CN108243365A - 一种定压定阻音箱通用功率放大器 - Google Patents

Abstract

一种定压定阻音箱通用功率放大器，用户只需要输入音箱的电阻值，即可根据功率放大器的功率、传输线路的材质、传输线路的距离、传输线的横截面积、传输线路电流大小自动计算出适应音箱的电压，既可以使用定压音箱，也可以使用定阻音箱，同时也会兼顾传输线路损耗和衰减。一种定压定阻音箱通用功率放大器，对于音箱电阻值的输入，在后台以数字方式进行。不仅可以实现数据的同步，而且解决了传统面板调节所带来的不够精确和极易误操作调高电压而烧毁功率放大器和音箱的问题。

Description

一种定压定阻音箱通用功率放大器

技术领域

本发明涉及扩声领域，尤其是一种定压定阻音箱通用功率放大器。

背景技术

扩声系统分为四种室内扩声系统、厅堂扩声系统、公共广播系统和专用会议系统，扩声系统的应用场景十分常见：面向公众区（如广场、车站、码头、商场、餐厅、走廊、教室等）和停车场等的公共广播（PA）系统、面向宾馆客房的广播音响系统、以礼堂、剧场、体育场馆为代表的厅堂扩声系统、面向歌舞厅、宴会厅、卡拉OK厅等的音响系统、面向会议室、报告厅等的广播音响系统等。

扩声系统一般由音源（可以多个音源）、功率放大器（前级放大器和后级功率放大器）、音箱（或音箱阵列）组成，其中也会使用调音台、均衡器、效果器、压限器、延时器、混响效果器、噪声门、电子分频器、激励器、自动混音台等，如果是室内扩声系统、厅堂扩声系统，还会使用反馈抑制器，但是音源、功率放大器、音箱是组成扩声系统的三大件。

功率放大器分为前级放大器和后级功率放大器，其中前级放大器也叫前置放大器，后级功率放大器也叫纯后级功率放大器，前级放大器是用来把较为微弱的传声器信号（比如：麦克风等）作初步放大、调节音量的，而后级功率放大器则是把前级放大器送来的信号再次放大来推动音箱（或音箱阵列）。

功率放大器又可以分为定压功率放大器和定阻功率放大器，定压功放主要应用于公共场合的公共广播，也应用于家庭的背景音乐。因为公共广播和背景音乐系统音箱和功放的距离比较远，而且一台功放机通常要连接多个小功率的音箱。为了减小线路损耗，避免系统中某个喇叭开启或关闭对其他喇叭的音量造成影响，所以定压功率放大器采用了高电压、低电流输出方式。到达定压音箱时，则通过其配套的匹配的线间变压器进行降压，才可以推动音箱发声。而定阻功率放大器，多与家庭影院、舞台等场合的定阻音箱配合使用，其与定阻音箱距离比较近，所以定阻功率放大器采用了高电流、低电压输出方式，而且通常情况下定阻音箱的电阻是一定的，如果用错，要么无法驱动，要么会烧毁音箱或功放。

音箱可以分为定压音箱和定阻音箱，可以通过观察音箱的后面板上的标识来进行识别。如果标注的是电压值，则是定压音箱，标注电阻值的是定阻音箱。

同时，区分定压功率放大器和定阻功率放大器也可以查看面板上的标识，输出端标注电压的是定压功放，输出端标注电阻的是定阻功放。

一般来说，定压功放只能接定压音箱，而且只能接与之相匹配固定电阻（固定电压）的定压音箱，不能接定阻音箱，同样，定阻功放只能接定阻音箱，而且只能接与之相匹配固定电阻的定阻音箱。

扩声系统长期存在一个问题，功率放大器只能使用固定电阻值的音箱，根据P=U²/R（其中P是功率、U是电压、R是电阻）可知，当接上不同的电阻R的音箱时，由于定压功率放大器的P是一定的，因此这时电压U就必须作出调整，即U=。

同时，由于传输线路的材质不同，传输线路的距离不同，其线路的损耗和衰减也是不同的，根据R=ρ*L/S（R是电阻，ρ是电阻率，L是传输线路的距离，S是传输线的横截面积），由于固定材质的电阻率是一定的，同时传输线路的距离和传输线的横截面积都是可知的，可以得到传输线路的电阻，再乘以电流，即可得到传输线路损耗和衰减所需的电压（U=I*R，U是电压，I是电流，R是电阻），将这一部分电压与音箱所需电压相加可得到功率放大器的总电压，即：

