音頻放大器簡介

1、音頻放大器簡介功率放大器（簡稱功放）的作用是給音響放大器的負載 Rl （揚聲器）提供一定的輸出功 率，當負載一定時，輸出功率盡可能大，輸出信號的非線性失真盡可能小，效率才會高。音頻放大器最早是由電子管放大器發(fā)展而來，為了滿足需求，不斷地加以改進。效率越來越高，主要應用在 TV、音響、筆記本電腦、PDA等便攜式電子設備中。音頻功放的分類A類放大器（也叫甲類放大器）特點：工作點Q設定在負載線的中心點附近，晶體管在輸入信號的整個周期內均可導通。如圖1可單管工作，也可以推挽工作。失真度小，信號越小傳真度越高。工作效率較低。圖1B類放大器（也稱乙類放大器）特點：靜態(tài)點在（VCC 0）處，即在截止區(qū)，沒有

2、信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率，在 Vi 的正半周期內，Q1導通且Q2截止，所以，形成圖2的輸出端正半周正弦波； 同理，當Vi為 負半周時，Q1截止而Q2導通，結果形成輸出端負半周正弦波，如圖 2虛線部分所示。B類放大器在兩管推挽工作時，效率最高，可達到78%因為放大器有一段時間工作在非線性區(qū)域內，會產(chǎn)生較大的交越失真。圖2Vcc-Vcc圖3 B類雙端推挽放大器AB類放大器（甲乙類放大器）晶體管導通時間稍大于半周期， 使用兩管推挽工作，可以避免交越失真。交替失真較大， 可以抵消偶次諧波失真。效率較高，晶體管功耗較小。AB類放大器是為解決 B類放大器在信號大小在-0.6V<Vi<0

3、.6V 之間時，Q1、Q2皆無法 導通所引起的，因此，如果我們在 Q1及Q2的VBE之間加上兩個0.6V的電池，使輸入信號 在±0.6V之間大小時，Q1、Q2也可以導通（彷佛一個A類放大器有加上 VB琳壓一般），以 降低失真，Vc:圖4 AB類放大器D類放大器（數(shù)字音頻功率放大器）將輸入音頻信號或 PCM字信息變換成 PWM脈沖寬帶調制）或 PDW（脈沖密度調制） 的脈沖信號，然后用脈沖信號去控制大功率開關器件通/斷音頻功率放大器，也稱開關放大器。D類放大器有輸入信號處理電路、開光信號形成電路、大功率開關電路（半橋或者全橋）、和低通濾波器（LC）等組成。特點：效率高。發(fā)熱少、功耗低體

4、積小失真低、頻率響應曲線好。但存在EMI電磁干擾，可能會對手機RF部分或者天線部分產(chǎn)生干擾，降低手機靈敏度D放大器基本架構如圖 5所示，輸入訊號經(jīng)由脈波寬度調變器（Pulse Width Modulation）將音頻信號調制成數(shù)字信號后，由功率晶體管（Q1,Q2）放大輸出，再經(jīng)由低通濾波器（Lf,Cf）取出原輸入端的音頻訊號送至喇叭輸出。圖5 D放大器基本架構由于功率晶體管輸入為一數(shù)字信號，Q1,Q2工作處于飽和與截止兩個狀態(tài)，因此 Q1,Q2本身所消耗功率將非常小，提高整個放大器的效率，而使散熱裝置大幅減小進而在組件的設計上可以大大縮小其體積。各放大器的有點比較A類放大器B類放大器AB類放大

5、器D類放大器工作點位置負載線中點負載線截止點負載線中點與 截止點之間導通角度e =360°e =180°180° < e <360°失真度失真最小失真度略高于AB類，有交叉失真可消除交叉失 真失真低、頻率 響應曲線好功率轉移效率效率最低，在50蛆下效率約為50矯78.5%效率略低于B 類工作效率能打到85減上主要用途失真度低的小 功率放大器大功率放大器一般的音響擴 大機非線性音頻放大器D類放大器的EMIEMI包括傳導干擾 CE和輻射干擾RE以及諧波。來源：覆蓋頻段1MHz1GHz、250KHz-1.5MHz高頻開關信號、納秒級邊沿切換、過沖振

6、蕩。4 如電CMMB798MHzEMS包括靜電抗干擾 ESD射頻抗擾度 EFK電快速瞬變脈沖群抗擾度、浪涌抗擾度、 電壓暫降抗擾度。EMI抑制措施：1 .擴展頻譜調制技術，在更大的帶寬內擴展開關 PWM1號的頻譜能量。而不改變原始音 頻內容。2 .改變PWMFF關信號的邊沿速率。信號以載波頻率為中心，任何一個邊緣都不是按周期 重復，不僅維持了固定載波頻率， 邊沿也不是以固定比率跳變， 載波頻率上的能量輻射得到 極大的降低。3 .使用LC濾波器或者磁珠濾波器以過濾高頻諧波。中高功率由于 EMI太強用LC濾波 器，而小功率用磁珠處理即可。4 .PCB layout及器件擺放位置。D類到揚聲器線路不

7、能太長，否則就是一天線。音響放大器主要技術指標及測試方法額定功率音響放大器輸出失真度小于某一數(shù)值時的最大功率成為額定功率。Po=M2/Rl,Rl為額定負載阻抗；V0為負載兩端最大不失真電壓。VCc通常根據(jù)V。來選定VCc> 2且Vq測量P。的條件：信號發(fā)生器的輸出信號 （音響放大器的輸入信號） 的頻率fi=1KHz,電壓V=5mA,音調控 制器的兩個電位器 RP、RP2置于中間位置，音量控制電位器置于最大， 用雙蹤示波器觀測 V、 M的波形，失真度測量儀檢測 Vo的波形失真。注意：在最大輸出電壓測量完成后應迅速減小V ,否則會因測量時間太久而損壞功率放大器。測量Po的步驟：功率放大器的P

8、o端接負載電阻 R （代替揚聲器），逐漸增大輸入電壓 V,直到V。的波形剛好出現(xiàn)削波失真（或小于3%） ，此時對應的輸出電壓為最大輸出電壓，即可以根據(jù)上式算出額定功率。音調控制特性輸入信號V （=100mV從音調控制級輸入端的耦合電容加入，輸出信號Vo從輸入端的耦合電容引起。先測 1KHz處的電壓增益 AVO=0dB,再分別測試低頻特性和高頻特性。同樣，測高頻特性是將RP2 的滑臂分別置于最左端和最右端，頻率從1kHz 至 50kHz 變化， 分別測量對應的電壓增益。最后繪制出音調控制特性曲線，并標注與fL1、 fX、 fL2、 f（0 1kHz） 、fH1、fH2等頻率對應的電壓增益。頻率響

9、應放大器的電壓增益相當于中音頻率fo （1kHz）的電壓增益下降3dB時對應低音頻截止頻率fL和高音頻截止頻率fH,稱fLfH為放大器的響應頻率。測量條件：調節(jié) RB使輸出電壓為最大輸出電壓的50%測量步驟：音響放大器的輸入端接V （約5mV, RP、RP2置于最左端，使信號發(fā)生器的輸出頻率fi從20Hz至50kHz變化（保持 V不變），測量負載電阻 R上對應的輸出電壓 Vo, 用半對數(shù)坐標繪出頻率響應曲線，并在曲線上標注fL和fH值。輸入靈敏度使音響放大器輸出額定功率時所需輸入電壓（有效值），稱為輸入靈敏度VS。測量條件與額定功率測量相同。測量方法：使Vi 從零開始逐漸增加，直到Vo 達到額定功率時所對應的電壓值，此時對應的Vi 即為輸入