音頻功率放大器資料講課教案

1、第3章 音頻功率放大器音頻功率放大器資料第3章 音頻功率放大器 3.1.1 3.1.1 功率放大器的基本組成及作用功率放大器的基本組成及作用 圖31 功率放大器的基本組成 第3章 音頻功率放大器 輸入級輸入級起著緩沖作用，其輸入阻抗較高。通常要引入一定的負反饋。 預(yù)激勵級預(yù)激勵級的作用是控制其后的激勵級和功率輸出級兩推挽管的直流平衡直流平衡，并提供足夠的電壓增益電壓增益，輸出較大的電壓以推動激勵級和功放級正常工作。 激勵級激勵級的作用是給功率輸出級提供足夠大的激勵激勵電流電流及穩(wěn)定的靜態(tài)偏壓靜態(tài)偏壓。 功率輸出級功率輸出級與激勵級一起向揚聲器提供足夠的激勵激勵電流電流，以保證揚聲器正常工作。此

2、外，功率輸出級還向保護電路、功率指示電路提供控制信號，向輸入級提供負反饋信號。第3章 音頻功率放大器 3.1.2 3.1.2 音頻功率放大器的分類音頻功率放大器的分類 1.按功率放大器與音箱的配接方式分按功率放大器與音箱的配接方式分 (1)定壓式功放定壓式功放。為了遠距離傳輸音頻功率信號，減少在傳輸線上的能量損耗，該方式以較高電壓形式傳送音頻功率信號。一般有75V、120V、240V等不同電壓輸出端子電壓輸出端子供使用者選擇。使用定壓功放要求功放和揚聲器之間使用線性變壓器線性變壓器進行阻抗匹配。 (2) 定阻式功放定阻式功放。功率放大器以固定阻抗形式輸出音頻功率信號，也就是要求音箱按規(guī)定的阻抗

3、進行配接，才能得到額定功率的輸出分配。通常除遠距離擴聲外，劇院、歌舞廳等大多數(shù)擴聲系統(tǒng)均使用定阻功放。第3章 音頻功率放大器 2.按功率放大器的使用元件分按功率放大器的使用元件分 (1)電子管功率放大器電子管功率放大器。特色：音色柔和、富有彈性和空間感強等優(yōu)點。 (2)晶體管功率放大器晶體管功率放大器。具有體積小、功率大、耗能少等特點，技術(shù)參數(shù)指標很高，具有良好的瞬態(tài)特性等優(yōu)點。它有分立式的電路結(jié)構(gòu)。 (3)集成電路功率放大器集成電路功率放大器。目前專業(yè)音頻功率放大器幾乎都采用集成功率放大模塊作功放的輸出級。 (4)VMOS功率放大器功率放大器。采用場效應(yīng)管制作的功放具有噪聲低、動態(tài)范圍大、無

4、需保護等特點，且具有和電子管相似的音色。其電路簡單，而性能卻十分優(yōu)越。第3章 音頻功率放大器 3.按晶體管工作特性分按晶體管工作特性分 (1)甲類功率放大器甲類功率放大器。它不存在交越失真的問題，失真度很小，在Hi-Fi音響領(lǐng)域里很多廠家選用此種功放，如英國羅特功放、音樂傳真功放和日本的金嗓子功放都是甲類功率放大器。 (2)乙類功率放大器乙類功率放大器。其輸出功率較大，但存在著交越失真。 (3)甲乙類功率放大器甲乙類功率放大器。它能在較小失真的情況下，獲得較高的功率輸出。這也是一種被廣泛應(yīng)用的功率放大器。第3章 音頻功率放大器 4.按晶體管功率放大器的末級電路結(jié)構(gòu)分按晶體管功率放大器的末級電路

5、結(jié)構(gòu)分 (1)OTL電路電路。OTL電路為單端推挽式無輸出變壓器功率放大電路，通常采用單電源供電。與采用輸出變壓器的功放電路相比，具有體積小、重量輕、制作方便等優(yōu)點，性能也較好。 (2)OCL電路電路。OCL電路的最大特點是電路全部采用直接耦合方式，中間既不要輸入、輸出變壓器，也不要輸出電容，通常采用正、負對稱電源供電。該電路克服了OTL電路中輸出電容的不良影響，如低頻性能不好、放大器工作不穩(wěn)定，以及輸出晶體管和揚聲器受浪涌電流的沖擊等。 (3)BTL電路電路。BTL電路的特點是把負載揚聲器跨接在兩組性能相同、輸出信號相位相反的單端推挽功率放大電路之間，這樣在較低的電源電壓下能得到較大的輸出功

6、率。通常采用單組電源供電。第3章 音頻功率放大器 3.1.3 3.1.3 功率放大器的匹配功率放大器的匹配 主要解決放大器的功率匹配和阻抗匹配的問題。 1.功率匹配功率匹配 功率匹配就是一臺功率放大器的輸出功率等于全部音箱吸收的功率總和；每一只音箱分配到的功率等于音箱本身的額定功率。 2.阻抗匹配阻抗匹配 一臺功率放大器的輸出阻抗等于音箱的總阻抗。第3章 音頻功率放大器 3.1.4 3.1.4 功率放大器的技術(shù)指標功率放大器的技術(shù)指標 1.輸出功率 衡量放大器輸出功率的指標有最大不失真連續(xù)功率、音樂功率和峰值功率等幾種不同的指標。目前公認的指標是“最大不失真連續(xù)功率最大不失真連續(xù)功率”，又叫R

