多媒体音箱的功放电路

多媒体音箱作为一种有源音箱，一个重要特征就是它带有内置的功放电路，我们下
面就来仔细分析一下这个电路。

一、输入

首先，我们先从入线部分说起，多媒体音箱的线路输入包括两个部分——信号线输
入与电源线输入，对于线路输入部分，最重要的就是一定要实现信号线和电源线的分离
式进线，也就是信号线要和电源线分别从箱体的上下方进入，而不能挤在一起，否则电
源线的电磁波会对信号线构成强大的干扰。这是功放设计的基本常识，不过似乎很多产
品并没有注意到这一点。

有一些高档的多媒体音箱，使用了HI-FI设计中的分离式电源线设计，理论上说，
这种设计可以手工更换电源线，对于打磨音箱、提高音质有一定的好处，不过事实上，
对于多媒体音箱这种低档音响设备来说，这种变化几乎可以忽略不计。所以分离式电源
线只不过是一种昭示产品档次的行为，对于实际使用几乎没有任何影响。

也有一些音箱使用了双输入口的设计，这种设计允许使用第二输入口连接独立功放
或实现一些音质调整功能。使用起来很方便，不过这种设计对音质往往也有一些不良影
响（尽管不大），所以需要用户自己考虑。

二、电源

拆开音箱的后背板，映入眼帘最瞩目的就是变压器和巨大的电源电路。多媒体音箱
的电源电路大概是电脑设备中最简单的。主要组成部分就是一个变压器（将220V的电压
转换成几十V的低电压），一个桥电路（由四个二极管组成，主要的作用是将交流电转
化为直流电）和一个滤波电路（由二或四个电解电容组成，用于将波动型的直流电平滑
化）组成。

变压器的选择决定了能为功放电路提供的电源功率大小。这个数值是由功放电路的
标陈功率决定的。一般来说，不应小于功放电路最大功率的80％。具体来说，对于普通
的低档多媒体书架式音箱，每个声道能够拥有10W左右的功率就差不多了，对于X.1音箱
中的环绕箱，这个值还要小得多（一般只有3-5W），而低音炮则要大一些，一般在20W
左右，这种功率大小已经能够发出品质不太差而声音足够响的声音效果了。

但对于中高档音箱，因为要追求最好的音质表现，所以不能令电源成为系统的瓶颈，
此时对电源功率的要求就大得多。一般来说，由于要给出足够的余量，电源功率应该比
音箱的最大输出功率还要大20％以上。对于使用大口径的扬声器来说更是如此，根据一
般经验来说，对于使用4”甚至5”中音单元的中高档书架箱，其功率不应小于每声道
20W，最好能够有30W左右。否则能够明显感觉到动态不足（例如著名的惠威M-200音箱，
其实该音箱被人指摘最多的功放电路如果单纯拿出来看并不差，只是对于这个箱体设计
来说，有“小车拉大炮”的感觉而已）。而对于使用5”、6”松压盆的低音炮，其电源
功率不应小于30W，对于使用8”盆的低音，其电源功率更应在50W以上，否则低音必然
会变得松散。当然以上所说的都是经验的数字，而且要注意只是电源大了没有用，还要
有足够功率的功放电路来搭配才行。

在一些高档的音箱，例如惠威M-200和漫步者S5.1上，使用了一种环形变压器，这
种变压器就是发烧友俗称的“环牛”，与普通的变压器相比，这种变压器的电流声（变
压器铁心振动带来的电流中的本底噪声）最小，所以多在音响设备中使用，当然，价格
也贵得多。

滤波电容，是另一个值得重视的东西，由于其原理是使用大容量电容的充放电特性
来为电流滤波，所以其电容总容量越大，输出的电流越平稳，混入音频信号的杂波越少。
而在总容量不变的情况下，电容数量越多，滤波效果越好。在此前提下，电容品质越好，
则效果当然会越出色。

