【正文】 它 們 都 是 電 池 供 電 的 。 都 希望 能 夠 有 較 長(zhǎng) 的 使 用 壽 命 。 就 是 在 這 種 需 求 的 背 景 下 ， D 類 放 大 器 被 開(kāi) 發(fā) 出來(lái) 了 。 它 的 最 大 特 點(diǎn) 就 是 它 能 夠 在 保 持 最 低 的 失 真 情 況 下 得 到 最 高 的 效 率 ?！?　 高 效 率 的 音 頻 放 大 器 不 只 是 在 便 攜 式 的 設(shè) 備 中 需 要 ， 在 大 功 率 的 電 子 設(shè)備 中 也 需 要 。 因 為 ， 功 率 越 大 ， 效 率 也 就 越 重 要 。 而 隨 著 人 們 的 居 住 條 件 的 改善 ， 高 保 真 音 響 設(shè) 備 和 更 高 檔 的 家 庭 影 院 也 逐 漸 開(kāi) 始 興 起 。 在 這 些 設(shè) 備 中 ， 往往 需 要 幾 十 瓦 甚 至 幾 百 瓦 的 音 頻 功 率 。 這 時(shí) ， 低 失 真 、 高 效 率 的 音 頻 放 大 器 就成 為 其 中 的 關(guān) 鍵 部 件 。6 / 38二．放大器的程序設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用音頻放大器的設(shè)計(jì)過(guò)程大體可按電路選型——參數(shù)計(jì)算——元器件選擇——驗(yàn)證定型的順序進(jìn)行。（一）電路選型設(shè)計(jì)音頻放大器一般先根據(jù)給定的技術(shù)指標(biāo)（如頻響、失真度、信噪比、轉(zhuǎn)換速率等） 、技術(shù)特色（如采用全直流、全對(duì)稱、失真伺服、超線性等）以及性價(jià)比等要求選擇合適的電路形式和結(jié)構(gòu)。在選擇電路時(shí)，國(guó)內(nèi)外音響界普遍推崇一種“簡(jiǎn)為佳”的說(shuō)法，即簡(jiǎn)單的就是最好的。多一個(gè)元器件就多一個(gè)失真源，因而在能滿足給定技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，應(yīng)盡量避免電路復(fù)雜化。一般單級(jí)放大器的放大倍數(shù)只有幾十倍，若電路需要很大的放大倍數(shù)，可采用多級(jí)放大器，這時(shí)總的增益等于各級(jí)增益的乘積。在確定放大級(jí)數(shù)時(shí)，每一級(jí)的增益不用定的太高，因?yàn)樵鲆孢^(guò)高時(shí)，放大器的穩(wěn)定性變差，容易產(chǎn)生自激。通常還需在放大器中引入適量的負(fù)反饋，將電路增益限制在一定的范圍，這樣既可提高放大器的穩(wěn)定性，又可展寬工作頻帶降低波形失真。此外電路的總增益的設(shè)定還應(yīng)留有一定的余量。7 / 38（二） 參數(shù)計(jì)算1. 確定工作點(diǎn)晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，是影響放大器性能的主要因素。通常前置放大器均工作在甲類狀態(tài)，故選擇工作點(diǎn)時(shí)，應(yīng)使放大器件工作于輸出特性曲線的線性放大區(qū)，并保證在額定工作狀態(tài)的任何瞬間都不超越這一區(qū)域。靜態(tài)工作點(diǎn)一般應(yīng)選在器件輸出特性曲線線性區(qū)相對(duì)的小電流及低電壓區(qū)域，這對(duì)保護(hù)器件有利。但為了增大動(dòng)態(tài)范圍，減小失真，靜態(tài)工作點(diǎn)又不能選的過(guò)低。通常，輸入級(jí)的輸入信號(hào)較?。ê练蛭⒎?jí)） ，工作點(diǎn)可選的低些[如晶體管的 ICQ 可在（~ ） mA 之間選取，UCEQ 也可選的低些]，這樣對(duì)提高信噪比有利；而后面的放大級(jí)，由于信號(hào)幅度較大，工作點(diǎn)則應(yīng)取高些[ICQ 可在（~5mA）間選取， UCEQ 也可取高些]。此外，為保證工作點(diǎn)的穩(wěn)定，晶體管的基極偏置電阻不能選的過(guò)大。