7、MS功率，正正弦波功率弦波功率或平均值功率平均值功率等。它是指放大器配接額定負載時(通常RL=8)，在總的諧波失真系數(shù)小于1%，負載兩端測出1kHz的正弦波電壓的平方，除以負載電阻而得出。即21RMSLUpR(31) 第3章 音頻功率放大器 2.增益 電壓增益：電流增益： 功率增益： ouiUAUoiiIAIopipAp(42) (43) (44) 第3章 音頻功率放大器 由于人耳對音量大小的感覺并不和聲音功率的變化成正比，而是近似成對數(shù)關(guān)系，所以，放大器的增益也常用分貝分貝(dB)來表示來表示。 20lgouiUAU20lgoiiIAI20lgopipAp第3章 音頻功率放大器 3.信噪比

8、信噪比是指信號與噪聲的比值，常用符號S/N來表示，它等于輸出信號電壓與噪聲電壓之比，用dB表示，即20lg()oNSUdBNU(45)放大器本身噪聲大小，還可以用噪聲系數(shù)來衡量，它的定義是：N= 輸入端信噪比 輸出端信噪比 /iiooSNSN第3章 音頻功率放大器 4. 頻率響應(yīng) 頻率響應(yīng)即有效頻率范圍，它是用來反映放大器對不同頻率信號的放大能力。放大器的輸入信號是由許多頻率成分組成的復(fù)雜信號，由于放大器存在著阻抗與頻率有關(guān)的電抗元件及放大器本身的結(jié)電容等，使放大器對不同頻率信號的放大能力也不相同，從而引起輸出信號的失真。頻率響應(yīng)通常用增益下降3dB以內(nèi)的頻率范圍來表示。一般的高保真放大器為了

9、能真實地反映各種信號，其頻率響應(yīng)通常應(yīng)達到幾Hz到幾十kHz寬度，如圖42所示。 第3章 音頻功率放大器圖32 頻率響應(yīng)曲線 第3章 音頻功率放大器 理想的頻率響應(yīng)在通頻帶內(nèi)是平直的，即放大器的輸出電平沿頻率坐標的分布近似于一條直線。直線平直，說明放大器對各頻率分量的放大能力是均勻的，雖然人的聽覺范圍是20Hz20kHz，但為了改善瞬態(tài)響應(yīng)和如實地反映各種聲頻信號的特點，對放大器往往要求有更寬的頻率帶寬，例如，從10Hz100kHz頻帶內(nèi)不均勻度應(yīng)小于10dB。總之，功率放大器頻帶越寬越好。第3章 音頻功率放大器 5. 放大器的失真 音頻信號經(jīng)過放大器之后，不可能完全保持原來的面貌，這就稱為失

10、真。失真的種類很多，除了上述的頻率失真以外，還有諧波失真、相位失真、互調(diào)失真和瞬態(tài)失真等。其中最主要的是諧波失真。 (1)諧波失真。諧波失真是指信號經(jīng)放大器放大后輸出的信號比原有聲源信號多出了額外的諧波成分。它是由放大器的非線性引起的。其定義為22203 01 0100%fffUUHDU第3章 音頻功率放大器 U1f0輸出信號基波電壓的有效值； U2f0、U3f0輸出信號的二、三次諧波電壓的有效值； HD總的諧波失真系數(shù)。 諧波失真系數(shù)越小越好，它說明了放大器的保真度越高。高保真放大器的諧波失真應(yīng)小于10%。圖43為二次諧波失真波形。圖中波形產(chǎn)生了較大的失真。當然新產(chǎn)生的諧波分量還有三次以至更

11、高次數(shù)的諧波。諧波次數(shù)越高，幅度越小，因而對信號的影響也越小。 第3章 音頻功率放大器 圖33 二次諧波失真波形(a)輸入正弦波信號；(b)二次諧波信號；(c)合成信號 第3章 音頻功率放大器 雖然各聲道諧波失真量不同，但大體規(guī)律是相同的。頻率在1kHz附近，諧波失真量最?。桓哂诨虻陀?kHz時，諧波失真量最大；在1kHz以上時，諧波失真隨頻率的增高明顯急劇增大。因此，欲正確表達放大器諧波失真指標，必須標出頻率范圍，如圖44所示。第3章 音頻功率放大器圖34 諧波失真與信號頻率的關(guān)系曲線 第3章 音頻功率放大器 (2)相位失真。相位失真是指音頻信號經(jīng)過放大器以后，對不同頻率信號產(chǎn)生的相移的不均

