音箱放大电路的设计与制作 毕业论文.doc

1 音箱放大电路的设计与制作音箱放大电路的设计与制作 摘摘 要要 音响是指除了人的语言、音乐之外的其他声响，包括自然环境的声 响、动物的声音、机器工具的音响、人的动作发出的各种声音等。 音响大概包括功放、周遍设备（包括压限器、效果器、均衡器、 vcd、dvd 等） 、扬声器（音箱、喇叭）调音台、麦克风、显示设备 等等加起来一套。其中，音箱就是声音输出设备、喇叭、低音炮等 等。一个音箱里包括高、低、中三种扬声器，三种但不一定就三个。 本次设计就是一个基于家用的音响放大设备，具有良好的声音调节 系统和多个音源切换系统。 关键词：音响 放大器 音源 2 目目 录录 第一章 音响放大电路的组成.5 11 音源.5 12 前置放大器.8 13 音调控制器.8 1. 4 功率放大器.9 第二章 设计与说明.13 第三章 音响放大电路其他相关17 3. 1 音响 17 3. 2 运算放大器18 第四章 结论20 元件列表.21 3 第一章第一章 音响放大电路的组成音响放大电路的组成 音响放大电路的结果框图如下： 由图可见，音响放大电路基本上由音源，前置放大器，音调控制器和低频 功率放大器组成。 1. 1 音源音源 音源定义音源定义 1、概要、概要 从字面意思理解就是声音的来源，即声音来自何方。它主要把声音完全 准确地表现出来。 2、分类、分类 分为两种形式，外置式，它不受声卡的制约，声音的质量能很好的保存 下来，但是成本要求很高。内置式，也称音源字卡。就是声音的源头，没有音 源，用音响系统还原声音也就 无从谈起。 3、两层含义、两层含义 有两层含义，一是指记录声音的载体，只有先把声音记 录在某种载体上， 才谈得上用音响设备把载体上的声音还原出来，这些 载体是音响系统中声音的 来源，所以叫音源。音源的另一层含义，是指播放音源载体的设备。时间上连 续、而且幅度随时间连续变化的讯号称为模拟讯号（例如声波 就是模拟讯号， 音响系统中传输的电流、电压讯号也是模拟讯号） ，记录和处理模拟讯号的音源 就是模拟音源，例如磁带/卡座、lp/lp 唱机。模拟音源记录和处理的讯号是声 音（准确地说应该是从声音转换而来的电讯号）的本来面目，可以直接用传统 的放大器放大，处理起来方便直 接；数码音源记录、处理的都是 0 和 1 排列组 合形成的抽象二进制数据流，非常不直观。声波是模拟的，不能直接为数码音 源使用，必然通过转换设备转为数字讯号，才能记录在数码音源载体上。播放 时，数码音源 设备读出的数据不能直接由传统的放大器放大，必须先转换为模 拟讯号才行。可见，数码音源讯号处理过程要复杂得多。但数码音源优点很突 出：信噪比和动态范围远胜模拟音源，讯号经多次复制和多个传输环节后质量 不下降，这一点模拟音源无论如何也办不到。 音音源源基基础础 什什么么是是音音源源？音音响响系系统统常常用用的的音音源源有有哪哪些些？ 顾名思义 ，音源就是声音的源头，没有音源，用音响系统还原声音也 就无从谈起。 音源有两层含义，一是指记录声音的载体，只有先把声音记 4 录在某种载体上，才谈得上用音响设备把载体上的声音还原出来，这些载体是 音响系统中声音的来源，所以叫音源。常见的音源载体有 cd（小型激光唱片） 、 盒式磁带、lp（密纹唱片）等，现在又出现了 dvd-a（音频 dvd） 、sacd（超级 音频 cd）等更先进的新型载体。上述载体中，磁带是可以反复录放的，也就是 说，使用者可以更改磁带上的内容，而其他载体的讯息由工厂一次性灌制在里 面，无法再改变。当然，随着电脑的日益普及，最早为电脑工业设计的 cd- r/cd-rw 光盘逐渐进入音响领域，用 cd-r/cd-rw 就可以自己录制讯息，不象 cd 只有工厂出来的录音成品。 音源的另一层含义，是指播放音源载体的 设备。上述 cd、盒式磁带、lp 唱片等音源载体记录着声音讯息，但必须通过 相应的设备才能把讯息读出来，进而以电信号的形式传输给音响系统中的其他 设备。播放 cd 片的设备叫 cd 机，是目前主流的高性能音源设备之一；录放盒 式磁带的设备叫卡座， 当然，以前流行的收录机也能录放磁带，收录机可以看成扩展了功能的卡 座增加了收音、功放部分，还自带扬声器，不过收录机磁带录放部分的性 能通常远不及卡座，所以我们现在只谈卡座。当然，由于受到 cd 的冲击，卡座 和磁带的影响力已远不如从前了；播放 lp 唱片的设备叫 lp 唱机。lp 唱片和唱 机曾经是音响系统中性能最好、保真度最高的音源，但同样因 cd 的冲击而走向 衰落。今天，只有少数高级 lp 唱机作为昔日经典继续存活下来，也只有少数对 模拟时代满怀留恋的发烧友还在继续使用 lp，在绝大多数音响爱好者和普通消 费者家里，lp 已经消失了。不过，高级 lp 系统的声音并不一定逊色于当今先 进的数码音响，有些资深发烧友甚至认为，顶级 lp 的声音质感和音乐味是 cd 无法企及的。对 lp 可以用一句话来概括：夕阳无限好，只是近黄昏。 什什么么叫叫模模拟拟音音源源和和数数码码音音源源？主主要要区区别别？ 