一般来说，大多数电路中使用两个3300微法的电容就可以满足需要了，有些音箱上
使用了更好的4700微法甚至更大的电容当然更好，但前提是电容本身的品质不能太差，
一般常见的红宝石电容、汤姆森电容、三洋电容、菲利浦电容、ELNA电容都是不错的。
滤波电容是有源音箱摩机的一个重点所在。

三、运放

在信号电路部分，输入的音频信号根据其不同的特性，会输入不同的电路处理。普
通的模拟音箱上，输入的音频信号会直接输入到功放电路，而数字音箱上处理则有所不
同。

数字音箱

所谓数字音箱，指的是可以输入数字音频信号的音箱。从我们上期的声卡专题中，
我们可以认识到，所谓数字音箱，实质上是将本来在声卡上的CODEC部分转移到了音箱
中运行。这也是AC’97结构带来的主要优点之一。

数字音箱，根据其结构可以分为PCM数字音箱、AC-3（DTS）数字音箱和USB数字音
箱三类，USB音箱已经是昨日黄花，离淘汰不远，我们不去管它。前两种音箱的主要区
别在什么地方呢？

所谓PCM数字音箱，就是说它只能支持所谓的PCM数字解码，也就是简单的提供了一
个CODEC功能，将数字音频信号转化为模拟音频信号而已。而AC-3(DTS)数字音箱则不然，
它可以将声卡输出的、经过编码的AC-3(DTS)音频信号进行解码，转化为多声道的模拟
音频信号，从而提供多声道的音频输出能力。由于AC-3（DTS）解码需要专门认证，所
以这种设计只在一些高档的5.1声道音箱上见到。

一般来说，支持AC-3(DTS)解码的音箱，由于其内部硬解码功能比声卡的软解码效
果更好，所以其音质大都强于相同结构的模拟音箱。而单纯的PCM数字音箱则不然，对
于CMI8738等声卡，它的数字输入音质肯定不错，但其内部的CODEC解码芯片一般不如SB
Audigy／MAYA等高档声卡的CODEC好，所以用在这些声卡上的时候，反倒是不用数字输
入比较好一些。

数字音箱的数字输入同样有同轴接口和光纤接口两种。一般来说，如果同时可使用
这两种接口，那么同轴接口的效果会好得多。尽管光纤看起来很有科技感，但其信号失
真程度实际上是数字线路中最大的一种。

功放电路的第一部分称之为运放电路，也就是音箱评测中常说的“前级放大”。它
的主要作用是通过运算放大器的运算，对原始音频信号进行电压放大，因为只有信号电
压达到一定要求，才能输入功率放大电路进行放大，与此同时需要对音频信号进行高低
音音调处理，并且负责控制系统的音量。但实际上，由于现代声卡上一般都整合了运放
电路，所以音箱上的运放主要以后两个用途为主。

前级电路一般都使用一块运算放大器芯片作为主要处理部件。低档的音箱上，一般
大都使用的是4558运放芯片，不过目前的多媒体音箱使用的大都是JRC4558，这是一种
转为功放电路设计的芯片，比早期的MC4558要强得多。但尽管如此，还是不如NE5532芯
片的效果好。NE5532在音响发烧界曾有“运放之皇”的美称，在普通的运放芯片中，音
色非常出色。一般来说，中档以上（300元以上）的大多数音箱都使用了这款芯片。

目前的多媒体音箱上，运放芯片大都以这两种芯片为主，更好的芯片，如AD827、
OP275等在成本音箱中几乎没有人使用（价格太贵），但对于手工摩机的话，完全可以
直接更换（因为引脚可以直接代换）。

不过总体来说，运放芯片是多媒体音箱中的主要噪音来源之一，所以有些音箱，例
如漫步者的1900TII就完全取消了前级电路。这在理论上是可行的，因为前级电路的电
压放大功能在多媒体音箱上并不需要，音调功能可以用所谓的“反馈电路”来处理，所
以取消前级并不影响使用，而噪音则会减低不少。

