【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 直流飽和性能差，極易產(chǎn)生雜音干擾，因此在一些頂級(jí)功放中的應(yīng)用又受到一定限制，尤其是一些純A類功放。近年來由于技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)型變壓器的這一先天缺點(diǎn)已經(jīng)逐步得到改善，在國(guó)外的一些高檔功放上環(huán)型變壓器的身影又多了起來。其他的變壓器不是那么常用，所以就不再敘述了。 由于大容量的需求，電源系統(tǒng)中的濾波電容器清一色的都使用電解電容器 ，在功放中所見的電容器標(biāo)法規(guī)格常有容量（uF）、工作電壓（V）、紋波電流（A）。通常在功放中所見的單個(gè)大電容器最大容量為25000uF。一般功放中的總?cè)萘考s為100,000uF，或稍小一些。 那么是不是電容器就無限制地越大越好嗎？當(dāng)然錢是個(gè)要考慮的因素，另一方面 ，越大的電容器也面臨著另一個(gè)問題，幾乎容量大的電解電容器都會(huì)伴隨有微小的電感量，這是因?yàn)殡娊怆娙萜鞅旧硎蔷沓陕菪隣畎b在鋁殼中制造而成的，這會(huì)導(dǎo)致其高頻特性劣化。 另一方面我們經(jīng)?？梢娫陔娫瓷鲜褂脼V波電感器來改善電源品質(zhì)，利用電容和電感在交流電源上形成LC濾波電路可以大大降低高頻雜波干擾，使進(jìn)入電源系統(tǒng)的交流電更潔凈。其次可以使用大型的濾波電感器串聯(lián)在變壓器初級(jí)線一圈及次級(jí)線圈上來降低紋波，穩(wěn)定電源。最常見的是在兩個(gè)并聯(lián)的電容之間串聯(lián)一個(gè)電感，形成Л型濾波器，此舉可有效改善電源。在電源上能夠舍得花大錢用電感的功放，其品質(zhì)自然也有很好的保證。 整流二極管在電源中占有很重要的地位，它將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。雖然許多人對(duì)快速恢復(fù)整流二及管大加推崇，但如在線性電源中使用普通二極管，并且在每一個(gè)二極管上并聯(lián)一個(gè)小電容，也同樣可以大大改善噪聲干擾 。 對(duì)功放采用穩(wěn)壓電路供電是一個(gè)好方法，記得安裝位置也要正確，要置于濾波電容之前，其輸出直接接到濾波電容上，濾波電容的電容量也不可減少，不能因?yàn)椴捎昧朔€(wěn)壓措施就減少濾波電容。變壓器也一樣不能偷工減料?？傊?，電容、變壓器得用上如同沒有使用穩(wěn)壓電路之前大小，才可得到穩(wěn)壓的效果。這樣的做法，需要花不少銀兩，因 此比較經(jīng)濟(jì)的做法是將功放的前級(jí)（電壓放大級(jí)等耗電少的部分）與功率放大級(jí)分開供電，僅對(duì)前級(jí)進(jìn)行穩(wěn)壓供電，功率放大級(jí)則不作穩(wěn)壓。除了穩(wěn)壓之外，相對(duì)應(yīng)也可以做恒流電源的設(shè)計(jì)，供給放大線路固定的電流，則可得到穩(wěn)定、無波動(dòng)的電壓，若線路的前級(jí)再配上穩(wěn)壓電路的話，更是可以得到意想不到效果。 整流濾波電路我們所用的功放需要的電源都是先將交流市電經(jīng)變壓器降壓或升壓后，通過整流器變?yōu)槊}動(dòng)直流電，然后經(jīng)過電容、電感、電阻或三極管構(gòu)成的濾波電路濾波，使之變?yōu)椴y系數(shù)很小的平滑直流電，方可為音響設(shè)備使用，以上的過程中涉及到了“整流”和“濾波”兩個(gè)過程。下面介紹下整流濾波電路。