12、勻性，以其在工作頻段內(nèi)的最大相移和最小相移之差來表示。相位失真與瞬態(tài)響應(yīng)及瞬時互調(diào)失真都有著密切的關(guān)系。對于高保真放大器，要求其相位失真在20kHz范圍內(nèi)應(yīng)小于5%。 (3)互調(diào)失真?；フ{(diào)失真也是非線性失真的一種。聲音信號是由多頻率信號復(fù)合而成的，這種信號通過非線性放大器時，各個頻率信號之間便會相互調(diào)制，產(chǎn)生新的頻率分量，形成所謂的互調(diào)失真。因此，在選用放大器時，一定要注意放大器的非線性指標，盡量選用線性好的放大器，從而克服互調(diào)失真的影響。第3章 音頻功率放大器 (4)瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)互調(diào)失真是指晶體管放大器由于采用了深度大回環(huán)負反饋而帶來的一種失真。由于深反饋信號跨越了兩級以上的放大電路，

13、而兩級間存在著電容C，當放大器輸入一個持續(xù)時間非常短的瞬態(tài)脈沖信號時，由于電容C充電帶來的滯后作用，使輸出端不能及時得到應(yīng)有的輸出電壓，輸入端也不能及時得到應(yīng)有的負反饋。在此瞬間，輸出級瞬時嚴重過載，輸出信號的波峰將被消去，從而引起失真。 第3章 音頻功率放大器 6.動態(tài)范圍 放大器的動態(tài)范圍通常是指它的最高不失真輸出電壓與無信號時的輸出噪聲電壓之比，用dB來表示。而信號源的動態(tài)范圍是指信號中可能出現(xiàn)的最高電壓與最低電壓之比，用dB來表示。顯然，放大器的動態(tài)范圍必須大于輸入信號源的動態(tài)范圍，才能獲得高保真的放大效果。動態(tài)范圍越大，放大器的失真越小。第3章 音頻功率放大器 7. 分離度 立體聲的

14、分離度即左右聲道串通衰減，是指放大器中左、右兩個聲道信號相互串擾的程度，單位為dB。如果串擾量大，亦即分離度低，則會出現(xiàn)聲場不飽滿，立體感將被減弱等現(xiàn)象，重放音樂的效果差。第3章 音頻功率放大器 8. 阻尼系數(shù) 阻尼系數(shù)是指放大器對負載進行電阻尼的能力，是衡量放大器內(nèi)阻對揚聲器所起阻尼作用大小的一項性能指標。大功率音箱低音單元工作在低頻大振幅狀態(tài)時(尤其是諧振頻率附近)，揚聲器本身的機械阻尼已無法消除音箱所產(chǎn)生的共振，從而使音箱的瞬態(tài)特性變壞，音質(zhì)出現(xiàn)拖泥帶水，層次不清，透明度降低等現(xiàn)象。為了消除這些現(xiàn)象，可以利用減小放大器的內(nèi)阻，使揚聲器共振時音圈產(chǎn)生的感生電動勢短路，由此產(chǎn)生的短路電流能抑

15、制揚聲器的自由振動，從而起到阻尼作用。 第3章 音頻功率放大器 我們把功率放大器的額定負載阻抗Ri與輸出內(nèi)阻Ro之比稱為阻尼系數(shù)，用Fd表示idoRFR 阻尼系數(shù)的大小會影響擴音設(shè)備重放的音質(zhì)。阻尼系數(shù)越大，對揚聲器的抑制能力就越強。高保真擴音機的阻尼系數(shù)應(yīng)在10以上。但Fd值也不是越大越好，而是要適當。不同的揚聲器有著不同的Fd最佳值。一般都在15100之間。第3章 音頻功率放大器 9.轉(zhuǎn)換速率 一臺放大器能夠不失真地重現(xiàn)正弦波，不等于能完整地放大前沿陡峭的矩形信號。為了衡量放大器在通過矩形波時引起前沿上升時間延遲，使輸出信號產(chǎn)生失真，通常用放大器的轉(zhuǎn)換速率來描述，這個指標越高越好。轉(zhuǎn)換速率

16、低，是功率放大器產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真的重要原因。為了提高信號波形的再現(xiàn)性和減輕瞬態(tài)互調(diào)失真，放大器的高速化是完全必要的。高保真放大器的轉(zhuǎn)換速率要求在20V/s以上。第3章 音頻功率放大器3.2 功率放大器功率放大器 4.2.1 晶體管功率放大器 前面我們已經(jīng)介紹了功率放大器可分為甲類、乙類和丙類三種，它們的集電極電壓、電流波形圖如圖45所示。 另外，為了完全消除甲乙類和乙類功率放大器產(chǎn)生的交越失真，近來又出現(xiàn)了超甲類放大器和直流放大器等。第3章 音頻功率放大器圖35 甲、乙、丙三種工作狀態(tài)時的集電極電壓、電流波形 (a)甲類；(b)乙類；(c)丙類第3章 音頻功率放大器 1.變壓器耦合甲類功率放大

17、器 甲類功率放大器的最基本電路如圖45所示。 甲類功率放大器與一般放大器所不同的是其負載不是直接接在晶體管的集電極上，而是通過變壓器接入的。甲類功率放大器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理比較簡單，這里不作介紹，我們主要討論甲類功率放大器的效率。由于單管甲類功率放大器電源供給的電流是以靜態(tài)電流ICQ為中心上下變化的，其平均值為ICQ，電源電壓為EC，所以電源提供的功率為ECICQ，最大的正弦波功率則為ICQEC/2，其放大器的效率為 第3章 音頻功率放大器12100%50%CQCCQCIEIE第3章 音頻功率放大器圖36 甲類功率放大器第3章 音頻功率放大器 以上所述是理想情況下的值。實際上，由于下列原因，

