【正文】 且認(rèn)為該極是沒有噪聲的，然后對整體電路增加一個反饋系數(shù)為 Fv 的反饋網(wǎng)絡(luò)。 常州工學(xué)院計算機信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 13 O12uOu1 圖 310 引入反饋前后輸出波形 可以抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲 對于放大電路來說，噪聲或干擾是有害的。與曲線 1 相比，在輸出電壓幅度相同的情況下，斜率雖然變小了，但增益因為輸入信號的大小而改變的程度卻大大減小了，這個說明 Uo 與 U1 之間幾乎呈線性關(guān)系，亦即減小了非線性 失真。 UO和 U1 間的這種非線性關(guān)系，說明若輸入信號幅度比較大，輸出就會產(chǎn)生非線性失真。引入負(fù)反饋后，可以使這種非線性失真減小。則 dAf/Af=(1/a+AF)dA/A 該式表明，引入負(fù)反饋后，增益的相對變化量為開環(huán)增益相對變化量的 1/(1+AF)，即閉環(huán)增益的相對穩(wěn)定度提高了， (1+AF)越大，即負(fù)反饋越深， dAf/Af 越小，閉環(huán)增益的穩(wěn)定性也就越好。 在一般情況下，增益的 穩(wěn)定性常用有、無反饋時候的增益的相對變化量來進行衡量。反饋網(wǎng)絡(luò)一般由穩(wěn)定性能優(yōu)于半導(dǎo)體三極管的無源器件（ R、C）組成。 使用負(fù)反饋后可以可以使閉環(huán)增益下降之外還會影響放大電路的很多別的性能。如上圖所示，當(dāng) Ui 一定的時候，由于負(fù)載電阻 RL 減小而使 Uo下降時，該電路能自動進行一下調(diào)節(jié)過程R L U o U f U i d ( = U i U f )U o 可見，電壓負(fù)反饋能夠減小 Uo 受 RL等變化的影響，說明電壓負(fù)反饋放大電路具有較好的恒壓輸出特性。顯然 Fu=R1/（ R1+Rf）。 綜合上述所述，該圖是電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。在放大電路的輸入端，反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)與輸入回路中，反饋信號與輸入信號以電壓形式比較，因而是串聯(lián)反饋。下圖是電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的一個實際電路，電 阻 Rf 與 R1 構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，它跟基本放大電路 A 之間的連接方式上圖相同。常州工學(xué)院計算機信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 11 交流反饋：反饋的是交流部分，影響放大電路的帶寬、增益、輸入電阻、輸出電阻等等 反饋放大電路中根據(jù)對輸入信號的影響可以分為正 反饋和負(fù)反饋兩種，正反饋是指使凈輸入信號比沒有引入反饋的時候增加了，負(fù)反饋只是指凈輸入信號比沒有引入反饋時減少。反饋具體實現(xiàn)了輸入信號對輸入信號的反作用。 本設(shè)計中主要用到的線性放大電路是反相輸入放大電路。 反饋：將放大電路輸出量，通過某種方式送回到輸入回路的過程。系統(tǒng)方案的總體設(shè)計 9 功能模塊所用器件 運算放大器： NJM5532M 旋轉(zhuǎn)電位器： 100K 功放 IC： TDA7294 三極管： NPN 型 9014， PNP 型 SS8550 穩(wěn)壓二極管： IN4741 二極管： IN4148 各種規(guī)格電阻與電容 功放設(shè)計常用電路簡介 10 第 3 章 功放 設(shè)計常用 電路 簡介 在功放設(shè)計中，常用的電路是：三極管常用電路、基本線性放大放大電路、反饋放大電路、 RC 濾波 電路。