连续、而且幅度随时间连续变化的讯号称为模拟讯号（例如声波就是模拟 讯号，音响系统中传输的电流、电压讯号也是模拟讯号） ，记录和处理模拟讯 号的音源就是模拟音源，例如磁带/卡座、lp/lp 唱机；时间上不连续、幅度只 有 0 和 1 两种变化的讯号称为数字讯号，记录和处理数字讯号的音源叫做数码 音源，例如 cd/cd 机、dvd-a/dvd-a 播放机、sacd/sacd 播放机等。 模拟 音源记录和处理的讯号是声音（准确地说应该是从声音转换而来的电讯号）的 本来面目，可以直接用传统的放大器放大，处理起来方便直接； 数码音源记录、处理的都是 0 和 1 排列组合形成的抽象二进制数据流，非 常不直观。声波是模拟的，不能直接为数码音源使用，必须通过转换设备转为 数字讯号，才能记录在数码音源载体上。播放时，数码音源设备读出的数据不 能直接由传统的放大器放大，必须先转换为模拟讯号才行。可见，数码音源的 讯号处理过程要复杂得多。但数码音源优点很突出：信噪比和动态范围远胜模 拟音源，讯号经多次复制和多个传输环节后质量不下降，这一点模拟音源无论 如何也办不到。 为何数码音源能有这么出色的性能呢？关键在于数字讯号 中只有 0、1 两种状态，无论外界干扰有多强，只要不影响到对 0、1 这两种逻 辑状态的识别，最后都可以通过整形电路将干扰去除，100%的复原原始讯号。 而模拟讯号的讯息就直接承载在幅度变化上，如果受到一点外界干扰，幅度就 可能变化，讯息也就失真了，这种讯息的损伤是永久性的，无法再修复。 目目前前有有哪哪些些音音源源？ 5 发展到现在，音源大体上分为硬音源与软音源。 所谓硬音源，通 常指声卡本身把音色库集成在芯片上，回放时直接播放，基本不占用系统资源 （比如 cpu） 。它的优点是速度快，没有延迟；缺点是不统一，基于 a 声卡做的 midi 不在 a 种声卡上播放将大失所望；再有就是价格不一，好的声卡价格高高 在上，比如 sb live 系列。总不能让大家都买块 sb live 来听你做的 midi 吧。 另一种硬音源是存在一种叫做音源卡上的，这种卡与声卡不同，是专业用来制 作 midi 的，它基本上就是一个音色库，有些高级一些的可以回放 midi 和更新 音色。优缺点和在硬声卡的基础上，还加上一个就是不是所有人都买一样的音 源卡（更不利于交流） 。 软音源就是独立于硬件，由软件计算产生声音的 回放。它们通常都是基于波表技术，就是把各种音色记录成表格形式，然后根 据乐曲进行“查表” ，然后进行一些包络等计算，从而实现回放的。 目前 的软音源主要有： yamaha xg 系列：100，100+，50，70 等； roland gs 系列：vsc32, vsc88 等； jet、wingroove 等。 这些音源都支持 自身的 midi 标准，midi 本来是乐器的数字接口，广义上是希望成为各种乐器 之间交流的语言，但是事实上它成为了一种不能相互翻译的语言。 midi 标准目前主要分三种：gm、gs 和 xg gm 是 general midi 的简称。它仅提 供最基本的 midi 支持，比如音色选择、音量控制、力度控制、速度控制、声道 调整、感情控制、滑音控制、持音控制（相当于钢琴的延音踏板）等。对于一 般的 midi，细心些做，可以做出比较满意的曲子。 但是随着人们对音乐 的要求，gm 显然有点力不从心了，于是各种新的标准都纷纷出来，一展自己的 风范。其中表现出众的就是 yamaha 的 xg 标准和 roland 的 gs 标准（在软音源 界中） 。 gs 音源总体上音色明亮有力，特别是钢琴音色，我特别喜欢，最 后出的 vsc32 的钢琴音色更是完美，令人爱不释手。不过其管乐，比如长笛等 就表现得电子味很浓，所有使用到长笛的乐曲令人不知所用的是何乐器。说白 了就是不真实。另外，它有个最令底层 midi 制作人员不满的就是它的 50ms 限 制。所有的 rpn(注册了的参数号)、n-rpn(未注册的参数号)和部分 controller(控制器)都需要间隔 50ms 来实现，也就是不能在同一时刻执行多 个控制参数，同时在一些配置较低的计算机上，连 wheel(滑音)控制都受到影 响。大家都知道，音乐是时间与空间(在某一时间，你的手没有按到那个键位 置就表示演奏失败)的艺术，某个效果来迟了 50ms 或者被遗漏，都会给敏感的 人一下子听出来。 xg 音源也有延迟，所有的软音源都有延迟，因为声音 在播放之前要经过计算，再快的计算机也不能不用时间就完成这些计算，但是 没有 50ms 的限制，所有的控制参数都能“立刻”实现，这是我坚持使用 xg 音 源的其中一个重要原因。当然 yamah xg 音源也有其不足的一面：特别是它的钢 琴音色，听起来比较虚渺，密度不够，打击乐也不如 gs 来得实在，听上去都 比较柔弱。但是 xg 通过其广阔的控制参数及强大的 sysx(系统码)，足以弥补 这些过失。通过调整这些参数和系统码，可以对每一音色进行修改，甚至是技 击乐。我在流行钢琴网上发表的罗密欧与茱丽叶 就是最好的一个例子，只 要精通这些参数，原则上可以创造出所有需要的音色。这一部分国内还很少人 掌握（因为连知道有这么回事的人本来就不多） 。 gs 和 xg 音源的共性就 是兼容 gm。这句话是网上评论 gm、gs 和 xg 的人说的。我不完全赞成这一观点： 所谓兼容，应该指用 gm 做的东西在 gs、xg 上听至少不会比用 gm 听起来难听。 