一种扬声器振动反馈式功率放大器
技术领域
本实用新型涉及扬声器技术领域，特别涉及一种扬声器振动反馈式功率放大器。
背景技术
目前的音响系统中功放和扬声器是分别独立设计开发的。即功放的设计是把小信号放大，提供足够的低失真输出功率。一般的功放输出谐波失真都在1％以下，频率响应在覆盖20Hz-20kHz的音频频率范围内到达正负0.1dB以内的误差。而扬声器的设计是把电信号转换成低失真的空气振动，各个厂商投入大量资金研制新的振膜材料、磁性材料、磁路设计等，到目前为止一般情况下扬声器的谐波失真达到5％以上，单个扬声器单元频率响应在覆盖20Hz-20kHz的音频频率范围内存在正负3dB以上的误差，扬声器成为整个音响系统中失真最大，最影响音质的重要瓶颈。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种扬声器振动反馈式功率放大器，通过对扬声器振膜位置进行实时测量，并把测得的信号反馈到功率放大器与输入信号进行差动式比较放大并调整功率放大器的输出，使得扬声器的振膜的振动位置与输入信号成线性关系，生产成本较低、测量效率高，在不改变现有扬声器结构及生产制造工艺的情况下，可以大幅降低扬声器的失真度，提高扬声器的频率响应指标。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
一种扬声器振动反馈式功率放大器，包括高频信号发生器、高精度检波电路及音频功率放大电路，所述高频信号发生器及高精度检波电路均与扬声器电连接，所述音频功率放大电路分别与所述扬声器及高精度检波电路电连接。
优选地，所述音频功率放大电路经电感L8与所述扬声器连接，所述音频功率放大电路依次经电阻R6、开关K1及电容C1与所述高精度检波电路连接。
优选地，所述音频功率放大电路包括电容C8、电容C10、电阻R11、电阻R28及运算放大器U1，所述电容C8的一端与音频输入端连接，所述电容C8的另一端、电阻R28的一端及电容C10的一端均与所述运算放大器U1的正向输入端连接，所述运算放大器U1的输出端及电阻R11的一端均与所述电感L8的一端连接，所述运算放大器U1的反向输入端及电阻R11的另一端均与所述电阻R6的一端连接，所述电阻R28的另一端及电容C10的另一端均接地。
优选地，所述高频信号发生器包括电阻R36、电阻R38、电阻R41、电阻R42、电容C12、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、三极管Q10、电感L6及电感L7，所述电容C16的一端、电阻R36的一端及电阻R38的一端均与三极管Q10的基极连接，所述电容C16的另一端与电阻R41的一端连接，所述电阻R36的一端与电感L6的一端连接，所述三极管Q10的集电极、电容C14的一端及电容C12的一端均与电感L6的另一端连接，所述电容C12的另一端、电容C15的一端及电感L7的一端均依次经电容C13及电感L1与所述扬声器连接，所述电容C15的另一端、电感L7的另一端及电容C18的一端均与所述电阻R41的另一端连接，所述电阻R40的一端及电阻R42的一端均与三极管Q10的发射极连接，所述电容C14的另一端及电容C17的一端均与电阻R40的另一端连接，所述电阻R38的另一端、电阻R42的另一端、电容C17的另一端及电容C18的另一端均接地。
优选地，所述高精度检波电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R13、电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C2、电容C3及电容C7。
优选地，所述电阻R13的一端及电阻R15的一端均经电容C6与所述扬声器连接，所述电阻R13的另一端及电容C3的一端均与电感L4的一端连接，所述电容C3的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R3的有单、电阻R20的一端及三极管Q4的基极均与电阻R2的另一端连接，所述电阻R3的另一端、电阻R4的一端、三极管Q1的集电极、三极管Q5的集电极、电阻R9的一端、三极管Q7的集电极、三极管Q2的集电极及三极管Q3的集电极均与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端及三极管Q1的基极均与三极管Q4的集电极连接，所述三极管Q4的发射极及电阻R21