快速注册

100包邮的TPA3116 50W×2立体声功放开箱测评（含功放全类型讲解与自制简易WLAN音箱）

失传技术研究所 2022-06-01 07:16:04

额……朋友们好啊，我图吧老HIFI人了。今天咱简单给各位带来一个100包邮的TPA3116 50W×2立体声功放开箱测评

主要是因为家里之前自己DIY的电脑音箱功放坏了之前一直用普通立体声USB音箱凑合，现在简单给它换个功放其实就能用了。视频：100包邮的TPA3116 50W×2立体声功放开箱测评

【参数】

低音喇叭
规格: 6.5寸
外径: 165 mm
孔距: 160 mm
开孔: 140 mm
总高: 90 mm
磁体: 100 mm
峰值: 200 W
阻抗: 4 欧

之前DIY的立体声音箱基本就是这个样子了，其实也没啥可说的就是土嗨用的那种大功率音箱，自己做也没多少钱当然在当时看来140绝对是一笔巨款了。

后来咱又买了上图第二列这种很便宜但是大功率的D类功放，结果之前还行，后来作为电脑音箱一直给电用了没多长时间功放就炸了。

倒是如果需要修的话也不是很贵，但是一个芯片好几块钱当时在我看来就不如直接换个功放了，如果对功放的能效没啥太大要求的话其实AB类功放我也能接受，当年也装过这样的音箱，当时用的是方孔的车机功放直接嵌入到音箱里的。用12V航模电池就能供电，效果很不错。所谓功放的类型当年咱在做UP的时候也经常在提，毕竟当年的习惯就是搬运和码字。

这里简单给各位分类介绍一下：

A类功放(又称甲类功放)的特点是不论是否输入信号，其输出电路恒有电流流通，而且这种功放通常是在特性曲线的线性范围内操作，以求放大后的信号不失真。所以它的优点，是失真度小，信号越小传真度越高，最大的缺点是“功率效益”（Power Efficiency）低，最大只有25%，不输入信号时丝毫不降低消耗功率。

全部音频曲线都工作在三极管的线性区，不可避免会产生噪音，增益越大，产生的背景噪声也会越大。音频曲线超出三极管的线性区，也就是说，音频曲线超出管子的动态范围，就会削峰失真，或叫饱和失真，所以，对管子要求很高，即大动态或者叫线性区越大越好，饱和区和关闭区越小越好，好让音频波形可以完整的工作在线性区，或者功放级降低增益，使之不会产行削峰和削谷，也就是音频波形出了线性区，工作在了饱和区就会削峰，工作在关闭区就会削谷，所以要求管子线性区越大越好。另外，要求管子极间漏电流越小越好，否则会产生噪声和损耗。简单来说就是A类功放为了保证高失真所以一直都提供一个输出电流，无论喇叭响与不响都有电流通过喇叭。而要让喇叭响也就是产生振动的必要条件不是通过电流而是有变化的电流，所以理论上A类功放如果开机不通信号的话效率是0%，且喇叭上一直有电流通过。目前来说A类功放已经很少被应用了。除了少数极端的发烧友和玩电子管胆机的以外几乎很少有人会真的用A类功放。

B类功放的输出级晶体管只在信号波形的半个周期（180度）导通，为了对整个信号进行放大，使用了两个晶体管，一个用于正输出信号，另一个用于负输出信号。无信号输入时输出晶体管不导电，所以不消耗功率。B类功放的效率远远高于A类功放，约70%。有信号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，由于两个晶体管从通到断过程中存在交越点，所以有交越失真。两半周曲线分别工作在两个三极管线性区，也避免不了会产生噪音，也会产生饱和失真，对电源要求高。B类功放失真较大，目前也很少有人用。

