Mini桌面音响的设计与制作

松林

    相信很多朋友都会拥有一套小的桌面音响，用来搭配电脑作为闲暇时听听音乐。桌面音响体积小，功率不大，耗电量低，重放效果基本满足一般性欣赏要求，因此以极高的性价比被人们所青睐；本文将通过一套桌面音响的制作介绍业余条件下DIY的方法，希望能给广大爱好者提供参考和启发。

- j4 w% t" ~" K) ^0 T0 H9 g                        
! S; M* q6 e" N0 A/ p
方案及选材

    Mini音响，顾名思义，就是以小而著称，主要表现在体积和功率两方面，市场上销售的多媒体音响，大部分是把功放模块嵌入在音箱内部，这样的设计主要是为降低成本。而对于我们的DIY而言，则应重点从制作难易度、个人的外观取向等方面着手。在这里，笔者使用了功放和音箱分离设计的方案，整个系统的结构框架如图1所示，其中功放和音箱就是我们要制作的部分。
4 R$ b( U& h6 s, @) G% j( u# y+ I
" \; `, Q; O" e5 t) b                    
2 j0 s$ h; X2 b9 O7 d              图1 系统框架图                                 图2 功放电路原理图


* a6 o' [" r. j    家庭日常听音乐，具有5W以上的输出功率就足够，我们无需制作动辄几十瓦的音频功放，本制作选择了意法半导体公司的TDA2030A单声道功放芯片，在4Ω负载下能有18W的额定输出功率，它价格便宜，使用广泛，容易购买，且外围电路简单，很适合业余条件的DIY制作。功放电路方案确定以后，我们就可以根据输出功率选择合适的扬声器来制作音箱，一般尺寸大的扬声器，其低音表现力要更好，但是相应的音箱体积也会增大，由于我们这款音箱的主要用途是小功率下听音乐，因此选择了4英寸的全频扬声器，在低成本的情况下又能保证中频部分的效果。

! q( w9 j* n# R$ a1 V2 p    手工DIY，困难最大的就是外观结构的处理，因此，我们应尽可能利用现成的材料作为外壳，这样既能制作自己想要的作品，又保证了良好的外观。对于本制作，我们需要从市场上选择合适的功放外壳和音箱箱体，并根据这些结构的尺寸设计制作电子部分，这也是本文重点所在，下面将从功放和音箱两部分进行阐述。
嬠/size]
8 \) m% K' G% v9 D$ [功放制作

/ I+ s. d$ i7 U* b* }    采用集成芯片制作功放时，笔者建议采用厂家给出的参考电路，因为那是最平衡表现芯片工作参数的电路。图2所示的是本制作所采用的电路图，这也是厂家给出的参考电路，由于使用外部24V/2A的开关电源适配器，所以采用了直流24V单电源设计。

: J  ~) J8 S) F# V+ l          
               图3 结构尺寸测量                                      图4 印制电路图

5 U3 l+ Z/ O; i1 F! {/ Z  a4 E             
" _/ f' ^* K% s                  图5 瀠制电路板                               图6 焊接完成的电路板
. Y( q/ k& e  z4 V
- v* T, m  M, S7 E- K
    确定好电路后，就可以着手印制电路板的设计制作，我们可以使用protel等专业的软件进行绘制，但在这之前，还需要根据现有的外壳确定电路板上各个接插口的位置，比如音量电位器、音频输入/输出端子、电源输入接口、电源开关等，所以需要先确定外壳上各相应部分的尺寸。为了更好的测量，我们把外壳的前后面板部分的轮廓描在白纸上，再直接在纸上进行测量，如图3所示。确定好接口位置、电路板的尺寸以后，就可以开始印制电路板绘制，图4所示的是完成后的印制电路图。


3 A( i9 k: f6 K

                               
登录/注册后可看大图

该贴已经同步到 松林的微博

松林

  o+ M* Z  \/ N

                

                        图7  焊接完成的电路板                                                          图8  整机组装

                

                               图9 整机组装                                                            图10  制作完成的功放

                   

                            图11  制作完成的功放                                                  图12  全频扬声器单元   

    电路板的制作，可以直接把设计好的文件发给厂家做板，有条件的也可以自己手工制作，这次笔者采用了热转印手工制作方法，图5所示的是制作好的电路板。接下来将进行焊接和装配，由于使用的功放外壳本身为铝材质，可直接当作散热片作用，所以TDA2030功放芯片采用卧式安装，把散热基板固定在外壳上；外壳内部高度很小，对于大的电容元件，也需要卧式安装。图6、7所示的为安装完成的电路板实物。接着便可进行整机的组装，如图8、9所示，完成后的实物如图10、11所示。到此，功放便制作完成，检查无误后可上电测试。

音箱制作
6 o% v' C. A* `$ }0 z: j

    本制作使用了直接购买的成品音箱外壳，箱体的制作环节可以省去，但是很难找到完全匹配箱体，所以很多时候需要对购买到的箱体进行适当改造，本制作采用了4英寸全频扬声器，如图12所示，但购买到的箱体为两单元二分频的密闭箱，因此需要把高音单元的开孔封闭；此箱体没有搭配相应的接线板，也需要另外制作，所以箱体的结构部分，一共要制作高音孔的挡板以及音频输入接线板。制作时，应尽量就地选材，可使用塑料板，铝板等，这里使用了日常制作电路的覆铜板，先裁减合适大小的板材并相应开孔，随后再进行打磨、喷漆处理，最终完成的实物如图13所示。把制作完的挡板和接线板安装好以后，箱体便改造完成。

          

             图13 接线板和高音挡板                                 图14 音箱频响测试

    由于箱体的尺寸无法改变，所以不需要进行前期的模拟计算，而是直接把扬声器装上箱体进行测试，我们可对音箱整体的阻抗和频率特性进行大概的测量，图14所示的是远场的频响测试，根据测试结果，可在箱体内部添加吸音棉或者木块，以等效改变音箱的容积，也可以在扬声器前添加适当的滤波电路，改变不同频段的特性。经过反复调试得出较好的结果，再连接功放和音源播放自己比较熟悉的音乐，在主观听感方面检查播放效果，如果不满意，还可基于测试结果做相对的调整，以达到听感上的最优化。调试完成后，便可对扬声器，接线板等部件加固。音箱部分制作完成，如图15、16所示。

                     

                  图15 制作完成的音箱                         图16 制作完成的音箱

                        

                                     图17 制作完成的整套音响

                                                  

整体调试

' c% g, ], }5 K* E* M/ g, E4 U9 K    整套系统的调试可分为简单的功能测试和老化测试两部分；把各个部分连接好后，上电试听，检查是否能正常播放，检查音量调节、开关等功能是否完好，正常后就可进行下一步老化测试。先关机，把音箱部分换成相应的假负载，接线无误后开机，把音量设置到最大，进行长时间拷机，监测各部分是否正常，比如电源适配器和功放的温度是否在正常范围内，以确认各模块散热是否良好；持续老化数小时后如无异常，把音箱换上，再次确认各功能是否正常，一切正常之后，整套系统的制作便圆满完成，如图17所示。

    本文主要是以一款简单的音响设计制作，向广大爱好者介绍日常DIY的方法，虽然本身并没有什么技术难点，但是只有自己亲自去实践制作了，才能有最真实的体会，在制作的乐趣中提高自身的能力。
大功告成，播放一曲喜欢的音乐，好好享受自己的劳动成果吧！