18、其效率不可能這樣高。 (1)變壓器的損耗。變壓器初、次級各有導(dǎo)線電阻，它們要損耗能量；變壓器的初級磁力線也不可能完全耦合到次級，存在有一定的漏磁，因此也要產(chǎn)生一些損耗。 (2)晶體管飽和壓降也不可能為零，多少都會有一定的功率損耗。 (3)為穩(wěn)定工作點，發(fā)射極串聯(lián)有負反饋電阻Re。Re也要消耗一定的能量，同時晶體管集電極到發(fā)射極之間的電壓也要降低。第3章 音頻功率放大器 考慮到以上因素的影響，甲類功率放大器實際效率大約只能達到30%多一點。所以，甲類功放的效率是比較低的。另外，像其它放大器一樣，甲類功率放大器也同樣存在有各種失真： (1)輸出特性非線性引起的失真。放大器在小信號工作時，問題不大；

19、但當大信號工作時，晶體管輸出特性的非線性失真就不可忽視了。解決的辦法應(yīng)該是選用電流放大系數(shù)hfe線性較好的功率管和合理安排設(shè)計負載線，使其在大信號工作時，非線性失真減小。第3章 音頻功率放大器 (2)輸入電阻和信號源內(nèi)阻引起的失真。晶體管輸入電阻隨信號大小變化也略有變化，由此會引起輸出信號的失真；信號源內(nèi)阻大也會引起失真。克服的辦法是合理設(shè)計電路，盡量采用電阻較大的揚聲器。 (3)削波失真。當輸出信號超出一定范圍時，晶體管進入飽和區(qū)或截止區(qū)，晶體管失去放大作用而出現(xiàn)削波失真。所以在設(shè)計功率放大器時，必須留有充分的功率裕量，以減小削波失真。第3章 音頻功率放大器 (4)輸出變壓器引起的失真。這種

20、失真主要是因變壓器鐵芯的H-B曲線的非線性引起的。所以，現(xiàn)在人們更喜歡使用無輸出變壓器的OTL、OCL放大器。 當然，甲類功放也有它的優(yōu)點，它有比較好的表現(xiàn)力，音色細膩、平滑流暢，不存在開關(guān)失真和交越失真。 第3章 音頻功率放大器 2. 乙類推挽功率放大器 從功率消耗的角度來說，單管放大器的效率是比較低的。如果將輸入信號一分為二，分別由兩只功率管來放大。其中一只管子專門放大波形的上半周，另一只管子放大波形的下半周，然后將上下兩半周信號分別加到負載上去，使之合成為一個波形，這樣就可以兼顧功耗與波形失真的問題。如圖47所示。 第3章 音頻功率放大器圖37 乙類推挽功率放大器 第3章 音頻功率放大器

21、第3章 音頻功率放大器 信號通過輸入變壓器T1，轉(zhuǎn)換成為兩個幅度相等，極性相反的信號，兩只晶體管分別將其放大，然后在T2上合成。這里信號的正負半周之間出現(xiàn)了無信號的過渡區(qū)，這樣輸出的合成信號就與原輸入信號之間產(chǎn)生了失真，這種失真稱為“交越失真”。交越失真是乙類推挽功率放大器較為明顯的問題。另外，由于輸入、輸出都用了變壓器耦合，這樣會使放大器體積、重量都較大，而且其漏電感及分布電容、雜散磁場等，都會對信號產(chǎn)生干擾和影響，損耗增大，效率降低。所以，目前的功率放大器大都采用無輸出變壓器的電路，即OTL電路。 第3章 音頻功率放大器 3.OTL功率放大電路 OTL功率放大電路種類： 倒相式OTL功率放

22、大電路 變壓器倒相式 晶體管倒相式 差分倒相式 互補對稱OTL功率放大電路第3章 音頻功率放大器 3.OTL功率放大電路 OTL功率放大電路屬于互補推挽電路的一種，基本工作原理電路如圖48所示。圖38 OTL中點電壓的形成第3章 音頻功率放大器 在這個電路中，兩個不同極性的三極管組成了互補推挽功放電路。輸入信號usr加于電路輸入端，即兩互補管的基極。對于usr的正半周V1(NPN)管導(dǎo)通而V2管截止，產(chǎn)生電流iC1從左向右流經(jīng)負載RL;對于usr的負半周，V1截止而V2導(dǎo)通，產(chǎn)生電流iC2從右向左流經(jīng)負載RL，從而在負載RL上得到一個完整的放大了的輸出信號。V1、V2分別在輸入信號的作用下，輪

