畢業(yè)論文---高保真音響設(shè)計(jì)制作

1、<p>　　題 目： 高保真音響設(shè)計(jì)制作 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)蒸蒸日上，現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，這些使人們?cè)谖镔|(zhì)享受之余，也有了更多的精神享受的需要。其中之一：音樂，便是一種古老的享受形式。而高保真音響就是欣賞音樂的物質(zhì)基礎(chǔ)。</p><p>　　本論文將以性價(jià)比為導(dǎo)向，

2、兼顧基本的高保真的技術(shù)指標(biāo)，討論了適合初級(jí)發(fā)燒友的高保真功放。論文由淺至深，結(jié)合圖示給出了高保真音響的相關(guān)知識(shí)，以及整個(gè)功放的工作過程的細(xì)節(jié)。同時(shí)還介紹了各個(gè)主要芯片自身的特點(diǎn)及如何去設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)來滿足一定的技術(shù)指標(biāo)。論文盡可能通俗地來介紹高保真音響，讓大家能從中學(xué)到基本的高保真音響的知識(shí)的同時(shí)，還能學(xué)會(huì)如何制作高保真音頻放大器。</p><p>　　在技術(shù)層面上，系統(tǒng)主要是采用集成芯片來完成的，因此對(duì)于一個(gè)初級(jí)

3、發(fā)燒友來說相對(duì)簡(jiǎn)單，這個(gè)設(shè)計(jì)中用到了NE5532(曾經(jīng)的“運(yùn)放之皇”)做前置放大芯片，典型的增益為20dB；用NSC公司的LM1036做音調(diào)芯片，通過改變直流控制電壓來實(shí)現(xiàn)音調(diào)控制。后級(jí)功率放大部分用的也是NSC公司的一款經(jīng)典芯片――LM1875芯片，用4片LM1875駁接成了左右聲道的BTL電路,以取得更大的功率以及更好的音效。</p><p>　　在論文的后面部分，著重的講述了制作和調(diào)試中遇到的軟件、硬件上的

4、問題以及如何解決，并給出了高保真音頻放大器性能指標(biāo)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法。這些可以成為大家制作過程中的一些的提示以及測(cè)試的依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高保真；集成芯片；BTL；音調(diào)控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of our country’s eco

5、nomy and the modern technology. People no –longer just enjoy the happy brought from material, they also learned to enjoy the spiritual things. For instance: Music, an old fashion of the enjoyments. And Hi-Fi(high fidelit

6、y) audio system is the very suitable intermedia for enjoying music.</p><p>　　So this dissertation focused on the Hi-Fi amplifiers for those primary audiophiles on this field. It tried to let people cost less

7、 and at the same moment , get enough enjoyment from Hi-Fi amplifiers and satisfy those basic standards of Hi-Fi system. This dissertation presented the ideas from easy to hard, and described the relative knowledge of the

8、 Hi-Fi audio system with those graphics and diagrams. It also wrote about the details of the whole working process of this design gradually. This diss</p><p>　　Refer to the technology, IC was used to finish

9、this graduate design, because it's relatively easier for primary audiophiles to design a audio amplifier. The pre-amp is NE5532, which was ever called as "The KING of amplifiers" ,and its typical gain is 20

10、dB;LM1036 produced by NSC(National Semiconductor Company) was used here for tone adjustment IC. And LM1036’s tone control can be controlled by changing the DC control voltage. The second amplifier IC is LM1875, also made

11、 by NSC. It is very classic</p><p>　　The last paragraph of this dissertation, I mainly introduce some software and hardware problems I met during making the board and debugging, and how I solved those proble

12、ms. Also I presented you the national standard test methods for audio amplifier characteristics. Hope these can be your hints and help during your executing for audio amplifier.</p><p>　　Key words: Hi-Fi; In

13、tegrated Circuit; BTL; Tone control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 高保真音響系統(tǒng)1</p><p>　　1.1 高保真音響系統(tǒng)定義1</p><p&

14、gt;　　1.2 高保真音響系統(tǒng)組成2</p><p>　　2 高保真功率放大器3</p><p>　　2.1 功率放大器種類3</p><p>　　2.2 高保真功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)4</p><p><b>　　3 功放電源8</b></p><p>　　3.1 功放電源概述