由于二極管D的單向?qū)щ娦裕挥性谧儔浩鰾次級(jí)電壓U2為正半周時(shí)，才有電流流過負(fù)載，故稱半波整流。其輸出電壓的平均值：UL＝Um2／π≈式中，Um2為交流電壓U2的峰值。在這個(gè)脈動(dòng)電壓中，除了直流分量之外，還含有大量的交流分量。，可見，半波整流電路輸出電壓的交流分量比直流分量還要大，這樣的脈動(dòng)直流電是不能直接用于音響設(shè)備的，須在電路輸出端加接濾波電路，所以加入一個(gè)濾波電路，它一般由電容、電感、電阻及三極管構(gòu)成，其中最簡(jiǎn)單常用的是加接濾波電容[]。這樣，由于電容具有充放電作用，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，電壓U2同時(shí)向電容C充電，使電容兩端的電壓接近U2的峰值Um2；當(dāng)二極管截止時(shí)，電容C則向負(fù)載RL緩慢放電，直至Uc＝U2時(shí)，二極管才再次導(dǎo)通，C再次被充電，使Uc再次升高（此處Uc所指是電路加在濾波電容C上的電壓）。如此反復(fù)地充放電。，比未加濾波電容時(shí)平滑多了，但仍存在少量的交流分量。這種采用電容濾波的整流電路，稱為容性負(fù)載整流電路。 半波整流濾波電路波形 半波整流電路盡管加了電容濾波，輸出電壓的紋波系數(shù)（紋波系數(shù)是指交流分量有效值與直流分量的比值）仍偏大，因而不能用于音頻功放電路中，為了獲得更小的波紋系數(shù)，滿足高保真放大器的需求，它是采用雙二極管整流的電路。為實(shí)現(xiàn)全波整流，電源變壓器B次級(jí)繞組應(yīng)具有中心抽頭0(實(shí)際運(yùn)用時(shí)，0端應(yīng)接地)。這樣，當(dāng)次級(jí)繞組l端為正時(shí)，2端便為負(fù)，D導(dǎo)通，而截止，負(fù)載有電流ID流過；當(dāng)1端為負(fù)，2端為正時(shí)，D截止，而導(dǎo)通，負(fù)載又有電流流過?？梢?，不管次級(jí)繞組是處于正半周還是負(fù)半周狀態(tài)，負(fù)載均有單向脈動(dòng)直流電流過。當(dāng)未接濾波電容時(shí)。 從波形比較我們就可以看出，全波整流濾波電路輸出的脈動(dòng)電壓平均值為半波整流電路的2倍，即：UL＝2Um／π≈0．636Um2由于輸出電壓的平均值UL＝Um／（1＋／fRLC）所以我們知道，增大濾波電容C的容量，可以減小波紋系數(shù)（紋波系數(shù)＝）,提高輸出電壓的平均值，這是優(yōu)點(diǎn)，而且，使用大的濾波電容時(shí)，由于放電時(shí)間常數(shù)較大，應(yīng)付瞬間大動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)可起到“ 儲(chǔ)水池”的作用。但是電容加大了，充電時(shí)間常數(shù)也變大了。當(dāng)瞬間大信號(hào)消耗了電容的能量后，如此會(huì)導(dǎo)致電壓的恢復(fù)時(shí)間變長(zhǎng)，使后繼信號(hào)的輸出疲軟，給人以后勁不足之感。此外，濾波電容過大時(shí)，開機(jī)浪涌電流也過大，很容易損壞整流管。可見，濾波電容并不是越大越好，選用時(shí)要講究科學(xué)，避免浪費(fèi)。如果將加大電容增加的費(fèi)用，用于電源變壓器增容，效果一定會(huì)更好。 橋式整流濾波電路其特點(diǎn)是整流器由四只橋接的二極管構(gòu)成，故次級(jí)繞組無論在正半周還是負(fù)半周期間，橋的兩臂均有一只二極管正向?qū)āＫ耘c全波整流一樣，在一個(gè)周期的正負(fù)半周均有同一方向的電流流經(jīng)負(fù)載。