作者：杨凤婷 张梦佳金诗卉袁马强顾宇祝传栋
来源：《科技创新导报》 2012年第20期
课题来源：* 南京信息工程大学2011年第八期教改实践创新项目，编号：N1885011041
杨凤婷 张梦佳 金诗卉 袁马强 顾宇 祝传栋
（南京信息工程大学 江苏南京 210044）
摘 要： 有源音箱又称之为功放，是指在音箱内部与音源相连便可以直接工作的音箱。日常生活中常出现有源音箱产生杂音的现象，因此分析其产生的原因对于有源音箱的设计和制作具有重要意义。本文从三个方面分析有源音箱产生杂音的原因，即有源音箱自身质量的影响，接地处理和电磁干扰分析有源音箱产生杂音的原因。
关键词： 有源音箱 杂音 原因红薯清洗机
中图分类号：TU112 文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2012)07(b)-0000-00
在日常的工作、生活中,当信号状况不好时,有源音箱会发出噪音。针对这一现象，本文分别从音箱的内部构造、工作原理及外部环境方面，讨论有源音箱发出杂音的原因，并给出其合理解释。 1 有源音箱介绍
1.1 有源音箱
led球泡灯罩 有源音箱即功放，通常带有功率放大器，又称 “主动式音箱”，是指在音箱内部与音源相连便可以直接工作的音箱。一般而言，有源音箱的清晰度较高，失真较小。音箱不必考虑与放大器匹配的问题以及阻抗匹配的问题，同时也便于用较低电平的音频信号直接驱动。另外，由于在音箱内在前置部分就进行了分频，使每台功放仅负责放大某一段频率的声频信号，因而放大器的效率往往可以做得高些，这也是有源音箱比无源音箱清晰，失真小的原因。由于有源音箱相比无源音箱具有成本低、连接简单、使用方便并且性能好等特点，所以广受欢迎。
有源音箱的构成可分为有源和无源部分。有源部分主要由功放组件和电源变压器组成，无源部分主要包括扬声器、分频器和音箱箱体[1]。而工作原理用最简单的话来说便是从音源得到信号经过传输再送到后面放大，推动扬声器,从而发出声音。
1.2 各个部分及其工作原理
首先，电源变压器用于提供电能，很多的设备，尤其是较为敏感的都具有这一部分。其次，音源是指声音的播放设备，一般的播放器、mp3等都是音源。220v的电压经过保险管，再经过变压器，进入桥式整流电路和滤波，最终使电压更为稳定，利于音箱的工作，也可以更好的保护音箱。信号进入音量电位器调整后，进入了具有可以提升一定量的高频信号的能力的高音提升电路，因而这个过程中，声音更加清晰，也没有变得与原来的声音不同，即失真。音源一般的输出信号较小，直接连接到音箱的话声音会很小，甚至根本没有声音。这个时候就需要功率放大器组件对音乐信号进行放大，以保证足够的驱动电压，将音源输出的微弱信号放大到足够的功率来推动音箱，发出人们所需要的音量。箱体的作用是防止“声短路现象”。由于音箱本身的阻抗一般很低，因此容易使音源过载，发生短路，这样会造成音源的损坏，对于保护音源是十分重要的，若是没有，会造成很大的损失。分频器可以将不同频率的信号区别对待，发到不同功放上。而功放的阻抗变化较大，可以很好的在音源和音箱之间进行调节，既保护了音源，又使音箱很好的工作。扬声器是最后发出声音的地方。
2. 有源音箱杂音形成原因分析
2.1. 有源音箱自身质量的影响
声卡 (Sound Card)也叫音频卡，是实现声波/数字信号相互转换的一种硬件。声卡的基本功能是把
来自话筒、磁带、光盘的原始声音信号通过模数转换器转换为模拟波形，再输出到耳机、扬声器、扩音机、录音机等声响设备。声卡产生噪音故障一般是由于声卡没有插正引起的，音频线插错插孔、计算机声卡驱动程序与系统不兼容等也会导致杂音的出现。另外，由于声卡是模拟部件，因此极易受到信号杂波的干扰。所以，在这一部分，做好干扰信号的滤波以及屏蔽是十分重要的。输出信噪比可以衡量声卡质量的好坏，输出信噪比是指音箱回放的正常声音强度与噪声信号强度的比值，值越大，则输出信号中所掺杂的杂音越小，音质越纯净。所以，声卡质量的好坏与音箱产生杂音与否有着较为直接的关系。
电源变压器的工作过程是“电——磁——电”的转换过程，在这一转换的过程中，会产生磁泄露，另外，交变的磁场也引起了铁芯的震动,最终，变压器泄磁被放大电路拾取放大，然后表现为扬声器里发出的杂音。电源变压器常见规格有EI型、环型和R型，各有优缺点。EI型变压器的磁泄露主要来源E与I型铁心之间的气隙以及线圈自身辐射；环型变压器由于不存在气隙、线圈均匀卷绕铁芯，理论上漏磁很小，也不存在线圈辐射，但环型变压器由于无气隙存在，抗饱和能力差，在市电存在直流成分时容易产生饱和，产生很强的磁泄露；R型变压器电磁泄露情况与环型变压器类似。经过实验发现，若在变压器与固定板之间安装诸如橡胶、泡棉类的弹性软性材料，能很好的切断震动的耦合通道，音箱产生杂音的几率也变小许多。
滤波电容是安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数提升高效平滑直流输出的一种储能器件。
由于其具有电极性，因而也成为电解电容，它的正负极分别与电路正负极相连。滤波电容在开关电源中起着非常重要的作用，设置了滤波电容,可以滤除直流电中的交流成分，使电子电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰，使输出电流更为平滑。所以，电容量越大，滤波性能越好，降低杂音产生的几率。
