专利名称：能显著降低噪声的音频功率放大器的制作方法
技术领域：
能显著降低噪声的音频功率放大器 技术领域本实甩新型涉及一种音响装置，具体地说是一种能显著降低噪声 的音频功率放大器。
技术背景音频功率放大器的噪声问题， 一直是一个既让人感到十分讨厌同 时又难以消除的一个老问题。这里所说的噪声，广义上是指餘有用信 号以外的一切声音信号，所以其表现出来的声音是多种多样的，其中 最常见的音频功率放大器的噪声大都是一些"沙沙"声或"丝丝"声 或尖叫声等频率较高一点的^t音，义或者是"嗡嗡"声或"扑扑扑" "喀喀"声等频率较低一些的噪音。尤其是近年来，这几方面的噪音问题就更为明显一些，究其原因有以下一些因素首先是市电电源方 面的污染越来越严重，本来十多年前还基本上是正弦波的市电，近年 来，由于越来越多的电视、电脑、游戏机、空调、VCD， DVD…等 各种各样的电器大都使用了开关电源和可控硅等，再加上越来越多的 节能日光灯等各种各样的电器，都无时不在地产生着大量的非正弦 波，而造成了严重的电磁污染，而这类非正弦波电磁污染的频谱又相 当宽，其中有一部份就是在可听闻的音频范围之内，所以其电源污染 对音频功率放大器的影响就非常大；噪声来源的另一方面是在电路设 计和布局方面考虑得不周，例如变压器的漏磁太大又不屏蔽而又太靠 近前置放大，又或者放大器的输入设计成太高的输入阻抗，因而也极易感生出噪音电压；噪声还有来自前级所接入的音源本身，例如所接入的如果是收音机信号，那么其信号所夹带的噪音就不少;噪声来源 还有另一方面是由质量欠佳的电于元器件其内部所产生的，比如一枚 本身噪声就偏大的运放，如果让其工作于整机信号的输入端，那么，经过儿十db的放大以后，其噪声当然也就不可小观了；此外，开机 和关机时的冲击变动电流对喇叭也会形成突然而强烈的冲击噪声…。 以上诸多因素的影响，都会助长其噪声源的产生，从而使音频功率放 大器产生让人十分讨厌的噪咅。以往人们采用的降噪方法大都是自动 钳位判断旁路法，也即是当输入信号电平低于某一设定值以后，就由 自动饱和的三极管通过将一个稍大的电容将音频信号旁路入地，以将 较高频率的的高频噪声去除。但其效果就往往不如人意，这是因为如 此不加鉴别地将整个高频段都进行了衰减，就会使声音因缺失了应有 的高音频成分而变得沉闷难听，而且这种降噪方法对由电源污染所造 成的噪声却完全束手无策。 发明内容本实用新型的目的就在于为克服以上所述的不足而研发的一种 低噪声音频功率放大器。它是采取如下一些措施去改善其噪音的一 是增设了市电电源净化电路，以尽量减小其电源污染对音频功率放大 器的影响。二是在电路上加设噪声频段滤除电路，因为有研究表明，对人听觉影响较大的噪声，其频谱大都集中于3.5KHfe至5.5KHz之 间，我们只要对这一频段实行有针对性地过滤就既可大幅度地将噪音 降下来，而又不会对其音质产生较大的影响。三是对输入音频信号进行自动监测，凡在无信号期间，即实行无音频信号输入时的实时静噪， 即是凡在无信号期间，就同步地将其信号传输路径直接短路接地，不让其有那怕是一 厂点的噪杂音放出来。配合以上所述有音频信号输入 时的音频降噪措施和无信号输入时的绝噪措施，即多管齐下的静降噪方法，其效果就更为理想。本实用新型与现有技术相比，由于采用了市电电源净化措施和专 门针对噪声频段的降噪措施以及针对无信号时的绝噪措施，其有益结 果是它可做到有信号时，大幅降噪，无信号时则完全绝噪的较为理想的降噪效果。
-图l是本实用新型的方框原理示意图。图中，l是输入信号检出电路，2是开机检出电路，3是关机检出电路，4是输入信号放大电 路，5是噪声滤除电路，6是电控绝音电路，7是功率放大电路，8是 交流电源净化电路，9是整流滤波直流电路。图中的AC是指交流， DC是指直流，IN是指输入，OUT是指输出，Y是指喇叭。