整體電路框圖如圖 21 所示 從主板過來的音頻信號運算放大器 （ 放大音頻信號電壓 ）功放芯片 （ 放大音頻信號的功率 ）揚聲器音量控制電位器電位器 （ 低頻音和高頻音控制 ）運算放大器 （ 放大音頻信號中高低頻電壓 ）靜音控制電路主板過來的靜音信號 圖 21 系統(tǒng)整體框圖 初步打算在功放的第一級放大中放大倍數(shù)為 倍， 使的第一級出來的信號滿足接口板的要求， 高低音大小控制區(qū)域的放大倍數(shù)大概是 倍左右，功放芯片處反饋放大倍數(shù)大約為 10倍左右 。 系統(tǒng)的電源采用線性電源來進行供電，供電電壓為 +20V， +5V 和 +8V，因為 是線性電源，所以 +20V 平時的電壓接近 30V，當(dāng)功率過大的時候，電壓下降到一定的電壓，但滿足設(shè)計要求的最大輸出功率。 本系統(tǒng)的靜音控制電路的 靜音 控制信號也是由主板發(fā)出，當(dāng)發(fā)出信號為低電平的時候，靜音控制電路開始工作。輸出的音頻信號再通過一個電位器，達(dá)到控制其音量大小的目的。主板提供的音頻信號首先經(jīng)過 的電容進行濾波，濾波之后通過反向放大器對音頻信號進行放大。以 A 計權(quán)來說，其數(shù)值會較不計權(quán)高約會分貝。 在許多產(chǎn)品說明書中的規(guī)格表數(shù)據(jù)后面，常常會有一個 A 字，意思是 Aweight,即 A 計權(quán)，計權(quán)的意思是指將某個數(shù)值按一定規(guī)則權(quán)衡輕重地修改過，由于人耳對中頻特別敏感，所以如果一臺放大 器的中頻段訊噪比足夠大的話，那么即使訊噪聲比在低頻和高頻段稍低，人耳也不易察覺。衡量放大器的訊噪比是好或者是壞沒有嚴(yán)格的判別 數(shù)據(jù)，一般來說以大約 85dB 以上為佳，低于此值則有可能在某些大音量聆聽情況下，在音樂間隙中聽到明顯的噪音。以功北率計算訊噪比： S/N=10 log 以電壓計算訊噪比： S/N=10 log 由于訊噪比和功率或者是電壓成對數(shù)關(guān)系，要提高訊噪比的話便要大幅度地提高輸出值和噪聲值之比，舉例來說，當(dāng)訊噪比為 100dB 時，輸出電壓是噪聲電壓的一萬倍，以電子線路來說，這并不是一件容易的事。 訊號噪聲比（ Signal Noise Ratio）簡稱訊噪比或信噪比，是指有用訊號功率與無用的噪聲功率之比。目的是制造“重低音”去取悅消費者。所以膽機聲音甜美，音樂感豐富也就不難理解。因為諧波電平和頻系統(tǒng)方案的總體設(shè)計 7 率成反比，所以 2 次諧波幅度大，影響也大，其余的由於幅度小，所以影響也大，其余的由於幅度小，所以影響輕微，雖然二次諧波技術(shù)上講是 失真，但由於其頻率是基波的一倍，剛好是一個倍頻程，也就是說右以和基波組成音樂上的純八度。 諧波失真并非完全一無是處，膽機的聲音之所以柔美動聽，原因之一是膽機主要產(chǎn)生偶次諧波失真。將一個訊號的頂部齊平削去一塊明顯地是一種嚴(yán)重的波形畸變。由圖中可見，當(dāng)輸出功率接近最大值時，諧波失真急劇增加。圖四表示出兩臺典型晶體管雙聲道放大器的諧波失真與訊號頻率的關(guān)系曲線。 廠商在標(biāo)定產(chǎn)品的諧波失真時，通常只給出一項數(shù)據(jù)，例如 %等。但都有一個共通點，那就是諧波的頻率越高，其幅度越小。百分比小即表示放大器所產(chǎn)生的諧波少，也就是說訊號波形被扭曲的程度低。 放大器的線路充滿著各種各樣電子零件，接線和焊點，這些東西可多或少都會降低放大器的線性表現(xiàn)，當(dāng)音樂訊號通過放大器時，非線性特性會使音樂訊號產(chǎn)生一定程度的扭曲變形，根據(jù)前述理論這相當(dāng)於在訊號中加入了一些諧波，所以這種訊號變形的失真被為諧波失真。 