“挑战杯”四川大学XXXX年学生科技节之“乐电杯”电子

1、“科胜讯杯”电子制作大赛无源功放技术辅导李小根2012.112021/9/121（一）工作原理分析“无源功放” 2021/9/1222021/9/123工作原理一、电子开关部分：在电路中，Q1负责整机电源的开关，当Q1有基极电流时，三极管就会导通，当Q1没有基极电流时，三极管就会截止。Q2是Q1的基极电流放大管，由于K1处于关断时，Q1的基极是高电平，Q1可靠的截止Q2也截止。当K1闭合时，Q1饱和，Q2也饱和。Q2的电流经Q1放大后可以达到数百mA级，可以满足该功放所需的电流。2021/9/124二、音频信号输入部分： 输入信号来自于标准的耳机插头，它可以插在电脑、MP3、MP4乃至手机的音

2、频输出等插座上，也可从这里输入其它音频信号。 W1是一个特制电位器，实际上就等于是两个可以改变阻值的电阻。输入信号在这个可变电阻上进行我们需要大小的分压，然后再经C1送往放大器，这样就起到了调节音量的作用。2021/9/125三、电压放大部分: Q3是前置放大，灵敏度最高，放大倍数最大。采用专门退耦电源来供电，能有效降低噪声，由R4和C2组成退耦电路，R4的阻值越大，C2的容量越大，降低噪声的效果越好。Q3首先将来自音频插头的信号进行电压放大。Q4是推动（准功放）级放大。输入信号经过Q3、Q4两级放大后，具备了驱动Q5、Q6（输出级）的能力。2021/9/126四、|功率放大部分： Q5、Q6

3、为一对末级互补输出对管，在工作时会发出较大的热量。 R10和D1、组成Q5、Q6的偏置电路，当电流经过R10和D1产生约1.2V的电压，就会使Q5和Q6产生基极偏置电流，克服互补电路特有的交越失真。 R8、C4组成自举电路，在信号的正半周，将R9供电电压举高，达到高于电源电压的效果，让Q6在信号正半周峰值时基极电流也不会变小，以此提高电路的效率。2021/9/127五、功放的电压放大倍数： C3、R5、R7组成负反馈电路！R7担任交、直流反馈。R5担任交流反馈，将R5短路，等于没有交流负反馈，放大倍数最大，可以达到数十万倍以上，会造成自激震荡而烧毁功放管！当阻值取很大时，等于将R7开路，这时，

4、电路的放大倍数等于1，（直流反馈量）放大倍数最小的情况是输入电压和输出电压相等，这时的功放相当于一个射极跟随器。好处是降低了输出阻抗，增加了带负载的能力。功放Av=R7/R5=1000/22=45.5倍2021/9/128六、互补电路精妙绝妙的元件： C8是输出耦合电容。有音频信号输入时，Q6、Q5的发射极电压会大幅度的变化，这个变化的信号中有一个直流分压存在，不能直接加到喇叭上，必须经过一个隔直通交的电容隔开。当Q5导通时Q6是截止的，Q5的电流必须由C8放电来提供，所以C8起到了Q5工作电压的作用，这才使得该结构的电路能够在线性电路中正常工作，这就是C8的精妙绝伦之所在。2021/9/12

5、9七、改善音质与消除噪声的措施： C5是高频中和电容！该电容主要是为了减小高频的增益，当高频过强时，听起来会感觉声音尖、剌耳，当高频增益太强时，甚至出现高频寄生振荡，严重影响功放电路效率和音质，严重时只有噪声没有信号，甚至造成功放管过载而发烫烧毁！这也是基层放大器烧毁的主要原因！2021/9/1210 C9是输出端高频短路电容。对于高频信号来说，喇叭的等效阻抗要比低频高得多，同时高频信号更容易通过分布电容向四处传输，产生高频振荡从而影响音质。因此，实际上应用中，该电容对音质影响较大，（含集成电路功放），有的电路中如果没有这个电容，甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204之间，并且一般都

6、要串联一个1-10欧姆的电阻，只保留极小的高频电压，可以达到让声音比较悦耳的效果。2021/9/1211 C9是输出端高频短路电容。对于高频信号来说，喇叭的等效阻抗要比低频高得多，同时高频信号更容易通过分布电容向四处传输，产生高频振荡从而影响音质。因此，实际上应用中，该电容对音质影响较大，（含集成电路功放），有的电路中如果没有这个电容，甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204之间，并且一般都要串联一个1-10欧姆的电阻，只保留极小的高频电压，可以达到让声音比较悦耳的效果。2021/9/12122021/9/1213（二）常见故障分析“无源功放” 2021/9/1214下述故障原因均在直

