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始于顏值,震撼于低音——哈曼卡頓琉璃3代音響拆解

2021-08-13 來源:eefocus

世間好物不堅牢,彩云易散琉璃脆。一個消費電子產品的生命周期必然很有限,但是哈曼卡頓用水晶3音響詮釋了真有經歷幾十年依舊經久不衰的電子產品,而本文將尋根問底,拆解哈曼卡頓另一個系列的音響琉璃3,探究它是否也能像水晶3一樣歷久彌堅。

 

藍牙音箱從最初起步的單喇叭迷你便攜型,再到音質與便攜性結合的較為完美的雙喇叭音箱,最終發展到像琉璃3這種多喇叭大型家居藍牙音響,無論是音質還是藍牙技術,提升都是飛躍式的。作為一款藍牙音響,琉璃3可以說是集大成者,完全終結了普通藍牙音箱給人那種雖然便攜但是音質差強人意的觀念。

 

琉璃3音響除了震撼人心的音質、充滿藝術氣息的外觀設計外,還有太多地方值得探索,比如硬件設計、BOM清單,想知道這些答案嗎?可以通過文中的視頻或者下文了解。

 

拆解

 

從視頻中可以聽到琉璃3震撼的低音效果,但是讓人欲罷不能的是其優雅的結構設計,整體散發的顏值配合音樂展現的效果絕對是1+1>2,靜謐優雅。而實際拆解后的內部結構設計也沒讓大家失望,全家福如下圖所示。

 

 

分解來看,其實琉璃3音響組成很簡單:外殼以及裝飾的LED,重頭戲揚聲器,以及電源板和主板。

 

外觀


琉璃3外觀和前幾代產品算是一脈相承,經典透明水母造型,不同角度觀看皆渾然一體,宛若現代藝術精品。而讓這個原本比較優雅的外觀活潤起來的莫過于點綴的LED,琉璃3內置360度LED呼吸燈,配合結構實現波紋環境照明,并且具有更大環境照明面積,優雅波紋光影效果,驚艷奪目隨樂律動。并且,這個外觀相較于哈曼卡頓自家的水晶3音響設計要更實用,水晶3中間是鏤空的,長時間使用,容易積灰,影響整體顏值,而且積灰也難以打理。

 

揚聲器


揚聲器可以說是音響的靈魂,一個音響音質的好壞,除了電路,那就是要靠揚聲器來撐場的,首先從視頻中可以聽到琉璃3的低音,完全詮釋了什么叫低音渾厚。低音單元結構上采用全新下沉式低音炮,揚聲器規格130mm,從參數上來看可以達到100W的澎湃動態低頻聽覺體驗。當然,在這個音響上實現如此高規格的低音單元,電路驅動部分肯定要扎實可靠,所以回頭我們好好看下它的驅動電路方案。

 

 

而琉璃3的中高音單元也不馬虎,總共有6個40mm中高頻揚聲器,它是以圓周狀等距離布置的,3個為一組分別組成左右聲道。從廠家自己的介紹來看,這個音響是360度環繞聲效,但實際從拆解中看可以看到事實上揚聲器的分布就180度多一點,而聲音在空間中本身就是360度傳播的。

 



不過在中高頻揚聲器上也看到了一些有趣的電路,比如上圖中的這個電容,看樣子是CD71電解電容。從電路上推斷這個電容可能是防止低頻信號輸入後導致損壞中高音單元,畢竟根據上文提到的這個音響的低頻很強,但現在很多高端音箱都是用分頻器實現,這種加一個電容的做法還是很少見的。

 

電源板


琉璃3是直接使用220V供電,所以內部的電源分為強電部分和弱電部分,而為了防止干擾,采用電源板跟主板分離的設計。

 

 

在輸入端,包含了15A250V的保險絲,國巨的壓敏電阻(規格型號:561KD14),抗干擾的安規電容(規格型號MKP62),實現簡單EMI濾波的共模電感以及安森美的整流橋(規格型號:GBU6M),經過整流橋后,電路把220V的交流電轉換為直流電。


整流橋旁邊的幾顆電容是用于濾波的,而背靠著一大塊散熱片的元器件就是開關電源的核心開關mos管,是AUK的產品(型號:SMK1265F),大功率MOS管,用于開關穩壓應用。


開關mos管之后的電路就是變壓器了。以變壓器為界線,很容易區分電源的一次側電路和二次側電路。在二次側的輸出端,電路有點節省,除了濾波電容,只有一個肖特基整流二極管(強茂,規格型號:CBD20150VFCT)。也就是說不是MOS管。這個電源方案采用了非同步整流電路,雖然非同不整流的效率沒那么高,但是可靠性要比同步整流好,所有只能說有利有弊,研發設計人員需要根據實際情況設計電路。

 


在電源板背面可以看到一顆光耦,用于反饋隔離,同時這里也能區分電源板的一次側和二次側電路。

 

主板


琉璃3整個硬件方案的核心主板又會是怎樣的電路方案呢?