23、流導(dǎo)通和截止，使電路處于推挽工作狀態(tài)，C0則分別工作在充電和放電的狀態(tài)。由于這個充放電時間很短，且C0的容量很大，所以C0上的電壓基本保持不變。 第3章 音頻功率放大器 C0的選擇往往與揚聲器RL的阻抗和放大器的工作下限頻率fL有關(guān)，一般要求6010()2LLCFf R 當放大器的級數(shù)增多時，由于各級對低頻的衰減會增加，C0的值還要取大一些，一般為4702200F。 上述分析是假設(shè)互補管基極接有偏置電壓Ub的條件下進行的。而實際電路中，還增加了自舉電路、復(fù)合管及各種補償電路等，如圖49所示為20WOTL功率放大電路。第3章 音頻功率放大器圖39 20WOTL功放電路第3章 音頻功率放大器 該電

24、路為一典型的OTL放大器的實際電路。圖中V7、V8為前置激勵級，V10V13構(gòu)成準互補復(fù)合輸出級，工作接近于乙類狀態(tài)。V9用來為輸出級提供穩(wěn)定的靜態(tài)偏置，以減小交越失真。各管的工作點及一些元件的作用如圖49所示。 該電路的特點： (1)通過R31從輸出中點O經(jīng)V11的發(fā)射極引入100%的直流負反饋信號，能使輸出中點的電壓穩(wěn)定。 (2)利用V9作恒壓偏置，既能使輸出級獲得穩(wěn)定的靜態(tài)偏置，又能得到適當?shù)难a償。第3章 音頻功率放大器 (3)V12、V13的基極各串了一個電阻(R39、R41)，可改善大功率管的輸入特性，降低失真。 另外，R26可調(diào)節(jié)功放級輸出端O點的直流電壓，使O點電壓為電源電壓的一

25、半。R34決定了V12、V13的集電極靜態(tài)電流的大小。通常該電流為1020mA，或控制V9集電極與發(fā)射極之間的電壓為1.8V左右。R30可調(diào)節(jié)整個放大器的增益，使之達到指標。R34可調(diào)節(jié)功率輸出級的交越失真，使交越失真達到最小程度。R37可調(diào)節(jié)兩只功率輸出管的平衡，使輸出波形達到正負半周相等。第3章 音頻功率放大器 3. OCL功率放大電路 OTL電路比變壓器耦合電路有了很大的改進，但從高保真的角度看，仍有許多不足之處。主要表現(xiàn)為瞬態(tài)互調(diào)失真大，開環(huán)增益指標差，穩(wěn)定性不好，諧波失真大，有殘留交流聲等。這些缺點是由于電路中的電抗元件和電路的不對稱引起的。為了避免OTL電路中輸出電容C23對電路造

26、成的不良影響，現(xiàn)在，在音頻功率放大器中普遍采用無輸出電容電路，即OCL電路，又稱直接耦合互補倒相功率放大器。其基本電路如圖410所示。第3章 音頻功率放大器圖310 OCL功放電路 第3章 音頻功率放大器 該電路采用對稱的正、負兩組電源供電，使兩只互補功放管能夠輪流工作。其工作原理與OTL電路的相同。省去輸出電容以后，OCL電路輸出的中點電位不再是EC/2，而是零電位。因為這時輸出與揚聲器是直接耦合，若輸出級中點電位不為零的話，將有直流流入揚聲器，使音圈偏離中點，產(chǎn)生額外的失真，嚴重者將燒壞揚聲器。所以O(shè)CL電路的中心點必須確保直流零電位。第3章 音頻功率放大器 同時，由于電路采用了正、負兩組

27、電源供電，省去了輸出電容，使低頻端沒有了衰減，低頻端可以一直延伸到10Hz以下，其電聲指標大大超過了OTL電路。 由于OCL電路各級晶體管間均采用直接耦合，溫度的變化，電源電壓的波動，都會產(chǎn)生零點漂移現(xiàn)象，使OCL電路輸出端中點產(chǎn)生偏離，使電路性能惡化，因此，OCL電路往往在前級采用溫度穩(wěn)定性較好的差動放大電路來克服零點漂移現(xiàn)象的產(chǎn)生，如圖411所示。第3章 音頻功率放大器圖311 OCL功放電路 第3章 音頻功率放大器 OCL電路減少了一個輸出電容，使低頻響應(yīng)和失真度有了改進，但其它電容的影響仍然和OTL電路一樣，其中反饋電容(如C53)對穩(wěn)定性的影響更大，在開、關(guān)機瞬間會造成中點電位瞬間偏

28、離零點，產(chǎn)生一個強沖擊電流。為防止此沖擊電流燒壞揚聲器，有的電路增加了延時通斷繼電器。 OCL電路的電源對稱性比OTL電路的好，噪聲和交流聲極小，但激勵電平仍是不平衡的。需從以下幾個方面改進其電聲性能：第3章 音頻功率放大器 (1)盡量減小大環(huán)路負反饋量，而增大每一級的內(nèi)部反饋量。 (2)用特征頻率fT為幾百到幾千兆赫茲的超高頻中功率管作末前級和前級電壓放大，這樣就有可能去掉中和電容或減小中和電容的數(shù)值，以減小瞬態(tài)互調(diào)失真的發(fā)生。 (3)提高電路的對稱性，如前級用甲類或推挽放大，平衡激勵，采用全互補輸出管等。 第3章 音頻功率放大器 (4)設(shè)法使電抗元器件減至最少，必須存在的電感元件要加均衡補