7、流状态基本正常的条件下分析得出温馨提示：2021/9/1215喇叭里没有声音1、喇叭损坏；2、信号输入线开路或短路；3、R5或C3开路；4、R5太大；5、C8开路；6、电源不通；7、电路内有焊点短路或虚焊。2021/9/1216信号没有放大1、R5或C3开路；2、R5较大；3、元件参数错误；4、三极管HFE太小；5、三极管型号装错。2021/9/1217放大倍数太小1、音量开得太大；2、R5较大；3、元件参数错误；4、三极管HFE太小。2021/9/1218噪声太大1、C5开路或太小；2、R11太大或C9开路；3、元件参数错误；4、电解电容装反；5、喇叭有摩擦现象；6、电源质量太差或电池快要用

8、完。2021/9/1219音量太小1、喇叭质量差；2、音量开得太小；3、信号输入线焊错位置；4、元件参数错误；5、Q3或Q4三极管HFE太小或型号错误；6、R5阻值太大等。2021/9/1220声音失真怎样判断音频失真1、示波器波形分析法；2、听声音方法；2021/9/12211、交越失真波形一示波器中看到这种失真时 音频表现是有堵塞，梗阻感觉，没有噪音时也难听懂内容。声音发“烂”好似大舌头说话的现象。声音越小该现象越严重。2021/9/1222示波器中看到这种失真时 音频表现同前例。1、交越失真波形二2021/9/1223示波器中看到这种失真时 音频表现同前例。解决办法：改变R10的阻值，将

9、功放官的静态电流调到1.50.5mA内，调不到该值表示电路、元件、功放管等可能有故障。1、交越失真波形三2021/9/1224上管饱和失真示波器中看到这种失真时 音频表现是当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。2021/9/1225下管饱和失真示波器中看到这种失真时 音频表现是当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。 排除方法：调节W2使中点电压1/2电源电压，或电路有其他故障。2021/9/1226示波器中看到这种失真时 音频表现是：当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。 原因： “静态电流”太大；三极管放大倍数太小；R5阻值太大；有三极管已经损坏。上、下管同时饱和失真2021/9/12

10、27示波器中看到这种失真时 音频表现是：不论音量开大或关小时音质均不好听，严重时也听不清内容。 原因：上、下两只功放管的放大倍数（HFE）差别太大。上、下波形都是圆滑的但差别太大2021/9/1228没有失真的波形示波器中看到这种波形时表示基本正常 尽量开大音量电位器到刚好无失真时计算放大倍数。 如果放大倍数太小，可能是：“静态电流”太大；三极管放大倍数太小；有三极管已经损坏；或有器件安装错误；或R5太大。2021/9/1229噪音太大的波形示波器中看到这种波形时表示电路中干扰太大 由于该功放属于基本放大器，噪声较大是正常的，但不应影响正常声音的辨别，若噪音太大的可能是： R11或C9开路或参

11、数不正确；有三极管已经损坏或安装错误；或有其它器件安装错误；或R5太小。2021/9/12302021/9/1231（三）音频功率放大器的调试方法 静态调试是电子电路正常工作的基本条件，一点也马虎不得的。 何为“静态调试”：只向电路中加入工作电源，不向输入端加入任何信号。 1、 首先用W2调节中点电压，这是决定Q5和Q6功放管的安全，也是功放能够输出最大幅度交流电压的保证，唯有此时才能达到放大倍数做到最大的效果。2021/9/1232 2、 然后测试或调节功放管的“静态电流”，改变R10的阻值就可调节该电流。该电流应当在1.50.5mA内,该电流偏小就会出现交越失真；偏大就会出现饱和失真.太大

12、时（10mA）就会使功放管发烫甚至烧毁！ 下面就是失真的波形极其原因分析，供大家参考。2021/9/1233下面就是在动态调试时出现的失真波形及其原因分析，供大家参考。 1、 交越失真波形：中部出现折断现象。 2、 在没有交越失真的情况下，逐渐加大输入信号，直到波形的上、下同时出现被削平的失真波形时，用双踪示波器对比输入和输出信号的幅度，计算出最大不失真电压放大倍数。当出现下面的波形时表示出现了失真，可以微调中点电压或静态电流来加以改善。2021/9/1234 3、 当工作电压为4.5V时，Vpp的幅值应当在4V左右，此时与输入幅度比较就可计算出最大电压放大倍数，Av=Vo/Vi 4、 饱和失真波形：上、下都被切平或变“胖”，表示静态电流偏大或输入信号太大。 5、 上管饱和失真波形：表示中点电压偏高，可以微调W2使其达到上下波形都同时出现失真为最佳状态。2021/9/1235 6、 下管饱和失真波形：表示中点电压偏低，可以微调W2使其达到上下波形都同时出现失真为最佳状态。 7、上、下波形不对称：上面很胖表示上管Q6的放大倍数比下管Q5的小，