经过运放处理的声音信号，就可以用来推动耳机之类的设备了。但要推动音箱喇叭，
其功率还远远不够，这样，还需要下一步——功放电路。

四、功放

功放的全称叫做“功率放大器”。在这里，特指功放电路的第二部分——功率放大
部分，这部分电路也叫“后级放大”，它没有担负前级那么多的任务，唯一的使命就是
放大声音信号的功率，达到能够推动扬声器的水平。

多媒体音箱上使用的后级电路一般分为两种——集成电路放大和分立元件放大。集
成电路放大指的是功率放大元件使用的是专用的功放集成电路。这种电路设计结构简单，
稳定可靠。不过音质比较一般。

多媒体音箱上使用的功放集成电路主要有TDA2025、TDA2030A、LM1875T、LM1876T
这几种。TDA2025功率小、音质差，只在某些极低档音箱中使用，TDA2030A则是目前中
低档音箱中普遍使用的一款芯片，这款芯片的性能比较均衡，不过声音偏冷、细节解析
力不够，所以现在大部分稍有档次的音箱都已不用这款芯片了。

LM1875T和LM1876T是目前高档多媒体音箱的主力功放芯片，其中后者可以认为是前
者的双声道版本。这款芯片没有比较明显的缺欠，各方面的性能都比较好，声音又比
TDA2030温暖的多。NE5532＋LM1875T的电路结构被很多人认为是多媒体音箱的理想功放
结构（著名的漫步者1900TB就是这种电路）。

不过LM1875T／LM1876T也有自己的问题，其中最主要的问题就是功率不算大，每个
声道只有22W。对于一些大尺寸的箱子，例如惠威M-200，LM1875T就推得很费劲。所以
被人称为M-200的瓶颈所在。其实M-200的电路本身用在任何一个较小的箱子上都是不错
的。

比LM1875T／LM1876T更高档的功放芯片并非没有，例如LM3886T、TDA7294都是著名
的大功率功放芯片。不过因为成本问题，在多媒体音箱领域几乎无人采用。

对于X.1音箱，情况比书架箱更复杂一点，除了各个环绕声道的放大之外，还要准
备一块单独的大功率功放芯片用作低音炮的放大。因为低音炮的功率远远大于大多数功
放芯片，所以有的产品采用两个功放并联的BTL功放方式，有些则采用了专用的大功率
芯片，例如漫步者的S5.1就在其低音炮上使用了TDA7294芯片，这款芯片不仅音质在功
放芯片中算得上数一数二，更主要的是其功率高达100W！

分立元件放大，就是不使用集成电路，而使用独立的功率三极管进行功率放大，这
种电路远比集成电路放大电路复杂，理论上说，做得好了，能够有比集成电路好得多的
音质，但它并不像集成电路功放那样只要按照标准电路去设计就可以，而是需要精心的
调教，所以一旦设计不好，反倒不如集成电路功放来得好。目前国内已经有了一些使用
分立元件功放的多媒体音箱，但从其效果来看，大部分还不如不作。

数字功放

数字功放，目前还没有在多媒体音箱中使用过，不过其结构和工作特性很适合多媒
体音箱使用，所以不排除今后不会出现使用数字功放的多媒体音箱。

数字功放，简单的说，就是它不像普通的功放那样把数字音频信号经过数模转换—
电压放大—功率放大这样的逐级放大，而是通过运算放大器直接将数字音频信号转变为
包含数字音频信号的功率电流，然后再通过一级滤波器将其转化为可以输出的功率模拟
音频信号。与传统的功放相比，数字功放由于在其工作过程中几乎没有功率损失，所以
转换效率几乎是100％，而且正因如此，所以输出功率大、发热小、体积小。而这都是
多媒体音箱所希望的。

但是，与传统的功放相比，数字功放音质差、价钱高，而且其输入功率不能太小，
这又和我们的希望相抵触。正因如此，所以目前数字功放主要还是用来作高档低音炮的
功放。但从前不久AUDITRAK公司推出的CARDamp数字功放卡的效果来看，数字功放的成
熟也只是时间问题。

