【文章內(nèi)容簡介】 器產(chǎn)生占空系數(shù) 50 的矩型波，然后用音頻信號對這矩型波信號進行脈沖寬度調(diào)制（ PDM），得到脈寬與信號幅度成正比的調(diào)制脈沖信號，此信號送到由開關(guān)管所組成的功率放大器進行脈沖功率放大，輸出的信號再經(jīng)過一個低通濾波器進行解調(diào)，得到音頻信號推動揚聲器發(fā)聲。 脈沖信號的頻率可根據(jù)失真度要求而定，頻率越高失真越小，當(dāng)脈沖頻率與音頻頻率的最高之比為 10： 1 時失真度約 2。 按功放輸出級放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。 功放的輸出級由一只放大元件 （或多只元件但并聯(lián)成一組）完成對信號正負(fù)兩個半周的放大。單端放大機器只能采取甲類工作狀態(tài)。 甲類單端放大器可以說是音響放大器中最早出現(xiàn)的工作模式，特點在于線路架構(gòu)簡單，放大波型完整，以一個正弦波輸入可以獲得一整個正弦波輸出，以音響系統(tǒng)來說極為理想。但這類放大器同樣面對著輸出功率與效率極低的問題，難以應(yīng)付日益大食的喇叭組合，再加上原件的損耗速度也相當(dāng)厲害，所以在出現(xiàn)有推挽放大器之后就長期處于半興不衰的地步了。 單端放大器的輸出級由一只放大元件（或多只元件但并聯(lián)成一組）完成對信號正負(fù)兩個半周的放大。單端放 大機器只能采取甲類工作狀態(tài)。 推挽放大器的輸出級有兩個“臂”（兩組放大元件），一個“臂”的電流增加時，另一個“臂”的電流則減小，二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對負(fù)載而言，好像是一個“臂”在推，一個“臂”在拉，共同完成電流輸出任務(wù)。盡管甲類放大器可以采用推挽式放大，但更常見的是用推挽放大構(gòu)成乙類或甲乙類放大器。 當(dāng)輸出高電平時，也就是下級負(fù)載門輸入高電平時，輸出端的電流將是下級門從本級電源經(jīng) VT3 拉出。這樣一來，輸出高低電平時， VT3 一路和 VT5 一路將交替工作，從而減低了功耗，提高了每個管的承受能力。又由 于不論走哪一路，管子導(dǎo)通電阻都很小，使 RC 常數(shù)很小，轉(zhuǎn)變速度很快。因此，推拉式輸出級既提高電路的負(fù)載能力，又提高開關(guān)速度。供你參考。 如果輸出級的有兩個三極管，始終處于一個導(dǎo)通、一個截止的狀態(tài)，也就是兩個三級管推挽相連，這樣的電路結(jié)構(gòu)稱為推拉式電路或圖騰柱（ Totem pole）輸出電路。當(dāng)輸出低電平時，也就是下級負(fù)載門輸入低電平時，輸出端的電流將是下級門灌入 VT5。如圖 . 4 圖 按功能不同，可以前置放大器（又稱前級）、功率放大器（又稱后級）與合并式放大器。 功率放大器簡稱功放，用于增 強信號功率以驅(qū)動音箱發(fā)聲的一種電子裝置。不帶信號源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為后級。 前置放大器是功放之前的預(yù)放大和控制部分，用于增強信號的電壓幅度，提供輸入信號選擇，音調(diào)調(diào)整和音量控制等功能。前置放大器也稱為前級。 將前置放大和功率放大兩部份安裝在同一個機箱內(nèi)的放大器稱為合并式放大器，我們家中常見的功放機一般都是合并式的。 按用途不同，可以分為 AV 功放， HiFi 功放。 AV 功放是專門為家庭影院用途而設(shè)計的放大器，一般都具有 4 個以上的聲道數(shù)以及環(huán)繞解碼功能，且?guī)в幸粋€顯示屏。