U=+(ρ*L/S)*I

如果能够设计一种定压定阻音箱通用功率放大器，既可以支持定压音箱，也可以支持定阻音箱，而且其可以根据定压音箱或定阻音箱的电阻值，计算出其所需要的电压值，再同时计算线路传输的损耗与衰减，从而得出总的电压值的定压定阻音箱通用功率放大器，是十分必要的。

现有情况下最接近技术的分析与对比。

目前，现有情况下最接近的技术方案为：申请号为CN201710793927.9的《定阻定压输出装置及定阻定压功放机》（下文简称“对比文件1”），申请号为CN201720696079.5、公开号为CN206807765U的《一种用于定压功放音箱阻抗匹配的电路》（下文简称“对比文件2”）。

对比文件1、对比文件2均与功率放大器有关，但是对比文件1和对比文件2与本发明有很大区别。

对比文件1，申请号为CN201710793927.9的《定阻定压输出装置及定阻定压功放机》，描述了将定阻和定压集成到同一电路进行选择输出的功放机，从而可以有效降低设计成本，并且可以根据负载设备的类型选择相应的定阻或定压模式输出，提高了设计的灵活性。本发明不仅可以自动适应定压和定阻音箱，而且可以支持不同电阻值的音箱，并考虑了传输线路的损耗与衰减，而且可以通过PC软件、网页、移动APP、微信公众号、微信小程序在后台进行调节，不仅可以实现数据的同步，而且解决了传统面板调节所带来的不够精确和极易误操作调高电压而烧毁功率放大器和音箱的问题。

对比文件2，申请号为CN201720696079.5、公开号为CN206807765U的《一种用于定压功放音箱阻抗匹配的电路》，公开了一种用于定压功放音箱阻抗匹配的电路，所述音箱的输入端通过变压器连接音频输出端，所述变压器为降压变压器，其仅能支持定压音箱。本发明不仅可以自动适应定压和定阻音箱，而且可以支持不同电阻值的音箱，并考虑了传输线路的损耗与衰减，而且可以通过PC软件、网页、移动APP、微信公众号、微信小程序在后台进行调节，不仅可以实现数据的同步，而且解决了传统面板调节所带来的不够精确和极易误操作调高电压而烧毁功率放大器和音箱的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种可以根据定压音箱和定阻音箱电阻不同和传输线路损耗和衰减而自动调节电压的通用功率放大器，既可以使用定压音箱，也可以使用定阻音箱，同时也会兼顾传输线路损耗和衰减。

一种定压定阻音箱通用功率放大器，该功率放大器由前级放大器、后级功率放大器、通用电压调节器组成。其中通用电压调节器由信息采集器、电压计算器、电压调节器组成，信息采集器，主要用于用户输入定压音箱或定阻的电阻值；电压计算器用于根据用户输入定压音箱或定阻音箱的电阻值、线路传输损耗与衰减，计算出音箱所需匹配电压值；电压调节器根据电压计算器计算出匹配电压值，对功率放大器的电压进行调节，并由功率放大器输出总电压。

一种定压定阻音箱通用功率放大器，无论是定压音箱还是定阻音箱，用户只需要输入音箱的电阻值，功率放大器就可以根据功率放大器的功率、音箱的电阻值、传输线路材质、传输线路的距离、传输线的横截面积，自动计算出所需的总电压。对于定压音箱来说，无需修改其线间变压器，即可适应不同电阻值的定压音箱；对于电阻音箱来说，无需线间变压器，即可避免因电压过小无法驱动定阻音箱或者因电压过大而烧坏定阻音箱。

一种定压定阻音箱通用功率放大器，对于音箱电阻值的输入，在后台以数字方式进行精确调节。不仅可以实现数据的同步，而且解决了传统面板调节所带来的不够精确和极易误操作调高电压而烧毁功率放大器和音箱的问题。而且前置放大器、后级功率放大器、所连接的定压音箱、定阻音箱的参数均可感知、反馈、管理。

