前级音量控制器对高品质音响系统的影响

发表于 2019-5-18 10:06:29

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　　音量控制是功率放大器必不可少的组成部分，在80年代里风光过的几款专用于音量控制的直流音调IC。其中以TA8184性能最好；LM1036音质也不错，但左右声道平衡不佳，相差可能达到2db。由于这些直流音调IC带有高低音调节功能，它们的输出信号峰峰值虽然可以达到8V，但输入信号峰峰值只允许达到3V。而从CD机输出的音频信号经常超过6V峰峰值，超过4V峰峰值的音频信号更加频繁。当把CD机输出的音频信号直接输入这些直流音调IC中时，幅度稍大的信号就会出现削波。为防止信号削波，必须先将CD机输出的音频信号衰减10db才能输入直流音调IC中，然后再对直流音调IC输出的信号进行相应放大，结果是使整机信噪比下降10db。虽然TA8184和LM1036自身的信噪比可以达到80db，但在经过先衰减信号再放大信号的处理后，整机的信噪比最多只能达到70db。

　　在高品质音响系统中，音量调节器的信噪比如果不够高，播放效果将受到明显地损害。普通电位器由于电阻膜片空间面积较大，很容易产生感应噪声。当把电位器旋到两端时，电位器产生的感应噪声较小。当把电位器旋到中间常用位置上时，电位器产生的感应噪声最大。实验证明，使用普通电位器做音量调节，在把电位器屏蔽起来，直接把信号源输出的音频信号加到电位器上时，整机信噪比仅能够达到60db。想要降低电位器产生的感应噪声，只能使用低噪声放大电路将信号源输出的音频信号先放大十几倍，再将它加到电位器上。这样做的难点是，前置低噪声放大电路必需使用高达±40V的工作电压才能在不发生信号被削波的情况下提高整机信噪比。由于加在电位器上的音频信号幅度被放大了10倍，在电位器上产生的热损耗也将增大100倍，必须改用由若干个金属膜电阻串联构成的非连续调节的特制电位器来调节音量。这种特制音量电位器产生的热噪声比普通电位器产生的热噪声要低得多，但信噪比也仅能达到85db，很难超过90db。

　　所幸的是，上个世纪90年代末，国外已经有多家电子公司生产出新一代音量调节专用IC。它是将一系列微型电阻串联集成在IC内部，通过集成在IC内部的电子开关实现触点切换。由于集成在IC内部的微型电阻体积非常小，几乎不产生外部感应噪声，这些音量调节专用IC的信噪比都能超过90db，非线性失真不大于0.01%，输入、输出信号的峰峰值都能达到IC电源电压值。以音量调节专用芯片TC9235或SC9153来说，工作电压取为单9V或双±5V时，输入、输出信号的最大峰峰值可达9.3V或10.3V，信噪比不低于100db。必须采用这种性能更优良的专用音量调节芯片来制作前级音量控制器，才能使电子分频音响系统发挥出最佳表现。此外，对多个信号源的输入切换也要采用电子开关器件来实现。如果使用继电器来切换信号源，在喇叭播放响度很高的低音时，继电器触头会发生抖动使输入信号瞬间断开形成很难受的声音阻断现象！

　　实际使用证明，采用CD4051、CD4052、CD4053系列电子模拟开关来切换信号源可获得不低于100dB的信噪比，信号输入、输出范围都允许达到10V峰峰值，而它们引入的非线性失真约为0.2%，低于人耳分辨能力。电子模拟开关的传输响应频率高达40兆，传输音频信号毫无问题。唯一不够好之处是通道隔离度只有40dB，同一芯片上的几个通道之间存在串音。在不使用的信号源实际被停用的一般情况下，通道隔离度不够高并不会影响使用。如果对通道隔离度有特别的高要求，可让每个信号源先各用一个模拟开关芯片做通断控制，再用另一个模拟开关芯片进行同步切换，从而使信号源之间的隔离度超过90dB。同一个信号源的左右声道实际不需要很高的隔离度，40dB已经足够。如果也要提高要求，只需将左右声道分别用两套相同的模拟开关芯片进行重复制作即可。

　　在音响系统的三个最主要评价指标中，信噪比排在首位，其次是失真指标、然后才是带宽指标。高品质hi-Fi音响的信噪比不得低于75dB。信噪比低于65dB就属于低档音响，电脑多媒体音响对信噪比的要求仅为50dB～65dB。所以，切莫以为多媒体音响在电路里使用了级前有源滤波器，就等同于Hi-Fi电子分频音响系统。