AB类功放效率高于A类功放，失真低于B类功放。通过对电路中的两个晶体管进行偏置，使信号接近零（B类功放引入非线性的工作点）时两个晶体管同时导通；大信号时，晶体管转换到B类工作方式。AB类减少了交越失真，效率约70%（理论最高78.5%），同样管子也工作在线性区，也就是说，音频波形曲线分成上半周和下半周，分配给两个管子，各完成半周的放大，也就是发烧友常说的对管，即参数一致的NPN型和PNP型的两个管子，这样，同样的动态范围，对管要大一倍。如果音频波形超过管子的动态范围，就会产生削峰或削谷产生交越失真。而线路设计不合理，或者对管参数不一致，又或管子参数不不好，漏电流大，也会产生干扰噪声，所以噪音也不可避免，发烧友一般对管精心设计。对电源要求输出阻抗越小越好，波形越平直越好，以推动大动态音频，所以，对电源要求也非常高。G类功放与AB类功放相同，但它采用了两路或更多的供电电源。在小信号电平时，功放采用较低的电源电压供电。随着信号电平的提升，功放自动切换到适当的电源电压。由于只在必要时采用高压供电而AB类功放器则始终采用高压供电，G类功放的效率高于AB类功放。H类功放通过调节其自身的电源电压，最大程度地降低输出级的压降。可以采用多个分立电压，也可采用连续可调的电压。虽然与G类功放技术类似，旨在降低输出级电路的功耗，但H类功放技术无需采用多个供电电源。H类功放的设计比其它功放复杂，需要额外的控制电路来预测、控制电源电压。

C类功放并不是音箱领域应用的功放，主要用于射频。B类功放效率比甲类高且以推挽电路的形式解决输出波形失真问题，C类放大器效率更高输出端以选频网络解决失真问题。C类放大器又称谐振放大器，放大器的导通角θ＜90°，属于非线性放大器，只适合放大恒定包络信号，静态时处于截止状态，集电极增加LC输出谐振回路完成选频与阻抗变换功能，输出正弦波电压。C类放大器效率与导通角成反比，输出信号含有丰富的谐波分量，因此常用来做2~3次倍频输出放大。F类放大器常用于射频高效率放大器，是谐振功放的衍生类型，放大器输出有谐振网络，偏置点接近B类设置，采用过激励的方式，输出谐振网络设计为偶次谐波短路（电流峰值），奇次谐波开路（电压峰值）来控制各次谐波以此提高工作效率。这种放大器从不用于功率放大，而是用作调谐放大器，即放大谐振频率附近的窄频带。

D类功放采用成对工作的放大管，分别处于开关状态，常用于低频（如音频）应用：

D类功放的输出为PWM脉冲宽度调制。输出频率远高于音频信号的最高频率。经过低通滤波后，输出波形的平均值与实际的音频信号保持一致。由于工作时输出级晶体管处于完全导通或完全关断状态，不会进入晶体管的线性工作区（这是导致其它类型功放低效的原因），D类功放具有极高效率（可高于90%）。通过对技术不断改进现代D类功放可以达到与AB类功放同等级别的保真度。

