【文章內(nèi)容簡介】 60。 以上兩式表明，當(dāng)2Avp3時，Q1，在f=f0處的電壓增益將大于Avp，幅頻特性在f=f0處將抬高，具體請參閱圖9。當(dāng)Avp≥3時，Q=∞，有源濾波器自激。由于將C1接到輸出端，等于在高頻端給LPF加了一點(diǎn)正反饋，所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高，甚至可能引起自激。五、 二階反相型低通有源濾波器，它是在反相比例積分器的輸入端再加一節(jié)RC低通電路而構(gòu)成。 圖10 反相型二階LPF 圖11 多路反饋反相型二階LPF由圖11可知 對于節(jié)點(diǎn)N，可以列出下列方程 傳遞函數(shù)為 頻率響應(yīng)為 以上各式中第3章 結(jié)構(gòu) 卡拉OK機(jī)電路： 卡拉OK機(jī)電路圖 卡拉OK機(jī)工作原理根據(jù)電路圖可見，全機(jī)由話筒混合放大器（BG1）、帶音調(diào)控制的線路放大器（BGBG3）和BBD混響器（BGBGBGIC1和IC2）三大部分組成。兩路話筒輸入（MICMIC2）分別設(shè)置電平控制W1和W2,兩路話筒信號混合后經(jīng)BG1和BG2放大，分為兩路，一路為直接聲，直接送到BG3組成的音調(diào)控制電路，再分為左、右兩路，與來自其他信號源（如錄音機(jī)、錄像機(jī)或影碟機(jī)）的立體聲音樂伴奏信號Lin和Rin混合，然后一起輸出送往功放。于此同時，分出的另一路信號作為“混響聲”。這個信號經(jīng)BBD延時器做延時處理，處理完畢后又分成兩路，一路經(jīng)由W3調(diào)節(jié)混響電平，同直接聲信號混合，再經(jīng)BG3放大吧輸出。另一路送到BG4再次進(jìn)入BBD電路，從而獲得重復(fù)延時，并逐漸衰減的混響效果。圖中各位器的功能如下：WW2為話筒音量控制；W4為低音控制；W5為高音控制；W3為混響電平控制；W6為混響平衡調(diào)節(jié)（平衡時開關(guān)噪聲最?。?。下面把BBD延時混響電路的結(jié)構(gòu)及原理作進(jìn)一步說明。由MN3207和MN3102兩塊IC組成BBD延時混響器，圖中IC2組成時鐘振蕩器，器頻率由接在IC2的7腳上的阻容元件的時間常數(shù)決定。IC1為BBD器件，3腳位信號輸入端，8為延遲信號輸出端，BGBGBG6為三級有源低通濾波器。BG5和BG6可濾除延遲信號中的池中脈沖殘余成分和其他高次諧波成分；BG4可將主聲道信號中的高、中頻成分濾除，以確保延遲信號的失真是最小和噪聲最低。主聲道信號（即話筒演唱的直達(dá)聲信號）放大后輸入，經(jīng)C1和R1送到后級輸出。還有一部分主聲道信號則經(jīng)C2送入有源低通濾波器（BG4）后，在送往MN3207的3腳進(jìn)行延時處理。延遲聲信號有8輸出后，經(jīng)W6送入BG5和C3反饋到BG4和IC1再延時，形成一串逐漸衰減的延時聲，以模擬回音效果，達(dá)到混響的目的。通過W3調(diào)整混入主聲道的混響聲的幅度，即可調(diào)整混響深度。 功放電路 功放電路概述 在電子產(chǎn)品飛速發(fā)展的今天，分立元件組成的電子產(chǎn)品似乎已經(jīng)逐漸被淘汰出局了，為了緊跟時代的步伐，我決定在功放電路部分使用集成器件，綜合各方面性能指標(biāo)，最終決定使用TDA2030集成塊擔(dān)當(dāng)這一重任。下面我們先具體了解該集成塊的構(gòu)造及性能。 TDA2030簡介 TDA 2030是一塊性能十分優(yōu)良的功率放大集成電路，其主要特點(diǎn)是上升速率高、瞬態(tài)互調(diào)失真小，在目前流行的數(shù)十種功率放大集成電路中，規(guī)定瞬態(tài)互調(diào)失真指標(biāo)的僅有包括TDA 2030在內(nèi)的幾種。我們知道，瞬態(tài)互調(diào)失真是決定放大器品質(zhì)的重要因素，該集成功放的一個重要優(yōu)點(diǎn)。 TDA2030集成電路的另一特點(diǎn)是輸出功率大，而保護(hù)性能以較完善。根據(jù)掌握的資料，在各國生產(chǎn)的單片集成電路中，輸出功率最大的不過20W，而TDA 2030的輸出功率卻能達(dá)18W，若使用兩塊電路組成BTL電路，輸出功率可增至35W。