五、分频器

分频器，其用途是用来将高低音信号分开，以分别使用不同的扬声器输出，如果不
进行分频，往好里说，高低音信号会混在一起同时由高音和低音单元发出来，声音就会
变得乱七八糟；往坏里说，由于低音信号的功率比高音强得多，结果会烧坏高音单元！

通常的书架式音箱，也就是2.0音箱上使用的分频器称为“无源分频器”，它是一
个连接在功放和扬声器单元之间的元件。一端接在功放电路输出端，另一端分别接高音
和低音扬声器。按照分频的多少分为二分频和三分频分频器。之所以称其为“无源分频”
是因为它不需要单独的电源输入，可以靠音频信号本身工作。

无源分频器主要由电感线圈（一般为空心电感）、无极性电容（一般为聚丙烯电容）
和电阻组成，因为电感有阻碍高频电流通过的特性，而电容则有阻碍低频电流通过的特
性，所以通过电感和电容的分别分流，可以将音频信号中的高频信号和低频信号分开，
从而完成分频工作。根据分频电路的复杂程度，无源分频器可以分为一、二、三等不同
的阶次，阶次越高，分频效果越好，信号越清晰。但高频分频器需要专门的调试，不利
于大规模生产。所以一般多媒体音箱最多只使用二阶分频而已。

不过在绝大多数书架式多媒体音箱中，考虑成本问题，其实根本不会使用分频器
（迄今使用分频器的只有惠威M-200、短歌行朝露、漫步者1900TII等寥寥几种），而是
直接在高音单元上串接一个电容来进行分频。由于这个电路中没有电感线圈，所以只能
做到把高音信号分离出来，而输入低音单元的仍然是未经分频的原始信号。本质上说，
这不是一种真正的分频，因为它会造成某个音频段上声音加重，破坏了原始信号的频响
特性。这样做的目的与其说是为了分频，还不如说主要是为了防止大功率信号损坏高音
单元。其音质表现和真正使用分频器的音箱可以说有天壤之别。

在X.1音箱上，由于低音信号需要使用一个单独的放大电路，所以必须在功率放大
之前就进行信号分频，这样，就不能使用无源分频器（因为信号功率不够强），而要使
用称之为“有源分频器”的设备。

“有源分频器”也称“电子分频器”，它是使用特殊的分频芯片来进行信号分频的，
由于需要额外的电源信号，所以称为“有源分频”。一般来说，出于结构要求，在多媒
体音箱中，有源分频电路的分频效果要比无源分频电路好一些，而且在某些音箱中，分
频点还可以调整。不过相对于无源分频，有源分频的成本要高一些，信号污染也要大一
些。

不管是有源还是无源，使用了真正的分频器设计的音箱，一般其音质总要比“简易
分频”设计的音箱好一些，这是个不争的事实。

六、音箱控制电路

与前面的电路相比，音箱控制电路倒不算是个事关重要的电路，但由于它关系到用
户界面的舒适度，所以也是无论厂家还是用户都应该重视的。

音箱控制电路一般主要有三大类，一种是传统的固定在主音箱箱体上的调控设备，
再有就是信号线控制设备，最后一种就是独立的线控或是遥控设备。

固定在箱体上的调控设备结构最简单，一般就是以音量控制和音调旋钮为主。一部
分音箱上还提供了SRS3D环绕和BBE等响度控制功能。不过这些功能由于存在较大的噪音，
所以并不推荐使用。这种控制方式简单可靠，但由于放在箱体上，所以使用起来不是很
方便，以书架箱为例，后置旋钮的话，调节起来很别扭，而前置旋钮则不仅不好看，还
会有箱体漏气的问题，至于X.1音箱，由于调节旋钮在低音炮上，更是别扭无比。所以，
如果不是对于音质等其他因素有特别的重视，最好不要买这种结构的X.1音箱，否则有
罪受的。