周期是一个脉冲信号的时间，1s内的周期T次数等于频率f，脉宽时间是指高电平时间。脉宽时间占总周期时间的比例，就是占空比

在一定的频率下，通过不同的占空比即可得到不同大小的输出模拟电压，PWM就是通过这种原理实现数字模拟信号转换的。

这种调制方法常用于低端照明或者手电。一般人眼对于80Hz以上闪光频率基本没有感觉，当灯的频率大于一定范围人眼就会产生视觉暂留效果看不到闪烁而会看到灯常亮，此时再根据占空比可以控制人眼对灯亮度的感知，从而实现调节亮度。早期的灯具和手机通过这种方式调光被证明会损害人眼视力，因此最近的手机和灯具基本都在强调DC调光或者其他调光技术主打护眼。其实除了蓝光和护眼模式外调光确实也是一个很重要的影响人眼视力的因素。理论上在PWM模式下只有最大亮度才对视力没有损害，那么客观来说环境光也确实影响人眼的视力，为避免长期使用PWM光源作为单一光源损伤视力，所以为了保护视力还是需要开灯的。功放电路采用金属氧化物场效应管（MOSFET）替代双极型晶体管（BJT），这是由于前者具有更快的响应时间，因而适用于高频工作模式。D类功放需要两只MOSFET，它们在非常短的时间内可完全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFET完全导通时，其管压降很低；而当MOSFET完全截止时，通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快，因而效率极高，产生的热量很低，所以D类功放不需要很大的散热器。B、C类功放通过减少放大管的导通时间角来提高效率，但θ的减小是有限度的，会导致输出幅度下降。D/E类的设计要求放大管在导通时，饱和管压降为零；截止时，流过放大管的电流为零，即放大管处于开关工作状态，效率可以达到接近100%。随着芯片技术发展，采样频率可达1M甚至更高，采样频率越高失真越低，全部音频曲线工作在开关区，无信号输入时零噪音，声音还原度高，失真非常小。因为A或AB类是尽量保持音频波形完整，尽量降低噪声，而D类，采样后音频波形被切成了无数个方波，管子又工作在开关区，方波无论拉多长也是方波，所以，可以做的动态范围非常大，失真度非常低。因为管子工作在开关区，所以要求管子开关频率越高越好，饱和区和关闭区越大、线性区越小越好，因此工作效率非常高，功放可以做的非常小，对电源要求很低，只要稳压的开关电源就会有非常好的输出，很小体积的功放推很大的音箱很轻松。

如图，PBTL功放可以让小质量的喇叭↑↓←→满地跑，而并不需要太大的散热器。D类采样频率越高越清晰，噪音低到没有输入时会怀疑音箱开没开。D类大都是集成电路，因为工作在开关区，所以，也称为数字功放（实际上D类是模拟调制和组合逻辑构成，没有数字部分），相同功率价位的D类功放音质一般要高于AB类。

S类放大器，电路原理和D类类似，放大管处于开关状态（如果采用BJT管，需要增加反并联二极管），区别在于增加了LC宽带网络，因此S类放大器有时被称为宽带D类放大器，但频率基本上到不了M级，主要做音频使用

E类放大采用单个开关状态的放大管，增加并联电容使得功率管从导通到截止或从截止到导通的开关器件内功率管功耗最小，高电流、大电压不会同时交叠，应用工作频率高于D类放大，在效率要求高的无线通讯领域已经有应用，但对器件要求较高，调试复杂。实际使用前一定要先使用仿真软件做好仿真计算。这东西我倒是经常接触，当年玩高压电需要准备高频变压器（通常是电视机的高压包或者铁氧体变压器，就开关电源常用的那种EE42 EE16之类的）的时候就接触到了ZVS零电压开关和ZCS零电流开关的概念，也就是软开关技术。PWM 开关电源按硬开关模式工作(开/关过程中电压下降/上升和电流上升/下降波形有交叠),因而开关损耗大。理论上小功率软开关电源效率可提高到80%~85%。现在的氮化镓电源改进了材料甚至可以达到全工况下效率均大于90%的情况。软开关看起来很神秘其实很容易就能做到，当年网上最流行的所谓ZVS电路就是一个完全靠自激实现的flyback driver反激电源，现在看来没有比较器驱动器PLL或者MCU频率跟踪完全是个三无电路，但是确实能在占空比50%时实现软开关状态。但是这个电路非常不稳定，一旦工作状态异常原有的设计并没有办法有效的保证电路不受损坏，所以很快，很快啊，我就意识到了工业设计需要的是皮实可靠而不是花里胡哨，因此这次这个功放虽然成品比半成品贵很多在我看来是很贵了但是还是选择了它。