而功率放大器的工作點(diǎn)則應(yīng)根據(jù)電路的類型來(lái)確定。2. 計(jì)算元件數(shù)值確定了電路結(jié)構(gòu)及工作點(diǎn)，便可根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)要求，計(jì)算出電路中各元件的數(shù)值和必須掌握的交直流參數(shù)，并標(biāo)注在原理圖上，作為制作和調(diào)整的依據(jù)。（三）元器件選擇有了合適的電路，其技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還有賴于正確選用元器件的質(zhì)量。即便是質(zhì)量可靠的同類元器件，若品牌不同，其損耗、噪聲系數(shù)、穩(wěn)定性或失真度及失真成分也可能不同。這也是同樣的電路，采用不同品牌的元器件時(shí)會(huì)導(dǎo)致音質(zhì)方面的差異的原因所在。從圖 21 和 22 的有關(guān)曲線中，我們可以很直觀的看出這種差異。8 / 38（四）驗(yàn)證定型按設(shè)計(jì)要求制作的放大器，還應(yīng)進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試和客觀聽(tīng)音評(píng)價(jià)，驗(yàn)證其是否達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)和音質(zhì)水準(zhǔn)。若不能達(dá)標(biāo)，應(yīng)分析其原因，有目的的反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，使之趨于完善，直至符合技術(shù)指標(biāo)要求，方可予以定型。9 / 38三．晶體管前置放大器前置放大器依其用途的不同可分為話筒放大器、線路放大器、唱頭和磁頭均衡放大器等幾種類型。前置放大器可以由單管放大器和多級(jí)放大器構(gòu)成。它們之中若加入負(fù)反饋，又可稱為負(fù)反饋放大器，并且還有電容耦合和直接耦合之分。（一） 基本單元電路形形色色的放大器，不管它們的電路怎么復(fù)雜，都是由一些最基本的放大單元電路組合而成。最基本的放大單元電路是用一只晶體管構(gòu)成的共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路和共集電極放大電路。這三種基本單元電路既可單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)放大器，又可互相組合起來(lái)，構(gòu)成共射共射、共射共基、和共射共集等常用復(fù)合放大單元電路或多級(jí)放大器，因而它們是放大器的基礎(chǔ)。（二）負(fù)反饋放大器1. 負(fù)反饋放大器的特點(diǎn)施加了負(fù)反饋的放大器稱為負(fù)反饋放大器。過(guò)高的增益對(duì)電路有害無(wú)益，它可能導(dǎo)致信噪比劣化或影響電路的穩(wěn)定，如產(chǎn)生自激等，應(yīng)設(shè)法使之降低。降低電路增益除了修改電路參數(shù)之外，最有效的是給電路加負(fù)反饋，它不僅可以使電路增益達(dá)到期望值，還可以降低失真、拓寬頻響提高信噪比和電路穩(wěn)定性等許多好處。10 / 38負(fù)反饋放大器電路之意圖如圖 的一部分回送到輸入端。當(dāng)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)反相便成為負(fù)反饋。其結(jié)果使輸入信號(hào)被削弱。如果輸出信號(hào)電壓為 UO，反饋信號(hào)電壓為 UF，UF/UO 就稱為反饋系數(shù) F，即：F=UF/UO在施加深度負(fù)反饋時(shí)，負(fù)反饋放大器的增益 KF（閉環(huán)增益）約為反饋系數(shù)的倒數(shù)，即；KF=1/F。加有深度負(fù)反饋的放大器，其增益幾乎與晶體管參數(shù)無(wú)關(guān)，而僅取決于反饋系數(shù) F，這就顯著提高了放大器增益的穩(wěn)定性，且大大的簡(jiǎn)化了放大器增益的計(jì)算過(guò)程。