制作功率放大器 diy amplifiers


Experiment in F# Minor  | Janet Cardiff & George Bures Miller

项目介绍

当我们在听声音或音乐时,扬声器通常被认为是“隐形”的。一个好的扬声器常常被描述为“透明的”或“忠诚的”。一些特定的配置标准能够帮我们去规范不同的声音系统(立体声、5.1环绕声等)。这些标准对于音乐家和声音设计师来说是很有帮助的,他们在固定的空间制作音乐,而这些音乐可能会在多个场合下播放。

有些音乐流派和艺术风格并不符合这些声音标准。比如说20世纪60年代牙买加的声音音响系统,70年代法国的Acousmonium声音扩散系统,以及Janet Cardiff制作的40 part motet,在这些作品中,扬声器设计(无论是视觉上还是形态上)都扮演了非常重要的角色。

技术标准在很多情况下都非常实用,但是这些标准建立的价值依据是什么呢?它的什么特质被加强了,什么特质被削弱了?当我们在倾听这些声音时,扬声器是在如何工作的?同其它的技术一样,在损坏之前,扬声器很难让别人意识到它们存在—“这个扬声器怎么了!”

如果我们转换思路,将扬声器当作是一件艺术作品呢?扬声器能否让我们对声音和倾听有进一步的理解?扬声器是如何工作的?扬声器有多少种类?扬声器是如何回应和表达空间的?在这个项目中,希望你将扬声器作为视觉的、听觉的、动态的、有表现力的实验对象进行研究。

这个项目由两个部分组成:

  1. 制作一个扬声器!制作一个单声道扬声器的外壳/装置/产品/系统。它的外在形态由你来决定—你既可以把很多小扬声器绑在一起,也可以用一个大的锥形扬声器,也可以做一个安装有电声转换器的结构形态,等等。它可大可小,可细小可饱满,可繁复可简单。唯一的限制是它需要有一个扬声器电缆以及一个放大系统。你可以自己制作功放器,也可以使用现成的功放器。
  2. 为你的扬声器制作声音!你既可以提前录好也可以实时录入声音。你的系统是单声道还是立体声(还是多声道)?你的扬声器有什么声音?思考你的声音与扬声器的视觉及声音特征的关系。

组件

整个项目花费:0-40刀

下面这些基础组件会被用到:

  • TDA7297功放板(课上提供)
  • Talentcell 12V锂离子电池(课上提供)
  • 你可以选择扬声器种类–单声道、双单声道、立体声、单声道/立体声或立体声扩展(我将在课上解释
  • 硬件和组件(一定数量內免费)
    • 1/4英寸单声道插孔、1/8立体声插孔、电源/充电插孔、安装零件、木材、电线、保险丝等
    • 单声道转接头,可实现单声道/立体声切换(需要两个扬声器)

扬声器

什么是扬声器?它们是怎么工作的?

当物体碰撞或快速移动时,它们会挤压空气并发出声音。如果你用棍子敲鼓,你会看到鼓皮随后颤动。这种运动会使空气粒子发生移位,并挤压其他空气粒子,从而形成一种波,最终传入我们的耳朵。扬声器的工作原理与之类似。

与鼓膜不同的是,扬声器的边缘装有锥形纸膜(也被称为振动膜)。纸膜的内部连接着一个音圈,它正好位于永磁体的前面。当你把一个音频信号连接到扬声器上时,电信号会改变音圈的极性,从而生成了一个电磁铁。当电压在电缆中来回波动时,电磁铁会吸引或排斥永磁体。这会使线圈来回移动,从而拉动和推动锥形纸膜,它就可以像鼓膜一样挤压空气。

为了使扬声器正常工作,它需要特定的信号类型,即“扬声器电平信号”。为了将音频信号调节至可被扬声器使用,你首先要先将信号通过一个功率放大器。当前市面上主要有两种类型的扬声器,即无源扬声器(只有扬声器锥体)和有源扬声器(内置功放模块)。

Jacob O’Neal制作的动态演示给了我们一个很好的概览。

功率放大器

你需要在你的手机/电脑与无源扬声器之间连接一个功率放大器。而有源扬声器已经内置了功放放大器。功放有很多种,价格从2刀至2000刀不等。请注意,较大的扬声器通常比小的扬声器需要更多的功率,但有些小的功放依然可以用在大扬声器上。

如果您对音频信号流没有太多经验,请看下图:

basic audio signal flow

扬声器线

扬声器线是用来连接扬声器和功放来源的电线。典型的扬声器线有两个接头,即正极(+)和负极(-)。虽然颠倒正负极的扬声器也可以使用,但是建议你最好将功放正极端口与扬声器驱动器的正极连接。

扬声器线

在上图中,带有蓝色线的一侧是正极(+),它将连接到功率放大器的红色端口。上面有文字的导线为负极(-),需连接到黑色端口。

功放的选择

下面是一些功放的选择…

在装置或系统中嵌入一或多个功率放大器,能使它直接与电脑或手机相连。如果你使用的是带电池的功放,你的装置甚至不需要任何外部的连接。根据你使用的扬声器的形式和功率要求,有多种功放可以选择。你们每个人都会得到一个小的功率放大器,我的手中有一些中等的功率放大器,但是如果你想要将它永久的固定到作品中的话,你需要自己买一个。下面有一些选择,你可以在Lee’s Electronics或者网上买到它们。

体积小且平价 

(只需要几刀)

LM386

这些拇指大小的微型功率放大板需要5-12伏的电源输入(可以使用9v电池),输出约2-4瓦的声音。在使用这个功率放大板前,你将需要将输入插孔和电源像下图这样连接…

体积小且音量大

AUDIO AMPLIFIER MODULE TDA7297

由于散热器(格栅状的部分)的缘故,这些功率放大器的个头会稍微大一些。但它们内置一个DC电源接口,能够在每个声道输出高达15瓦的声音(它可以输出两个声道,也就是立体声)。

高音量

这些功放的输出功率很高,非常适合于大的扬声器驱动器或激励器。不同于其他较小的选择,它们能够轻易的产生非常大的声音,并帮助我们产生低音频率。

typical inputs and outputs

其他类型