另一方面，大功率集成塊由于所用電源電壓高、輸出電流大，在使用中稍有不慎往往致使損壞。然而在TDA 2030集成電路中，設(shè)計了較為完善的保護(hù)電路，一旦輸出電流過大或管殼過熱，集成塊能自動地減流或截止，使自己得到保護(hù)（當(dāng)然這保護(hù)是有條件的，我們決不能因?yàn)橛斜Ｗo(hù)功能而不適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行使用）。 TDA2030集成電路的第三個特點(diǎn)是外圍電路簡單，使用方便。在現(xiàn)有的各種功率集成電路中，它的管腳屬于最少的一類，總共才5端，外型如同塑封大功率管，這就給使用帶來不少方便。 TDA2030在電源電壓177。14V，負(fù)載電阻為4Ω時輸出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在電源電壓 177。16V，負(fù)載電阻為4Ω時輸出18瓦功率（失真度≤0．5％）。該電路由于價廉質(zhì)優(yōu)，使用方便，并正在越來越廣泛地應(yīng)用于各種款式收錄機(jī)和高保真立體聲設(shè)備中。輸出功率：10 ~ 20W（額定功率）；頻率響應(yīng)：20Hz ~ 100kHz（≤3dB）諧波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）；輸出阻抗：≤。輸入靈敏度：600mV（1000Hz，額定輸出時） 雙電源供電BTL音頻功率放大器電路圖如下（在此僅以左聲為例，右聲道電路與此相同）： 功放電路原理圖 BTL電路工作原理：，TDA 2030（1）為同相放大器，輸入信號Vin通過交流耦合電容C1饋入同相輸入端①腳，交流閉環(huán)增益為KVC①＝1＋R3/ R2≈R3/ R2≈30dB。R3同時又使電路構(gòu)成直流全閉環(huán)組態(tài)，確保電路直流工作點(diǎn)穩(wěn)定。TAD 2030（2）為反相放大器，它的輸入信號是由TDA 2030（1）輸出端的U01 經(jīng)RR7分壓器衰減后取得的，并經(jīng)電容C6　后饋給反相輸入端②腳，它的交流閉環(huán)增益KVC②＝R9/ R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）與TDA 2030（2）的兩個輸出信號U01和U02應(yīng)該是幅度相等相位相反的，即：U01≈UinR3/ R2 U02≈－U01R9/ R5 ∵ R9＝R5 ∴U02＝－U01 因此在揚(yáng)聲器上得到的交流電壓應(yīng)為： Vo＝ U01（ U02）＝ 2U01 ＝ 2U02BTL功放電路能把單路功放的輸出功率（PMONO）擴(kuò)展4倍，但實(shí)際上卻受到集成電路本身功耗和最大輸出電流的限制，該電路若在VS＝177。14V工作時，PO＝28W。若在VS＝177。16V或177。18V（TDA 2030A）工作時，輸出功率會增加，但調(diào)試中應(yīng)密切注視兩塊電路輸出端（④腳 ）的直流電平，它們對地的電平都近似為零。 BTL功放電路為了保護(hù)揚(yáng)聲器，避免燒壞，通常要在揚(yáng)聲器回路中串聯(lián)快速熔斷絲。第4章 調(diào)試 音頻功率放大器頻率響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)措施頻率響應(yīng)也稱為“頻率特性”，是放大器的一個重要指標(biāo)。它描述了放大器對于不同頻率電信號放大率的均勻度。 功率放大器是由許多元件和部件構(gòu)成的電路形式，這些元件和部件有的本身就是電抗元件，有的雖然不是電抗元件但實(shí)際上卻多少具有電抗成分。從電路分析來看，電抗（包括容抗和感抗）的存在，會使放大器對于信號的不同頻率呈現(xiàn)不同的放大能力，這樣的結(jié)果當(dāng)然是我們不希望出現(xiàn)的，它是一種失真，頻率上的失真。 理想的放大器是不應(yīng)當(dāng)存在失真的，包括上面所說的頻率失真。它應(yīng)當(dāng)從直流（0Hz）一直到微米波、納米波，以至于無限高的高頻率都能夠?qū)崿F(xiàn)相同的放大。