BTL放大器详细写法是Balanced Transformer Less，一说是Bridge Transformerless，亦称桥式推挽电路。功率放大器的输出级与扬声器间采用电桥式的联接方式，主要解决OCL、OTL功放效率虽高，但电源利用率不高的问题。与OCL、OTL功放相比，在相同的工作电压和相同的负载条件下，BTL是它们输出功率的3至4倍．在单电源的情况下，BTL可以不用输出电容，电源的利用率为一般单端推挽电路的两倍，适用于电源电压低而需要获得较大输出功率的场合。简单的BTL放大器是两个极性相反的OTL放大器或无变压器的OCL放大器。OCL和OTL两种功放电路的效率很高，但是他们的缺点就是电源的利用率都不高，其主要原因是在输入正弦信号时，在每半个信号周期中，电路只有一个晶体管和一个电源在工作。为了提高电源的利用率，也就是在较低电源电压的作用下，使负载获得较大的输出功率，一般采用平衡式无输出变压器电路如上图。这个电桥电路相信上工科的各位非常熟悉，无论是惠斯通电桥还是基于H桥L298N驱动电路的智能小车都采用了电桥结构，惠斯通电桥用于精确测量非常低的电阻值，与运算放大器一起用于测量温度、应变、光等物理参数。还可以使用惠斯通电桥的变化来测量电容、电感和阻抗。而H桥则可以很方便的控制负载上电流的方向，比如控制电机的正反转以及转速（L298N是基于PWM的，没错，和D类功放一样，所以理论上电机可以作为扬声器使用，事实上不仅有刷无刷和步进电机，硬盘上的音圈电机和继电器线圈以及推拉电磁铁都可以用这种方法作为扬声器使用，因为D类功放本身效率很高所以对于电机线圈来说让它作为扬声器使用是可以实现的，这个具体可以参考废旧硬盘改砂轮角磨电风扇扬声器如何用硬盘播放音乐？过去常用的TPA3118 PBTL驱动板可以七八块钱一块，现在涨价了到十块钱了咱还舍不得这么玩了）PBTL是将两组BTL并联。并联后相当于内部输出部分功率管并联，可以承受更大的电流，输出阻抗也减少了。因此能增大功率。现在的BTL功放支持PBTL模式。省流：简单来说，A类费电，AB类比较省电，D类最省电而且省地方还省钱。其它类功放用的人不多，现代大部分数码设备功放都是D类，从手机到电脑。一些车机可能还在用AB类但是现在的新车应该也少了。D类在数字技术和材料改进后不仅是省电省钱的问题了，未来很可能完全取代模拟功放，毕竟现在模拟信号的音源也少了，简单举例比如传统意义上的收音机（不是数字收音机，现在的模拟信号无线电视都基本没有了转成DTMB数字信号了）、磁带、黑胶唱片以及模拟信号的老电话（就最早那种2芯电话线的电话，现在能插网线连WLAN的IP电话和2G以后的手机都不算，早期BB机使用模拟信号，但是只能接受呼叫信号不能传递文字信息）然后基本就没了，手机电脑的模拟输出常见的3.5mm都是数模转换后的，到数字功放会有模数转换，这个各位刚看过介绍应该都明白怎么回事。

对于一般的电脑来说，音频设备的采样频率和位深（决定输出信号的质量）可以通过简单调整设备属性进行设置。总之，通过更低的成本获得更高的功率或者更好的音质是一直追求的目标，目前来看D类功放前景不错，潜力很大。

这里我们选择的是这个HIFI版，比黑金版稍微贵一些但是提供了大红环电感和音频耦合电容，并且有完整的铝合金外壳。这里不得不说的就是金属外壳对于电子设备尤其是精密设备是非常必要的，还记得过去我们常说的RTLSDR 吗？这东西其实塑料外壳的电视棒版本也就值42那样（2020年以前），现在虽然价格涨起来了但是我们过去除了Q通道改造扩展频率外最重要的改装就是给它外部贴铝箔胶带屏蔽外来干扰信号。而当年我们是曾经花了接近两倍的价格买到过不能改造Q通道的铝合金外壳版本的然后一直用到现在（其实舍不得用，因为那种不用820T2的板子现在买不到了，再买金属外壳的都是电视棒的板子底了）。所以说别看PCB板子和IC可能并不值钱，但是整套解决方案和半成品是完全两回事的。如果说长期不关半成品的开关会导致烧功放的话那么有合理的理由怀疑电路设计是否有问题。