但事实上并非如此，有些 gm 标准的 midi，放在 gs、xg 上听简直就是噪音。这 里面最大的原因是各种音源的乐器采样的音量不统一，在 gm 上调整好的各种 6 乐器的音量搭配都是基于 gm 上的音色库，如果这一音色库的某一音色在另外一 款音源上特别小声，就导致听不到；反之，如果特别大声，就可能成为噪音的 创造者。如果兼容不指这一意义，那么 gs 和曲子放到 xg 上也能播放，那为什 么不说 xg 兼容 gs 呢？ 软音源的优点就是独立于硬件，只要安装相应的音 源，就可以听到基于该音源的乐子的效果，该效果是制作该曲子的人所希望听 者听到的。这一点是软音源产生的根本目的。所以，有经验的 midi 制作人，都 不厌其烦的希望听者能使用指定的音源来回放自己做的曲子。否则，一个本来 很好的曲子，因为其“解释者”的“误解”则导致成垃圾的例子是屡见不鲜的。 1.21.2 前置放大器前置放大器 1、前置放大器是指把音频（aux、mic）信号放大至功率放大器所能接受的 输入范围的功能电路。 2、前置放大电路功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额 定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。 3、前置放大电路的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路。 4、各部分的作用： 1）音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音 源通道。 2）输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是 1v 左右。 3）音质控制的作用是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音 质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。 5、功率放大器、 线路放大器和前置放大器的区别和应用 是由前置放大器放大输入的信号，比如通过麦克风拾取的声音信号，由于 它比较弱，需要先被放大到一定的电平才可以到其它级上。通常前置具有较高 的电压增益，可以将小信号放大到标准电平上。 线路放大器是为了传输 使用的，为了减小输送衰减，使接收方得到足够强的信号，输送时要进行电流 放大和推动，有时也需要提高电压输送，比如定压广播就是利用这个原理的。 功率放大器主要是放大电流，这样才能推动低阻的扬声器发出声音。当然，这 个例子是按音频实例讲的，若是射频信号，和这个讲法会有些出入，但是意思 差不多，像发射机的功放，输出是输出到天线上的。 1.31.3 音调控制器音调控制器 声音的高低叫做音调声音的三个主要的主观属性(即音量、音调、音色)之 一。表示人的听觉分辨一个声音的调子高低的程度,音调又称音的高度。音调主 要由声音的频率决定,同时也与声音强度有关。所谓音调控制就是人为地改变信 号中高低频成分的比重，以满足听者的爱好，渲染某种气氛，达到某种效果， 或补偿扬声气系统及放音场所的音响不足。 音调控制器主要是调节、控制音响放大器的幅频特性，一般只对低音频与 7 高音频的增益进行提升或衰减，中音频的增益保持不变。因此音调控制器电路 可由低通滤波器与高通滤波器组成。 1.41.4 功率放大器功率放大器 功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动 整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充 所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽 作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 功功率率放放大大器器简简介介 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率 转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交 流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的 倍， 是三极管的交流 放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基 极电流的 倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压) 是原先的 倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大， 就完成了功率放大。 功功率率放放大大器器种种类类 传统的数字语音回放系统包含两个主要过程： （1）数字语音数据到 模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器 dac)实现 （2）利用模拟功 率放大器进行模拟信号放大，如 a 类、b 类和 ab 类放大器。