的一端均与三极管Q5的基极连接，所述电阻R20的另一端及电阻R21的另一端均与电阻R27的一端连接，所述电阻R27的另一端及电阻R25的一端均与三极管Q5的发射极连接，所述电阻R25的另一端与电容C9的一端连接，所述三极管Q1的发射极及电阻R7的一端均经电阻R17接地，所述电阻R7的了另一端与电容C2的一端连接，所述电容C2的了另一端及电阻R8的一端均与三极管Q2的基极连接，所述电阻R8的另一端、电阻R9的另一端、三极管Q6的集电极及电阻R22的一端均与三极管Q6的基极连接，所述电阻R22的另一端及电容C9的另一端均与三极管Q7的基极连接，所述三极管Q6的发射极接地，所述三极管Q7的发射极与电阻R26的一端连接，所述三极管Q2的发射极与电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端、电阻R26的另一端及电阻R18的一端均与电感L3的一端连接，所述电感L3的另一端、电容C7的一端及电阻R19的一端均与三极管Q3的基极连接，所述电阻R18的另一端、电容C7的另一端及电阻R19的另一端均接地，所述三极管Q3的发射极与三极管Q8的集电极连接，所述三极管Q8的基极、三极管Q9的基极及三极管Q9的集电极均与电阻R5的另一端连接，所述三极管Q8的发射极与电阻R23的一端连接，所述电阻R23的另一端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端与三极管Q9的发射极连接。
采用上述技术方案，本实用新型提供的一种扬声器振动反馈式功率放大器，具有以下有益效果：该扬声器振动反馈式功率放大器通过对扬声器振膜位置进行实时测量，并把测得的信号反馈到功率放大器与输入信号进行差动式比较放大并调整功率放大器的输出，使得扬声器的振膜的振动位置与输入信号成线性关系，生产成本较低、测量效率高，在不改变现有扬声器结构及生产制造工艺的情况下，可以大幅降低扬声器的失真度，提高扬声器的频率响应指标。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图；
图2为本实用新型中振幅检测电路的电路原理图；
图中，1-扬声器、2-音频输入端、3-扬声器振幅测量点。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，在本实用新型的电路原理图中，该扬声器振动反馈式功率放大器包括高频信号发生器、高精度检波电路及音频功率放大电路，该高频信号发生器及高精度检波电路均与扬声器1电连接，该音频功率放大电路分别与该扬声器1及高精度检波电路电连接。可以理解的，该音频功率放大电路经电感L8与该扬声器1连接，该音频功率放大电路依次经电阻R6、开关K1及电容C1与该高精度检波电路连接；该音频功率放大电路包括电容C8、电容C10、电阻R11、电阻R28及运算放大器U1，该电容C8的一端与音频输入端2连接，该电容C8的另一端、电阻R28的一端及电容C10的一端均与该运算放大器U1的正向输入端连接，该运算放大器U1的输出端及电阻R11的一端均与该电感L8的一端连接，该运算放大器U1的反向输入端及电阻R11的另一端均与该电阻R6的一端连接，该电阻R28的另一端及电容C10的另一端均接地；该高频信号发生器包括电阻R36、电阻R38、电阻R41、电阻R42、电容C12、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、三极管Q10、电感L6及电感L7，该电容C16的一端、电阻R36的一端及电阻R38的一端均与三极管Q10的基极连接，该电容C16的另一端与电阻R41的一端连接，该电阻R36的一端与电感L6的一端连接，该三极管Q10的集电极、电容C14的一端及电容C12的一端均与电感L6的另一端连接，该电容C12的另一端、电容C15的一端及电感L7的一端均依次经电容C13及电感L1与该扬声器1连接，该电容C15的另一端、电感L7的另一端及电容C18的一端均与该电阻R41的另一端连接，该电阻R40的一端及电阻R42的一端均与三极管Q10的发射极连接，该电容C14的另一端及电容C17的一端均与电阻R40的另一端连接，该电阻R38的另一端、电阻R42的另一端、电容C17的另一端及电容C18的另一端均接地；该高精度检波电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R13、电