音響技術(shù)第章高保真音頻放大器ppt課件

1、第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 第第5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.1 高保真音頻放大器的組成及其性能指標(biāo)高保真音頻放大器的組成及其性能指標(biāo)5.2 前置放大器前置放大器 5.3 圖示均衡器圖示均衡器 5.4 功率放大器功率放大器 5.5 功率放大器保護(hù)電路功率放大器保護(hù)電路 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.1 高保真音頻放大器的高保真音頻放大器的 5.1.1 高保真音頻放大器的組成 高保真音頻放大器通常由完全相同的兩個(gè)或兩個(gè)以上的音頻聲道所組成。每個(gè)聲道分為兩個(gè)主要部分, 即前置放大器和功率放大器。兩部分電路可分設(shè)

2、在兩個(gè)機(jī)箱內(nèi), 也可組裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi), 后者稱為綜合放大器。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 由于左右聲道完全相同, 本章所涉及的雙聲道電路均只介紹其中一路。 高保真音頻放大器的組成框圖如圖 5 - 1 所示, 圖中左側(cè)為前置放大器, 右側(cè)為功率放大器。下面分別予以介紹。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 1 高保真音頻放大器 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 1. 前置放大器的組成 前置放大器具有雙重功能: 它要選擇所需的音源信號(hào), 并放大至額定電平; 還要進(jìn)行各種音質(zhì)控制, 以美化聲音。這些功能由均衡放大, 音源選擇, 輸入放

3、大和音質(zhì)控制等電路來完成。 各種音源的輸出信號(hào)電平是各不相同的, 通常分為高電平與低電平兩類。 音源選擇電路的功能是選擇所需的音源信號(hào)送入后級(jí), 同時(shí)關(guān)閉其它音源通道。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 功率放大器的組成 功率放大器的作用是放大來自前置放大器的音頻信號(hào), 產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率, 以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。功率放大器處于大信號(hào)工作狀態(tài), 其電壓電流動(dòng)態(tài)范圍都很大, 所以容易引起非線性失真, 功率消耗也很大。因而, 減小諧波失真, 提高功率轉(zhuǎn)換效率, 保證足夠的輸出功率是功率放大器的主要要求。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 雖然功率放大器的電路

4、類型很多, 但基本上都由激勵(lì)級(jí), 輸出級(jí)和保護(hù)電路所組成。 激勵(lì)級(jí)又可分為輸入激勵(lì)級(jí)和推動(dòng)激勵(lì)級(jí), 前者主要提供足夠的電壓增益, 后者還需提供足夠的電流增益, 以便能激勵(lì)功放輸出級(jí)。 輸出級(jí)的作用是產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率。為了獲得滿意的頻率特性, 諧波失真和信噪比等性能指標(biāo), 可在輸出級(jí)與激勵(lì)級(jí)之間引入負(fù)反饋。 保護(hù)電路用來保護(hù)輸出級(jí)功率管和揚(yáng)聲器, 以防過載損壞。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.1.2 高保真音頻放大器的性能指標(biāo) 高保真音頻放大器要進(jìn)行不失真的放大, 重現(xiàn)原有聲源的特性, 使聆聽者在主觀上無畸變的感覺, 必須達(dá)到一定的性能指標(biāo)。 1. 過載音源電動(dòng)勢

5、 國標(biāo)規(guī)定, 在音源頻率為 1 000 Hz時(shí), 要求高電平輸入端的過載音源電動(dòng)勢2 V, 低電平輸入端的過載音源電動(dòng)勢35 mV。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 有效頻率范圍 有效頻率范圍又稱頻率特性, 頻率響應(yīng), 它指高保真音頻放大器能夠不失真放大的有效頻率范圍, 以及在此范圍內(nèi)允許的振幅偏差程度(容差)。 3. 總諧波失真(THD) 放大器的非線性會(huì)使音頻信號(hào)產(chǎn)生許多新的諧波成分, 引起諧波失真。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 4. 輸出功率 高保真音頻放大器的輸出功率有幾種計(jì)量方法。 (1) 額定輸出功率(RMS) (2) 音樂輸出功率(M