一种定压定阻音箱通用功率放大器，软件部分由PC软件、网页、移动APP、微信公众号、微信小程序、云平台组成。

本发明与普通的功率放大器相比，只需输入音箱的电阻值，即可自动计算得出功率放大器的输出电压值，使其适应定压音箱和定阻音箱。几乎没有学习的成本和时间，只要了解基本的物理量与物理值即可很快上手掌握，无需专业技术背景。而且，由于是通过PC软件、网页或移动APP、微信公众号、微信小程序来实现，完全是数字化的，调节精准，避免了传统面板调节所带来的不准确的问题，特别是由于调节电压过大而烧毁了音箱或功率放大器的现象。

附图说明

图1一种定压定阻音箱通用功率放大器工作原理图。

标号说明

100：前级放大器。

200：后级功率放大器。

300：通用电压调节器。

301：信息采集器。

302：电压计算器。

303：电压调节器。

400：软件部分。

401：PC软件。

402：网页。

403：移动APP。

404：微信公众号。

405：微信小程序。

406：云平台。

具体实施方式

如图1，是一种定压定阻音箱通用功率放大器工作原理图，整个功率放大器由硬件和软件组成，硬件由三部分组成，前级放大器，主要作用是放大麦克风（传声器）信号，后级功率放大器，主要用于是驱动定压或定阻音箱，同时接受通用电压调节器的调节，软件由PC软件、网页、移动APP、微信公众号、微信小程序、云平台组成。

用户可以通过PC软件、网页、移动APP、微信公众号、微信小程序等各种方式来输入定压音箱或定阻音箱的电阻值。

在得到电阻值后，可以计算出音箱所匹配的电压值，在此之前，需要认识音箱电压、电阻与功率之间的关系。

P=U²/R，其中，P是功率，U是电压，R是电阻。

由此可得，U=，即电压U等于功率P与电阻R相乘之后开算术平方根。

同时，传输线路的材质不同，传输线路的距离不同，其线路的损耗与衰减也是不同的，这部分损耗和衰减也是要计算在其中的。根据R=ρ*L/S（R是电阻，ρ是电阻率，L是传输线路的距离，S是传输线的横截面积），由于固定材质的电阻率是一定的，同时传输线路的距离和传输线的横截面积都是可知的，可以得到传输线路的电阻，再乘以电流，即可得到传输线路所需的电压（U=I*R，U是电压，I是电流，R是电阻），将这一部分电压与音箱所需电压相加可得到功率放大器的总电压，即：

U=+(ρ*L/S)*I

要说明的是，上面的计算公式中，只有音箱的电阻值R是用户输入的，功率P，与电阻R，电阻率ρ，传输线路的距离L，传输线的横截面积S，传输线路的电流I都是与功率放大器相关，可以是固定值，也可以是变量并赋值，这样就更为灵活。

最后要强调的是，本发明所述的具体实施方式是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种定压定阻音箱通用功率放大器，其特征在于，该功率放大器由前级放大器、后级功率放大器、通用电压调节器组成，所述的通用电压调节器由信息采集器、电压计算器、电压调节器组成，其中：

信息采集器，主要用于用户输入定压音箱或定阻音箱的电阻值；

电压计算器用于根据用户输入定压音箱或定阻音箱的电阻值、线路传输损耗与衰减，计算出功率放大器所需要的总电压，总电压由音箱所需电压与线路传输损耗与衰减所需电压组成，音箱所需电压为功率放大器功率与音箱电阻值乘积的算术平方根，线路传输损耗与衰减为导线的电阻与电流乘积，而导线的电阻等于其电阻率乘以线路距离再除以导线的横截面积；

电压调节器根据电压计算器计算出的匹配电压值，对功率放大器的电压进行调节，并由功率放大器输出总电压。

2.一种定压定阻音箱通用功率放大器，其特征在于，无需修改线间变压器，可适应不同电阻值的定压音箱。

3.一种定压定阻音箱通用功率放大器，其特征在于，既可以支持定压音箱，也可以支持定阻音箱，即在无需线间变压器的情况下，可以支持不同电阻值的定阻音箱，从而避免因电压过小无法驱动音箱或者因电压过大而烧坏音箱。

4.一种定压定阻音箱通用功率放大器，其特征在于，对于音箱电阻值的输入，在后台以数字方式进行精确调节。

5.不仅可以实现数据的同步，而且解决了传统面板调节所带来的不够精确和极易误操作调高电压而烧毁功率放大器和音箱的问题。