是一段按照频率波长设计的倒向管，倒相孔加倒向管的作用，是可以将音箱内的压缩空气以一种受控的谐振的方式传导出来。经过精心设计的倒相孔，可以使得扬声器背后发出的声音不但不会抵消前方的正常的声音，反而会对我们所要求的频段进行补偿，从而产生更好的效果。因此，倒相式音箱也是小体积音箱的最常用的方案。还有一种迷宫式音箱，本质上也是倒相音箱的一种。由于单只扬声器覆盖的频响很难完全覆盖人耳的听觉频响范围。因此，又发展出两分频与三分频音箱。也就是说分别用两只扬声器。或者三只扬声器来组成一个音箱，其中的高、中、低音扬声器分别工作于高、中、低三个频段，使得音箱能够覆盖的音域更加宽广，达到甚至超过人耳的听觉范围。为了让这两只或者三只扬声器工作在不同的频段上，音箱里要配备分频网络。让高音部分的音频只传输给高音扬声器，中音部分的音频只传输给中音扬声器，而低音扬声器只负责发出低频的声音。由于扬声器本身就是电感性的器件，其阻抗特性随频率变化范围很大，再加上分频网络里面的电感，电阻，电容的网络匹配。因此，这种无源的网络匹配很难达到理想的效果。这也是无源音箱的设计难点之一。

无源音箱是必须要配合功率放大器使用才能发出声音的。因此，无源音箱与功率放大器之间的配合又产生了无数的变数。因为不同的功率放大器与不同的无源音箱之间的搭配，会产生不同的音响效果。也正是因为变化无穷，才给不少的HiFi音响爱好者带来了无尽的乐趣。无源音箱除了在HiFi系统中被广泛使用之外，在家庭影院里也大行其道。毕竟现在的家庭影院动辄5.1声道，甚至于7.1.2声道，9.1.2声道。如果都用有源音箱来搭建就太复杂了，多声道AV功放加无源音箱是非常好的解决方案。不过在组建家庭影院的时候，务必选择相同型号的音箱，否则，声音在不同音箱中流转的时候，如果音色不同，效果会非常差。

总之，无源音箱相对比较简单，虽然无缘分频网络很难理想匹配，但是，随之而来的变数与不确定性也让人玩儿得不亦乐乎，毕竟一直以来，大多数音响爱好者都是这么玩儿出来的。

再说说有源音箱。相对于无源音箱，有源音箱就复杂多了。最早接触有源音箱，大都是与电脑配接的桌面用的有源音箱。因为电脑声卡即便是带功放的，功率也都比较小，性能也一般因此，大家习惯用有源音箱来接电脑，而电脑所配的有源音箱，大量的采用了2.1的系统。

也就是说，除了两个左右声道的小音箱之外，还配置了低音炮，而这个功放与控制电路实际上是装在了低音炮的箱子里，电脑桌面上的两只小音箱本质上讲也是无源音箱。但是这两只小音箱是要配合有源的低音炮一起使用的，所以这个2.1音箱系统也算做是有源音箱。当然，也有2.0的有源音箱，一般就是把功率放大器放在其中的一只音箱里。另一只音箱相当于是无源音箱。当然，这种有源音箱都是相对比较简易的，对于音响系统来说，它没办法提供很高品质的音响效果。但是，越来越多的监听音箱尤其是录音室里用的监听音箱也采用了有源音箱的方案。而这种专业的有源音箱，制作就比较精良，其内部往往采用的是有源的分频网络与独立的功率放大器，音频信号也都经过预先的有源分频网络分频之后的频率，才经过独立的功率放大器传输给相应的扬声器。也就是说每一只扬声器都有与自己适配的功放与分频网络，这样往往能达到更好的音响效果。这就是所谓的电子分频器。不要小看把分频器从功放之后移到了功放之前的功效，这是有本质区别的。首先，它是有源滤波器（也叫电子滤波器），最理想的情况是：它可以在音乐信号输入到功率放大器之前，通过有源电子滤波器将它分成高频，中频，低频三个频段，我们这里以三分频音箱为例，那么经过分频好的声音那就可以分别输入到三个独立的功率放大器，由三个功放分别直接驱动相应的高音，中音，低音喇叭来发出声音。由于有源电子分频器的频率特性可以做得非常理想，其分频效果远好于无源分频网络，因此，可以近乎理想的将音频按照需要分配给相应的扬声器，使每一只扬声器都工作在最佳的匹配状态，从而可以达到非常低的失真指标。这是传统的功放加无源音箱的方案很难实现的。除了电子滤波器与独立分频功放之外，现在的很多有源音箱还内置了数字解码器与数字处理器，也就是说，这种有源音箱可以直接接收来自于电脑输出的数字信号，甚至于可以接收无线WiFi，蓝牙传输的数字信号。那么对于这些数字信号可以做的音频处理的功能就更多了。比如，我们可以把有源滤波器变成数字滤波器，大家知道数字滤波器可以获得比有源电子滤波器更加理想的分频特性，它可以产生比较陡峭的滤波效果，可以避免同一个频率在不同的扬声器中发出声来产生混叠效应。另外，也可以用数字预失真的算法消除扬声器固有的失真特性，可以大大提高扬声器的动态线性范围，使小音箱产生“大”声音。甚至，可以用检测麦克风将听音环境的驻波与反射声采集后输入音箱进行算法消除，从而达到理想的听音效果。因此，现在不少音箱的厂家都在研发推出自己的高端有源音箱，其中不少产品的效果真的非常棒，当然价格也非常棒，嘿嘿…

