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功率放大器的定义和用途

发布日期:2018-08-20 浏览量:527次

    功率放大器,简称功放,是对音频信号进行电压电流综合放大,以得到功率放大的。功率放大器在系统图中的位置是扬声器系统前面,它的输出直接送到扬声器系统,用于驱动扬声器系统,由于功率放大器的输出灵敏度一般在0db左右,所以加到功率放大器的输入信号一般取自调音台或周边设备的0db输出信号。而对于像传声器等低电平的输出信号,必须经过前置放大器放大或调音台进行电压放大后,才能推动功率放大器。前置放大器,调音台或周边设备输出的都是电压信号,只能输出极小的电流,不是功率信号,所以它们不能用来驱动扬声器系统,必须经过功率放大器将音频信号进一步作电压放大,最后对电流和功率进行放大,使其具有足够的功率输出,才足以推动扬声器系统工作,辐射声音,也就是推动音箱正常工作。

    功率放大器的工作原理

    1,平衡输入、不平衡输入插口

    2,平衡—不平衡转换级,其作用是将平衡输入信号转换成不平衡信号。

    3,线路输出隔离级,其作用是将输入到本功率放大器的信号通过有源隔离后再向外输出。当一路信号要同时驱动多台功率放大器时,采用简单并机方式会降低总的合成输出阻抗,其结果是使得前级设备的实际输出信号幅度降低,也就是个功率放大器实际得到的输入信号幅度降低,如果采用这种方式转接后,没信号的负载阻抗,都相当于一台功率放大器的输入阻抗。

    4,音量调节级,实际上是通过电位器从总输入信号中取需要的量加到后级,使输出功率为需要的值。

    5,输入级,次级的主要任务是起缓冲作用,同时提供一定的电压放大量,并且在如果功率放大器出现削波现象时给出消波指示,以便操作者将音量适当减小,这一集往往采用差分放大器电路形式。

    6,主电压放大级,本级提供大的电压放大倍数,整个功率放大器的开环电压放大倍数主要靠本级提供。

    7,预推动级,由于主电压放大级,只能提供极小的输出信号电流,所以本级主要是将主电压放大及提供的微小信号电流进行初步放大,将信号电流放大几十倍到一百多倍,而对信号电压不仅没有放大,反而稍微有一些降低,这一级采用射极跟随器电路,也就是共集电极电路。

    8,推动级,将已经被预推动级放大了的信号电流进一步放大,对信号电流的放大倍数大约在几十倍到一百多倍,以便给功率输出级提供足够的信号驱动电流,与预推动级一样,对信号电压不仅没有放大,反而稍微有一些降低,这一级也采用射极跟随器电路。

    9,功率输出级,本集,将再一次对信号电流进行放大,与预推动级和推动级一样,对信号电压不仅没有放大,反而稍微有一些降低,这一级也采用射极跟随器电路,本级是整台功率放大器这一通道的最后输出级,其输出电压取决于加到本级的驱动信号电压,而输出电流则主要取决于输出信号电压与负载阻抗的比值,这里说主要取决于的意思是输出电流不能随负载阻抗的无限减小而无限增大,如果超出本级的电流放大倍数与加到本级的驱动信号电流之乘积,则本级将无力提供,最大输出信号电流也受为本级工作提供的直流工作电源输出电流的限制,实际上更主要的是输出功率晶体管的参数限制,所以使用功率放大器时一定要注意不使功率放大器过载,否则有可能超出输出功率晶体管的能力,而使功率放大器损坏。

    10,负反馈网络,其作用是控制功率放大器的电压放大倍数为预定值,并且改善放大器的各种性能,如降低失真,展宽频带的,绝大部分功率放大器的电压放大倍数在20倍到三十几倍之间,并且多数在三十几倍。所谓负反馈是指取输出信号中的一部分,取自输出电压或输出电流加到输入端,其相位与输入信号相反,起到抵消部分输入信号的作用,这种反馈称负反馈,负反馈对放大电路有如下影响:

    1,提高放大电路放大倍数的稳定性

    2,减少放大器本身产生的非线性失真和抑制干扰

    3,展宽通频带

    4,改变输入电阻和输出电阻

    负反馈,对放大电路的这些贡献,是以牺牲一定量的放大倍数换来的,根据反馈信号取自输出电压还是输出电流,可分为电压负反馈和电流负反馈,根据反馈信号与输入信号的关系,可分为并联负反馈和串联负反馈,组合起来有四种负反馈形式,即电压并联负反馈电压串联负反馈,电流并联负反馈和电流串联负反馈。

    电压负反馈,反馈信号取自输出电压,起到稳定输出电压,减少输出阻抗的作用,电流负反馈,反馈信号取自输出电流,起到稳定输出电流增大输出阻抗的作用,并联负反馈,反馈信号与输入信号并联,起到减少输入阻抗作用,串联负反馈,反馈信号与输入信号串联,起到增大输入阻抗作用。

    根据负反馈路程的远近,可又分为单级负反馈和多级负反馈,还可分为直流负反馈和交流负反馈,OCL功率放大器中一般是交、直流大回路负反馈,以保证直流工作点的稳定和改善交流放大性能,直流是全反馈,交流的反馈系数决定了放大器的电压增益,按照上面所说,OCL功率放大器中包含三级射极输出器电路,也就是预推动级、推动级、输出极这三极,射极输出器电路本身的特点是输入阻抗高、输出阻抗低,再加上从输出端提取电压输出信号经过反馈网络加到输入级的差分放大电路,构成电压串联负反馈,所以说功率放大器的输出阻抗是非常低的,这样才能保证足够高的阻尼系数。并不是像有的文章中所说的,功率放大器的负载阻抗等于功率放大器的输出阻抗,实际上功率放大器的输出阻抗应该远远低于负载阻抗,如果功率放大器的输出阻抗真的等于它的负载阻抗的话,那么功率放大器接上负载后的输出电压只剩下功率放大器空载时输出电压的一半,阻尼系数也就也就是为1,这样的功率放大器是不能在音响系统中使用的。

    保护电路

    一般包括输出过载保护,输出端直流电位偏移,保护输出功率晶体管过热保护,开机延迟接通负载保护等,其中后三种保护,最后都将功率输出级和输出接线柱之间的继电器触点脱开,从而使功率输出级与负载断开,达到保护负载,保护功率放大器的目的。

    削波指示驱动电路   本潇波指示器是真削波,当输出有削波时,输出波形与输入波形比较后驱动指示发光二极管亮。

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