第五章 音響工程技術(shù)功放與音箱——功率放大器

功 率 放 大 器北京聯(lián)合大學(xué)北京聯(lián)合大學(xué) 音響工程技術(shù)課程組音響工程技術(shù)課程組專業(yè)放大器 專業(yè)音響系統(tǒng)中的音頻放大器通常被稱為專業(yè)放大器，它可以是帶前級部分和后級功率放大部分的綜合式放大器，也可以是多數(shù)專門用于功率放大功能單一的功率放大器，后者又常簡稱為功放 放大器的任務(wù) 將信號處理單元送來的線路電平信號進行功率放大，驅(qū)動音箱放出聲音 特點 使用在公共場合電路的結(jié)構(gòu)不同保護電路完善音質(zhì)不同工作要求不同技術(shù)指標 放大器的輸出功率、頻率響應(yīng)、諧波失真、信噪比等指標都是以穩(wěn)態(tài)信號來測量的，這些指標統(tǒng)稱為放大器的靜態(tài)性能指標，主要用來說明放大器的基本性能 放大器的瞬態(tài)響應(yīng)、瞬態(tài)互調(diào)失真、相位互調(diào)失真等指標都是以非穩(wěn)態(tài)信號來測量的，這些指標統(tǒng)稱為放大器的動態(tài)性能指標，主要用來說明放大器的瞬態(tài)性能，直接影響著放大器的瞬態(tài)音質(zhì)。輸出功率 額定功率：額定功率是指放大器能長期承受的正弦交變功率。一般用單通道功率值來表述。 最大不失真功率：指功率放大器在配接8負載時，在2020000Hz范圍內(nèi)，輸出信號總諧波失真小于1條件下，所能輸出的最大功率。對立體聲功率放大器來說，常用左聲道功率+右聲道功率來表示。 平均輸出功率：功率放大器工作時，負載功率的平均值稱為平均輸出功率。 峰值音樂功率（PMPO）：是指功率放大器在處理音樂信號時，能夠在瞬時輸出的最大功率。一般用各通道峰值音樂功率之和表示，峰值音樂功率反映頻率響應(yīng) 放大器的頻率響應(yīng)是表明放大器的工作頻率范圍和各頻率幅值程度。頻率范圍用Hz表示，偏差度用dB表示 專業(yè)放大器的頻率響應(yīng)為：20Hz20000+1dB 信噪比（S/N） 指放大器輸出的有用信號電平與輸出噪聲電平之比，用dB表示 動態(tài)范圍 指不失真放大最小信號和最大信號的能力。一般用dB表示小信號和大信號之間的電平差值。 諧波失真（THD） 諧波失真又稱諧波畸變，是放大器的非線性引起的。 諧波失真用各次諧波之和占有用信號的百分比表示。 阻尼特性（FD） 阻尼特性表征功率放大器輸出級內(nèi)阻對揚聲器所起的阻尼作用。 FD= RL /（R0+R） 式中：RL揚聲器的阻抗； R 揚聲器連接線的線阻； R0 功放器的輸出內(nèi)阻。 瞬態(tài)互調(diào)失真（TIM） 負反饋放大器輸入瞬態(tài)峰值信號時，由于晶體管極間電容的滯后作用，使得放大器在瞬間沒有輸出信號而造成的失真， 因放大器在高頻范圍內(nèi)增益下降、相移、晶體管的存貯效應(yīng)等造成反饋信號滯后于輸入信號，致使瞬時過載削波，形成非線性失真劇增。這種動態(tài)非線性失真被稱為瞬態(tài)互調(diào)失真。 互調(diào)失真 多頻率信號通過非線性的放大器時，各個頻率信號之間便會互相調(diào)制，產(chǎn)生出新的頻率分量，形成互調(diào)失真 削波失真 放大器因輸入信號過強造成輸出信號削波而引起的失真 轉(zhuǎn)換速率（SR） 轉(zhuǎn)換速率表示給放大器一個輸入電壓后，在1s時間內(nèi)，其輸出電壓的變化。 專業(yè)放大器的類型 1按電路結(jié)構(gòu)分類(1）互補推挽電路 (2）OTL電路 (3） OCL電路 (4）BTL放大電路2按元器件分類 (1）電子管放大器 (2）晶體管放大器(3）集成電路放大器 3按工作狀態(tài)分類(1）甲類放大器 (2）甲乙類放大器4從外觀分類(1）綜合式專業(yè)放大器 (2）專用放大器 互補推挽電路 利用晶體三極管PNP 型和NPN型極性不同的晶體管能互補工作的特點，采用互補或準互補輸出形式的推挽電路，使得電路具有運用合理、調(diào)整方便、性能優(yōu)良等特點 OTL電路 OTL是英文Output Transformer1ess Line的縮寫，意思是沒有輸出變壓器的放大電路。 由于沒有輸出變壓器，故其電路體積較小，加之采用單電源供電，使電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低 OCL電路 OCL是英文Output Capacitorless Line的縮寫，意思是無輸出電容放大電路。 最大特點是從電路內(nèi)部到揚聲器全部采用直接耦合，中間既無輸入、輸出變壓器，也無輸出電容；其低頻放大不受限制，電聲指標良好 OCL電路工作原理圖 BTL放大電路 BTL是英文Ba1ance Transfor mer1ess Line的縮寫，意思是橋接推挽式放大電路，主要用于集成電路功率放大器。 BTL電路的特點是在較低的電源電壓下能得到較大的輸出功率，但要多用一組放大電路 甲類放大器 甲類放大器的優(yōu)點是失真極小，各項電聲指標高。其不足是功耗大，即使沒有輸入信號，放大器也照常耗能，電源效率不高。 甲乙類放大器 具有甲類放大器的低失真和乙類放 大器的高效率的優(yōu)點 專業(yè)放大器的基本組成 專業(yè)放大器由前置電路、功放電路、電源電路、保護電路等幾個部分組成 音箱和功放的連接 立體聲連接 單聲道連接 橋接立體聲連接 單聲道連接 橋接定壓式功放 為了進行遠距離傳輸音頻信號，減少在傳輸線的能量損耗，以較高的電壓形式傳送功率信號。一般有75V、120V、240V等不同的電壓輸出端子提供使用者選擇。使用定壓式功放要求在功放和揚聲器之間加裝線間變壓器以進行阻抗的匹配，使用多只揚聲器時，其功率總和不得超過功放的額定功率，且傳輸線直徑不能過小