6、PO) (3) 峰值音樂輸出功率(PMPO) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.2 前前 置置 放放 大大 器器 5.2.1 均衡放大電路 均衡放大電路用于對速度型電唱機(jī)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行頻率補(bǔ)償和電壓放大。為使讀者了解其必要性, 首先簡要介紹電唱機(jī)拾音器的基本知識(shí)和唱片的錄音頻率特性, 然后分析均衡放大電路的工作原理。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 1. 拾音器 拾音器由拾音頭和音臂組成, 是決定電唱機(jī)性能的關(guān)鍵部件。拾音頭的作用是把沿著唱片聲槽運(yùn)動(dòng)的唱針?biāo)鞯臋C(jī)械振動(dòng)變換成相應(yīng)的電信號(hào)。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 唱片的

7、錄音頻率特性 為使直徑有限的唱片具有盡可能長的放唱時(shí)間, 減小唱片表面噪聲, 防止跳槽與串音, 克服錄音頻率特性因唱片公司不同而異的混亂現(xiàn)象, 1964 年國際電工委員會(huì)(IEC)采納美國唱片工業(yè)協(xié)會(huì)(RIAA)提出的錄音頻率特性作為有關(guān)密紋唱片的錄音頻率特性標(biāo)準(zhǔn), 迄今已為包括我國在內(nèi)的世界各國所公認(rèn), 現(xiàn)在通常稱之為IEC或RIAA唱片錄音頻率特性, 如圖 5 - 2 中的虛線所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 2 唱片錄音頻率特性 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 3. 均衡放大電路 用于速度型電唱機(jī)放音的均衡網(wǎng)絡(luò)有兩種類型, 即衰減式均

8、衡網(wǎng)絡(luò)和反饋式均衡放大電路。由于后者失真小, 信噪比高, 且動(dòng)態(tài)范圍大, 因而被廣泛采用。一個(gè)實(shí)用的反饋式均衡放大電路如圖 5 - 3 所示。電路中采用低噪聲高增益運(yùn)算放大器, R1, R2, R3, C1和C2組成反饋均衡網(wǎng)絡(luò), R4是電唱機(jī)所需要的匹配電阻。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 3 反饋式均衡放大電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 根據(jù)同相放大電路的工作原理可知, 該電路的電壓增益為31)(RZjA(5 - 1) 式中Z是R1C1與R2C2支路的阻抗值。為簡單起見, 分 3 個(gè)頻率段來分析該電路的頻率特性。 第第5 5章章 高保

9、真音頻放大器高保真音頻放大器 在低頻段, C2可視為開路, 且R2R1, C1C2。對于輸入信號(hào)中的低頻成分, C2可視為開路, 得到低音控制等效電路如圖 5 - 13(b)所示。對于輸入信號(hào)中的高頻成分, C1可視為短路, 得到高音控制電路如圖 5 - 13(c)所示。下面以低音控制為例進(jìn)行分析。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 13 反饋式音調(diào)控制電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 13 反饋式音調(diào)控制電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 在圖 5 - 13(b)中, 若忽略R2支路的運(yùn)放輸入電流, 則可寫出低

10、頻增益函數(shù)為 11111111111111111)(ppppppioRRCjRRRRCjRRRCjRCjuujA (5 - 17) 上式表明, 其頻率響應(yīng)特性及轉(zhuǎn)折頻率與電位器Rp1 的滑動(dòng)觸點(diǎn)位置有關(guān)。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 當(dāng)Rp1 的滑動(dòng)觸點(diǎn)移到最左端時(shí), Rp1 =0, Rp1 =Rp1 , 此時(shí)低音提升量最大, 低頻增益函數(shù)為12111111)(jjRRRuujApio(5 - 18) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 式中兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率為 11111122111121212212CRRRRRfCRfppp(5 - 19) (5 - 20)