無論是基波或諧波本身都是“純正”的正弦波 ，但它們合成在一起時卻會產(chǎn)生出許多廳形怪狀的波形 。為了方便區(qū)別，由樂器所產(chǎn)生的諧和波常被為泛音（ Overtone）。其大小種類由弦線的物理特性決定。 任何一個自然物理系統(tǒng)在 受到外界的擾動后大都會出現(xiàn)一個呈衰減的周期性振動。除此之外相位失真也和瞬態(tài)響應(yīng)有關(guān)，尢其是和近年來日益受到重視的瞬態(tài)到調(diào)失真有著密的關(guān)系。相位失真是指訊號由放大器輸入端至輸出端所產(chǎn)生的時間差（相位差）。順帶一提的是，頻應(yīng)曲線圖實際上是有 兩幅的，在控制工程中“波特圖”（ Bode Plot）。有一點必須指出的是半功率點對某些電子設(shè)備及自動控制系統(tǒng)雖有一定的意義，但對音響器材就未必合適，因為人耳對聲音的解析度可達(dá)到 分貝。這個數(shù)分貝點有另外一個名稱，叫做半功率點（ Half Power Point）。理論上只需要做到 20 至 2萬周頻率響應(yīng)平直就已足夠，但是真正的樂音中含有的泛音（諧波）是有可能超越這個范圍的，加上為了改善瞬態(tài)反應(yīng)的表現(xiàn)，所以對放大器要求有更高的頻應(yīng)范圍，例如從 10 Hz~100 kHz 等。 在眾多技術(shù)指標(biāo)中，頻率響應(yīng)是最為人們所熟悉的一種規(guī)格。當(dāng)不平衡狀態(tài)嚴(yán)重時，由于相互“倒灌”可導(dǎo)致功率放大器的損壞。電路電橋要求每個雙聲道放大器的技術(shù)指標(biāo)完全相同，保持 0 點電位始終保持 0 電位。雙通道立體聲橋接后理論上是每聲道的 4 倍功率，實際上的輸出功率約為 3 倍。輸出電壓不變的情況下將 8 Ω 改變成 4 Ω，理論上輸出功率會增加 2 倍，但因功率放大器內(nèi)部直流電源容量和晶體管耗數(shù)功率的限制，實際上可提高功率為 倍。提高功率放大器輸出功率的方法 有兩種方法。峰值功率是指功率放大器在處理音樂信號時能夠在瞬間輸出的最大功率。最大輸出功率是在不考慮失真的情況下，給功率放大器輸入足夠大的信號電平，將音量開至最大時，功率放大器所能輸出的最大功率。以及系統(tǒng)總體方案是確定的 。 而且 能夠解決大多數(shù)功放 開關(guān)機噪聲能夠 大的問題 。從而滿足設(shè)計要求，完成功放的設(shè)計。這樣可以解決開關(guān)時產(chǎn)生的噪聲 4 問題。 因為從主板發(fā)出的音頻信號比較微弱，所以在電容充放電的時候，一個微弱的噪聲信號經(jīng)過放大后都會產(chǎn)生很大的噪聲，因為開關(guān)機的時候，有很多電容進行充放電，能夠產(chǎn)生噪聲信號的電容很多，所以不可能對每一個產(chǎn)生 噪聲信號的電容進行控制。關(guān)機的時候則是利用電容的放電對芯片進行控制。 因為音頻信號都得通過功放芯片輸出，所以控制噪聲的最好辦法是對功放芯片進行控制。 課題研究的目的和意義 單純的從主板發(fā)送出來的音頻信號不足以驅(qū)動高功率的揚聲器并且其信號很微弱，所以需要對音頻信號的幅度及其功率進行放大 。而線性電源就是說，隨著功放輸出功率的變化，它能夠為功放芯片提供的電壓也會出現(xiàn)變化。 根據(jù)我在公司工作了那么長時間以及在維修部門修理了那么多的功放板 的經(jīng)驗 來看 ，公司的功放都是采用穩(wěn)壓電源來進行供電。 目前功放設(shè)計中的熱點與難點 因為本設(shè)計主要是運用于電子琴中，所以研究的都是電子琴功放輸出的問題 。所以如何更好地解決成本和 EMI 等問題，是 D 類放大器一個必然的發(fā)展趨勢。 與傳統(tǒng)的 AB 類放大器相比， D 類功放由于架構(gòu)原因芯片成本還相對較高，另外外部通常還需要加濾波電路，成本阻礙了一部分用戶使用 D 類功放?？梢哉f，從系統(tǒng)方面考慮，它們的開銷相差不多。