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有源音频分频器电路

音频分频器是一种用于音频应用的电子滤波器，用于将适当的信号发送到扬声器或驱动器。大多数扬声器驱动器无法覆盖从低频到高频的整个音频频谱而不产生失真，因此大多数音响系统使用多个扬声器驱动器的组合，每个驱动器对应独立的频率范围。分频器电路将音频信号分成不同的频率带，可分别路由到扬声器。

1. 有源音频分频器电路原理​

一般音频分频器电路分为两种类型：有源分频电路和无源分频电路。无源音频分频电路非常简单，使用无源元件从音频信号中分离频率带，但在此类电路中会浪费大量能量，并且会产生失真。有源分频电路使用有源元件将复杂的音频信号分离为独立频率带，并且不会存在上述缺点。建议在音响系统中使用有源分频电路。

分频器电路将输入音频信号分成两个频带：低频带和高频带。这两个独立的频带通过两个功率放大器级分别放大，一个级用于低频带，另一个用于高频带。

2. 有源音频分频器电路图​

电路图如下所示：

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3. 电路元件​

  • LM833 双通道高速音频运算放大器 × 2
  • 24kΩ 电阻（1/4 瓦） × 7
  • 6.2kΩ 电阻（1/4 瓦） × 2
  • 6.8nF 电容 × 3
  • 音频插孔
  • 连接线
  • 面包板

4. 有源音频分频器电路设计​

上述分频器电路的主要元件是 LM833 双通道音频运算放大器，由国家半导体公司生产。分频器电路需要 4 个运算放大器，因此需要 2 个 LM833 IC 构建电路。该有源分频器电路可分为高通滤波器部分和低通滤波器部分。运算放大器 U2:A 形成一阶低通巴特沃斯滤波器，在 pin1 提供低频信号。音频运算放大器 U1:B 在 pin7 提供高频信号。

该有源分频器电路的频率计算公式为：

Fc=12πRCF_c = \frac{1}{2 \pi RC}

对于给定元件，该分频器电路的频率为 1 kHz。

5. LM833 双通道音频运算放大器​

该 IC 是双运算放大器，具有高性能规格，用于数据信号和音频应用。该 IC 支持宽范围单电源和双电源工作，工作电压为 ±5V\pm5V 到 ±18V\pm18V DC。它提供高增益带宽，附加特性包括无死区交叉失真下的大输出电压摆幅、低谐波失真和低输入偏置电压。LM833 广泛用于 HiFi 系统。

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LM833 特性​

  • 噪声电压低：4.5 nV/√Hz
  • 转换速率高：7 V/μS
  • 优良的增益和相位裕度
  • 低谐波失真：0.0002%
  • 高开环交流增益：20 kHz 时为 800

6. 双电源电路设计​

该电路为分频器提供 ±15V DC 电源。中心抽头变压器将 230V, 50Hz 降压至 12-0-12V, 500mA。桥式整流使用四个 1N4007 二极管，将交流电转换为脉动直流。电容用于滤除交流纹波。

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双电源电路元件​

  • 12-0-12V, 500mA 中心抽头变压器
  • 桥式整流二极管 – 1A
  • 680 μF 电解电容 × 2
  • 0.01 μF 电容 × 2

7. 使用方法​

  1. 按电路图连接线路
  2. 确保 AC 与 DC 电源之间有公共连接
  3. 为有源分频器提供 ±15V 电源
  4. 通过音频插孔输入音频信号
  5. 在 U2:A pin1 可观察低频信号，在 U1:B pin7 可观察高频信号
  6. 关闭电源

8. 应用​

  • 在 HiFi 音响系统中将音频信号分离为不同频带
  • 驱动不同类型扬声器

9. 限制​

  • 该电路为理论设计，实际应用中可能需要进行调整