引入負(fù)反饋后，放大器的頻響也被展寬了。其原理可以借助圖 32 的頻響曲線來(lái)加以說(shuō)明。由于放大器高頻和低頻的輸出電壓是逐漸下降的，施加負(fù)反饋后，高頻和低頻段的反饋電壓也隨之逐漸減小，中頻段的反饋電壓則相對(duì)的較高且穩(wěn)定不變，從而使電路中頻段的增益下降幅度較大，高、低頻段的增益下降幅度逐漸變小，反映在頻響曲線上，就是中頻段的平坦部分變寬了。負(fù)反饋放大器降低失真的原理可以用圖 33來(lái)說(shuō)明。當(dāng)給無(wú)負(fù)反饋的放大器輸入一個(gè)正弦波時(shí)，由于晶體管的非線性使輸出信號(hào)產(chǎn)生波形失真，如11 / 38正半周幅度大，負(fù)半周幅度小。施加負(fù)反饋后，由于反饋信號(hào)取自輸出端，也是正半周幅度大負(fù)半周幅度小，與輸入信號(hào)相加后，輸入信號(hào)變的負(fù)半周小正半周大了，被放大后，輸出信號(hào)的波形就可以得到修正。施加負(fù)反饋的這種凈輸入信號(hào)失真，正好補(bǔ)償了放大器的非線性失真。2. 負(fù)反饋放大器類型由于取得反饋信號(hào)的方法，以及反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的連接關(guān)系不同，負(fù)反饋可以分為電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋四種基本類型。 （特點(diǎn)見(jiàn)表 1）3. 負(fù)反饋的應(yīng)用負(fù)反饋有時(shí)在本級(jí)應(yīng)用，有時(shí)則是跨即應(yīng)用。在一個(gè)電路中，可能只用一種負(fù)反饋，也可能綜合應(yīng)用幾種負(fù)反饋。（1） 在要求輸入電阻高、輸出阻抗低的電路中，應(yīng)用電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（2） 多級(jí)前置放大器的輸出端增設(shè)一級(jí)設(shè)計(jì)輸出器可使電路增益穩(wěn)定且有較低的輸出阻抗。（3） 如只需提高輸入阻抗，可在第一級(jí)增設(shè)射級(jí)輸出器或采用多級(jí)串聯(lián)負(fù)反饋。（4） 若希望減小電路的輸入、輸出電阻，又要求電路盡可能簡(jiǎn)單，可采用單級(jí)或多級(jí)電壓并聯(lián)負(fù)反饋。（三） 直流放大器1. 直流放大器通常指放大直流電壓或電流的放大器。其主要特點(diǎn)是級(jí)間采用直接耦合，低頻響應(yīng)很好，工作頻率可達(dá)到零，或接近零。由于避免了耦合電容寄生電感的影響，其高頻響應(yīng)也很好?，F(xiàn)代高保真放大器為擴(kuò)展高低頻響應(yīng)或避免耦合電容對(duì)電路其他性能的不良影響，也普遍采用了直流放大器。由于級(jí)間摒棄了耦合電容，放大器中任何一點(diǎn)直流電位的變化都將引起輸出端直流電位的變化。因而直流放大器輸出端點(diǎn)位對(duì)溫度變化和元器件參數(shù)的變化12 / 38和電源的波動(dòng)反映十分敏感，即便在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，也會(huì)受各種不穩(wěn)定因素的影響而發(fā)生緩慢變動(dòng)，這就是“電位漂移” 。若發(fā)生在輸出端為零電位的放大器，則稱為“零點(diǎn)漂移” 。用于音頻功率放大的 DC 放大器，零點(diǎn)漂移應(yīng)設(shè)法限制在177。150mV 之內(nèi)，以免影響電路性能或損壞元器件。直流放大器的零點(diǎn)漂移可由以下兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量：（1） 在指定時(shí)間內(nèi)折合到輸入端的最大漂移電壓值。（2） 溫度每變化一度，輸出端的漂移電壓折合到輸入端的漂移電壓值。