总之我们先看看datasheet，这个数据表是Ti的居然有中文，有点意外，不过这玩意也就到这了。这个TPA31xxD2 器件具有短路保护和热保护以及过压、欠压和直流保护，可全面防止出现故障。在过载情况下，器件会将故障情况反馈给处理器，从而避免自身遭到损坏。它支持单电源宽电压输入并且有超过90%的效率。锁相环电路支持多开关频率抑制AM干扰，并且有1.2Mhz的高频率，这个对于数字功放来说是相当重要的参数，频率越高输出的效果上限越好。整体来说吧就和当年咱们在TB找电磁炮吧JS买的所谓ZVS电路完全不是一个等级的东西，虽然这东西很便宜驱动板像3118才7~8块钱，但是所有工业上应有的保护和对于用户来说方便使用的功能都有，然而那个ZVS就不一样，除了对输入电压要求非常苛刻以外还有很严重的问题就是它非常不安全，有概率就是启动失败不起振然后当场GG，输出功率过高过载也炸，什么过热输出短路输入电压过压欠压完全没保护，所以很多时候对于穷学生来说就是挺打击人的，明明自己操作也没啥问题但是它就是炸了，得亏咱自己有自信没受什么打击，所以对于这种行为直到现在咱也是非常讨厌的。我可以把产品附加值定的高一点但是我绝对不会给别人提供有问题的设备。

另外这是功能块框图

TPA31××系列支持PBTL模式工作，把两个声道合并成一个，只需要把左声道输入直接接地（不经过电容），然后将左右声道的输出接到低通滤波器到扬声器。而我们这次买的这个50W版本则没有使用这个功能，因为单50W双路是TPA3116的标准模式，如果需要双100W的输出应该准备的是双TPA3116工作在PBTL模式的所谓100W版。

当然了这个100W版本在我看来其实内部电路除了加了个NE5532前级以外也没啥提升还贵了30块钱，我个人认为是没啥必要的。因为毕竟原先我们也就是用了个双50W的功放而已，就自己这个使用环境弄俩100W来也没啥用，首先100W也好50W也好需要的是电源在内的全套支持，我不觉得我自己的120W电源能长期工作在100W×2，还要额外准备电源。换言之就是带不起来，除非你打算用IBM的12V 55A服务器电源带音响，那玩意先不说价钱，就是EMC也够呛了，还有，NE5532是上世纪90年代的运放，这个结构图上来看除了这个运放其他高价值元件甚至没加，而且这家店自己提供的二手电源价格不说他们自己都没有200W电源。所以说整这些都没有用的，知道自己想要啥就完事了。蓝牙什么高低音调节这都没用，这些东西从音源的层面上都好解决。一个蓝牙4.0转3.5mm有线的小板好几年前就14包邮，现在的大多数音源又都支持效果器，所以完全没必要在设备上下功夫了毕竟这些功能基本都是建立在设备本身上的，而这个设备本身是什么水平咱也不是不知道，既不堆料还想玩花活就是瞎折腾。开箱：

其实视频拍过之后咱才做的这个开箱，这里我们发现一个问题就是同样是拍4K60的视频，先不说画质怎么样，苹果拍出来的体积基本是华为的2倍，所以即使咱现在买的荣耀V30不能像P40一样无限时间的拍摄4K60视频，但是我们还是能发现同样时间的视频上传更快了因为体积小了接近一半啊。但是V30的视频拍摄对画面的缩放太严重了，很多时候我们发现4K视频的清晰度其实是远不如现在手机随便拍张10MP的相片清晰的，恐怕这是因为10MP的图片并不仅仅意味着使用40MP镜头中间的10MP像素点，而是动用所有的像素然后储存为10MP，这是本质上的区别。还有就是如果是P9-P20 Pro的话黑白双摄对于提升拍照效果也是很有意义的。