而 D 類放大器由于效率高、功耗小，因而可以省去散熱片。而在廣為詬病的音質(zhì)方面，經(jīng)過業(yè)界的努力， D 類放大器的音質(zhì)已與 AB類放大器沒有區(qū)別。 AB類放大器的效率大約是 50％左右，而 D 類放大器的效率在 80％以上，甚至還可以達(dá)到 90％。漏 源極電壓降大，因此產(chǎn)生很大的 IDS 3 VDS 瞬時功耗。與 B 類電路控制相似，需要有一些控制，使 AB 類電路能供給或吸取大的輸出電流。很小的直流偏置電流足以避免交越失真，音質(zhì)很好。不過， B 類放大器電路音質(zhì)較差，這是因為輸出電流過 0時，存在非線性行為 (交越失真 )，晶體管在開 /關(guān)狀態(tài)間變化。以推挽 式的方法單獨控制其輸出晶體管，使 MH 器件給揚聲器提供正電流， ML器件吸收負(fù)電流。使用 A類放大器的輸出級音質(zhì)可能不錯，但是功耗太大，這是因為流過輸出級晶體管 (此處我們并不需要 )的直流偏置電流常比較大，沒有流到揚聲器 (此處才是我們想要的 )。功耗的大小與輸出晶體管使用的偏置辦法關(guān)系很大。輸出級也可采用MOS 管實現(xiàn)。 A 類、 B類 AB類以及 D類的功耗比較： 線性放大器輸出級直接與揚聲器相接 (有時通過電容器 )。但是，實際困難還是非常大的，因為 200kHz 的高功率方波是不是好的出發(fā)點尚不清楚；從失真的角度來看，為保證采樣頻率的有效性，必須將一個陡峭截止頻率的低通濾波器插入放大器與揚聲器之間，以消除絕大部分的射頻成分，這至少需要 4 個電感 (考慮立體聲 )，成本自然不會低。這類放大器，一般用于射頻放大，很難找到用于音頻放大的實例。不過筆者認(rèn)為，它的正當(dāng)使用在于它對 A 類 (甲類 )的補充，且當(dāng)面向 低 負(fù) 2 載阻抗時可繼續(xù)較好地工作。 AB 類 (甲乙類 )放大器在輸出低于某一電平時，兩個輸出器件皆導(dǎo)通，其狀態(tài)工作于 A類 (甲類 )；當(dāng)電平增高時，兩個器件將完全截止，而另一個器件將供給更多的電流。 AB 類 (甲乙類 )放大器，實際上是 A 類 (甲類 )和 B 類 (乙類 )的結(jié)合，每個器件的導(dǎo)通時間在 50— 100％之間，依賴于偏置電流的大小和輸出電平。這類放大器可以說是最為流行的一種放大器，也許目前所生產(chǎn)的放大器有 99％是屬于這一類。這一類作為輸出級時，需要在開始設(shè)計之前就把所要驅(qū)動的阻 抗是多低搞清楚。這一措施的最大優(yōu)點是它不會突然地耗盡輸出電流，如果負(fù)載阻抗低于標(biāo)定值，放大器會短期出現(xiàn)截止現(xiàn)象，在失真上可能略有增加，但不致出現(xiàn)直感上的嚴(yán)重缺陷。 A 類放大器在結(jié)構(gòu)上，還有兩類不同的工作方式。 A類 (甲類 )放大器，是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。 隨著半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和發(fā)展，放大器的設(shè)計得到了更多的自由。主要因為人類的聽覺是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種，也是最基本的一種。 音頻放大器已經(jīng)有快要一個世紀(jì)的歷史 了，最早的電子管放大器的第一個應(yīng)用就是音頻放大器。放大出來的信號會因為，電源，地線等問題，使得放大出來的信號中存在一定的噪聲信號，這時候就需要根據(jù)經(jīng)驗使用濾波電路對信號進行過濾。一個好的音響，能夠很好的對弱的音頻信號進行放大，滿足人們的需求。 常州工學(xué)院計算機信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 1 第 1 章 緒論