在音頻 DC 放大器中，通常采用差分電路和具有正或負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻或二極管構(gòu)成的偏置電路以及施加直流負(fù)反饋等措施來(lái)抑制電位漂移。2. 單端直流放大器與單端交流放大器一樣，單端直流放大器通常也采用一組電源，有時(shí)因偏置電路的需要，會(huì)再增加一組輔助電源。單端直流放大器用于音頻放大時(shí)，均工作于甲類狀態(tài)。由于電路為直接耦合，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意前后級(jí)之間直流電位的配合，滿足前后級(jí)工作點(diǎn) 的要求。3. 差分放大器 差分放大器也 屬于直流放大器，它 不僅具有良好的抑制 零點(diǎn)漂移和共模信號(hào) 的能力，而且具有比 一般放大器更為優(yōu)良的線性。在多級(jí)音頻放大器的第一級(jí)和集成電路中，差分放大器幾乎是不可缺少的。典型電路與基本特征1）典型電路差分放大電路的典型電路如圖 34 所示，其結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱性，兩邊三極管的特性及偏置電路均相同，發(fā)射極電阻則是兩管共用的。電路有正、負(fù)兩個(gè)輸入端，信號(hào)可從兩個(gè)輸入端平衡輸入，也可采用不平衡輸入，這時(shí)，信號(hào)從其中一個(gè)輸入端輸入，另一個(gè)輸入端接地。放大后的信號(hào)從兩管的集電極輸出。其輸出電壓13 / 38與兩個(gè)輸入端信號(hào)之差成正比，故稱為差分放大器。2）抑制零點(diǎn)漂移由于兩邊的電路對(duì)成，無(wú)論是電源電壓的波動(dòng)還是溫度的變化，對(duì)兩管的影響必然相同。而 ΔUsc 為 Usc1 和 Usc2 之差，故這一相同的影響可以在 ΔUsc 中被互相抵消。3）共模增益與共模抑制比對(duì)于差分放大器，總是希望對(duì)有用的差模信號(hào)具有較大的放大能力，對(duì)無(wú)用的共模信號(hào)的放大作用為零，即具有抑制作用。差分放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，用“共模抑制比” （CMRR）來(lái)表示，其值為差模信號(hào)放大倍數(shù) KD 與共模信號(hào)放大倍數(shù) KC 之比，即 CMRR=KD/KC。對(duì)圖 34 所示的雙端輸出差分電路來(lái)說(shuō)，只要電路完全對(duì)稱，即可做到 KC=0,即CMRR 無(wú)窮大。由于電路不可能做到完全對(duì)稱，所以 CMRR 常為一有限值，CMRR 越大，放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)，共模干擾信號(hào)對(duì)電路影響越小。四、功率放大器功率放大器在電路形式上與前置放大器基本相同，但由于它工作魚(yú)高電壓、大電流狀態(tài)，要驅(qū)動(dòng)的是低值負(fù)載，所以分析和選擇上與前置放大器有所不同。（一） 功率放大器設(shè)計(jì)要點(diǎn)功率放大器的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是，在晶體管安全工作前提下，所輸出的不是真功率盡可能大。因而，設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意：1. 保證晶體管的安全使用一般情況下，希望功率放大器能給出盡可能大的不失真功率，這就意味著晶體管的工作狀態(tài)已接近極限，處于危險(xiǎn)的邊緣，因而設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確所用的晶體管14 / 38的極限參數(shù)，將晶體管的工作狀態(tài)嚴(yán)格控制在安全區(qū)之內(nèi)，不允許超出極限參數(shù)范圍。晶體管極限參數(shù)有三個(gè)：（1） 集電極最大允許耗散功率 PcmPc 能使管子發(fā)熱，故 PC 要有一個(gè)最大允許值 Pcm，超過(guò)此值時(shí)，管子