其輸出電壓波形、電壓平均值以及波紋系數(shù)的計(jì)算方法都與全波整流電路相同。我們可以參考上面提及的全波整流的公式。 橋式整流電路雖然多用了兩只二極管、但電路的反向電壓由兩只二極管串聯(lián)來共同承受，二極管的耐壓可減小一半。此外，該電路流經(jīng)次級(jí)繞組的電流為正弦波，變壓器無直流磁化現(xiàn)象，鐵芯不易飽和，變壓器的體積可更小一些。所以這種整流濾波電路應(yīng)用最為廣泛。 常用整流濾波電路特性參數(shù)電路形式半波整流電容濾波全波整流電容濾波橋式整流電容濾波交流輸入電壓有效值(U2) U2U2+ U2 負(fù)載開路時(shí)的輸出電壓U2U2U2帶負(fù)載時(shí)輸出電壓近似值（UL） U2 每個(gè)二極管反相峰值電壓（UR）2U22U2U2每個(gè)二極管直流電流（Im） Im 穩(wěn)壓電路，但是如果用來直接為前置放大器供電，其波紋系數(shù)偏大，會(huì)影響放大器的信噪比指標(biāo)。所以高質(zhì)量的前置放大器，一般都要采用穩(wěn)壓電源供電，即主整流濾波電路的輸出電壓經(jīng)一個(gè)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓之后，再供放大器使用。這樣，所輸出的直流電壓不僅波紋系數(shù)更小，而且相當(dāng)穩(wěn)定，不會(huì)受負(fù)載電流和市電變化影響、使放大器的信噪比和穩(wěn)定性大大提高。常用的穩(wěn)壓電路主要有以下幾種。二極管穩(wěn)壓電路串連型穩(wěn)壓型電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路4 方案論證及闡述 設(shè)計(jì)要求(1)額定功率大于雙30w(2)％(3)頻率響應(yīng)為40HZ到20KHZ(4)噪聲電壓小于5mv(5)整機(jī)效率大于60％ 方案論證根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，結(jié)合我們前面對(duì)功率放大器的介紹，我們這個(gè)功率放大器可以用分立元件組成，也可以用集成電路完成?，F(xiàn)在我就具體情況具體分析，針對(duì)我們這種高保真初級(jí)制作者，分立元件的方案比較有難度，因?yàn)樽龇至⒃x好電路，參數(shù)恰當(dāng)，元件性能優(yōu)秀，甚至要求一些元件具有極端的對(duì)稱性，而且最好還要制作調(diào)試得好才行。所以我選擇用集成芯片來做這個(gè)設(shè)計(jì)。下面我將在集成芯片這個(gè)范圍來選擇我的方案。那現(xiàn)在我們來看看一些集成功放，相對(duì)來說比較熟悉的有：LM187TDA2040A、TDA1514等。其中TDA2040A功率裕量不大，而TDA1514外圍電路比較復(fù)雜（因?yàn)樗苣_數(shù)多達(dá)9個(gè)），而且容易自激，有40W的輸出功率，如此會(huì)增加對(duì)變壓器的要求，降低整個(gè)音響系統(tǒng)的性價(jià)比。這兩種功放的低頻特性都欠佳，LM1875外圍電路簡(jiǎn)單，電路成熟，低頻特性好，保護(hù)功能齊全，雖然說它的工作電壓推薦值為25V，但是LM1875在相對(duì)低電壓下的表現(xiàn)也是很出色的，唯一的缺點(diǎn)就是高頻特性不是很好（Band Width 70KHZ），考慮到高保真音響的頻域要求和LM1875的性價(jià)比，因此選擇LM1875做后級(jí)放大。然后考慮到功率要滿足230W，所以將4片LM1875駁接成橋式推挽電路（BTL），此時(shí)理論上的輸出功率可以達(dá)到250W。