稳压电源中，滤波电路滤波不完整, 使输出电压中仍含有一定的脉动交流成分, 这种脉动交流成分称为纹波电压。为了客观地评价直流电源的滤波性能，引入纹波系数%，其中，为纹波电压的有效值，为直流输出电。纹波是一个直流电压中的交流成分，直流电压本来应该是一个固定的值，但它很多时候是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分。纹波电压通常用有效值或峰值表示[2]。
2.2. 有源音箱接地处理的影响
电子产品的接地设计极其重要，这是为防止触电或保护设备的安全,，利用大地作电流回路的一项重要措施。把电子设备的金属底盘或外壳接上地线，可以将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地，而且最重要的是，它能确保产品不会造成对人体的电击伤害。
有源音箱的电路地线可简单划分为电源地和信号地。电源地主要是指滤波、退耦电容地线，信号地是指输入信号、反馈地线。电源地的滤波和退耦电容充放电电流较大，在电路板的走线上会存在一定
的降压，若小信号地与强电地重合，必然会受到波动的影响。故电源地与小信号地不能混合，否则必将引起很强的交流声，有源音箱便发出了杂音。所以，有源音箱接地后就具有了屏蔽作用，将产生磁场的设备的外壳设置屏蔽装置，并将屏蔽体接地，不仅可以降低屏蔽体以外的电磁场强度，达到减轻或消除电磁场对人体危害的目的，也可以保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁场的干扰影响，保证音质。
但无论是高频电路还是低频电路，都必须按照设计规则来布线。高频电路地线设计主要考虑分布参数影响，一般为环地；低频电路主要考虑大小信号地电位叠加问题，需独立走线、集中接地。所以，正确的布线方法是：选择主滤波电容引脚作为集中接地点，强、弱信号地线严格区分开，在总接地点汇总。
2.3. 电磁干扰
在日常生活中，我们经常会经历这样的情形：打开带调光功能的台灯，音箱会发出“吱吱”的噪音；将手机放在音箱旁边，当手机有来电或短信时，音箱就会发出“嗒嗒”的噪声；若音箱离空调很近，当空调开始工作时，可以听到“呜呜”的噪音……这些都是由不同频率的电磁波而产生的干扰现象，即电磁干扰(Electro Magnetic Interference)。
电磁干扰（EMI）是导致设备、传输和系统性能劣化的电磁骚扰，分为传导干扰和辐射干扰两种。
普通注塑机射咀头传导干扰是指一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络，传导方式是经过电路传到受影响设备上；辐射干扰是指干扰源把其信号耦合（干扰）到另一个电网络，即电磁场产生的电磁感应对设备闭合环路的干扰。发生EMI的主要来源有：闪电雷击，高压电力设备的骚扰（如高压输电线路及变压器的磁泄露），电力开关操作，以晶闸管或类似电子器件为核心的设备（如变频器、调光开关等节能器件）产生的高次谐波干扰，电网电压的波动，数字电路装置（包括电脑、程控交换机、设备自动控制系统的现场控制等），高频振荡电路，气体放电灯、荧光灯的整流器、启动器，家用电器、办公用电器[3]。丸药制作
在开关电源的输入端，无工频交流电流经整流器后变成了单向脉动电流，不再是单一频率的电流，不仅包含直流分量，还含有一系列由基波分量和不同次数的谐波分量组成的高频交流分量。这些谐波会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，一方面使前端电流发生畸变，产生尖脉冲，另一方面通过电源线产生辐射干扰，被接收机接收产生干扰。在开关电源的输出端，输出整流二极管也会产生反向浪涌电流，又由于电路中存在的分布电容和分布电感，会引起高频衰减振荡，从而产生了电磁干扰[4]。
现在引入一项重要的部分——滤波电容，它有抑制电磁干扰的作用。电容器内绝缘介质材料的特性是电容器综合性能的重要制约因素。电容器的最高使用频率通常受电容器的电感和引线长度限制，在某些频率上电容器因电感会产生自谐振振荡。电容的谐振频率由等效电感和电容共同决定，电容的电
感值越大， 则谐振频率越低，也就是电容的高频滤波效果越差。等效电感与电容器的引线长度有很大的关系，引线越长，则电感越大，电容的谐振频率越低[5]。电磁感应产生的感应电压最终引起了干扰。
3. 总结
经过详细的研究和分析，我们得出以下结论：有源音箱杂音形成原因主要来自三方面，一方面来自有源音箱自身质量的影响，另一方面是有源音箱接地处理的影响，还有一方面来自于电磁干扰。来自有源音箱自身质量的影响又有三方面，一是声卡的影响，二是滤波电容过小，三是电源纹波系数过大。在实际生活应用中，来自电磁干扰的影响最大。对于如何消除有源音箱的杂音干扰问题的研究，可以从这几方面着手。
参考文献
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[1] 杨继平.有源音箱的制作.科技资讯.2008.25:235.
变电站模型 [2] 马林.电磁干扰絮谈.科技信息.2003.2.
[3] 孙会丽.浅谈纹波电压及纹波系数.辽宁师专学报.2009.11（4）:62-63.
[4] 郑春善.浅析开关电源的电磁干扰( EM I)及其抑制措施.电气开关.2008.2：9-11.
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