29、償。 (5)必要時限制前級的高頻通帶，使功放級的頻響范圍寬于前級放大器的頻響范圍。第3章 音頻功率放大器 4.DC功率放大電路 針對OTL和OCL電路的缺點，近年來在大功率放大器中較多采用全對稱的OCL電路，亦稱DC電路，DC電路是在OCL電路基礎(chǔ)上改進而成的，DC是表示該電路的低頻響應(yīng)可以一直擴展到“直流”的意思，把OCL電路的輸入放大級改成互補差分放大器，以實現(xiàn)全對稱的平衡激勵，輸出電路仍用OCL的形式，就成了DC放大器，如圖412所示。 第3章 音頻功率放大器圖312 DC功放電路第3章 音頻功率放大器 DC電路由于去掉了輸出電容、自舉電容和反饋電容，使這些電容的不良影響隨之消除，所以，

30、瞬態(tài)指標比OCL電路高。如果把四個互補差分管集成在一塊硅片上，并選用對稱性良好的激勵管和輸出管，性能還可以進一步提高。第3章 音頻功率放大器 5. BTL功率放大電路 BTL電路是一種平衡式無變壓器電路。該電路在電源電壓、負載不變的情況下，使輸出功率提高到OCL電路的4倍，而且由于良好的平衡性和對稱性，其失真度和穩(wěn)定性都獲得進一步的改善，如圖413所示。 第3章 音頻功率放大器圖313 自倒相BTL電路 第3章 音頻功率放大器 它利用IC1的輸出信號，經(jīng)過電位器Rp和R分壓，由C耦合至IC2的反相輸入端。調(diào)節(jié)Rp使兩個集成電路的輸出電壓相等。BTL電路的缺點是輸出端不能接地，給電路測試帶來困難

31、。第3章 音頻功率放大器 BTL電路與DC或OCL電路相比具有下列優(yōu)點： (1)由于電路的高度對稱性以及共模反饋的引入，同相干擾基本抵消，偶次諧波減到了最小程度，交流聲極小，失真度低。 (2)電源利用率高，輸出功率大。 (3)揚聲器中心始終保持零電位，電沖擊比其它無變壓器電路小得多。 (4)共模抑制比很高，使穩(wěn)定性有較大的提高。第3章 音頻功率放大器 6.超甲類功率放大器 超甲類功率放大器是指無截止狀態(tài)的功率放大器，是為完全消除甲乙類和乙類的交越失真而出現(xiàn)的一種新型放大器。它能使功率放大器兼有甲類不截止和乙類效率高的優(yōu)點。它采用的關(guān)鍵技術(shù)是所謂的動態(tài)偏置，即在無信號或信號小時，偏置電壓小，靜態(tài)

32、電流也小；當信號增大時，隨著偏置電壓增大，管子的IC0也隨著增大。當IC0上升到相當于甲類狀態(tài)時，管子的截止角就會等于零。 第3章 音頻功率放大器 如果隨著輸入信號發(fā)生變化，做到晶體管總不截止，這樣推挽管正負兩半周的合成就如同甲類放大器一樣，總是在不截止的狀態(tài)下進行的。因此，也就不會產(chǎn)生交越失真和開關(guān)失真。末級實現(xiàn)超甲類偏置后，失真顯著減小。同時，為發(fā)揮其特點，對前置級的要求更高，前置級應(yīng)具有低噪聲和高穩(wěn)定性等特點。OCL超甲類放大器如圖414所示。第3章 音頻功率放大器圖314 超甲類OCL放大器 第3章 音頻功率放大器 4.2.2 集成功率放大器 隨著元器件生產(chǎn)工藝的不斷提高，現(xiàn)在的功率放

33、大器大都采用集成電路。由于集成電路中元件的一致性較好，可靠性較高，所以作為功率放大器，其電路的性能指標也較高。下面介紹幾種常用的集成功率放大電路。圖415是LM1875組成的放大電路。 該電路采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的功放集成電路LM1875，它可以組成OTL、OCL和BTL三種不同類型的功率放大電路。這種放大電路可在1250V或650V的單、雙電源下工作，不失真輸出功率可達30W。 第3章 音頻功率放大器 集成電路LM1875設(shè)有過熱、過載和抑制反向電動勢的保護電路。圖415所示的電路為單聲道放大電路。如果是立體聲雙聲道電路，則采用兩套相同的放大電路組成。 除各個廠家生產(chǎn)的各種集成功率放大

34、電路外，通常還使用厚膜集成電路組成功率放大電路。如日本三洋公司生產(chǎn)的STK系列厚膜音響集成電路，其輸出功率可從幾瓦到上百瓦。由于厚膜集成電路在設(shè)計上較靈活，高溫性能較好，而且電路性能參數(shù)較高，因此被廣泛應(yīng)用。圖416為STK439集成功率放大電路。表41給出STK系列音響集成電路的參數(shù)。第3章 音頻功率放大器圖315 LM1875組成的放大電路 第3章 音頻功率放大器圖315 LM1875組成的放大電路 第3章 音頻功率放大器圖315 LM1875組成的放大電路 第3章 音頻功率放大器圖316 STK439放大電路第3章 音頻功率放大器 3.2.3 放大器電源電路及保護電路 1.放大器的電源電