BBE电路

BBE电路称之为等响度电路。因为人耳对于不同频率的声音的感受敏感度是不同的。
在高音段和低音段。人的敏感度只有对中音频率（例如3000Hz）的几十分之一。BBE电
路就是一种提升人耳不敏感的频率，使之能够达到理想的响度的装置。BBE电路本身其
实对于提升音质是有很大的帮助的，不过在多媒体音箱上，由于成本限制，使用的往往
是一些很低档的处理芯片，这些芯片的噪音很大，所以我们并不推荐使用这种电路。

信号线控制设备，就是将音量控制和开关放在音箱信号输入线上。这是创新著名的
PC WORKS所引入的设计。这种设计以不高的成本解决了X.1音箱调节困难的问题，但又
带来了新的问题。这个新的问题就是长长的信号线是一个不可忽视的干扰源，稍有较强
的信号干扰（例如开关电灯），就会产生巨大的影响（早期的PC WORKS竟然可以从这个
信号线里受到电台广播！）。而且这种线控上的开关其实只是切断了信号输入，并不能
真正关闭音箱。所以这种方式今后也只能存在于低端产品中，在中高端产品中应该尽量
减少使用。

第三种，也是最优秀的控制方式，也是创新所引入的。简单的说，它就是使用一个
专用的数字控制电路来控制音箱的工作，而使用一个外置的独立线控或遥控器来控制。
例如创新的各种高端音箱、漫步者的各款高端X.1音箱，还有麦兰、兰欣等多家厂商的
5.1音箱都使用了这种设计，一些X.1音箱的环绕箱控制方式也是这种设计的变形。这种
结构中控制器对于音质没有影响，而且可控制的功能多。所以是未来音箱控制电路发展
的必然趋势。不过使用这种结构，由于电路复杂，所以必须考虑到元件的可靠性问题。
曾有某著名厂家的某款产品就是因为采购的控制芯片一度存在问题，导致很多产品在工
作几个月会就会烧毁电路，导致控制失灵，大量返修。

这种设计发展到极致，就是功放外置式结构，这就又恢复到传统音箱的结构上去了。

七、音箱元件的使用

音箱电路中，除了以上介绍的主要元件外，还要使用大量的电阻、电容和导线等产
品。一般来说，功放电路中使用的电容，大都是耦合电容，以大容量无极性电容为好，
例如一些高档产品上就使用的是著名的德国发烧电容——WIMA聚丙烯电容。不过因为无
极性电容体积大价格高，所以有很多中低档产品都使用了电解电容代替。电解电容由于
存在漏电性，而且阻值不稳定，所以对音质会有不良影响。

与电容相比，电阻对音质的影响比较小，但影响还是有的。一般来说，大多数普通
多媒体音箱都使用的是碳膜电阻。碳膜电阻存在阻值不稳定的问题，如果使用金属膜电
阻就要好得多。

音箱内部和外部的接线也是比较大的问题，因为音频信号在导线中传播时，存在着
所谓的“趋肤效应”（也就是说电流实际是在导线的表面层传播的），所以理想的音频
导线应该是用多根细导线以特定方式拧成的一根粗导线。其用料则应该是比较纯净的无
氧铜结晶（就多媒体而言，HI-FI领域甚至有数万元一尺的白金晶体导线）。但实际上，
由于成本原因，很多厂商都使用了普通的单股铜导线甚至电工导线来制造多媒体音箱，
包括一些业内的大厂在内。

一些高档的产品，例如惠威的M-200，漫步者的S5.1，都提供了一种使用透明外皮，
两根线一根金色，一根银色的导线，这种导线俗称“金银线”，是一种初级的HI-FI导
线，但在多媒体音箱领域来说，算得上是比较顶级的导线了，它的效果比通常的那些白
导线、黑导线、红黑线要强得多。

音箱的电路，我们就谈这么多，下面，我们来对音箱的设计技术话题做个结束——

音箱设计的其他细节、选购与摩机

音箱设计和制造中，除了以上介绍的东西，还有一些地方需要考虑，例如面罩（也
称防尘罩），不同的音箱设计会选择不同类型的面罩材料，而有些特殊的设计甚至要求
去掉面罩才能正常使用（这是因为面罩除了防尘与美观之外，对音质也有改变。主要是
对高音有衰减作用）。

