二、有源超低音音箱
大家知道，要使音箱发出深沉而强劲的低音，就需要利用大振膜扬声器在箱体里进行大幅度的低频振动，使音箱能够排出和吸入大量空气，而要做到这一点，就需要使用大口径扬声器、大容积箱体和大功率低频放大器。本刊上期介绍的小型立体声有源音箱虽然音质不错，但所用低音扬声器的口径只有13cm，箱体容积仅约4升，其100Hz以下的低频响应并不理想，需要用一只单独的超低音音箱来弥补本扬声器系统的低频响应。下面介绍的小型超低音有源音箱就是为此而专门设计的。
1. 基本考虑
本超低音音箱设计的基本原则是，它应能够与前文介绍的小型有源立体声音箱配合使用以满足低音重放的需要。在此前提下适当减小音箱的体积，使它能够方便地摆放在电视桌下，与两只小型立体声有源扬声器音箱组成一个完整的扬声器系统。此外，尽量简化电路和降低造价，使业余爱好者能够自己动手制作。为此，决定采用容积约50升、类似于PC机的塔式箱体和有源设计方案。驱动器则采用Visaton公司生产的口径为17cm的W170SC低音扬声器，它的承载功率可达50W，共振频率为36Hz，其最大优点是振膜最大位移可达20mm，有利于移动大量空气。该扬声器通常都装在容积约25升的低音反射式音箱里，此时最低重放频率可达45Hz。考虑到一只17cm扬声器只能产生有限的空气位移，故决定在一只50升容积的音箱里安装两只W170SC低音扬声器。
为了扩大本超低音音箱的使用范围，使它也能与其他小型卫星音箱配套使用，把它的高端截止频率设计成75Hz～145Hz可调。功放级仍然使用TDA7374双桥式功放集成块，使其内部的两路桥式功放各驱动一只低音扬声器。由于W170SC的标称阻抗为4Ω，故本有源超低音音箱的额定输出功率可达2×20W。
2. 电路
像上期介绍的小型有源立体声音箱一样，本音箱的电路也是使用TS924IN、7808和TDA7374B等三只集成块，但电路并不完全相同，其具体电路见图1。
（1）输入级
四运放TS924IN中的IC1A在这里用作混合输入级。由于100Hz以下的低音实际上不含有立体声信息，所有超低音音箱都工作在单声道模式，所以首先用IC1A将前级放大器送来的左、右声道音频信号混合成单声道信号并进行放大。该IC接成反相放大器，用电位器P1可将它的增益调到零。因此，本音箱可以接受任何电平的输入信号，只需调小它的增益，甚至可以直接输入来自另一台功放的输出信号。C3抑制高频干扰，并把本音箱的带宽限制到7kHz。
（2）低通滤波器
IC1B接成2阶低通滤波器，其高端截止频率可用立体声电位器P2来调节。当P2A和P2B都置于0Ω位置（即相当于短路）时，滤波器的高端截止频率约为145Hz ；如果这两只电位器都置于阻值最大位置，则截止频率降低到75Hz左右。当本超低音音箱与上期介绍的小型有源立体声音箱配套使用时，用P2将本音箱的截止频率调到100Hz最为理想。由于P2的调节范围很宽，只需仔细调试，本音箱即可与其他各种卫星音箱配套使用。
在低通滤波器的输出端，加有一只相位与IC1B相反的输出反相器IC1D。当跳线器JP1置于图1中的上方接通位置时，IC1D接入电路，输出信号的相位即反相180°，给人以不同的低音感受。用户可根据本音箱与卫星音箱在不同摆放位置下的实际低音效果来选择JP1的连线位置。如果需要经常改变低音的相位，则可将JP1换成一只单刀双向转换开关，并把它装在音箱外面。但必须指出，由于IC1A也是反相器，所以IC1D的输出信号与本音箱的输入信号实际上是同相关系，而IC1B才是将音箱的输入信号进行反相输出。
三端稳压器IC3（7808）为IC1提供稳定的8V电源电压。为了对IC1实现双极电源供电以充分发挥该运放的优良性能，用虚地产生器IC1C为IC1提供相当于二分之一电源电压的虚地电位，R12（0.1Ω）是信号地与电源地之间的隔离电阻，这部分电源电路的原理与上期介绍的有源小型立体声音箱完全相同。
（3）功放
功放级仍由集成块TDA7374（IC2）担任，其原理与上期介绍的基本相同，这里不再多说。该IC不仅具有外接元件少和内部保护功能齐全的优点，其内部的两路功放在这里正好用来分别驱动两只低音扬声器，使整个电路显得非常简洁。由于功放的额定输出功率是2×20W，从理论上说，当它在连续信号下输出满功率时，对IC2应使用热阻为1.5K/W的散热器。但实践表明，在平时播放音乐的情况下，使用2.5K/W的散热器即已足够。图2是本音箱和IC2装在2.5K/W散热器上的实物照片。
3. 制作
（1）印制电路板