 



首先還是從電源說起,電源輸入為電源板降壓輸出的24V電壓,電源接口旁邊是音頻輸入接口,可以支持外部設備音源的輸入,比如電腦,電視,平板手機等。在音頻輸入接口旁邊有一個非常有意思的接口,這個接口在這個產品上廠商并沒有提及,從它實際的走線看是連到產品的MicroUSB接口,有什么用呢?猜測是給這個音響做固件升級或者調試用的,用戶不需要用到,是針對研發工程師預留的,可以查看音響日志,方便維修什么的。

 

 

琉璃3使用的藍牙模塊是基于中星微電子的藍牙4.2的芯片(型號:WS9641),可以實現藍牙音頻串流。前面提到,這個音響是支持3.5mm規格AUX-IN的音頻輸入接口,而這里的話又有藍牙音頻輸出,電路上如何處理呢?答案是模擬開關。可以看到這兩個音頻輸入電路的附近有一顆潤石科技的模擬開關(型號:RS2252),可以實現這兩種音頻輸入的切換。


既然音頻輸入進來了,后續又如何工作呢?

 


如上圖所示,這里有顆AKM的DSP芯片(型號:AK7755EN),集成了立體聲音頻編解碼器。然后緊接著旁邊這顆是德州儀器的立體聲數模轉換器(型號:PCM1789),將DSP處理后的數字型號轉換成模擬信號。


在所有談到音響或者手機等有強調音質的消費電子產品時,高品質的DAC永遠是繞不去的梗,也是所有廠商要秀的兒,所以這里有必要提一下這顆DAC芯片。這顆DAC的基本素質很高,24bit分辨率,192k的采樣比,113dB的信噪比,性能比較優異,如果對這顆料有需求的,可以去貿澤電子官網購買,目前有現貨。


背面的話基本沒啥好說得了,現在翻到正面來看看。主板正面的話我們還緊接著剛剛的DAC芯片來說,音頻信號經過DSP處理,經過DAC轉換,接著要干嘛?如果不算濾波這個步驟的話,那要放大對吧?那靠什么來放大呢?音頻放大器。

 


那這個產品采用的是什么音頻放大器,兩顆德州儀器的音頻放大器,一顆16(型號:TPA3116D2),一顆56(型號:TPA3156D2)。看到這里肯定有人要有疑問了,為什么是兩顆呢?為什么又是不一樣的音頻功放呢?具體電路具體分析。


先來看這顆16的音頻功放,從PCB板上的布線來看,連接的是兩個左右聲道的中高頻揚聲器接口。這是德州儀器的一顆D類音頻功放芯片,這里有個很關鍵的參數,最大支持50W。所以它肯定不是用于驅動音響上的100W的低音喇叭,而是驅動6個中高頻揚聲器,組成這個音響左右聲道。同時在這顆功放芯片到揚聲器的接口之間還有一些LC的濾波電路。

 

而56這顆功放芯片,同樣是一顆D類功放,不過它最高可以支持140W的聲道輸出。所以驅動琉璃3上個100W的低音喇叭也綽綽有余。同樣,這段低音喇叭電路也有LC的濾波網絡,并且從賣相上來看10uH電感的品質看起來更佳。



以上就是整個音響的音頻從源到輸出的過程,但是,作為一個現代音響,除了播放音樂,還有許多附加的功能,它們又是如何實現的?

 


如上圖所示,意法半導體的STM32系列微控制器(型號:STM32F030C8T6)是整個PCB板的主控,這是一款入門級的微控制器,基于ARM Cortex-M0內核,48MHz的主頻,可以在很多智能家居、小家電產品上使用。MCU旁邊是兆易創新的NOR Flash,存儲音響的固件。剩下的電路是主控板的電源管理部分,包括從電源板獲得的24V電壓降壓給主控板上的芯片供電等。

 

此外,琉璃3音響具備觸摸功能,而觸摸控制芯片如下圖所示,為矽海半導體的產品(型號AS9050D)。

 

 

哈曼卡頓琉璃3代音響主要的BOM清單如下:

 

廠商型號說明
意法半導體STM32F030C8T6入門級微控制器
安森美GBU6M6A整流橋
Yageo/國巨561KD14壓敏電阻
AUKSMK1265F大功率場效應MOS,用于開關穩壓應用
強茂CBD20150VFCT肖特基整流二極管
中星微電子WS9641藍牙4.2芯片
潤石科技RS2252模擬開關
AKMAK7755EN立體聲音頻編解碼芯片
德州儀器PCM1789113dB SNR 立體聲 DAC
兆易創新GD25Q40CTIG 4Mbit NOR閃存
德州儀器TPA3156D270W 立體聲、140W 單聲道、4.5V 至 26V、模擬輸入 D 類音頻放大器
德州儀器TPA3116D250W 立體聲、100W 單聲道、4.5V 至 26V 電源電壓、模擬輸入 D 類音頻放大器
A1semiAS9050D觸摸控制器

 

小結

 

看完琉璃3音響的電路方案,除了電源板有些注重性價比外,主控板用料扎實,并且明顯能看到與水晶3音響的區別和進步。尤記得當初拆解水晶3的時候,一個PCB板密密麻麻的布滿了各種分立器件、邏輯器件、模擬器件,而到了琉璃3上,我們看到了芯片的集成度越發的強大,ST的主控、TI的音頻功放、AKM的音頻編解碼芯片、中星微電子的藍牙芯片等組合就能打造一套中高端的音響方案,甚至你能看到PCB板子上還有多余的空間供硬件功能的擴展。

 

隨著芯片功能的整合集成,各種電子產品的設計也越來越簡單方便,而近年來各個半導體廠商的整合加劇無疑也在促使這種改變,越來越多的原廠傾向打造更高集成度的SoC方案,將各種可以整合的功能都整合在一塊芯片上,幫助用戶減少設計難度,降低設計成本,由此可見,不久的將來,誰能提供一套套完整的、簡潔的硬件解決方案,誰就能在市場中活得游刃有余。

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