11、第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 最大低音提升量為 )(lg20)(1111dBRRRdBApm(5 - 21) 當(dāng)Rp1 的滑動(dòng)觸點(diǎn)移到最右端時(shí), Rp1 =Rp1 , Rp1 =0, 此時(shí)低音衰減量最大, 低頻增益函數(shù)為21111111)(jjRRRuujApio(5 - 22) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 式中兩個(gè)轉(zhuǎn)折頻率與(5 - 19), (5 - 20)式相同, 最大低音衰減量為)(lg20)(lg20)(1111111dBRRRdBRRRdBAppm (5 - 23) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 當(dāng)Rp1 的滑動(dòng)觸點(diǎn)移到

12、中點(diǎn)時(shí), , 此時(shí)電路對低音既無提升也無衰減, 其低頻增益函數(shù)為11121pppRRR 1)(1iouujA(5 - 24) 根據(jù)(5 - 18)(5 - 24)式可畫出低音控制電路在上述情況下的幅頻特性曲線如圖 5 - 14 左側(cè)所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 14 反饋式音調(diào)控制電路幅頻特性 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 衰減式音調(diào)控制電路 衰減式音調(diào)控制電路及其低音, 高音控制等效電路如圖 5 - 15 所示。電路中Rp1 , Rp2 采用指數(shù)型電位器, 當(dāng)它們處于機(jī)械中心位置時(shí), 為獲得平坦的頻率特性, 應(yīng)使3422121

13、121CCRRCCRRRRpppp (5 - 25) 此時(shí), 電路對低音和高音既無提升也無衰減。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 15 衰減式音調(diào)控制電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 15 衰減式音調(diào)控制電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.2.6 平衡控制電路 平衡控制電路用來校正左右聲道的音量差別, 使左右揚(yáng)聲器聲級(jí)平衡。常用的平衡控制電路有 3 種, 下面給予簡要介紹。 1. 單連電位器平衡控制電路 采用單連線性電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如圖 5 - 16(a)所示。 2. 雙連電位器平衡控制

14、電路 采用雙連同軸線性電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如圖 5 - 16(b)所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 16 平衡控制電路及其控制特性 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 16 平衡控制電路及其控制特性 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 16 平衡控制電路及其控制特性 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 3. 無插入損耗的平衡控制電路 采用雙連同軸半有效電氣行程電位器構(gòu)成的平衡控制電路及其控制特性如圖 5 - 16(c) 所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器

15、5.2.7 音質(zhì)控制集成電路 TA7630P是一16腳雙列直插式集成電路, 利用直流電壓通過電位器間接實(shí)現(xiàn)音量, 音調(diào)及平衡控制。該電路可用單或雙電源供電, 具有音量控制范圍寬, 諧波失真小, 聲道平衡性能好等特點(diǎn), 適用于遙控。 TA7630P內(nèi)部電路框圖及其應(yīng)用電路如圖 5 - 17 所示, 各引腳參考電壓及作用見表 5 - 2。第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 17 TA7630P內(nèi)部電路框圖及其應(yīng)用電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 表 5 - 2 TA7630P各引腳參考電壓及作用 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.

16、3 圖圖 示示 均均 衡衡 器器 5.3.1 圖示均衡器的基本原理 圖示均衡器實(shí)際上是一個(gè)具有多個(gè)不同中心頻率的帶通增益控制放大器, 其原理電路如圖 5 - 18 所示。它由若干個(gè)LCR支路和公用增益控制放大器A所組成。各LCR支路串聯(lián)諧振于音頻各頻段的中心頻率, 其諧振電阻通過電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)去控制該頻段的電路增益, 即控制該頻段的輸出電平。考慮到鐵芯電感線圈的一些缺點(diǎn), 通常采用模擬電感和電容元件構(gòu)成各LCR支路。下面就從模擬電感入手來介紹圖示均衡器的基本原理。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 18 圖示均衡器原理電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻

17、放大器 1. 模擬電感 模擬電感是由有源器件和阻容元件所組成的電路等效得到的, 采用運(yùn)算放大器為有源器件的模擬電感電路如圖 5 - 19(a)所示?？梢杂米杩垢拍顏碚f明其等效原理。 電路中A點(diǎn)到地的阻抗為 。設(shè)運(yùn)算放大器接近于理想運(yùn)放, 即 , 那么 1/ AUZAABUUI050、第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 ABBABABAUZRRUUUZRZRZUUZUUIII222212132321)(LjRCRRjRZRZRRIUZAA02211212211)(5 - 26) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 (5 - 25)式表明, 由運(yùn)算放大器和阻容元件所組成

18、的上述電路, 可以等效為一個(gè)電阻R0和一個(gè)模擬電感L的串聯(lián)支路, 并與電容C1構(gòu)成LCR串聯(lián)諧振電路, 如圖 5 - 19(b) 所示。該串聯(lián)諧振電路的基本特性為 等效電感 L=R1R2C2 (5 - 27) 諧振電阻 R0=R1 (5 - 28) 品質(zhì)因素 諧振頻率 1122111CRCRCLRQ(5 - 29) 2121021CCRRf(5 - 30) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 19 運(yùn)算放大器模擬電感電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 20 公用增益控制放大器 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 增益

19、控制放大器 公用增益控制放大器如圖 5 - 20 所示, 這里只畫出一個(gè)頻段的控制電路, 其余頻段的控制原理相同。圖中Z是LCR串聯(lián)諧振電路的阻抗值, 諧振時(shí)Z=R0。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.3.2 圖示均衡器的特性參數(shù) 決定圖示均衡器的特性參數(shù)主要有頻率均衡點(diǎn), 提升量和衰減量, 決定均衡曲線形狀的Q值等。 1. 頻率均衡點(diǎn) 頻率均衡點(diǎn)的選擇應(yīng)該符合兩條基本原則, 一是能夠均勻覆蓋有效頻率范圍, 二是各頻段中心頻率之間必須滿足一定的倍頻關(guān)系。 設(shè)最低頻段的中心頻率為f1, 則第n頻段的中心頻率fn應(yīng)滿足下列倍頻關(guān)系: fn=Xn-1 f1 (n=1, 2, 3

20、, :; X1) 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 提升量和衰減量 通常要求最大提升量為+(812) dB, 最大衰減量為-(812) dB。 3. Q值 Q值決定每條均衡曲線的斜率。Q值取得高時(shí), 曲線較陡, 對鄰近頻段的影響較小, 但頻段之間有較深的谷點(diǎn), 會(huì)使部分頻率無法被覆蓋。若Q值較小, 曲線比較平緩, 相鄰頻段間的影響較大。一般選取的Q值在1.12 之間。均衡器頻段數(shù)多, Q值應(yīng)取高些; 反之, Q值應(yīng)取低些。圖 5 - 21 所示為五段圖示均衡器的均衡曲線。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 21 均衡曲線 第第5 5章章 高保真

21、音頻放大器高保真音頻放大器 5.3.3 圖示均衡器的實(shí)用電路 五頻段圖示均衡器的實(shí)用電路如圖 5 - 22 所示。電路中運(yùn)算放大器A1A5及其外圍阻容元件構(gòu)成 5 個(gè)模擬電感, 分別串接 5 個(gè)電容, 組成 5 個(gè)LCR串聯(lián)諧振電路。5 個(gè)頻段的中心頻率分別為 100, 330, 1 000, 3 300, 10 000 Hz。A6是公用增益控制放大器, 各運(yùn)算放大器采用單電源供電。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 22 五頻段圖示均衡器電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.4 功功 率率 放放 大大 器器 功率放大器的作用是放大來自前置放大

