烧坏一个喇叭之后

很久以前买了个液晶驱动板来驱动废旧笔记本上拆下的屏幕。这个驱动板有个问题,它只有4针的喇叭输出口,没有3.5mm耳机输出口。买的时候我看着有个耳机口就没在意,收到货发现居然是音频输入口,用来和VGA联动的。这可误会大了,我总不能一开机就功放吧。当时我灵机一动,装模做样的看了看喇叭输出的电路板,找到了里面的功放IC。

既然功放IC输出的是喇叭的声音,它的输入自然就是小功率的音频信号了,我直接拿来给耳机输出声音,岂不妙哉

于是就各种飞线,把INL和INR再加随便焊接的一根地线引出。还好当时没有直接连到我昂贵的耳机上,而是先用喇叭测了测响度。居然出声了,我一阵得意,很快就闻到了焦糊味。眼看着小喇叭上出现了一个烧红的圆圈,振膜开始冒烟,吓得我赶紧断电,自此不敢乱改造音频设备了。

最近想起这事儿,又仔细研究了一番,才发现我真的已经把电路知识还给老师了。我测了INL和INR,它们确实是左右声道的小功率模拟信号,但是它们和GND之间有一个固定的电势差。也就是说,我把GND和INL/INR接到喇叭上,不仅给它提供了交流电,还带了一部分直流电。

喇叭本身就是线圈+磁铁,内阻非常小,通交流的话产生磁场引起震动做功。通直流的话……基本就是个电热棒,所以很快就烧掉了。要是直接连到耳机上,我估计会特别心疼。所以音频信号输入的地方会接一个电容,隔绝直流部分,还是很有必要的。

既然不能直接用,我也试了下用电容隔绝直流信号。可能是电容的容量不对或者别的什么原因,过滤之后的输出已经不足以驱动耳机了。我试着把这个输出连入下一个功放IC,还是可以听到响的,输入没问题。但功放输出还是喇叭,属于白瞎。

既然从直接拿IC的输入不行,我干脆把喇叭的输出传给耳机,岂不妙哉

我研究了一下电路,大概耳机是16欧/32欧的阻抗,而喇叭上写着8欧。初中水平即可算出,串联一个30多欧的电阻分压,然后再并联一个10欧电阻分流,保证耳机这边不会分到超过25%的电压,差不多功率就是几十毫瓦,应该没问题了。

接下来,我把喇叭的4根线分成3组:R+/L+接耳机的R/L,L-/R-都接耳机的GND,大功告成上电!居然又响了,虽然底噪很大但总归是响了,我又得意了起来。接下来我眼看着手里的线材自己把上面的热缩管烫小了,什么情况啊!我一模好烫,赶紧断电!还好耳机没事儿,全靠串联的电阻,它承受了太多……

可是为什么电阻这么烫?难道还有直流在里面?我掏出万用表测了半天,终于发现了端倪。R+/R-之间,L+/L-直接确实没有直流电压。但是L+和R-之间居然有4.9v的电压,换句话说R-和L-并不在同一个电平,二者是不共地的。

天哪这么基础的事情我居然没想到。喇叭输出4根线是有原因的,因为功放IC并没有保证R/L是共地的,这和3根线的耳机完全不一样。如果我把4根线变3根,那必然有一边的耳机回路里跑着直流电。还好有电阻分压,否则先烧起来的就是耳机了。

后来整理了线路,发现4.9v的直流消失了,可能是哪里接错了。但R-/L-确实不共地,因为放大电路用的是BTL功率放大器,而不是OTL输出的共地信号。Google上有一篇很老的专利文章就讲的是类似的需求:https://patents.google.com/patent/CN2759091Y/zh

这下我就没辙了,彻底暴露了自己电路常识全忘光的情况。我查了查,如果不共地的喇叭转3线耳机,需要更为复杂的电路。可能要音频耦合变压器来传递交流隔绝直流,做到R/L共地。否则就得接4线耳机,但是这样一来和喇叭区别不大,手头耳机全都用不了。

先就此作罢,总结一下:

1、喇叭和耳机的输出不能带直流,否则就变电热棒。

2、喇叭4线输出的负极不一定是共地的,和3线耳机有很大区别。

3、上课的时候好好听讲就不会烧掉喇叭了。

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