从1980年代早期， 许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数 据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大 器或者 d 类放大器。 1a 类放大器 a 类放大器的主要特点是：放大 器的工作点 q 设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导 通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性 范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低， 晶体管功耗大，效率的理论最大值仅有25%，且有较大的非线性失真 。由于效 率比较低 现在设计基本上不在再使用。 2b 类放大器 b 类放大器的 主要特点是：放大器的静态点在(vcc，0)处，当没有信号输入时，输出端几乎 不消耗功率。在 vi 的正半周期内，q1导通 q2截止，输出端正半周正弦波；同 理，当 vi 为负半波正弦波(如图虚线部分所示)，所以必须用两管推挽工作。其 特点是效率较高(78%)，但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是 “交越失真“较大。即当信号在-0.6v 0.6v 之间时， q1 q2都无法导通而 引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。 3ab 类放大器 ab 8 类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工 作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高， 晶体管功耗较小的特点。 4d 类放大器 d 类(数字音频功率)放大器 是一种将输入模拟音频信号或 pcm 数字信息变换成 pwm(脉冲宽度调制 )或 pdm(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用 pwm 或 pdm 的脉冲信号去控制大功率开 关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。数 字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数模变换器.放大器由输入信 号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半桥式和全桥式)和低通滤 波器(lc)等四部分组成。d 类放大或数字式放大器。系利用极高频率的转换开 关电路来放大音频信号的。 1 具有很高的效率，通常能够达到85%以上。 2 体积小，可以比模拟的放大电路节省很大的空间。 3 无裂噪 声接通 4 低失真，频率响应曲线好。外围元器件少，便于设计调试。 a 类、b 类和 ab 类放大器是模拟放大器，d 类放大器是数字放大器。b 类和 ab 类推挽放大器比 a 类放大器效率高、失真较小，功放晶体管功耗较小，散热好， 但 b 类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不佳或因 电路参数选择不当而产生交替失真。而 d 类放大器具有效率高低失真，频率响 应曲线好。外围元器件少优点。ab 类放大器和 d 类放大器是目前音频功率放大 器的基本电路形式。 5t 类放大器 t 类功率放大器的功率输出电 路和脉宽调制 d 类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和 d 类功率放大器相当。但它和普通 d 类功率放大器不同的是：1、它不是使用脉 冲调宽的方法，tripath 公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“digital power processing （dpp） ”的数字功率技术，它是 t 类功率放大器的核心。它 把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和 进入扬声器的电流经过 dpp 数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从 而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶体管的切换频率不是固定的， 无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频 带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻” 。3、此外，t 类功率放大器 的动态范围更宽，频率响应平坦。ddp 的出现，把数字时代的功率放大器推到 一个新的高度。在高保真方面，线性度与传统 ab 类功放相比有过之而无不及 。 