现代音响与调音技术(第四版) 课件 第3章 音频功率放大器.pptx

第3章音频功率放大器;

3.1音频功率放大器基础;

3.1.1功率放大器的基本组成及作用

功率放大器的基本组成如图3-1所示。;

3.1.2功率放大器的分类

1.按功率放大器与音箱的配接方式分

(1)定压式功放。为了远距离传输音频功率信号,减少其在传输线上的能量损耗,该方式以较高电压形式传送音频功率信号。

(2)定阻式功放。功率放大器以固定阻抗形式输出音频功率信号,也就是要求音箱按规定的阻抗进行配接,才能得到额定功率的输出分配。

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例如,一台100W的功率放大器,它实际的输出电压是28.3V(在一个恒定音频信号输入时),那么接上一只8Ω音箱时,可获得100W的音频功率信号,即

如果两只8Ω音箱串联,即阻抗为16Ω,那么实际输出功率

此时,其功放输出功率为50W。;

如果两只8Ω音箱并联,即阻抗为4Ω,那么实际输出功率

这时,功放已经超负荷了,机器会开始发热,最后将会损坏功率放大器。;

2.按功率放大器使用的元件分

按功率放大器使用的元件,可把它分成四类。

(1)电子管功率放大器。

(2)晶体管功率放大器。

(3)集成电路功率放大器。

(4)VMOS功率放大器。;

3.按晶体管工作特性分

按其工作特性,可把功率放大器分成以下三类。

(1)甲类功率放大器。

(2)乙类功率放大器。

(3)甲乙类功率放大器。;

4.按晶体管功率放大器的末级电路结构分

(1)OTL电路。

(2)OCL电路。

(3)BTL电路。

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3.1.3-功率放大器的匹配

功率放大器的匹配主要是解决放大器的功率和阻抗匹配的问题。

一台功率放大器的输出阻抗等于音箱的总阻抗,这就是阻抗匹配;一台功率放大器的输出功率等于全部音箱吸收的功率总和,这就是功率匹配;每一只音箱分配到的功率等于音箱本身的额定功率。满足上述三条就解决了放大器的功率和阻抗的匹配问题。;

在使用功放的过程中需要解决很多实际的匹配问题。

(1)音箱的功率等于功放的额定功率称为等功率匹配。

(2)音箱的功率大于功放的额定功率则称为“超载”,俗称“小马拉大车”。

(3)功率放大器的功率大于音箱的功率的情况。

功率放大器的功率大于音箱功率约3~5倍是最理想的。;

3.1.4功率放大器的技术指标

1.输出功率

输出功率的大小是由放大器的使用环境、条件及对象等许多因素决定的,它是功率放大器最基本的一项指标。衡量放大器输出功率的指标有最大不失真连续功率、音乐功率和

峰值功率等几种不同的指标。目前公认的指标是“最大不失真连续功率”,又叫RMS功率、正弦波功率或平均值功率等,其含义是相同的,它是指放大器配接额定负载(通常RL=8Ω),总的谐波失真系数小于1%时,用负载两端测出1kHz的正弦波电压的平方,除以负载电阻而得到的值,即;

2.增益

放大器的增益是反映放大器放大能力的重要指标,也称为放大倍数,其定义为放大器的输出量与输入量之比。根据输入量与输出量的不同,放大器的增益又分为电压增益、电流增益和功率增益,其表达式为;

由于人耳对音量大小的感觉并不和声音功率的变化成正比,而是近似成对数关系,所以,放大器的增益也常用分贝(dB)来表示。;

3.信噪比

信噪比是指信号与噪声的比值,常用符号S/N来表示,它等于输出信号电压与噪声电压之比,用dB表示,即

式中:Uo——放大器额定输出电压;

UN——放大器Uo额定值输出的噪声电压。

信噪比越大,表明混在信号中的噪声越小,放大器的性能越好。;

放大器本身噪声大小,还可以用噪声系数来衡量,它的定义是;

4.频率响应

频率响应即有效频率范围,它是用来反映放大器对不同频率信号的放大能力的指标。放大器的输入信号是由许多频率成分组成的复杂信号,由于放大器存在着阻抗与频率有关

的电抗元件及放大器本身的结电容等,使放大器对不同频率信号的放大能力也不相同,从而引起输出信号的失真。

频率响应通常用增益下降3dB之间的频率范围来表示。一般的高保真放大器为了能真实地反映各种信号,其频率响应通常应达到几赫兹到几万赫兹的宽度,如图3-2所示。;;

5.放大器的失真

音频信号经过放大器之后,不可能完全保持原来的面貌,这种现象就称为失真。失真的种类很多,除了上述的频率失真以外,还有谐波失真、相位失真、互调失真和瞬态失真等。其中最主要的是谐波失真。;

(1)谐波失真。谐波失真是指信号经放大器放大后输出的信号比原有声源信号多出了额外的谐波成分,它是由放大器的非线性引起的,其定义为

式中:U1f0——输出信号基波电压的有效值;

U