35、路 放大器的電源電路大都采用交流穩(wěn)壓電源供電，其穩(wěn)壓原理與普通穩(wěn)壓電源相同。這里主要介紹放大器電源與普通穩(wěn)壓電源的不同之處。電源性能的優(yōu)劣對高保真立體聲放大器放音質(zhì)量的好壞有極大影響。音響系統(tǒng)對電源的要求是：輸出電壓穩(wěn)定、波紋系數(shù)小、輸出足夠的功率、內(nèi)阻小、50Hz雜散磁場干擾小。 第3章 音頻功率放大器 1) 穩(wěn)壓電源中的關(guān)鍵部件 穩(wěn)壓電源最關(guān)鍵的部件是變壓器和濾波電容。為了使功放盡量工作在線性區(qū)，電源容量取值很大，總?cè)萘客ǔ＿x在幾百VA，甚至上千VA。為了保證輸出波紋系數(shù)小，并滿足大動態(tài)的要求，濾波電容通常選在幾萬微法，甚至到十幾萬微法。 對電源變壓器除了容量上的要求以外，其它方面的要求也

36、較高。早期的電源變壓器多采用傳統(tǒng)的方形變壓器，因其漏磁大而且易產(chǎn)生干擾，近年逐步被環(huán)形變壓器所取代。 第3章 音頻功率放大器 環(huán)形變壓器具有用料少，重量輕、磁阻小、外界干擾小、空載電流小、自身雜散磁場低等特點。在使用方式上，早期的放大器多采用一只變壓器供電，其最明顯的弱點是左、右聲道容易發(fā)生串擾，影響聲像定位與清晰度。而近年制造的放大器，大多采用左、右聲道分別由獨立的變壓器供電。由此獲得的音質(zhì)改善的效果，不是用更換晶體管、電阻、電容，以及改變電路等其它方法所能得到的。電源變壓器采取獨立分離方式，功放音質(zhì)會得到明顯改善，效果特別好。第3章 音頻功率放大器 2) 功放用開關(guān)電源 近年來，功放專用開

37、關(guān)電源在國內(nèi)開始受到重視。目前，功放電路由于采用了新技術(shù)、新器件、新工藝，功放的性能指標已相當出色。與功放電源相比，功放對音質(zhì)的影響相對來說少多了。電源性能的好壞對音質(zhì)的影響尤為突出。電源的成分越純凈，內(nèi)阻越小，音質(zhì)越好。盡管人們在電源上舍得投資，采用上千瓦的環(huán)形變壓器，幾十安培的整流，幾萬至幾十萬微法的大濾波電容，在電路結(jié)構(gòu)上采用雙環(huán)形變壓器，雙全波高速整流線路，使供電質(zhì)量得到很大的提高。 第3章 音頻功率放大器 但是由于電源仍是傳統(tǒng)的低頻電源，它不但體積大、份量重、電損耗大，更重要的是阻止了功放音質(zhì)的進一步提高。因此，人們把注意力瞄準了開關(guān)穩(wěn)壓電源。高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源具有高穩(wěn)定度、高瞬態(tài)響應(yīng)

38、，能適合功放的大動態(tài)要求，是較為理想的功放電源，也是功放電源的發(fā)展方向。關(guān)于高頻開關(guān)電源的工作原理可參考有關(guān)的專著，這里僅向大家介紹它的優(yōu)點。 首先，功放專用開關(guān)電源體積小、重量輕、功率大、效率高，用在功放中，給電路設(shè)計和布局帶來了方便。工作頻率為100kHz的開關(guān)電源內(nèi)阻低、速度高，使功放頻帶能得到擴展，并且增加了功放瞬態(tài)響應(yīng)的速度。第3章 音頻功率放大器 用高頻開關(guān)電源供電的功放最主要的優(yōu)點是，功放音質(zhì)將有明顯的提高，功放的音域更加寬廣，高音清晰、細膩；中音嬌嫩甜潤；低音更具有震撼力。一些很一般的功放，一旦換用開關(guān)電源，高低音將有明顯的提升，音色變得親切柔和。同時，由于高頻開關(guān)電源的高頻特

39、性好，使功放的聲場寬闊、定位準確，特別是由于該種電源的穩(wěn)定性好，功放的工作點不會隨輸出功率的變化而變化。在大音量時，聲場照樣穩(wěn)定，樂器聚焦準確。第3章 音頻功率放大器 3) 電子管放大器的電源 對于電子管放大器的電源，這里主要介紹用于功放時應(yīng)特別注意的一些問題。因為在音響功放中，對電源的要求更高一些。首先，在濾波電容容量方面，應(yīng)盡量取值大一些，通常應(yīng)在幾千微法以上，這樣會使功放電源的波紋系數(shù)大大減?。黄浯?，對于電子管的燈絲供電，應(yīng)盡量采用直流供電，以避免交流供電時的交流波紋通過燈絲與陰極、柵極間的耦合電容串入陰、柵極，從而造成較大的噪聲。在電路設(shè)計中，應(yīng)盡量考慮將燈絲電壓設(shè)計成軟啟動，使燈絲電