從前面對(duì)前置放大器的簡(jiǎn)介中我們得知前置放大器相當(dāng)重要，現(xiàn)在很多的HI－END的前置功放的價(jià)格就比很多發(fā)燒友用的整套功率放大器還貴。筆者認(rèn)為，不同的運(yùn)放，由于內(nèi)電路結(jié)構(gòu)不向，失真成分也就可能有所差異，這種差異最終會(huì)以音色上的差別表現(xiàn)出來。就高保真而言，選用時(shí)以不帶個(gè)性的為好。然而現(xiàn)代音響多使用數(shù)碼音源，選用音色溫暖型的則可在一定程度上彌補(bǔ)其聲音偏干、偏冷的不足。從這個(gè)意義上講，高價(jià)的運(yùn)放不一定就是最佳選擇，重要的是根據(jù)其音色特點(diǎn)是否能與整機(jī)或系統(tǒng)配合或取長(zhǎng)補(bǔ)短來決定取舍。同時(shí)還要看它能否適應(yīng)電路的工作條件或性質(zhì)。此外，由于人耳生理?xiàng)l件的限制，當(dāng)器件的性能指標(biāo)達(dá)到一定程度以上時(shí)，所帶來的音質(zhì)方面的改善已難以分辨。故盲目地追求高性能，結(jié)果可能適得其反、如選用的運(yùn)放帶寬過大，元件排列、布線稍有不當(dāng)、就會(huì)導(dǎo)致自激；而有時(shí)則是—種浪費(fèi)，所得到的不過是心理上的滿足而己。而本設(shè)計(jì)要求噪聲電壓5mv，那么也就是說要求設(shè)計(jì)前置放大輸入交流短接到地時(shí)，RL=8的電阻負(fù)載上的交流噪聲電壓要低于5mv，因此要選用低噪聲運(yùn)放。結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，覺得選擇NE5532這款久負(fù)盛名的當(dāng)年的“運(yùn)放之皇”，雖然只是中低端的產(chǎn)品，但是其內(nèi)部為JFET（結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)）,聲音特點(diǎn)總體來說屬于溫暖細(xì)膩型，驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)，恰好與我們要接的數(shù)碼音源的那種數(shù)碼聲相配合，減少數(shù)碼聲的味道。雖然說選擇有很多新的運(yùn)放比NE5532更有“膽管聲”，但是到目前為止來說，NE5532以它在電壓，轉(zhuǎn)換速率，增益帶寬等方面的優(yōu)異指標(biāo)，以及與LM1785相同的轉(zhuǎn)換速率，杜絕了瓶頸的存在的種種因素，加上NE5532正品也只要8元人民幣。這些因素足以說明它的性價(jià)比是相當(dāng)?shù)母?。所以就選擇了NE5532為前置放大芯片。音調(diào)控制芯片，這是因?yàn)橐话阏Z言和音樂，在重放音樂時(shí)所需的頻率范圍不同。語言放音的頻率范圍為100Hz到幾KHz, 交響樂放音的頻率范圍則大于40Hz—14kHz，這樣它們對(duì)放大電路的頻響就要求不同。再加上放音環(huán)境的差異，每個(gè)人在聽覺上的習(xí)慣和愛好不同，所以在放大器中就需要加入音調(diào)控制電路，用它來按實(shí)際需求突出或減弱高音區(qū)或低音區(qū)，以期改善聽音效果。還有，人耳對(duì)不同頻率的聲音的靈敏度是不同的，所以要增加一個(gè)響度控制電路，將低頻信號(hào)的聲強(qiáng)提高。, 查閱資料后發(fā)現(xiàn)其信噪比不高，頻帶窄，動(dòng)態(tài)小，失真大。同時(shí)也查閱了TDA1524的資料，此芯片的聲音太冷，帶有10倍的增益，和末級(jí)的電平配合不太好，噪聲也太大。