手写的型号和功率

这个功放的造型让我知道了收到功放之后不能第一时间准备开箱，要去准备接头

这个香蕉头这次咱也没敢怠慢，以前咱曾经整出过用这种便宜免焊香蕉头装航模电机上接电调结果便宜免焊头上的螺丝导电给电调两相间直接短路炸电调的时候。后来咱还为此把电调拆开重焊修了一下。所以这次咱直接买高端香蕉头，这种头子不会有短路的风险。

安装过程相见视频，我只能说这个头的安装比想象中简单，两个嵌入式一字螺丝，线插到头固定好就完事了。原来DIY的那个版本的功放板咱图省事直接走的5.5*2.1的接头，连正负极都不用分需要的时候直接插上就行。电线就用的普通的1.25平方还是1平方的纯铜麻花线，整体来说就是个能用的水平吧。咱也没什么镀银线或者屏蔽线，这种便宜喇叭没必要。

这里需要注意的是音箱其实是有正负极的。不要以为扬声器就是个线圈没正负极，实际上是有的。多音箱系统为了保持喇叭相位的一致需要区分正负极，而且喇叭本身纸盆的运动也有方向性的，反相会导致音质变差。用干电池判断音箱正负极：当音响纸盆向内缩的时候，电池正极对应的音响接线端子为负极。反之，当音响纸盆向外伸的时候，电池正极对应的音响接线端子为正极。

这个JBL的6.5寸喇叭能支持200W的功率，但是我想这并不意味着我可以用100W×2的功放怼在它上面，我在想这玩意的200W可能指的是A类功放恒定电流那种200W，只加热不提供动力，这东西的物理结构能不能抗得住持续的200W输出我其实有点怀疑。

这里我们简单给这个当年因为没有称手工具没有完全拧到底的螺丝先拆下来

可以看到这个100磁的喇叭确实是有正负极的，而且我们当初焊接的时候已经按照分色的方法给线序标出来了。

这里用比我手劲大还快的志丰802/6C电动螺丝刀给这些螺丝打到头，另一边的喇叭也是一样

香蕉头结构展示，这种结构让香蕉头受到外力掉线或者通过螺丝或者其他部位短路的概率低了很多，或者说几乎不可能。

按照正确的极性接好输出香蕉头

在这之前咱简单给各位打开看下外壳内部的功放板，看得出来相比描述图来看低通滤波电容颜色变了

这不校正电容吗，684J100的意思是100V 0.68μF ±5%精度校正电容卷绕无感式结构,塑料外壳阻燃环氧填充，抗脉冲能力强。校正电容的特点是体积小，有良好的自愈性；抗湿性强。主要应用在直流及低脉冲场合，彩电及程控交换机等场合。对于老显像管电视来说，校正电容是用来解决行线性失真的。

散热片一般大小，电源指示灯就是靠草帽头LED弯过来的，没有像罗技的鼠标一样普遍选择贴片+定制导光条，可能这玩意确实也不好做吧虽然是亚克力。

整体来说从走线来看焊接水平还可以，而且这个线真的比我想象中要细，50W只需要这么细的线就可以吗？

音量旋钮上像是能安装什么似的，我也不知道。对这个铝合金外壳我还是比较满意的，至少这玩意防摔之类的性能应该不错，而且或多或少能防点水。

这里信号线选择的是秋名山……啊不，秋叶原的3.5转莲花头，这个便宜2m也就13包邮

台达的EPS-10 12V10A电源，也就区区120W，这个不便宜要接近40块钱，国产的便宜，20包邮，但是遗憾的是带5A的负载都费劲，2A的电源带得起来的ITX主机（1037U）它带的时候经常假死卡屏多次重做系统更换内存硬盘无果后来还给桥给烧了，好在是个HM65咱有料板所以花了140工钱修的，比机器不便宜了。最后才发现是便宜电源的锅。所以买电脑也好干什么事也好电源一定不能省钱啊，便宜电源给电脑从主板到显卡到内存到U现在还得加上固态一波带走不是不可能而是经常发生啊。