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电容C2、电容C3及电容C7，该电阻R13的一端及电阻R15的一端均经电容C6与该扬声器1连接，该电阻R13的另一端及电容C3的一端均与电感L4的一端连接，该电容C3的另一端与电阻R2的一端连接，该电阻R3的有单、电阻R20的一端及三极管Q4的基极均与电阻R2的另一端连接，该电阻R3的另一端、电阻R4的一端、三极管Q1的集电极、三极管Q5的集电极、电阻R9的一端、三极管Q7的集电极、三极管Q2的集电极及三极管Q3的集电极均与电阻R5的一端连接，该电阻R4的另一端及三极管Q1的基极均与三极管Q4的集电极连接，该三极管Q4的发射极及电阻R21的一端均与三极管Q5的基极连接，该电阻R20的另一端及电阻R21的另一端均与电阻R27的一端连接，该电阻R27的另一端及电阻R25的一端均与三极管Q5的发射极连接，该电阻R25的另一端与电容C9的一端连接，该三极管Q1的发射极及电阻R7的一端均经电阻R17接地，该电阻R7的了另一端与电容C2的一端连接，该电容C2的了另一端及电阻R8的一端均与三极管Q2的基极连接，该电阻R8的另一端、电阻R9的另一端、三极管Q6的集电极及电阻R22的一端均与三极管Q6的基极连接，该电阻R22的另一端及电容C9的另一端均与三极管Q7的基极连接，该三极管Q6的发射极接地，该三极管Q7的发射极与电阻R26的一端连接，该三极管Q2的发射极与电阻R10的一端连接，该电阻R10的另一端、电阻R26的另一端及电阻R18的一端均与电感L3的一端连接，该电感L3的另一端、电容C7的一端及电阻R19的一端均与三极管Q3的基极连接，该电阻R18的另一端、电容C7的另一端及电阻R19的另一端均接地，该三极管Q3的发射极与三极管Q8的集电极连接，该三极管Q8的基极、三极管Q9的基极及三极管Q9的集电极均与电阻R5的另一端连接，该三极管Q8的发射极与电阻R23的一端连接，该电阻R23的另一端与电阻R24的一端连接，该电阻R24的另一端与三极管Q9的发射极连接；电容C1的一端与开关K1的一端连接，电容C1的另一端及三极管Q8的集电极均与扬声器振幅测量点3连接。
可以理解的，当开关K1在B位置时，从音频输入端2输入不同频率波形的信号，在扬声器振幅测量点3输出振膜实际工作波形，从而可以检测扬声器1的电声转换特性；当开关K1在A位置时，整个电路就是扬声器振动反馈式功率放大器。
可以理解的，本实用新型用到的扬声器1振膜位置检测方法说明：当音圈输入电信号时由于磁场作用音圈推动振膜上下运动，音圈与导磁板的中心圆柱的相对位置也随之发生改变，音圈的电感量也发生改变。如：当音圈向上运动时，导磁板的中心圆柱插入音圈的深度变浅，导致音圈电感量下降；当音圈向下运动时，导磁板的中心圆柱插入音圈的深度变深，音圈电感量变大。因此扬声器1音圈的电感会随着振膜的振动而发生变化。
具体地，图2为本实用新型中振幅检测电路的电路原理图包括电感L1、电源V1、二极管D1、电阻R1及电容C1，该电源V1的一端与电感L1的一端连接，该电感L1的另一端及二极管D1的阳极均与扬声器1的一端连接，二极管D1的阴极及电阻R1的一端均与电容C1的一端连接，该电源V1的另一端、扬声器1的另一端及电阻R1的另一端均与电容C1的另一端连接，扬声器1工作时就等效于一个随振膜振动变化的电感。按图2所示，把扬声器1串联一个电感并输入2MHz的高频信号，在A点的分压会随着扬声器1的振幅变化而变化，通过二极管D1检波后，在B点即可得到一个直流电压。当扬声器1振膜向上运动时，等效电感变小，A点分压变小，B点直流电压变小。当扬声器1振膜向下运动时，等效电感变大，A点分压变大，B点直流电压变大。因此B点电压值相当于扬声器1的振膜位置的测量值。因此，把扬声器1的振膜位置转换成一个电压值输入功率放大器作为负反馈信号，和输入的音频信号进行差动放大后驱动扬声器1工作，这样可以使得扬声器1振膜的运动位置与输入的音频信号保持良好的线性对应关系。
可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，提供了一种低成本、快速准确的扬声器1电声转换性能的测量工具，该扬声器振动反馈式功率放大器在不改变现有扬声器1结构及生产制造工艺的情况下，可以大幅降低扬声器1的失真度，提高扬声器1的频率响应指标。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