22、器的音頻信號(hào), 產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率, 以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。功率放大器的種類繁多, 且有不同的分類方法。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 1. 按輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式分類 變壓器耦合電路 這種電路效率低, 失真大, 頻響曲線難以平坦, 在高保真功率放大器中已極少使用。 OTL(Qutput Transformer Less)電路 OTL電路是一種輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合的無輸出變壓器功放電路, 其大容量耦合電容對頻響也有一定影響, 是高保真功率放大器的基本電路。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 OCL(Output Capacitor Less)

23、電路 OCL電路是一種輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間無電容而直接耦合的功放電路, 頻響特性比OTL好, 也是高保真功率放大器的基本電路。 BTL(Balanced Transformer Less)電路 BTL電路是一種平衡式無輸出變壓器功放電路, 其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間以電橋方式直接耦合, 因而又稱為橋式推挽功放電路, 也是高保真功率放大器的基本電路。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 按功率管的工作狀態(tài)分類 甲類 甲類又稱為A類。 乙類 乙類又稱為B類。 甲乙類 甲乙類又稱為AB類。 其它新方式 為了讓功率放大器兼有甲類放大器的低失真和乙類放大器的高效率, 除了甲乙類外, 近年來還

24、出現(xiàn)一些新型功率放大器電路, 例如超甲類, 新甲類電路等。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 3. 按所用的有源器件分類 按這種方式功率放大器可分為晶體管功率放大器, 場效管功率放大器, 集成電路功率放大器及電子管功率放大器等。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.4.1 晶體管互補(bǔ)推挽功率放大器 高保真音響系統(tǒng)中的晶體管功率放大器普遍采用甲乙類互補(bǔ)推挽電路, 其中包括OTL電路, OCL電路和BTL電路。掌握這些電路的工作原理, 也是學(xué)習(xí)場效應(yīng)管功率放大器和集成電路功率放大器的基礎(chǔ)。 1. OTL電路 復(fù)合晶體管互補(bǔ)推挽功率放大器OTL電路如圖 5 - 23

25、 所示。其電路組成及工作原理簡述如下: V1, V2構(gòu)成輸入級(jí)差分電壓放大器。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 23 復(fù)合互補(bǔ)推挽功放OTL電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 OTL電路的主要特點(diǎn)有: 采用單電源供電方式, 輸出端直流電位為電源電壓的一半; 輸出端與負(fù)載之間采用大容量電容耦合, 揚(yáng)聲器一端接地; 具有恒壓輸出特性, 允許揚(yáng)聲器阻抗在4, 8, 16 之中選擇; 最大輸出電壓的振幅為電源電壓的一半, 即 VCC , 額定輸出功率約為 V2CC /(8RL)。21第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. OCL電路 O

26、CL電路是在OTL電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。下面介紹一個(gè)OCL基本電路和一個(gè)全對稱OCL電路。 (1) OCL基本電路 OCL基本電路如圖 5 - 24 所示。它的工作原理與OTL電路幾乎一樣, 只有兩點(diǎn)區(qū)別, 即采用雙電源供電方式并省去了輸出耦合電容。電路中F-1為保險(xiǎn)絲。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 24 OCL基本電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 (2) 全對稱OCL電路 上述OTL, OCL基本電路中, 為了改善放大器的性能指標(biāo), 如降低諧波失真, 通常須施加 4060 dB的負(fù)反饋量; 為了防止高頻自激, 又要引入相位補(bǔ)償電容。

27、全對稱OCL電路如圖 5 - 25 所示。電路中輸入級(jí), 推動(dòng)級(jí), 輸出級(jí)全部采用互補(bǔ)對稱電路, 充分發(fā)揮了NPN管和PNP管的互補(bǔ)優(yōu)點(diǎn), 改善了開環(huán)性能, 瞬態(tài)響應(yīng)很好。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 25 全對稱OCL電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 3. BTL電路 BTL電路由兩組對稱的OTL或OCL電路組成, 揚(yáng)聲器接在兩組OTL或OCL電路輸出端之間, 即揚(yáng)聲器兩端都不接地。由兩組對稱的OCL電路組成的BTL電路如圖 5 - 26 所示。第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 26 BTL電路 第第5 5章

