1 有源音箱的硬件電路設計

虛擬環(huán)繞聲多媒體音箱采用如下方案，即一對全頻帶衛(wèi)星音箱加上一個重低音音箱。這種方案可以把箱體做得較小，不占用桌面空間，由于重低音方向性不強，重低音音箱可以擺放在任意地方，重低音音箱也可以做得較大以增強低音效果,并有足夠的空間來配置其所需要的電路。有源音箱的基本組成框圖如圖1所示。

圖1 有源音箱電路組成框圖

1.1 虛擬環(huán)繞聲處理電路

虛擬環(huán)繞聲處理電路采用PS9999芯片，該芯片利用Qsound實驗室開發(fā)并專有的QsurroundTM技術(shù)，是可對經(jīng)過杜比環(huán)繞聲編碼或者其它矩陣編碼的立體聲聲源進行解碼并虛擬兩聲道輸出的音頻處理器，能對輸入信號進行自動識別處理。PS9999芯片主要特點如下：

1．如果是普通的立體聲信號輸入，它可自動產(chǎn)生一個效果增強的3D立體聲信號。

2．如果輸入信號包含經(jīng)過杜比環(huán)繞聲編碼或者其它矩陣編碼的環(huán)繞聲信號，它可自動將之解碼并產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲，通過兩個音箱播放，即可得到多聲道環(huán)繞聲效果。

3．PS9999具備直通功能。

虛擬環(huán)繞聲處理電路如圖2所示。音頻輸入信號通過C15、C16輸入進行信號處理后由PS9999的6、7腳輸出，通過C25、C26送至功放電路。R5、R6、C19抽取左、右疊加信號送給有源低通濾波器電路，提取重低音信號。開關(guān)S為直通、虛擬環(huán)繞聲處理選擇開關(guān)，開關(guān)S閉合時為虛擬環(huán)繞聲處理狀態(tài)，開關(guān)S斷開時為直通狀態(tài)。

圖2 虛擬環(huán)繞聲處理電路

1.2 有源低通濾波器

有源低通濾波器的好壞直接影響重低音音箱的音響效果。為此，采用了由NE5532組成的12 dB/倍頻程巴特沃茲二階有源低通濾波器，如圖3所示。圖中R1、R2、C1、C2的取值決定了有源低通濾波器轉(zhuǎn)折頻率fp的頻率點，為了計算方便令R= R1 = R2=10kΩ，當?shù)刃焚|(zhì)因數(shù)Q為時，C1和C2的取值可以按式（1）、式（2）計算。

C1=1.414/(2πfpR) （1）

C2=0.707/(2πfpR) （2）

取轉(zhuǎn)折頻率fp為230Hz，由式（1）、式（2）計算得到C1=0.097μF，C2=0.048μF，取最接近的標稱電容值C1=0.1μF，C2=0.047μF。

圖3 有源低通濾波器

1.3 功率放大、音量調(diào)節(jié)電路

功率放大、音量調(diào)節(jié)電路如圖4所示。功率放大芯片采用了ST公司的TDA7370B功率放大器，能夠提供5W×4或20W×2輸出功率，且具有過壓、過載、高溫保護、開關(guān)機延時靜音功能以及外圍電路簡單、所用元器件少等特點。圖4中左、右聲道功率放大是OTL連接，其輸出功率為5W×2。超重低音的功率放大是按BTL連接，其輸出功率為20W。由TDA7370B功率放大芯片組成的虛擬環(huán)繞聲多媒體有源音箱失真小、左右聲道音色柔和圓潤，重低音動態(tài)范圍大、瞬間抗沖擊能力強,可提供強勁的低音效果和很大的動態(tài)范圍。

為了提高整套系統(tǒng)的信噪比，又降低成本，因此音量調(diào)節(jié)電路采用了模擬電位器。主音量（RT1、RT2）和重低音音量（RT3）分別調(diào)節(jié)�？筛鶕�(jù)個人愛好或輸入音源的不同，適當調(diào)節(jié)主音量的大小和重低音提升度，使系統(tǒng)達到理想的視聽效果。

經(jīng)實際測試該有源音箱的信噪比為65dB，動態(tài)范圍為60dB，滿功率輸出的總失真小于1%。

圖4 功放及音量調(diào)節(jié)電路

采用這樣一套電路組成的虛擬環(huán)繞聲多媒體有源音箱，電路簡單，效果很好。既可以通過電腦欣賞高保真的音樂，還可以在玩電腦游戲時，對游戲的背景音樂進行效果增強的3D處理，讓人有一種身臨其境的感覺；還可以在播放影碟時，享受到多聲道環(huán)繞聲的效果，具有很好的臨場感和定位感。