当然，有源音箱也会带来一些不方便使用体验。比如说独立的有源音箱，每个音箱（声道）都要单独接电源。如果两声道系统还好。但，如果是用有源音箱组建家庭影院，例如7.1.2声道或者是9.1.2声道的话，那么每个扬声器除了要连接音频信号线之外，还要接一颗电源线。这种在家庭影院的布线上就带来很大的不便。这也就是为什么到目前为止更多的家庭影院采用的是多声道AV功放加无源音箱的方案。当然，如果家庭影院所有的有源音箱都能够无线组网的话，也比较方便，毕竟就近取电源容易，拉音箱线就比较难了。

总结一下，无源音箱加功放的方案，虽然传统，但是可玩儿性高，各种搭配可能出现不同的效果（虽然未必是好的效果），但毕竟萝卜青菜，各有所爱。另外，由于简单，也比较适合DIY（自制）与更新。而对于高端的有源音箱来说，自己动刀的可能性就小很多了，只能留给专业工程师去打造了，我们也只能坐享其成，因此，就音响效果来说，我认为专业有源音箱有达到更高水准的潜力，而且，就使用搭配来说也要简单得多，一般来说，数播+解码器+有源音箱就够了。用我之前的观点就是，确定性越高，音质越好，但是可玩儿性就下降了。

漫步者R201T有源音箱电路原理分析

工作原理，如图纸所示：主要分为三部分。分别为电源电路、卫星箱功放电路、超重低音电路.

一、电源电路（图纸的最下面部分）：220V市电经过保险管（F），和开关S后进入变压器初级，变压器

的次级输出双12V交流，双12V送入由VD1组成的桥式整流电路电路，经过桥式整流和C14，C15（3300UF/25V）的滤波后，输出的空载电压约为正负16V左右（根号2乘于12V），即A+为正16V，A-为负16V。正负16V为三块功放芯片TDA2030，UTC2030提供电源。另一路经过R21、R22的降压后，由B+，B-输出约正负12V为低音前置放大和低通滤波器IC4提供电源电压。

在本图纸当中，前置放大的供电并没有采用78/7912三端稳压电路，磨机爱好者在更换两个3300UF电容时，也可以考虑加入LM7812/7912为前置提供更为稳定的工作电压。

二、左右声道放大电路（卫星箱功放电路），因左右声道作原理完全一致。这里我只以图纸的左声道为例，作个介绍。

如图：RIN为信号输入端，经过耦合电容C23进入音量电位器，（音量电位器由三个引脚，与C23连接的是输入端，输出端也叫滑动端、另一引脚为接地端），调整音量后信号进入由R1/C3组成的高音提升电路，此电路可以提升一定量的高频信号，使声音更加清晰。尔后信号经过耦合电容C1进入左声道功放，型号为UTC2030的1脚，经过功率放大后，由2030的第四脚输出，推动卫星箱发声。图中的R7为反馈电阻，R7/R9为决定2030芯片的放大倍数。因此，调整R7的阻值，就可以调整放大倍数。R11/C7为扬声器补偿网络。