本有源超低音音箱的全部电路都装在一块44cm×63cm的单面印制电路板上，其占用面积比上期介绍的有源小型立体声音箱的还要小一些，图3是它的印板图。R12和R13使用0.1Ω/5W的线绕电阻，P1用22kΩ对数型单声道电位器，P2用4.7kΩ线性立体声电位器，其他均使用小型元件。R12旁边和IC2引脚下面的跳线应使用绝缘导线，后者也可以焊在电路板的铜箔面一侧，以免跳线与IC2的引脚相碰短路。两只电位器与电路板之间的连线如果短于4cm，可使用普通导线 ；如果连线较长，则应使用屏蔽电缆来连接，并将屏蔽层焊在电路板上P1和P2的地线焊钉上。焊好的电路板可装在本音箱里面，也可装在一只单独的盒子里。本电路可由一只12V/50VA变压器、一只10A整流桥堆和一只10000μF/25V滤波电容器等组成的电源来供电，也可用本刊下期将要介绍的自制开关电源来供电。
（2）箱体制作
图4是本音箱的箱体结构图。为了避免音箱出现有害共振和保证箱体具有足够的机械强度，每块箱板均用18mm厚的中密度纤维板制作，并用自攻螺钉或螺栓把它们拧成一个整体，必要时可在箱内左右两个侧板之间增加两根250mm长的木料加强筋。前面说过，两只W170SC低音扬声器最好是装在一只容积为50升的反射式音箱里。计算结果表明，在该箱体里安装两根直径72mm、长145mm的成品低音反射管（若买不到，可用同一尺寸的聚氯乙烯塑料管代替），即可将将音箱的低音频率调谐到46Hz。制作时，将这两根低音反射管的管口分别安装在音箱面板上的两只小圆孔里，管身伸向箱内。为了保证箱体的气密性，面板与反射管之间的接缝和各箱板之间的接缝均应涂以密封胶，两只扬声器与面板之间的接缝也应垫以泡沫塑料胶带。音箱里只需填入少量阻尼材料，也可在音箱内壁上铺垫一层聚酯棉阻尼材料。输入连接器可装在后面板上或其他便于接线的部位，其旁边应清晰地标注接线的极性，以免接错。
4. 使用
本有源超低音音箱与两只卫星音箱的摆放位置非常灵活，通常是使左右声道卫星音箱与听音位置构成一个等边三角形，并将超低音音箱摆放在两只卫星音箱的中间。然而，超低音的波长很长，实际上可以看作没有方向性，只需把超低音音箱摆放在卫星音箱旁边即可取得很好效果。
试听结果表明，当本音箱与上期介绍的小型有源立体声音箱配套使用时，音质之好出人意料。即使关小音量，声音也非常圆润、厚实，完全没有小型音箱频率响应差的感觉。是否转换跳线器JP1的接线，主要取决于音箱的摆放位置。当本音箱与卫星音箱都摆放在一条线上时，同相输出的声音明显好于反相。如果超低音音箱远离这条线，则可试着改变JP1的接线以获得最佳效果。不过此时音质的改变非常微妙，不要指望出现很大的差别。
如果读者喜欢聆听柔和的低音，并打算减小超低音音箱的体积和造价，则可将本设计减少一半。此时只需使用一只W170SC低音扬声器和一根低音反射管，并把50升容积的箱体改成25升。如果以后又改变了主意，则可再制作一只这样的音箱，其两只合起来使用的效果就正好与本音箱相同。
5. 性能测试
图5是W170SC低音扬声器装在25升低音反射箱里时的计算机仿真频率特性曲线。它表明，当用低音反射管将音箱频率调谐到46Hz时，300Hz以下的频率响应几乎是平坦的。300Hz以上的频响曲线稍有波动，但有源滤波器足以抑制它们，因而这些波动不会影响本音箱的整体频率响应。
当电位器P2置于阻值最大和最小位置时，本音箱功放相应的频率响应如图6的两根曲线所示。其准确的高端截止点和频率响应取决于滤波器元件数值和P2的阻值误差。当本音箱与上期介绍的小型有源立体声音箱配套使用时，应用P2将高端截止点调到100Hz附近，P2的调节范围能够覆盖此截止频率。
图7是本音箱的整体频率响应，它也是在P2位于两个极限位置时测得的。带宽较窄的好处是，调低高端截止频率时，低端截止频率平均只降低几赫兹。
本音箱的技术性能见表1。本刊下期将接着介绍为本音箱供电的开关电源及其制作。
表1有源超低音音箱的技术性能（电源电压＝17V）
输入阻抗2×20kΩ
灵 敏 度20W/4Ω，P1=max, P2=0250mV（L=R）
失真＋噪声65Hz，B=22kHz，0.01% (1W/8Ω)
P1=max，P2＝00.032% (1W/4Ω)
带宽P2=018.5Hz～160Hz（相对于65Hz）
P2=max16.5Hz～86Hz（相对于44Hz）
输出功率2×20W（4Ω）
静态电流0.16A
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