图2是本实用新型的一实施例电路原理示意图，图中的S是两接 入线插座，R是电阻，C是电容，T是变压器，L是电感线圈，Ul、 U2、 U3均是低噪声运算放大器，Nl和N2均是非门CMOS集成电 路，Ql和Q2是三极晶体管，V+是直流电源的正电源端，V—是直 流电源的负电源端，B是带接地线的交流三线插座，D是二极管，Y 是喇叭，K是电源开关，W是可调阻值的电位器，DP是傻瓜式低噪 声的功率放大模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述图l是本实用新型的一个具体实施例的方框示意图，图中，它是由输入信号检出电路1，开机检出电路2，关机检出电路3，输入信 号放大电路4，噪声滤除电路5，电控绝音电路6，功率放大电路7， 交流电源净化电路8，整流滤波直流电路9相互电气联接而成。其相互连接关系为输入信号放大电路4的信号输入端供外接各种音源用，其信号输出端则分别与输入信号检出电路1和噪声滤除电路5相 电气连接。电控绝音电路6的信号输入端则分别与输入信号检出电路 1、开机检出电路2、关机检出电路3相电气连接。电控绝音电路6 的信号输出端则与功率放大电路7的信号输入端相电气连接。功率放 大电路7的信号输出端供外接喇叭放音用。交流电源净化电路8的输 入端供外接交流市电用，其输出端则低压交流输出部份与整流滤波直 流电路9相电气连接。整流滤波直流电路9的直流输出供各功能电路 作工作电源。图2是本实用新型的一实施例电路原理示意图，图中的"输入信 号检出电路1"是由C14、 C15、 C16、 C17、 Dl、 D2、 W2、 R26、 R16、 R17、 R18、 D3、體、与Ql共同组成。"开机检出电路2"是 由D4、 D5、 R21、 R22、 R23、 C18与非门N1共同组成。"关机检出 电路3"是由D6、 D7、 C19、 R24、 R25与非门N2共同组成。，"输 入信号放大电路4"是由两接入线插座S、电阻R1、 R2、 R3、 R4、 电容Cl、 C2与低噪声运放Ul共同组成。"噪声滤除电路5"是由C3、 C4、 C5、 C6、、 C8、 C9、 CIO、 C12、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 RIl、 R12、 R13、 R14与低噪声运放U2、 U3共同组成。"电拧 绝音电路6"是由C12、 R15、 R20、与Q2共同组成。"功率放大电 路7"是由Wl与DP共同组成。"交流电源净化电路8"是由Tl、 T2、 C20、 C21、 C22、 C23、 K、 B共同组成。"整流滤波直流电路9" 是由D8、 D9、 DIO、 Dll、 C24、 C25、 C26、 C27、 C28、 C29、 C30、 C31、 C32、 C33与Ll、 L2、 L3、 L4共同组成。以上电路其关健元 件的选用如下低噪声运放Ul、 U2、 U3可选用美国近年推出的超 低噪声运算放大器LM4562， DP可选傻瓜式低噪声的功率放大模块 DP60，非门N1、 N2可选通用六非门电路CD4069中的两个非门，大 电流的整流二极管D8、 D9、 DIO、 Dll可选用参数为3A 100V的 1N5401，其余二极管可选1N4001或1N4148，电源变压器T2可选初 级为220V，次级为2X15V的，交流电源净化用变压器Tl,可选北 京大学所出原用于作电源滤波器其匝数比为1比1的变压器，电感线 圈LK L2、 L3、 L4可用电感量为10mH的，三极管Ql 、 Q2可选 NPN型的9014，电位器Wl可选WH5-1型的，W2可选任何型号的 可调电阻，电源开关K可选单刀双掷的。本实施例的工作原理并不复杂，现简单叙述如下本实施例的"输入信号放大电路4"是由两接入线插座S、电阻 Rl、 R2、 R3、 R4、电容Cl、 C2与低噪声运放Ul共同组成一个同 相放大电路，其工作原理与一般同相放大器相同，不同的仅是本实施 例所选运算放大器，是超低噪声专用管，其本身的噪声之低，己近极限，这是一般的运放所望尘莫及的。仅此而已，故在此不再赘述。