功功率率放放大大器器原原理理 高频功率放大器用于发发射射级级的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放 大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域 内的接接收收级级可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。高频功 率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带 高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有 9 选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率 放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器 或其他宽带匹配电 路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件，它 将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路 ”课程中已知， 放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类 放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流 通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于 大功率工作。丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频 功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用 于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐 回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。除了以 上几种按电流流通角来分类的工作状态外，又有使电子器件工作于开关状态的 丁类放大和戊类放大。丁类放大器的效率比丙类放大器的还高，理论上可达 100%，但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散 功率或阳极耗散功率）的限制。如果在电路上加以改进，使电子器件在通断转 换瞬间的功耗尽量减小，则工作频率可以提高。这就是戊类放大器。我们已经 知道，在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率，必须采用低频功率 放大器，而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出 的能量转换器。高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大 和效率高，但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大，决定了他们之间有 着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低，但相对频带宽度却很宽。例如， 自20至20000 hz，高低频率之比达1000倍。因此它们都是采用无调谐负载，如 电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率高（由几百 khz 一直到几百、几 千甚至几万 mhz） ，但相对频带很窄。例如，调幅广播电台（5351605 khz 的 频段范围）的频带宽度为10 khz，如中心频率取为1000 khz，则相对频宽只相 当于中心频率的百分之一。中心频率越高，则相对频宽越小。因此，高频功率 放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这后一特点，使得这两种放大 器所选用的工作状态不同：低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类（限 于推挽电路）状态；高频功率放大器则一般都工作于丙类（某些特殊情况可工 作于乙类） 。近年来，宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频 功率放大器，它不采用选频网络作为负载回路，而是以频率响应很宽的传输线 作负载。这样，它可以在很宽的范围内变换工作频率，而不必重新调谐。综上 所述可见，高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大， 效率高；它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同，因而负载网络 和工作状态也不同。 高频功率放大器的主要技术指标有：输出功率、效率、 功率增益、带宽和谐波抑制度（或信号失真度）等。这几项指标要求是互相矛 盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。 