最后查了下LM1036的相關(guān)資料。發(fā)現(xiàn)LM1036技術(shù)成熟，外圍電路不復(fù)雜，信噪比高，聲道隔離度也大，還有其他的優(yōu)點(diǎn)。所以就選擇了LM1036來作為音調(diào)芯片。因?yàn)橐繇憣?duì)電源的要求很高,開始考慮直流伺服穩(wěn)壓電源，但是后來考慮到該電路太過復(fù)雜，所以在直流伺服穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些小改進(jìn)，也就是本設(shè)計(jì)中要選擇的一個(gè)橋式電路。而橋式電路的優(yōu)點(diǎn)在前面的介紹電源章節(jié)也很詳細(xì)地介紹了,所以在這里不仔細(xì)介紹。而雙橋整流濾波電路，加穩(wěn)定，更加獨(dú)立，所以就選擇了它。 具體方案闡述(1)音調(diào)芯片LM1036①芯片介紹LM1036是一個(gè)電壓控制的雙聲道，音調(diào)（高/低音）、音量、左右音量平衡調(diào)節(jié)IC。它還帶有一個(gè)等響度開關(guān)，用以補(bǔ)償在小音量時(shí)的人耳特性曲線。因?yàn)樗怯秒妷嚎刂普{(diào)節(jié)，可以用單片機(jī)控制電路去調(diào)節(jié)音調(diào)、音量、平衡、等響度等，可以完全不用討厭的雙聯(lián)（或單聯(lián)）電位器，就算用也不會(huì)對(duì)音質(zhì)有影響，以下就是它的一些特性：工作電壓：9V～16V音量控制范圍達(dá)75dB音調(diào)控制范圍達(dá)177。15dB聲道隔離度≥75dB低失真：，%高信噪比：，信噪比高達(dá)80dB外圍電路簡(jiǎn)單圖 音調(diào)模塊電路②音調(diào)電路原理圖及分析音頻信號(hào)是先經(jīng)過LM1036，增益為1，也就是0dB。因?yàn)槲矣玫耐鈬娐肥荓M1036的典型電路，所以我們知道，由C9,C5 ,C8,C4可以決定低頻和高頻的幅度及相位。從下面的公式（：C4=C5,C9=C8）Bass Response＝ Treble Response=：對(duì)于左聲道（Lout）和右聲道（Rout）的信號(hào)，當(dāng)＝＝0時(shí)，此時(shí)低頻和高頻都增加到最大，也就是音箱發(fā)出的聲音低音和高音都最大了。當(dāng)＝＝1時(shí)，則相反。在圖中我們可以看到C4=C5=，C8=C9=。如此的話，在40HZ和16KHZ處便可以獲得15dB的幅度增益。改變高音電容C4，低音電容C8的取值，可以獲得不同的提升和衰減特性。但是此時(shí)中頻段卻不會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)檎{(diào)音的原理決定了這點(diǎn)，所謂提升或衰減高、低音，都是相對(duì)于中音而言的。先把中音作一個(gè)固定衰減（或加深負(fù)反饋）然后讓高音或低音衰減小一些（或負(fù)反饋輕一些），就算是得到提升。LM1036輸出阻抗為20歐，具有立體聲系統(tǒng)的全部音調(diào)、音量和平衡控制，音調(diào)，平衡進(jìn)行控制。它還具有單獨(dú)的開關(guān)式響度控制器電路。這些功能全部是用電位器改變直流控制電壓來實(shí)現(xiàn)的，電位器本身并不通過音頻信號(hào)，所以電位器與電路板之間的連接線不會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)引入交流聲。各個(gè)控制電路的具體位置及功能，此處不在謷述。（2）前置放