本实施例的"噪声滤除电路5"是由C3、 C4、 C5、 C6、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、与低噪声运放U2共同组成的一个T型带阻滤波 器，而C8、 C9、 CIO、 C12、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14则与低噪 声运放U3共同组成另一个T型带阻滤波器；这两个T型带阻滤波器 各对某一个噪音频点有较强的过滤作用，这样高低兼顾，从而使得其 输出后的噪声信号能大幅度地下降12db以上。本实施例的"交流电源净化电路8"的工作原理是当合上电源开关K时，电源变压器T2的初级线圈经由Tl而被接通，由于用作 为电源净化用的Tl在总匝数和铁芯面积方面都比电源变压器T2要 小很多倍，并且是用相对较粗导线绕成，初级和次级的匝数又都是相 同的，所以它对50周低频的交流市电来说，可看作是直通的。但对 窜入叠加于市电电源上的高频干扰噪声脉冲信号来说，先是被两线接 至三线插头中的真正连接到大地引线的电容直接接入大地，使噪声信 号受到严童的衰减，另外接于两线间的另一电容对其也会呈现较低的 組抗而被短路，而即使有漏网的干扰噪声信号而通过T1的，也会因 为其在通过T1时，因出入两线通过的电流其所产生的磁力线有相互 抵消作用，加上还有后边的滤波电容对高频信号的短路作用，而再次 被大幅度衰减。从而大幅度地将由交流电源引入的各种干扰噪声脉冲 信号所造成的影响降至最低。本实施例的"整流滤波直流电路9"的工作原理是在合上电源 开关K的同时，电源变压器T2的次级即感应出相应的低压交流电，此低压交流电一方面经D8、 D9、 DIO、 Dll、 C24、 (:25、 C26、 C27、 C28、 C29、 C30、 C31、 C32、 C33与Ll、 L2、 L3、 L4等共同组成 的整流滤波后得到较为平直的直流电压供各功能电路作工作电源。本实施例的"电控绝音电路6"的工作原理是三极管Q2的集 电极接至音量电位器的信号输入端也即输出信号限流保护电阻R15 的右边，而Q2的基极只连接到与地相接的R20之上，而没有设直接 接到正电源的上偏流电阻，所以，它平时是处于截止状态的，对整机 的工作和音量都没有任何影响。但当与其基极相连接的"输入信号检 出电路l"中的D3、 R19或"开机检出电路2"中的D5、 R23或"关 机检出电路3 "中的D7、 R24，他们之中的任何一个输出为高电平时， Q2就会进入导通状态，从而将音量电位器的信号输入端直接接地而 起到绝噪的作用，由于是将信号全部直接接地，所以其静降噪效果可 达90db以上。本实施例的"开机检出电路2"的工作原理是在合上电源开关K的同时，由次级感生的低压交流电，经D4整流变成交流电并经R21 向C18充电，由于C18未充满电时是低电位，所以在合上电源开关 K的同时，由于C18处于低电位，相当于是给非门N1输入一个低电 平，所以非门N1即输出高电平作为开机检出信号，此开机检出高电 平经D5、 R23到达三极管Q2的基极，就会使Q2进入导通状态，从 而将音量电位器的信号输入端短接至地，从而实现开机绝音功能。此 开机绝音功能要等到电容C18充满电时才会自动解除。而本实施例的"关机检出电路3"的工作原理是这样的在电源开关K闭合即开机工作期间，非门的输入端由D6输入的直流电压维 持着高电平，所以在开机工作期间，非门N2输出低电平，D7不导 通，不会启动绝音电路。而当断开电源开关K时，由于滤波电容C19 的容量较小，关机时电容C19所充的电也会随之消失而变为低电平， 因此非门N2也会立即输出高电平，此高电平经D7、 R24而使Q2进 入导通状态而实现关机绝音功能，从而避免了因整流滤波电容在关机 后仍因所贮存的电量而仍可形成的关机噪声。本实施例的"输入信号检出电路"的工作原理是当"输入信号放大电路4"中的运放U1有音频信号电压输出时，此音频信号电 压经R26引入到C14、 C15 ，其中小电容量的C14其作用是将较高 频率的尖峰状噪音信号直接将其接地，以避免其对该"输入信号检出电路"造成错误动作。