三、超低音电路。由左右声道经两个10K电阻R5、R6后至C11耦合电容，尔后信号进入IC4，型号为JRC4558的3脚，图中IC4A为超低音的前置放大器。R201T将此放大器的放大倍数设置为6倍左右。（R17/R18），经过前置放大后，才能保证足够大的驱动电压，获得足够大的音量。4558的1脚为前置输出，经R19后进入由IC4B、C9、C10、R20组成的低通滤波器。低通滤波器的作用是截除200HZ以下的低频信号，R20和C10决定截止频率。（具体每个厂家的截止频率设置略有不同）。IC4B输出后----C19，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IC3；TDA2030A，此电路的原理与卫星箱功放一致。4脚为输出端，推动低音喇叭发声。

以上为R201T的基本工作原理.顺便指出上图中有一处标识有误：即TDA2030A的1脚输入端应该标为“+”即同相输入端。图纸的1、2脚标反了。

注:漫步者R1900TII,1800TII.轻骑兵V23SE,惠威M200,M20W,M20L T120.中采用的芯片LM1875T.其工作原理与本文中的TDA2030A一致

2.1音箱维修方法:

掌握电路的基本原理，维修就事半功倍了。其实检修音响就象医生看病人一样，讲究“望，闻，问，切”。

检修前需做的事：音响遇到故障时，不要急着下手。要先问问用户使用的情况：出现故障的前后，音响有什么异常，比如有无“喀卡”的杂音，有无闻到异味，有无看到音响冒烟等情况，这样可以快速了解音响的状态。遇到音响无声或者单声道等故障，也不要急于判断为音响本身的故障；而首先要先排除信号源和连接线的问题。比如检查一下电脑是否置于静音的状态，系统音量是不是调到最小的位置了？？？？平衡控制是否位于中间的位置？？？？确定声卡或DVD/CD信号无问题后，还要检查一下输出的音频连接线，有时候，连接线接触不量会造成单声道或者有杂音。另外。卫星箱的接线夹也要检查一下，有无松脱等情况。（有时候可以把两个卫星箱对调来确定卫星箱和功放电路的好坏）；确定信号源和连接线无问题，还未排除故障时，才决定拆解您的音箱来检修。

下面以R201T为例介绍音箱常见的几种故障检修方法：

一、开机无任何反应，卫星箱和低音炮都不发声。（此时调整两个音量电位器均无反应）。此故障基本上可以认为是电源故障。（因为三个功放芯片同时损坏的几率很低）。多媒体音响的保险管若是安装到外面的。我们可以拧开保险盖，取出保险管，观察：若保险已经溶断，也不要急于换上新的保险管。我们可以观察保险损坏的情况：若保险丝只是中间或者两头断掉，没有明显的烧黑的痕迹。可以估计，保险是偶然损坏的。（因为市电电压高等原因）这时用同规格的保险管代换一般都能排除。（如果保险管装到主机箱内的，需要拆开机盖才能取出保险）。若保险管的管壁烧的一片漆黑，估计是变压器烧毁（或匝间短路），另外整流或滤波电路中有元件短路也会造成此现象。这时我们可以观测变压器有无异味，看看有无烧损的痕迹。同时可以用万能表检查次级有无输出电压。若变压器输出正常，那就要检查，四个整流管有无击穿短路，电容有无短路等等。直至查出短路的元件。