15、8</p><p>　　3.2 功放電源組成8</p><p>　　3.3 整流濾波電路10</p><p>　　3.4 穩(wěn)壓電路13</p><p>　　4 方案論證及闡述14</p><p>　　4.1 設(shè)計(jì)要求14</p><p>　　4.2 方案論證14</p>

16、<p>　　4.2.1后級(jí)放大器方案選定14</p><p>　　4.2.2前置放大器方案選定14</p><p>　　4.2.3音調(diào)芯片方案選定15</p><p>　　4.2.4電源方案選定15</p><p>　　4.3 具體方案闡述15</p><p>　　4.3.1前級(jí)放大器方案闡述

17、15</p><p>　　4.3.2后級(jí)放大器方案闡述19</p><p>　　4.3.3功放電源方案闡述22</p><p>　　5 高保真功放制板23</p><p>　　5.1 制板注意事項(xiàng)23</p><p>　　5.2 制板經(jīng)驗(yàn)總結(jié)24</p><p>　　5.2.1制板步

18、驟24</p><p>　　5.2.2Protel99se的使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)25</p><p>　　5.2.3制板遇到的問題26</p><p>　　6 功放調(diào)試26</p><p>　　6.1 調(diào)試步驟27</p><p>　　6.2 模塊調(diào)試27</p><p>　　6.2.1電

19、源調(diào)試27</p><p>　　6.2.2音調(diào)模塊調(diào)試27</p><p>　　6.2.3前置放大模塊調(diào)試28</p><p>　　6.2.4后級(jí)功放模塊調(diào)試28</p><p>　　6.3 整體調(diào)試28</p><p>　　7 高保真功放性能指標(biāo)測(cè)試29</p><p>　　7.

20、1 性能指標(biāo)測(cè)試的必要性29</p><p>　　7.2 主要性能指標(biāo)測(cè)試29</p><p>　　7.3 測(cè)試所用儀器32</p><p>　　7.4 測(cè)試結(jié)論32</p><p><b>　　8 總結(jié)33</b></p><p>　　8.1 完成程度33</p>&

21、lt;p>　　8.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)33</p><p>　　8.3 技術(shù)缺陷33</p><p>　　8.4 畢設(shè)感受33</p><p><b>　　謝 辭34</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　附

22、 錄36</b></p><p>　　附錄1電路原理圖36</p><p>　　附錄2 PCB 圖39</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　音樂是一種迷人的藝術(shù)，對(duì)于一些十幾年前的旋律與歌詞我仍然熟稔于心，難以忘懷，懷念音樂給我的感覺。</p><p>

23、;　　音樂這種傳遞人類感情的藝術(shù)形式，它是需要一種載體來表達(dá)，而最好表達(dá)的便是高保真音響，如實(shí)地還原音樂，表達(dá)音樂。讓人們從完全真實(shí)的音樂重放中汲取音樂的靈魂。</p><p>　　而今，科技發(fā)展，生活水平今非昔比，人們也欣賞水平也越高，大家越加追求音樂的還原性,所以音樂重放設(shè)備發(fā)展非?？臁Ｒ簿褪俏覀兯劶暗母弑Ｕ嬉繇懴到y(tǒng)。</p><p>　　音樂重放設(shè)備的發(fā)展從1877年愛迪生發(fā)明留聲

24、機(jī)后，一直在不斷地發(fā)展，重放設(shè)備由當(dāng)年機(jī)械式錄音/重播系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的高科技數(shù)碼系統(tǒng)，算到如今的話，進(jìn)步可謂是翻天覆地。不過其間的發(fā)展不是很均勻的，但是還是取得了一定的進(jìn)展。比如錄放音以電動(dòng)方式取代了機(jī)械方式，開始采用多極真空管等等。</p><p>　　音樂快速發(fā)展的時(shí)間是在1927年開始的，當(dāng)時(shí)美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室公布了劃時(shí)代的負(fù)反饋（負(fù)反饋，NFB）技術(shù)，聲頻放大器技術(shù)開始進(jìn)入了一個(gè)新紀(jì)元。</p>