然而這樣的放大器僅僅存在于我們的抽象思維中，作為實(shí)物它從一開始就沒有出現(xiàn)過，將來可能也不會被制造出來。 混響時間與頻率響應(yīng)間相互矛盾關(guān)系及處理辦法 頻率響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)示我們所接觸到的都只能是“實(shí)際放大器”，它的放大倍數(shù)只能保證在一個頻率范圍內(nèi)有比較均勻地放大，這個“頻率范圍”又被稱為“通頻帶”。按照電子電路分析的通常判斷方法，在通頻帶的兩端，（即3dB），低于這個倍數(shù)以外的頻率部分，我們可以認(rèn)為不是有效的放大。 然而對于功率放大器來說，3dB的不均勻度太粗糙了，所以制定的擴(kuò)音機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中都作了壓縮，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T142001993規(guī)定了高保真音頻放大器的有效頻率范圍的最低要求為： 40Hz~16000Hz（相對于1000Hz的容差在177。） 看來還真是個“最低要求”，門檻很低，按照現(xiàn)在許多廠家的技術(shù)能力可以輕易地邁過去?？墒沁_(dá)到了這個“國家標(biāo)準(zhǔn)”，就能算是臺好功放？ 按國際電工委員會的規(guī)定，高保真功率放大器的頻率響應(yīng)為20Hz~20kHz（177。） 。一些國際著名品牌的放大器，它們所給出的指標(biāo)是20Hz~20kHz（） 這個指標(biāo)向我們表達(dá)的是，到了20kHz以上頻率的時候，頻率響應(yīng)的上限有可能到達(dá)22kHz。 有關(guān)功率放大器的頻率范圍，有很多種標(biāo)示法，區(qū)別都在于括號里的“容差”，很多廠家把容差標(biāo)得比較大，比如20Hz~30kHz（3dB），看上去好像頻率響應(yīng)指標(biāo)挺高的，其實(shí)這個指標(biāo)所反映的實(shí)際水平，很可能還不如一臺標(biāo)有20Hz~20kHz（）的產(chǎn)品。還有一些廠家，干脆就沒有括號里的內(nèi)容，直接標(biāo)上20Hz~40kHz，對于懂行的人來說，像這樣的指標(biāo)可以說沒有什么意義，標(biāo)不標(biāo)都一樣，但是在商場掛上這么一個標(biāo)牌，它的“小聰明”還真的可能起到作用，普通消費(fèi)者容易這樣認(rèn)為：這是一臺高頻特性不錯的功率放大器。 令人沮喪的聽力測試高檔的晶體管功率放大器，它們的頻率范圍有的標(biāo)出了10Hz~100kHz（177。）。 然而人類聽音的頻率范圍是20Hz~20kHz，就是說低于20Hz或者超過20kHz的聲音我們是聽不見的。超出這個范圍的聲音，低端的次聲波，我們還有可能通過其他方式感受到，比如說觸覺，但是對于高端的超聲波，確實(shí)無法感受到。 那么功率放大器的研制者和使用者為什么如此在意要把它做得那么高呢？ 一些發(fā)燒友認(rèn)為，不排除個別人在聽力上的特異性，他們能夠到這種聲音，的確有人聲稱能夠聽到30kHz的聲音（無法驗(yàn)證）。許多人認(rèn)為自己聽力非常好，對于自己能夠聽到20kHz的聲音這一點(diǎn)深信不疑。 其實(shí)在聽力這個問題上，如果經(jīng)過實(shí)際測試（純音），可能大多數(shù)人會受到一定的“打擊”，——原來，自己的聽力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到20kHz！ 在一個合適的音量（比如80dB）下面，用信號發(fā)生器連續(xù)調(diào)變聲頻信號的頻率，由低向高，聲音越來越尖，越來越不容易聽見，你可能會發(fā)現(xiàn)，還沒有到20kHz，甚至剛剛上升到15kHz就已經(jīng)什么也聽不見了，不要不以為然，也許你就是這樣的，不完全是因?yàn)槟挲g因素。聽力過早地出現(xiàn)減退，對于長期在噪聲環(huán)境里工作或生活，對于那些經(jīng)常去迪斯科舞廳、吵鬧的酒吧等等環(huán)境的們，可能尤其如此。 