該類功放以真實縈繞 環(huán)境聲效讓觀眾體驗影院效果為主要目的。 HiFi 功放是為高保真地重現(xiàn)音樂的本來面目而設(shè)計的放大器，一般為兩聲道設(shè)計，而且沒有顯示屏。 放大器的發(fā)展趨勢 實際上，選擇放大器在今天是一個相當(dāng)復(fù)雜的事情。其部分原因在于，系統(tǒng)設(shè)計 5 要求的多樣性，以及電路配置的多重性，不同的放大器產(chǎn)品根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同需要在性能上進行折衷。進行放大器設(shè)計的工程師在不斷推動技術(shù)發(fā)展，而在可預(yù)見的未來，這種趨勢還將繼續(xù)演進。目前， ADI 等制造公司，正在將新的工藝技術(shù)、新的封裝技術(shù)，以及新的制造能力進行結(jié)合，制造今天許多挑戰(zhàn)性 應(yīng)用所需的“完美”型放大器。每一種應(yīng)用都是一個不同技術(shù)指標(biāo)的組合體，所以其使用的放大器數(shù)量也將不斷增加才能滿足其要求。與原來的運算放大器相比，今天的產(chǎn)品擴展了帶寬、降低了電源 |穩(wěn)壓器電壓、減小了功耗電流、節(jié)省了 PCB 面積而且降低了成本。隨著對信噪比 (SNR)要求的增加，以及實際信號處理在家用電器和工業(yè)設(shè)備中得到越來越廣泛的應(yīng)用，這種趨勢還將繼續(xù)發(fā)展。 放大器的制造工藝和電路設(shè)計 讓我們對需要外部補償和外部失調(diào)調(diào)整元件的放大器 (比如 LM709)做一簡單的歷史性回顧。這些產(chǎn)品中的大多數(shù)，都是采用雙極型工藝在兩英寸晶圓上制造而成；它們僅提供雙列直插 (DIP)封裝和 TO99 金屬圓殼封裝，并且其主要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)儀器 |儀表儀表；其低功耗特性意味著從177。 15 V 電源中吸取幾毫安 (mA)電流；制造商給出的技術(shù)指標(biāo)只強調(diào)其直流（ DC）參數(shù)；這些產(chǎn)品合格率低，但是價格很高。 在當(dāng)今的精密放大器領(lǐng)域，微弱信號設(shè)計工程師關(guān)注一些重要因素，例如低電源電流、低失調(diào)電壓、低噪聲、低偏置電流等。最新放大器采 用創(chuàng)新設(shè)計和工藝，能夠提供不斷超越用戶期望的性能。設(shè)計工程師使用電路和產(chǎn)品測試技術(shù) (例如自穩(wěn)零、Digitrim 數(shù)字微調(diào)、熔絲熔斷和激光微調(diào)電阻器等方法 )，促進優(yōu)化每一項技術(shù)指標(biāo)，從而設(shè)計出幾項具體參數(shù)接近理想指標(biāo)的放大器。像 AD8628 這樣的放大器，已經(jīng)將其失調(diào)電壓指標(biāo)優(yōu)化到幾微伏 (μ V)。 制造商在工藝技術(shù)的各個方面都取得了重大進步。這些進步允許放大器設(shè)計工程師充分發(fā)揮每種工藝的性能和功能。 CMOS 工藝已經(jīng)從先進技術(shù) (受到數(shù)字微處理器推動 )的進步中獲益，模擬放大器設(shè)計工程師們也早利用其獲得了低成本下 的高性能。過去，超高性能放大器產(chǎn)品都需要利用雙極型工藝進行設(shè)計；現(xiàn)在，模擬放大器設(shè)計工程師能夠克服 CMOS 工藝電壓噪聲較高的缺點，兼?zhèn)涞驮肼暫统推秒娏?(可能來自氧化物絕緣柵極 )。