另一个重要的问题，是主音箱的散热问题，因为多媒体功放电路是高发热的电路，
所以必须考虑好其功放芯片的散热设计。常见的外置散热片和内置散热片两种，外置散
热片散热效果好又便于安置，但缺点在于不美观。相对的一些高档音箱采用了内置散热
片的方式，利用扬声器的空气压力来完成内外对流，但这种设计如果设计不好，就会导
致功放温度上升到很高的水平（有不少产品都有这种问题）。

同时，对于书架式音箱来说，由于主音箱内有功放电路，所以两个音箱的容积不同，
导致音质也有差异。一些高档产品就为此采用了“等容积”设计，也就是在复箱内设置
与功放电路等体积的补偿模块，来使两个音箱的容积一致。

还有一个问题，就是在音响系统设计中，坚持的一个原则就是宁可让一些声音发不
出来，也不要引入新的杂音。多媒体音箱设计中，也应该引入这样的思想。例如漫步者
1900TII的设计中，就使用了一个电容滤去过低频率的声音信号，因为这个频率上的信
号根本不可能为1900TII这个等级的音箱良好还原，与其放出变形的噪声，还不如干脆
去掉这些信号以保证声音的纯净为好。不过，目前国内的大多数多媒体音箱设计师大概
还没有领悟到这一点。

最后，还有要注意的细节问题，这里特别要指出的是——国内的很多多媒体音箱本
身的结构不允许交换左右箱体，但却没有在箱体上标注出何者为左何者为右，你让用户
如何处理？这个问题笔者几乎在一半以上的国内著名品牌上见到，在这个问题上不存在
任何技术难点，完全是属于“以人为本”做的不够。

总体来说，判断一个音箱的品质需要长时间的经验，但还是有如下几条基本经验可
以参照的——1、就国内的产品而言，木质比塑料好；2、箱体容积大的音箱一般比容积
小的好；3、箱体比较重、木板比较厚的箱子一般比较好；4、扬声器单元口径大的一般
比单元口径小的好；5、如果是羊毛盆，则中音一般不会太差，如果是防弹布盆，低音
一般不会太差；6、功放功率大的音箱一般音质会比功率小的好；7、使用了分频器的一
般会比没有用的音质好；8、较粗、较软、股数较多的音箱线一般比较好；9、加装了吸
音棉的一般比较好；10、听音乐的话，书架箱一般比X.1要好；11、三分频的X.1音箱一
般比二分频的要好。

不过，请注意“一般”二字，也就是说这些并不是绝对的，而且只有在其他条件差
不多的两个音箱之间才有比较的意义。

买到称心如意的箱子当然好，不过买不到怎么办？这就是“摩机”所要解决的问题
了。“摩机”是发烧界的术语，也就是手工改造音箱和功放，使其音质更为出色。多媒
体音箱的摩机，主要由以下几个方面组成：

1、加装改造分频器、改造内外部线材；替换掉分频电容和劣质的电线，这我们在
前面介绍过了。
2、加大电源滤波电容，使电源信号更为纯净；一般来说，换成4700微法的电容就
不错了，如果换成更大容量的可能会装不下。
3、短路前级电路或更换运放芯片，去除其他音调电路；这些电路都是噪音的主要
来源，而且并不是必需的。
4、加装吸音棉或其他内部吸音设备；主要目的是增大箱体的声阻尼、减小谐振。
这点要注意，有功放电路的箱体不能安放吸音棉，否则有着火的危险！
5、更换改造功放电路，更换耦合电容；
6、更换更高素质的扬声器单元；
7、修改箱体，减小谐振。以打上各种加强筋为主。

基本上说，前四步都是大多数人自己动手就可以做的，而且实际效果很明显。而后
三种则已经近于重新设计一款箱子了，难度很大，不过其效果可以说会有一天一地的感
觉