例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带 10 宽要求可适当降低等。功率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与 放大器的工作状态有直接的关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类 等。为了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙类、丙类，即晶体管工作延 伸到非线性区域。但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很 严重的非线性失真。低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大，不能采用谐 振回路作负载，因此一般工作在甲类状态；采用推挽电路时可以工作在乙类。 高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小，可以采用谐振回路作负载，故通 常工作在丙类，通过谐振回路的选频功能，可以滤除放大器集电极电流中的谐 波成分，选出基波分量从而基本消除了非线性失真。所以，高频功率放大器具 有比低频功率放大器更高的效率。高频功率放大器因工作于大信号的非线性状 态，不能用线性等效电路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法折线法 来分析其工作原理和工作状态。这种分析方法的物理概念清楚，分析工作状态 方便，但计算准确度较低。以上讨论的各类高频功率放大器中，窄带高频功率 放大器：用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率，或放大窄带已调信 号或实现倍频的功能，通常工作于乙类、丙类状态。宽带高频功率放大器：用 于对某些载波信号频率变化范围大得短波，超短波电台 的中间各级放大级，以 免对不同 fc 的繁琐调谐。通常工作于甲类状态。 功功率率放放大大器器的的特特点点 功率放大器简称功放，它可以说是各类音响器材中最大的一个家族了。 其品牌、型号之多，实在举不胜举。虽然都称为功放，但以其主要用途来说， 功放可以分做两个主要类别，这就是专用功放与民用功放。在体育馆场、影剧 场、歌舞厅、会议厅、公共场所扩声，以及录音监听等处所使用的功放，一般 说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称之为专用功放或 是专业功放。 而用于家庭的 hi-fi 音乐欣赏，av 系统放音，以及卡拉 ok 娱乐的功放，通常我们称为民用功放或是家用功放。 专用功放与民用功放 尽管在一些特性参数上有所差别，但也很难说有一条泾渭分明的界线，比如用 于音乐录音监听的功放很可能就是一台可用于家庭 hi-fi 甚至是 hi-end 功放。 11 第二章第二章 设计与说明设计与说明 当电源接通时，由于 scr1-scr4 的控制极没有触发电流而处于关断状态， j1-j4 都不动作。如需 j1 吸合，则按 s1，电流通过 r2 对 c1 充电，a 点对地 来说变为低电位，t1 截止。随着对 c1 的充电，b 点的电位随 a 点电位的升高 而升高。这时，由于对 c1 充电的电流流过 scr1 的控制极，所以 scr1 导通， j1 得电吸合，led1 点亮，松开 s1 后，由于 scr1 的作用，j1 保持吸合状态， c1 通过 r1 放电。 如果需要 j4 吸合，由需按 s4。由于 t1 先截止后导通，scr1 因失电而关 断，j1 复位，而后，scr4 导通，j4 吸合，其原理如前所述。同样道理，如需 其它继电器吸合，只需按相应的按钮即可。 12 如需扩展，只需增加由发光管、继电器、可控硅和按钮组成的单元电路即 可。 实际应用中，由于继电器线圈本身电感，导致 scr 需要关断的时候存在电 流（电感上的电流无法突变，即无法瞬间降为 0） ，使得 scr 无法正确关断， 因此在每个继电器线圈上面并联了一只小电容，当 scr 需要关断的时候，继电 器线圈电感的能量与电容不断交换并且迅速消耗（其实就是 lc 并联谐振，电 感自身内阻消耗能量使得震荡幅度不断降低） ，使得电流无法维持 scr 继续导 通，从而使得系统正常工作。 左端输入为变压器给出的交流电，有效值为-18vgnd+18v。经过二极 管整流。电容滤波。得到约 25v 的直流电，分别送入稳压管 1,2（lm7818/7918） 。 稳压管接地端接伺服运放输出端。稳压管的输出端则通过 10uf 电容，耦合 到运放反相输入端，运放同相输入端接地。 当稳压管输出为稳定直流电时，运放反相端相当于悬空，则此时应当输出 同相端信号*开环放大倍数，在此即 0，这个对地 0v 电压接入在稳压管对地参 考端，使其正常工作。 当稳压管输出存在不稳定时，即存在波纹。此时可以把信号看做直流信号 与交流信号的叠加， 这个交流信号通过 10uf 电容，输入到运放中，运放此时工作状态为反相闭 环放大。