為達到這一目的， ADI 公司已經(jīng)開發(fā)了專有的 iCMOS 工業(yè) CMOS工藝，并于不久前推出了具有最低噪聲 ( nV/√ Hz)的 CMOS 放大器 AD8651，和擁有超低電源電流 (每放大器 1 微安 )的 AD8500。 但是，目前許多高性能運算放大器仍然使用雙極型工藝，因為這種工藝可以提供明顯的模擬設(shè)計優(yōu)勢，而且?guī)缀醪恍枰M行性能折衷。各 種新的工業(yè)雙極型工藝，例如 ADI公司的 iPolar溝道隔離工藝技術(shù)，通過先進的制造工藝和結(jié)型場效應(yīng)管 (JFET)等器件，顯著減小了管芯尺寸。這些在制造工藝上的新進展，允許放大器設(shè)計工程師開發(fā)出具有無與倫比性能參數(shù)的產(chǎn)品。其中一個例子是 AD8599，它將寬帶噪聲減小到幾乎測不到的程度 (1 nV/√ Hz)。 在高速放大器領(lǐng)域，超快速制造工藝 (ultrafast processes)允許 ADA48991等器件具有 310 μ V/s 的轉(zhuǎn)換速率和 250 MHz 的帶寬。 雖然管芯尺寸在不斷減小，但與此同時放大 器性能卻在盡一切可能進行提高，這就使得我們能夠能放大器封裝尺寸縮小到令人難以置信的程度，縮小到甚至裸眼觀察不到的水平。 對于那些需要采用 AA 電池 (5 號電池 )或鎳金屬氫化物 (NiMH)電池供電的應(yīng)用而言，尺寸和功耗都是首要關(guān)注的問題?，F(xiàn)在，放大器的工作電源電壓已經(jīng)降低到 6 V，并且仍然在減小。當(dāng)完全需要精密、低電壓工作和低功耗時， AD8500(1μ A 電源電流 )是最佳選擇。只需單節(jié)電池供電，精密放大器就能工作。為了節(jié)省功耗，許多放大器產(chǎn)品還需要智能關(guān)斷電路。 將其它功能與放大器集成在一起也可以降低系 統(tǒng)誤差。例如， AD8555 可為傳感器信號調(diào)理應(yīng)用提供許多前所未有的優(yōu)勢，例如增益調(diào)整、失調(diào)調(diào)整和故障檢測電路。集成度的進一步增加可以包括線性度校正、頻率成形或其它功能，以便開發(fā)更多完整的解決方案。 制造工藝和設(shè)計趨勢將繼續(xù)為用戶提供更低價格、更小封裝且提高指標(biāo)的器件，RR 性能和功耗等現(xiàn)存問題，將繼續(xù)得到改進，而放大器則會更接近于其“理想”狀態(tài)。 工藝和封裝技術(shù)的不斷進步，能夠在更小的封裝內(nèi)繼續(xù)提高集成度，從而增加功能并提高性能。放大器還要集成其它功能，當(dāng)然，這也會是在非常小的封裝內(nèi)。各種封裝材料的 進步，還有望實現(xiàn)集成度更高的參數(shù)所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。 未來提供的放大器產(chǎn)品，也應(yīng)該更易于設(shè)計到系統(tǒng)中。而制造商們，也將把更多的精力集中在放大器的設(shè)計五金 |工具上。傳統(tǒng)的 PSPICE 模型將被更為精準(zhǔn)的模型所取代，后者包括了更多的放大器參數(shù)。附加的工具有助于分析放大器的穩(wěn)定性、 DC誤差和 AC 誤差。設(shè)計工程師使用 SPICE 模型模擬已選放大器的通用性能，從而可以選擇元件、快速配置電路、施加信號并且在網(wǎng)上評估放大器的通用性能?，F(xiàn)在用戶可以使用在線參數(shù)評估工具，快速有效地完成實時仿真，并且檢測出各種參數(shù)和體系結(jié)構(gòu)中存 在的潛在問題。制造商將開發(fā)出用于網(wǎng)站的向?qū)Чぞ撸瑸樵O(shè)計工程師的問題提