而正常的音频信号经C15送到由D1、D2、C16、 W2组成的整流滤波电路转变为直流电压，此直流电压由可调电阻 W2调节后经R16送到Ql，并使Ql处于饱和导通状态，此时二极 D3处于反压状态，故不会对由Q2与R20组成的"电控绝音电路"产 生影响。但当"输入信号放大电路4"中的运放U1没有音频信号电 压输出时，由D1、 D2、 C16、 W2组成的整流滤波电路没有直流电压 输出，因而导致Ql进入截止状态，于是V+电压经R18、 D3、 R19 而被送到"电控绝音电路"中的Q2基极，Q2饱和将所有输入信号 直接接地，从而使"电控绝音电路"起到绝音作用。本实施例由于通过以上各项措施而最终达到了显著降低噪声的 效果。
权利要求1. 一种能显著降低噪声的音频功率放大器，它是由输入信号检出电路(1)，开机检出电路(2)，关机检出电路(3)，输入信号放大电路(4)，噪声滤除电路(5)，电控绝音电路(6)，功率放大电路(7)，交流电源净化电路(8)，整流滤波直流电路(9)各功能电路相互电气联接而成；其特征在于它设有输入信号检出电路(1)，开机检出电路(2)，关机检出电路(3)，噪声滤除电路(5)，电控绝音电路(6)，交流电源净化电路(8)；以上各功能电路的相互连接关系为输入信号放大电路(4)的信号输入端供外接各种音源用，其信号输出端则分别与输入信号检出电路(1)和噪声滤除电路(5)相电气连接，电控绝音电路(6)的信号输入端则分别与输入信号检出电路(1)、开机检出电路(2)、关机检出电路(3)相电气连接，电控绝音电路(6)的信号输出端则与功率放大电路(7)的信号输入端相电气连接，功率放大电路(7)的信号输出端供外接喇叭放音用，交流电源净化电路(8)的输入端供外接交流市电用，其输出端则低压交流输出部份与整流滤波直流电路(9)相电气连接，整流滤波直流电路(9)的直流输出供各功能电路作工作电源。
2. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大器，其特征在于其中所述的输入信号检出电路U)是由C14、 C15、 C16、 C17、 Dl、 D2、 W2、 R26、 R16、 R17、R18、 D3、 R19、 Ql相斤连接组成；其相互连接关系为 C15的一端分别与D2的正极和Dl的负极相连接，C15的 另一端与C14的一端和R26的一端相连接，C14的另一端 接地，D2的负极分别与C16的一端和W2的热端相连接， C16的另一端接地，W2的冷端与地相连接，W2的可调节 端与R16的一端相连接，R16的另一端分别与Ql的基极 和R17的一端相连接，R17的另一端接地，Ql的发射极与 地相连接，Ql的集电极分别与D3的正极、R18的一端和 C17的一端相连接，C17的另一端与地相连接，D3的负极 与R19的一端相连接。
3. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大 器，其特征在于其中所述的开机检出电路(2)是由D4、 D5、 R21、 R22、 R23、 C18、非门Nl相互连接组成；其相 互连接关系为R21的一端与D4的负极相连接，R21的另 一端分别与R22的一端和Ct8的一端以及Nl的输入端相 连接，R22的另一端和C18的另一端均接地，D5的正极与 Nl的输出端相连接，而D5的负极与R23的一端相连接。
4. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大 器，其特征在于其中所述的关机检出电路(3)是由D6、 D7、 C19、 R24、 R25、非门N2相互连接组成；其相互连 接关系为N2的输入端分别与t)6的负极、C19的一端和 R25的一端相连接，C19的另一端和R25的另一端均接地，N2的输出端与D7的正极相连接，D7的负极与R24的一 端相连接。
5. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大器，其特征在于其中所述的输入信号放大电路(4)是由两接入线插座S、 Rl、 R2、 R3、 R4、 Cl、 C2、运放Ul 相互连接组成的超低噪声音频放大器；其相互连接关系为-两接入线插座S的一接入线端接地，两接入线插座S的另 一接入线端分别与Cl的一端和Rl的一端相连接，Rl的 另一端接地，Cl的另一端分别与R2的一端和Ul的正输 入端相连接，R2的另一端与地相连接，Ul的负输入端分 别与R3的一端和R4的一端相连接，R4的另一端与C2的 一端相连接，C2的另一端接地，R3的另一端与U1的输出 端相连接。
6. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大器，其特征在于其中所述的噪声滤除电路(5)是由C3、C4、 C5、 C6、 C8、 C9、 CIO、 C12、 R5、 R6、 R7、 RS、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、运放U2、 U3相互连接组成的两个T型带阻滤波器；其相互连接关系为C4的一端分别与C3的一端和R5的一端相连接，而C4的另一端 与C5的一端相串接并在其串接点接入R7的一端，R7的 另一端分别与U2的输出端和R9的一端、R10的一端、C8 的一端相连接，R5的另一端与R6的一端相串接并在其串接点接入C6的一端，C6的另一端接地，R6的另一端分别 与U2的负输入端和C5的另一端相连接，U2的正输入端 分别与R9的另一端和R8的一端相连接，R8的另一端接 地，C8的另一端与C9的一端相串接并在其串接点接入R12 的一端，R12的另一端分别与U3的输出端和R14的一端、 C12的一端相连接，U3的负输入端分别与C9的另一端和 Rll的一端相连接，Rll的另一端与R10的另一端相串接 并在其串接点接入C10的一端，C10的另一端接地，U3 的正输入端分别与R14的另一端和R13的--端相连接，R13 的另一端接地。
7. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大 器，其特征在于其中所述的电控绝音电路(6)是由C12、 R15、 R20、 Q2相互连接组成；其相互连接关系为；R15 的一端与C12相串接，R15的另一端与Q2的集电极和W〗 的i:固定端相连接，Q2的发射极接地，R20的一端与Q2 的基极相连接，R20的另一端接地。
8. 根据权利要求1所述的能显著降低噪声的音频功率放大器，其特征在于其中所述的交流电源净化电路(8)是由Tl、 T2、 C20、 C21、 C22、 C23、 K、 B相互连接组成；其 相互连接关系为C20与C21相串接并将串接点引出接于 三线交流插头B中的接大地引线端，C20与C21相串接后 的头尾两引出线端分别与C22的两端相并接，而C22的两端又分别与Tl的初级线圈同名端引线和次级线圈同名端 引线相连接，而T1的初级线圈和次级线圈的另两引线端分 别与C23两端和T2的初级相连接；三线交流插头B中的 非接大地引线端的另外两条引线之中， 一条通过开关K与 C20非接大地引线那一端相连接，三线交流插头B中的非 接大地引线端的另外两条引线之中的另一条则与C21非接 大地引线的那一端相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种能显著降低噪声的音频功率放大器，它是由输入信号检出电路(1)，开机检出电路(2)，关机检出电路(3)，输入信号放大电路(4)，噪声滤除电路(5)，电控绝音电路(6)，功率放大电路(7)，交流电源净化电路(8)，整流滤波直流电路(9)等功能电路相互电气联接而成。本实用新型由于采用了市电电源净化措施和专门针对噪声频段的降噪措施以及针对无信号时的绝噪措施，其有益结果是它可做到有信号时，大幅降噪，无信号时则完全绝噪的较为理想的降噪效果。具有线路结构简单，降噪效果好的特点，值得推广普及应用。
文档编号H03F1/26GK201127015SQ200720048538
公开日2008年10月1日 申请日期2007年2月12日 优先权日2007年2月12日
发明者刘鉴明 申请人:刘鉴明