40、壓逐漸升高，提高燈絲壽命。第3章 音頻功率放大器 2. 功率放大器保護電路 功率放大器工作在高電壓、大電流、重負荷的條件下，當強信號輸入或輸出負載短路時，輸出管會因流過的電流過大而被燒壞。另外，在強信號輸入或開機、關(guān)機時，揚聲器也會經(jīng)不起大電流的沖擊而損壞。因此，必須對大功率音響設(shè)備的功率放大器設(shè)置保護電路。 常用的電子保護電路有切斷負載式、分流式、切斷信號式和切斷電源式等幾種，其方框圖如圖317所示。 第3章 音頻功率放大器 圖317 保護電路方框圖(a)切斷負載式；(b)分流式；(c)切斷信號式；(d)切斷電源式第3章 音頻功率放大器 切斷負載式保護電路主要由過載檢測及放大電路、繼電器兩部

41、分所組成。當放大器輸出過載或中點電位偏離零點較大時，過載檢測電路輸出過載信號，經(jīng)放大后啟動繼電器動作，使揚聲器斷開，從而保護了揚聲器。 在分流式保護電路中，當輸出過載時，過載檢測電路輸出過載信號，控制并聯(lián)在兩只功率管基極之間的分流電路，使其內(nèi)阻減小，分流增加，減小了大功率管輸出電流，保護功率管和揚聲器。第3章 音頻功率放大器 切斷信號式和切斷電源式保護電路的工作原理與前兩種方式基本相同。不同的是，僅用過載信號去控制輸入信號控制電路或電源控制電路，切斷輸入信號或電源。這兩種保護電路對其它原因?qū)е碌倪^載不具備保護能力，且切斷電源式保護電路對電源的沖擊較大，因此，實際中使用得較少。圖318為切斷負載

42、式保護電路，其工作過程如下：當電路過載時，整流橋?qū)⒋诵盘枡z測出來，使V1導(dǎo)通，V2截止，V3導(dǎo)通，繼電器吸合，左、右揚聲器斷開，電路得以保護。第3章 音頻功率放大器圖318 切斷負載式保護電路 第3章 音頻功率放大器3.0(補補) 前置放大器前置放大器 一、前置放大器的組成與功能一、前置放大器的組成與功能 1.1.組成組成 主要由音源選擇音源選擇、輸入放大電路輸入放大電路和音質(zhì)控制電路音質(zhì)控制電路三大部分組成。 2.2.功能功能 選擇選擇節(jié)目源（音源）設(shè)備送來的較微弱的信號進行電壓放大電壓放大，并對重放聲音的音量、響度、音調(diào)音量、響度、音調(diào)和通道間的平衡平衡進行調(diào)控，以美化音質(zhì)。 3.3.要求

43、要求：信噪比要高、諧波失真度要小、輸入阻抗要高、輸出阻抗要低、立體聲通道的一致性要好、聲道的隔離度要高。 第3章 音頻功率放大器85424前置放大器的組成前置放大器的組成第3章 音頻功率放大器前置放大器的電路組成方框圖第3章 音頻功率放大器二、輸入放大電路1、集成運放放大器1)反相放大器2)同相放大器3)差動放大器4)混合放大器2、專用集成前置放大器3、兩級直接耦合前置放大器第3章 音頻功率放大器1、集成運放放大器第3章 音頻功率放大器第3章 音頻功率放大器第3章 音頻功率放大器第3章 音頻功率放大器第3章 音頻功率放大器均衡放大電路的等效電路第3章 音頻功率放大器雙管前置放大電路第3章 音頻

44、功率放大器三、音源選擇電路三、音源選擇電路功能功能：用于音源與前置放大器的選通。類型類型： 機械式開關(guān)機械式開關(guān)音源選擇電路 繼電器開關(guān)繼電器開關(guān)音源選擇電路 電子開關(guān)電子開關(guān)音源選擇電路第3章 音頻功率放大器964241. 機械式開關(guān)機械式開關(guān)音源選擇電路音源選擇電路機械式開關(guān)音源機械式開關(guān)音源選擇電路選擇電路( (至高至高TA-J292C)TA-J292C)第3章 音頻功率放大器97424第3章 音頻功率放大器984242. 繼電器開關(guān)繼電器開關(guān)音源選擇電路音源選擇電路繼電器開關(guān)音源繼電器開關(guān)音源選擇控制電路選擇控制電路( (山靈山靈SLM-A40)SLM-A40)第3章 音頻功率放大器994243. 電子開關(guān)電子開關(guān)音源選擇電路音源選擇電路飛利浦飛利浦TDA1029音源電子開關(guān)電路音源電子開關(guān)電路第3章 音頻功率放大器四、音質(zhì)控制電路四、音質(zhì)控制電路1音量控制電路音量控制電路（1）衰減式音量控制電路）衰減式音量控制電路雙聲道電位器音量控制電路雙聲道電位器音量控制電路第3章 音頻功率放大器（2）電子音量控制電路）電子音量控制電路第3章 音頻功率放大器2等響控制電路等響控制電路1）聽覺等響特性）聽覺等響特性 聽覺等響特性是反映人們對不同頻率的純音不同頻率的純音的響度感覺響度感覺的基本特性，通常用等響曲線等響曲線來表示。第3章 音頻功率放大器2等響控制電路等