【文章內(nèi)容簡介】 功放領(lǐng)域,目前廣泛應(yīng)用的人然是晶體管模擬功放。這類功放技術(shù)成熟,電路穩(wěn)定,款式,檔次,種類非常多,價(jià)格優(yōu)勢大。數(shù)字功放的技術(shù)發(fā)展逐步完善,是集成了多種新技術(shù)的功放中的黑馬,夠符合專業(yè)功放的使用要求,具有大功率,高效率,智能化,網(wǎng)絡(luò)化,高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是有較大的失真度(數(shù)字功放參數(shù)標(biāo)示)。因?yàn)閮r(jià)格的因素,目前主要應(yīng)用在中高端及網(wǎng)絡(luò)音頻領(lǐng)域。純數(shù)字功放指除了音箱接口為模擬外,音頻的輸入,處理,放大都以數(shù)字形式進(jìn)行的一類功放。不同于D類工作的模擬信號功放,這類功放工作方式與傳統(tǒng)模擬功放完全不同,克服了模擬功放固有的一些缺點(diǎn),并具備了一些獨(dú)有的特點(diǎn)「9」。1)過載能力和功率儲備數(shù)字功放電路的過載能力軟軟高于模擬功放。模擬功放正常工作時(shí)功放管工作在線性區(qū),隨著過載量的增加,工作點(diǎn)進(jìn)入功放管的飽和區(qū),此時(shí)的非線性放大會產(chǎn)生大量諧波成分,諧波失真度急劇增加,音質(zhì)變壞。數(shù)字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區(qū)和截止區(qū),只要功放管不損壞,失真度不會迅速增加。2）高效率數(shù)字功放采用開關(guān)放大電路,效率極高,可達(dá)75%90%(模擬功放效率僅為30%到50%),工作時(shí)基本不發(fā)熱。沒有模擬功放的靜態(tài)電流消耗,能量幾乎都轉(zhuǎn)換為音頻輸出。無前后模擬放大,負(fù)反饋電路,有更好的瞬態(tài)響應(yīng)。3)無交越失真和匹配失真數(shù)字功放對開關(guān)管的配對無特殊要求,不需要嚴(yán)格的挑選即可使用,不存在交越失真和匹配失真。模擬功放為保證其電聲指標(biāo),采用負(fù)反饋電路,為抑制寄生振蕩,采用相位補(bǔ)償電路,會產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。4)易與揚(yáng)聲器匹配模擬功放中的功放管內(nèi)阻較大,所以在匹配不同阻值的揚(yáng)聲器時(shí),模擬功放電路的工作狀態(tài)會受到負(fù)載(揚(yáng)聲器)大小的影響。(開關(guān)管的內(nèi)阻加慮波器內(nèi)阻),相對于負(fù)載(揚(yáng)聲器)的阻值(48Ω)很小,與揚(yáng)聲器的匹配簡單。此外數(shù)字功放還具有體積小(1U高度的數(shù)字功放可以做到幾千瓦輸出功率),重量輕(只有十幾公斤),聲像定位準(zhǔn)確,維修方便，生產(chǎn)調(diào)試簡單等優(yōu)點(diǎn)。誰在啊數(shù)字功放的不斷改進(jìn),成本不斷下降,其替代模擬功放大規(guī)模應(yīng)用于音響領(lǐng)域?qū)⒑芸鞎?shí)現(xiàn)「10」。 模擬音頻功率放大器傳統(tǒng)的模擬音頻功率放大器工作時(shí)，直接對模擬信號進(jìn)行放大，工作期間必須工作于線性放大區(qū)，功率耗散較大，雖然采用推挽輸出，減小了功率器件的承受功率，但在較大功率情況下，仍然對功率器件構(gòu)成極大威脅，功率輸出受到限制。此外，模擬功率放大器還存在以下的缺點(diǎn)：1)電路復(fù)雜，成本高。常常需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的補(bǔ)償電路和過流，過壓，過熱等保護(hù)電路，體積較大，電路復(fù)雜。2)效率低，輸出功率不可能做的很大。1)A類放大器：A類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的工作點(diǎn)Q設(shè)定在負(fù)載線的中點(diǎn)附近，晶體管在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi)，所以瞬態(tài)失真和交替失真較小。電路簡單，調(diào)試方便。但效率較低，晶體管功耗大，效率的理論最大值僅有25%，且有較大的非線性失真。由于效率比較低。2)B類放大器：B類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的靜態(tài)點(diǎn)在（VCC，0）處，當(dāng)沒有信號輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。在Vi的正半周期內(nèi)，Q1導(dǎo)通Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當(dāng)Vi為負(fù)半波正弦波，所以必須用兩管推挽工作。其特點(diǎn)是效率較高（78%），但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點(diǎn)是“交越失真”較大。~ ，QQ2都無法導(dǎo)通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設(shè)計(jì)師摒棄。3)AB類放大器：AB類放大器的主要特點(diǎn)是：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期，必須用兩管推挽工作?？