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第五章 音響工程技術(shù)功放與音箱——功率放大器

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1、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(jìn)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(hù)電路完善音質(zhì)不同工作要求不同技術(shù)指標(biāo) 放大器的輸出功率、頻率響應(yīng)、諧波失真、信噪比等指標(biāo)都是以穩(wěn)態(tài)信號來測量的,這些指標(biāo)統(tǒng)稱為放大器的靜態(tài)性能指標(biāo),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

2、等指標(biāo)都是以非穩(wěn)態(tài)信號來測量的,這些指標(biāo)統(tǒng)稱為放大器的動態(tài)性能指標(biāo),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(fù)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(fù)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

3、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

4、線阻; R0 功放器的輸出內(nèi)阻。 瞬態(tài)互調(diào)失真(TIM) 負(fù)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(qiáng)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

5、電路結(jié)構(gòu)分類(1)互補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)工作的特點,采用互補(bǔ)或準(zhǔn)互補(bǔ)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

6、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(biāo)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(biāo)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(hù)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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

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