输出一个与交流波纹相反的信号到稳压管参考端。稳压管的特性为输 出端与参考端维持一个稳定电压（此处为 18v） ，因此当输出电压出现上升沿的 时候，参考端将被运放拉低电位，使得输出端的上升沿被拉回来。当输出端出 现下降沿的时候，同理。 输出之前的并联电容用于交流滤波，可以进一步减少电源波纹。 13 选用德律风根 tda2030 为功率放大模块。实际工作模式实际上是运放交流 负反馈同相放大电路。 22k 680 电阻.22uf 电容组成负反馈网络。22uf 电容保证了运放工作于交 流负反馈的状态。 考虑到输入端如果出现直流信号，如果没有直流反馈，输出直流可能对喇 叭起到毁灭性的作用，因此实际上没有使用这个电容，电路工作于直流负反馈 状态。 喇叭出现故障而使得输出端出现过高电压时。两只二极管可以起到保护作 用。 输出端的 1 欧电阻以及二极管则是用来改善喇叭的功率因数的（喇叭实际 上是一个带感性的负载） ，用以提高有效输出。 上下的 0.1uf 和 100uf 用于电源滤波和退耦，以进一步保持电源稳定。实 际安装时尽可能靠近放大模块。 14 用 lm3915 组成 led 音量指示电路。 电路参考官方文档直接组装即可。 大致工作原理见下图。 集成电路内部可以生成一个稳定的参考电压，通过一系列电阻分压（该芯 片实际上分压电阻呈指数分配，音频功率与人耳听到的响度也是呈指数关系的， 与此相符） ，输入到一组运放的同相端，输入信号通过内部的放大器放大，直接 输入到这一组运放的反相端。 运放工作模式为电压比较器，当输入电平（即输出到喇叭的电平）达到一 定程度的时候，比如高于点但是小于点，此时运放 a 将输入电平和参考电 压分压得到的信号进行比较，因为输入信号较高，而输入信号接入的是反相端， 因此运放 a 输出端表现为低电平，此时对应的外部发光二极管就可以被点亮， 同理，当输入电平上升到之间时，运放 a,b 同时都输出为低电平，此时外 部则点亮两只发光二极管，后面余此类推即可。 集成电路的响应很快，当喇叭的声音不断变化，这里的输入电平也不断变 化，导致点亮的二极管个数随之而变化，就成功指示了喇叭的音量状态，同时 也会随着声音一闪一闪的了。 15 16 第三章第三章 音响放大电路其他相关音响放大电路其他相关 3.1 音响音响 音响是指除了人的语言、音乐之外的其他声响，包括自然环境的声响、动 物的声音、机器工具的音响、人的动作发出的各种声音等。音响大概包括功放、 周遍设备（包括压限器、效果器、均衡器、vcd、dvd 等） 、扬声器（音箱、喇 叭）调音台、麦克风、显示设备等等加起来一套。其中，音箱就是声音输出设 备、喇叭、低音炮等等。一个音箱里包括高、低、中三种扬声器，三种但不一 定就三个。 音音响响发发展展历历史史 音响技术的发展历史可以分为电子管、晶体管、集成电路、场效应管 四个阶段。 电电子子管管 1906 年美国人德福雷斯特 发明了真空三极管，开创了人类电声技术的 先河。1927 年贝尔实验室发明了负反馈技术，使音响技术的发展进入了一个崭 新的时代，比较有代表性的如威廉逊放大器，较成功地运用了负反馈技术，使 放大器的失真度大大降低。上世纪 50 年代，电子管放大器的发展达到了一个 高潮时期，各种电子管放大器层出不穷。由于电子管放大器音色甜美、圆润， 至今仍为发烧友所偏爱。 晶晶体体管管 上世纪 60 年代晶体管的出现，使广大音响爱好者进入了一个更为广阔 的音响天地。晶体管放大器具有细腻动人的音色、较低的失真、较宽的频响及 动态范围等特点。 集集成成电电路路 上世纪 60 年代初，美国首先推出音响技术中的新成员集成电路， 到了 70 年代初，集成电路以其质优价廉、体积小、功能多等特点，逐步被音响 界所认识。发展至今，厚膜音响集成电路、运算放大集成电路被广泛用于音响 电路。 3.2 运算放大器运算放大器 运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路 中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中， 用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电 路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体 技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应 用于电子行业当中。 运运算算放放大大器器的的发发展展历历史史 17 第一个使用真空管设计的放大器大约在1930年前后完成，这个放大器可以 执行加与减的工作。 运算放大器最早被设计出来的目的是将电压类比成 数字，用来进行加、减、乘、除的运算，同时也成为实现模拟计算机（analog computer）的基本建构方块。然而，理想运算放大器的在电路系统设计上的用 途却远超过加减乘除的计算。今日的运算放大器，无论是使用晶体管 （transistor）或真空管（vacuum tube） 、分立式（discrete）元件或集成电路 （integrated circuits）元件，运算放大器的效能都已经逐渐接近理想运算放大器 的要求。早期的运