梢员苊饨辉绞д?。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，晶體管功耗較小的特點(diǎn)。 數(shù)字功放和模擬功放對比詳解1)過載能力與功率儲備：數(shù)字功放電路的過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模擬功放。模擬功放電路分為A類、B類或AB類功率放大電路，正常工作時(shí)功放管工作在線性區(qū)；當(dāng)過載后，功放管工作在飽和區(qū)，出現(xiàn)諧波失真，失真程度呈指數(shù)級增加，音質(zhì)迅速變壞。而數(shù)字功放在功率放大時(shí)一直處于飽和區(qū)和截止區(qū)，只要功放管不損壞，失真度不會迅速增加。2)交越失真和失配失真:模擬B類功放在過零失真，這是由于晶體管在小電流時(shí)的非線性特性而引起的在輸出波形正負(fù)交叉處的失真。而數(shù)字功放只工作在開關(guān)狀態(tài)，不會產(chǎn)生交越失真。3)功放和揚(yáng)聲器的匹配:由于模擬功放中的功放管內(nèi)阻較大，所以在匹配不同阻值的揚(yáng)聲器時(shí)，模擬功放電路的工作狀態(tài)會受到負(fù)載（揚(yáng)聲器）大小的影響。(開關(guān)管的內(nèi)阻加濾波器內(nèi)阻)，相對于負(fù)載（揚(yáng)聲器）的阻值（4~8Ω）完全可以忽略不計(jì)，因此不存在與揚(yáng)聲器的匹配問題。4)瞬態(tài)互調(diào)失真:模擬功放幾乎全部采用負(fù)反饋電路，以保證其電聲指標(biāo)，在負(fù)反饋電路中，為了抑制寄生振蕩，采用相位補(bǔ)償電路，從而會產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。數(shù)字功放在功率轉(zhuǎn)換上沒有采用任何模擬放大反饋電路，從而避免了瞬態(tài)互調(diào)失真。5)聲像定位:對模擬功放來說，輸出信號和輸入信號之間一般都存在著相位差，而且在輸出功率不同時(shí)，相位失真亦不同。而數(shù)字功放采用數(shù)字信號放大，使輸出信號與輸入信號相位完全一致，相移為零，因此聲像定位準(zhǔn)確。6)升級換代:數(shù)字功放通過簡單地更換開關(guān)放大模塊即可獲得大功率。大功率開關(guān)放大模塊成本較低，在專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊。7)生產(chǎn)調(diào)試:模擬功放存在著各級工作點(diǎn)的調(diào)試問題，不利于大批量生產(chǎn)。而數(shù)字功放大部分為數(shù)字電路，一般不需調(diào)試即可正常工作，特別適合于大規(guī)模生產(chǎn)。第二章　工作原理 系統(tǒng)概述、設(shè)計(jì)思路功率放大器的作用是給音響放大器的負(fù)載（揚(yáng)聲器）提供一定的輸出概率。當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，效率盡可能高。功放常見的電路形式有OTL（OutputTransformerless）和OCL(OutputCapacitorless)電路。有用集成運(yùn)算放大器和晶體管組成的功放，也有專用集成電路功放。LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻或電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，工作電壓范圍寬,412Vor518V，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,且外圍元件少。設(shè)計(jì)功放電路由輸入級、中間級和輸出級三部分組成的：輸入級是由100uF的耦合電容及100k的電位器組成的，它具有隔直、調(diào)節(jié)音量及增益的作用；中間級是由集成運(yùn)放LM386以及由RRVC2等組成的可調(diào)增益放大電路；輸出級是由低通濾波器及揚(yáng)聲器組成的，其中L1為高頻扼流圈；由于該電路為雙聲道功率放大器，所以下部分電路與上部分電路完全對稱，故電路原理同上「11」。 系統(tǒng)組成與工作原理 LM386的工作原理。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級放大電路。 LM386的工作原理「12」第一級為差分放大電路，T1和TT3和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。二極管D1和D2為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386是一個(gè)單電源供電的音頻功放，為美國國家半導(dǎo)體公司產(chǎn)品，采用8引線雙列直插封裝和貼片式。 LM386音頻功率放大器的引腳排列「13」。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。LM386的電源電壓412V或518V(LM386N4)；靜態(tài)消耗電流為4mA；電壓增益為20200dB；在8腳開路時(shí)，帶寬為300KHz；輸入阻抗為50K；。盡管LM386的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產(chǎn)生非常討厭的噪聲「14」。1)通過接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來改變增益，斷開時(shí)增益為20dB。因此