二、单声道。比如说左声道无声，我门可以去掉左声道的卫星箱，接入右声道卫星箱。若卫星箱此时发声，那么可以确认故障原因为左声道的卫星箱喇叭有故障或烧毁。若接了右卫星箱，故障依旧，说明音箱是好的，只是左声道功放电路损坏。。(也可以把R201T背后的音频输入线左右声道对调一下来判断2.1音箱的工作状态)。那么，如何检修左声道的功放电路呢？？？？？我们看看图纸，图中我标了A、B、C、D、E、几个“关键点”。IC2为左声道放大电路，我们可以采用一种简单有效的“信号注入法”（也叫信号干扰法），具体就是可以用医用的金属镊子或其他小起子，（手碰触金属部分），直接碰触图中的B点。即功放芯片的1脚，此时喇叭应该较大的“喀喀”干扰声，如果没有，那么基本上可以判断功放芯片已经OVER了。我们用同型号的芯片更换就行了。UTC2030可以用UTC2030，TDA2030，TDA2030A直接代换。同时还需要注意，TDA2030A反相输入端的R10和C6断开或者损坏，有可能造成声音阻塞甚至无声。另外，A---B点有线路板铜箔断也会造成左声道无声。以上检修方法的前提是：IC2的工作电压正常的情况下。（即3脚为负16V，5脚为正16V左右）。

三、低音炮无声音。我们可以直接用万能表的R*1挡测量低音喇叭，喇叭应该有较小的“喀卡”声，否则喇叭已损坏。喇叭正常的情况下，我们依旧采用信号注入法，为了快速找到故障点，一般从“后”----“前”尽行干扰。即对功放后级先尽行信号注入，无故障的话再向前一级注入信号。如图纸：在F点注入干扰信号，低音喇叭应该有“啪啪声”否则就要检修TDA2030功放电路。若啪啪声正常，但低音炮不工作，我们可以检查一下低音的音量电位器，排除电位器的问题后，还不能解决问题，那就要检查一下IC4了。IC4有两个作用，一个是前置放大，一个是低通滤波。若IC4供电不正常或者本身损坏，就会造成低音炮无声的故障。（注，IC4的8脚为正12V，4脚为负12V）。进行上述的检查之前，我们要目测观察一下，电路板有无断裂，元件有无明显烧毁的现象。这样可以少走弯路。续上、TDA2030A是比较容易损坏的器件，除了信号注入法。我们还可以用以下方法快速判断2030的好坏-----我们先检测芯片的供电是否正常，即5脚为正16V，3脚为负16V。在没有信号输入的情况下，另外三脚应该是零电压的。如果测得第4脚（功放输出）有直流电压输出，（甚至达到16V左右），确定芯片已经损坏。特别需要留意的一点：TDA2030A(LM1875)

的引脚3与散热接触面是连通的,如果散热面与散热板之间没有垫绝缘片,维修时要切记：散热板不要碰到地线或者电源线,否则有可能导致芯片损坏.

四、调整电位器时，喇叭有卡卡的杂音。此故障可以用WD--40清洗。参考：http://www.edifier.com/cgi-bin/bbs/bbs.cgi?u=bbs&id=20040216225824sb 磨损严重的，用同规格电位器代换。

五、喇叭里有“啸叫”声或者较大的噪音。当整流电路某个整流二级管击穿短路、或者滤波电容失效时。有可能造成此故障。怎样判断滤波电容是否失效呢？？？？我们可以检测A+，A-电压。正常电压应该是15V左右。当检测到某一组电压只有10V左右时，估计相应的滤波电容已经失效。比如说A+只有10V，那么C14已经失效，失去滤波作用。用同规格电容代换即可。

六、低音炮在不播放音乐的时候有很大的“翁翁”声。即使拔掉输入信号线，翁翁依然很大，始终无法消除。此现象现象一般是低音通道的电路故障造成的，最有可能的就是TDA2030A芯片损坏。造成TDA2030第4脚输出直流电压，使喇叭发出沉闷的“翁”声，只需更换功放芯片就可以解决问题。

见回复5里的三张图片，我们可以迅速识别NE5532，和TDA2030A的引脚次序。彩图一：中打点的为NE5532（JRC4558）引脚1脚。最下图为双运放各引脚的标识。一目了然。NE5532(JRC4558)引脚:1为运放输出,2为反相输入端,3脚为输入. 5脚为另一运放同相输入,6脚反相输入,7脚输出. 4脚为负电压,8脚正电压.中间的图片实物为2。1音箱常用的TDA2030A功放芯片，此芯片为双列直插封装。从左---右数：靠近散热板的为2、4脚。前排依次为第1、3、5脚。 (LM1875引脚完全一致).

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