但是請不要沮喪，在這里我要說明的是，即使你的聽力只能達(dá)到15kHz，一臺頻率響應(yīng)上限為100kHx的功率放大器，對于你來說也仍然是非常有意義的。 不可或缺的高次諧波 我們知道聲音的三要素是：音高，音色和響度。 其中“音色”（Timebre）對應(yīng)于電信號的“波形”。 物理學(xué)告訴我們，滿足一定條件的周期函數(shù)，可以通過“傅里葉分析”，表達(dá)成為三角函數(shù)的級數(shù)。樂音的波形是周期函數(shù)，可以分解成為n種不同頻率的正弦波，其中最低頻率的那一個稱之為“基波”（基頻），其余的頻率通常為基頻的整數(shù)倍，它們都被稱之為“諧波”，依次為二次諧波、三次諧波……n次諧波。 舉一個比較特殊的例子：在電子電路的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常用到方波，這種波形經(jīng)過傅里葉變換以后可以得到7次諧波，再以它的基頻是人耳比較敏感的4kHz為例，那么它的7次諧波就是28kHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出20kHz，對于頻率響應(yīng)的上限只能達(dá)到20kHz的放大器，它所能輸出的波形只能是一個被嚴(yán)重“倒角”的方波，從聽感上和一個沒有被“倒角”方波差別就比較大了。 除了方波以外，還有其他一些波形的頻譜更為復(fù)雜，比如鋸齒波——分量從1到8；又比如矩形脈沖——高達(dá)9個分量！ 您也許會說，我們用音響是為了聽音樂，不是為了聽一個信號發(fā)生器產(chǎn)生的音響效果。樂器能夠發(fā)出方波、三角波或者脈沖的聲音來嗎？當(dāng)然，我們從單個樂器的聲音分析中是見不到上述規(guī)范化的波形，但是當(dāng)這些樂器在現(xiàn)場演奏的時候，以及我們周圍的聲音世界就包含有比這些特殊波形更為復(fù)雜的頻譜。使用方波只是為了測試和對比的方便，它可以很直觀地反映出放大器對瞬態(tài)信號的反應(yīng)速度。 作為高保真音響的目的，就是要讓系統(tǒng)發(fā)出來的聲音，聽上去盡可能真實(shí)地還原包括樂器演奏在內(nèi)的各種聲音效果，所以理所應(yīng)當(dāng)去重視那些雖然不能直接被聽見，但是對波形又能構(gòu)成較大影響的高次諧波成分。 一個頻率失真的音響系統(tǒng)，完全有可能造成高次諧波的丟失，從而導(dǎo)致電信號的波形發(fā)生改變。 對于不同的音響產(chǎn)品來說，由于放大器和音箱的原因，諧波成分都有不同程度的損失，造成了波形的變化。波形的這些并不算微小的變化造成了“冷”、“暖”或者“中性”的音色趨向。 由于缺少頻率在20kHz以上的聲音，也往往使得我們一下就能聽出來，——我們是在欣賞音樂會呢，還是在聆聽從一套音響發(fā)出的動靜？ 在追求高保真音響效果的路途上，數(shù)碼錄音技術(shù)已經(jīng)走在了前頭，頻率響應(yīng)已經(jīng)達(dá)到100kHz，而我們的功率放大器卻基本停留在20kHz（）的水平上裹足不前，并且還有好多機(jī)型實(shí)際上達(dá)不到這個水平。 舉足輕重的“音頭” 科學(xué)家在對樂器的聲學(xué)研究中，測試出了不同樂器的聲音頻譜，從這些頻譜來看，很少有超過18kHz的。僅從這一點(diǎn)看，追求超過20kHz的頻率響應(yīng)似乎就缺少依據(jù)。 但應(yīng)當(dāng)指出的是，樂器聲的頻譜分析是在實(shí)驗(yàn)室條件下，建立在樂器持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)出聲音的基礎(chǔ)之上，這與實(shí)際演奏的情況并不完全相同。 音色不令取決于頻譜，因?yàn)閷?shí)際的音樂聲并不是保持穩(wěn)定不變的。事實(shí)上它的頻率和強(qiáng)度都在時刻不停地變化，如果從動態(tài)的方式去觀察，音樂的演奏過程會有許多強(qiáng)烈變化的、次數(shù)非常高的諧波分量。比如說每一個聲音都有開始和結(jié)束，有一個建立和消失的過程，我們稱之為“音頭”和“音尾”，這個過程對于音色的形成占有相當(dāng)重要的地位。 如果對一段樂器的錄音“掐頭去尾”，很可