28、章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.4.2 集成電路功率放大器 1. 集成OTL電路 集成功率放大器電路品種很多, 其中STK系列厚膜功率放大器是日本三洋公司的產(chǎn)品, 具有功率大, 頻響寬, 失真小, 電路精度高等特點(diǎn), 在組合音響系統(tǒng)中被廣泛使用。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 STK4392 是一種雙聲道厚膜集成功率放大器, 采用單電源供電, 可構(gòu)成OTL應(yīng)用電路。其額定電源電壓采用 39 V, 輸出功率達(dá) 215 W, 總諧波失真小 于 0.3%, 輸出噪聲低于 0.8 mV。 STK4392 內(nèi)部電路如圖 5 - 27 所示, 各引腳作用見表 5 - 3。 由

29、STK4392 構(gòu)成的OTL應(yīng)用電路如圖 5 - 28 所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 27 STK4392 內(nèi)部電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 表 5 - 3 STK 4392各引腳作用 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 28 STK4392 構(gòu)成的OTL應(yīng)用電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 集成OCL電路 STK4141是一種雙聲道集成功率放大器, 采用雙電源供電, 可構(gòu)成OCL應(yīng)用電路。其額定電源電壓為27 V, 輸出功率達(dá) 225 W, 總諧波失真小于 0.3%, 輸出噪聲

30、低于 1.2 mV。第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 29 STK4141集成電路內(nèi)電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 STK4141內(nèi)電路如圖 5 - 29 所示。電路中, 左側(cè)V1V9構(gòu)成左聲道電路, 右側(cè)各管構(gòu)成右聲道電路, V10 和V11 是控制管。V1V3構(gòu)成恒流源差分輸入級(jí), V4為推動(dòng)級(jí), V5為輸出管提供甲乙類偏置電壓, V6V9構(gòu)成復(fù)合互補(bǔ)對稱式輸出電路。 由STK4141構(gòu)成的OCL應(yīng)用電路如圖 5 - 30 所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 30 STK4141構(gòu)成的OCL電路 第第5

31、5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 3. 集成BTL電路 由TDA2030 構(gòu)成的左聲道BTL電路如圖 5 - 31 所示, 右聲道電路與之對稱。TDA2030 是一種單聲道集成功率放大器, 采用單電源或雙電源供電方式, 可以接成OTL或OCL電路。圖 5 - 31 中采用雙電源供電方式, 由兩個(gè)OCL電路組成BTL電路, 額定電源電壓為16 V, 輸出功率為 4 18 W, 總諧波失真小于 0.08%。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 31 TDA2030 構(gòu)成的BTL電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.4.3 場效應(yīng)管功率放大器 隨著

32、VMOS大功率管的出現(xiàn), 場效應(yīng)管開始進(jìn)入功率半導(dǎo)體器件的行列。目前, 用VMOS場效應(yīng)管制成的互補(bǔ)推挽功率放大器, 輸出功率可達(dá)數(shù)十瓦以上, 而且性能優(yōu)于晶體管功率放大器。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 1. VMOS大功率場效應(yīng)管 VMOS大功率場效應(yīng)管的剖面示意圖如圖 5 - 32 所示。它以N+型硅襯底為漏極, 在上面生長一層N+外延層, 然后擴(kuò)散一層P型硅, 緊接著擴(kuò)散一個(gè)N+源極區(qū)。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 32 VMOS場效應(yīng)管剖面示意圖 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 場效應(yīng)管功率放大器電路 采用

33、VMOS場效應(yīng)管構(gòu)成的互補(bǔ)推挽功率放大器電路如圖 5 - 33 所示。 該電路采用雙電源供電方式, 無輸出電容, 屬OCL電路。由于兩只功率管從漏極輸出, 接成共源放大器, 因而具有一定的電壓, 電流增益, 可以不設(shè)推動(dòng)級(jí)。 該電路還有一個(gè)特點(diǎn): 正負(fù)電源中點(diǎn)不接地。這樣連接, 雖然對濾波電容的耐壓要求提高了, 但是可以確保揚(yáng)聲器安全, 因?yàn)橹绷麟娏鞑荒芡ㄟ^揚(yáng)聲器形成通路。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 33 場效應(yīng)管功率放大器OCL電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.4.4 新型功率放大器 1. 超甲類功率放大器 超甲類功率放大器是日本

34、JVC公司首先推出的, 其A-X系列產(chǎn)品都采用這種電路形式。超甲類功率放大器原理電路如圖 5 - 34所示, 其中V7V10 構(gòu)成互補(bǔ)推挽輸出級(jí), 虛線框內(nèi)部分構(gòu)成動(dòng)態(tài)偏置電路, 使輸出級(jí)電路始終不進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 34 超甲類功放 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 目前, 已有一些廠家將超甲類功率放大器集成化, 例如JVC公司的VC5022, 三洋公司的STK8280等。圖 5 - 35 所示的是STK8080內(nèi)部等效電路及其典型的應(yīng)用電路。STK8280的最大輸出功率達(dá) 80 W, 3 dB 有效頻率范圍為 202

35、0 000 Hz, THD0.01%,負(fù)載為 8 。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 35 STK8280內(nèi)部等效電路及典型應(yīng)用電路 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 2. 新甲類功率放大器 新甲類功率放大器是日本松下公司首先推出的, 其基本思想是采用同步偏置方式, 讓輸出級(jí)晶體管的基極電位隨信號(hào)大小而浮動(dòng), 從而保證輸出級(jí)電路始終不進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。 新甲類功率放大器的實(shí)用電路如圖 5 - 36 所示。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 36 新甲類功率放大器 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 5.5 功率放大

36、器保護(hù)電路功率放大器保護(hù)電路 功率放大器工作在高電壓, 大電流, 重負(fù)荷的條件下。當(dāng)強(qiáng)信號(hào)輸入或輸出負(fù)載短路時(shí), 輸出管會(huì)因流過很大的電流而被燒壞。另外, 在強(qiáng)信號(hào)輸入或開機(jī), 關(guān)機(jī)時(shí), 揚(yáng)聲器也會(huì)經(jīng)不起大電流的沖擊而損壞。因而, 必須對大功率音響設(shè)備的功率放大器設(shè)置保護(hù)電路。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 常用的電子保護(hù)電路有切斷負(fù)載式, 分流式, 切斷信號(hào)式和切斷電源式等幾種, 其方框圖如圖 5 - 37 所示。 切斷負(fù)載式保護(hù)電路主要由過載檢測及放大電路, 繼電器兩部分所組成。當(dāng)放大器輸出過載或中點(diǎn)電位偏離零點(diǎn)較大時(shí), 過載檢測電路輸出過載信號(hào), 經(jīng)放大后啟動(dòng)繼電器動(dòng)

37、作, 使揚(yáng)聲器回路斷開。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 圖 5 - 37 保護(hù)電路四種形式 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 在輸出過載時(shí), 分流式保護(hù)電路的過載檢測電路輸出過載信號(hào), 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(hù)了功率管和揚(yáng)聲器。 第第5 5章章 高保真音頻放大器高保真音頻放大器 切斷信號(hào)式和切斷電源式保護(hù)電路的工作原理與前兩種方式基本相同, 不同的只是用過載信號(hào)去控制輸入信號(hào)控制電路或電源控制電路, 切斷輸入信號(hào)或電源。切斷信號(hào)式只能抑制強(qiáng)信號(hào)輸入引起的過載, 對其它原因?qū)е碌倪^載則不具備保護(hù)能力。切斷電源式這種保護(hù)方式對電路的沖擊較大, 因而, 這兩種保護(hù)電路在實(shí)際中使用得較少。下面僅舉切斷負(fù)載式保護(hù)電路一例。 第第5 5章章 高保真