25、<p>　　現(xiàn)在的音響技術(shù)可以說是到達(dá)了一個(gè)相當(dāng)成熟的階段，就如唐朝的古詩，宋朝的詞一般。在技術(shù)如此成熟的環(huán)境下，從各種媒介能獲得相當(dāng)多的技術(shù)支持。為了培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，結(jié)合自己的興趣和一直以來對(duì)音樂的愛好，參考過相關(guān)電路后，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)集成芯片HI－FI音頻功率放大器。設(shè)計(jì)制作過程中考慮到滿足給定的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)也盡量提高性價(jià)比。</p><p>　　希望本論文能給發(fā)燒初級(jí)愛好者帶來音響基本知識(shí)

26、以及制作過程中的注意事項(xiàng)，要是能同時(shí)為普及音響事業(yè)的發(fā)展做一點(diǎn)點(diǎn)小推動(dòng)就更好了。</p><p><b>　　高保真音響系統(tǒng)</b></p><p>　　1.1 高保真音響系統(tǒng)定義</p><p>　　談及高保真(High Fidelity，簡(jiǎn)稱Hi—Fi)音響系統(tǒng)來，我想很多音樂愛好者，或者說很多一般的人，都在各種媒體中看到或者聽到過這概念，

27、不過大家不一定知道做何解釋。而且大部分音樂初級(jí)愛好者一定是非常好奇“高保真”這個(gè)概念的定義。</p><p>　　為了給大家解惑。那么下面由專業(yè)術(shù)語來解釋：美國(guó)IEEE(電子與電機(jī)工程師協(xié)會(huì))出的《IEEE名詞術(shù)語詞典》一書對(duì)“Hi—Fi信號(hào)”的解釋為Hi—Fi信號(hào)是指使用性能最好的先進(jìn)器件，如話筒、功率放大器、音箱或耳機(jī)之類來對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳送。</p><p>　　另外一種定義是如此：沈嚎

28、先生等編撰的《電聲詞典》對(duì)“高保真度”的解釋則指“用于評(píng)價(jià)高質(zhì)量放聲系統(tǒng)如實(shí)重現(xiàn)原有聲源特性的術(shù)語，它力求難確而如實(shí)地記錄或重現(xiàn)節(jié)目的原有特性并在主觀上不引起可分辨的畸變感覺。對(duì)高保真度的評(píng)價(jià)包含客觀和主觀兩方面。前者是使放聲的特性參數(shù)滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，后者是讓聽者對(duì)音質(zhì)進(jìn)行綜合性的主觀評(píng)價(jià)。因此，高保真的概念不完全是原聲和重放聲在客觀上一致，有時(shí)也指經(jīng)必要的修飾加加工，按主觀愛好來美化聲音”。因此，所謂Hi—Fi，是指“專門研究以最

29、大的逼真度對(duì)原有聲信號(hào)進(jìn)行錄音和重放的技術(shù)，以及為此而使用的音響器材和有關(guān)的技術(shù)測(cè)試方法和儀器”。另外，所謂最大逼真度也不排除進(jìn)行一些必要的修飾和美化(如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)錄音的剔除噪聲和僅保留一些鼓掌聲和歡呼聲)。但也有人對(duì)聲音進(jìn)行一些美化的做法持不同意見。他們認(rèn)為高保真便是毫不走樣而忠實(shí)地再現(xiàn)原有的信號(hào)，既不得有所失真又不得添加任何的東西，也即要保持原汁原味。</p><p>　　其實(shí)，高保真音響的定義并不是那么重要的。

30、我們可以思考這個(gè)問題，高保真音響，它為什么要是高保真呢。因?yàn)樗梢宰屓藗兏雍玫娜ハ硎芤魳?，去記錄逝去的聲音。那這本身就是一個(gè)主觀的過程。其實(shí)是不是真實(shí)的還原音樂本身并不是重要的，我覺得音樂這種藝術(shù)給每個(gè)獨(dú)立的不同的個(gè)人帶來的一個(gè)享受的過程，它是非常重要的，我們不能單單從技術(shù)角度來評(píng)論對(duì)一種藝術(shù)的看法。</p><p>　　高保真音響是一個(gè)相當(dāng)綜合的學(xué)科，也就是滲透型的學(xué)科，它綜合了相當(dāng)多的學(xué)科在里面，比如模擬電

31、路，信號(hào)處理，以及元器件的材料選擇涉及到的材料學(xué)，還要對(duì)聲音的各種運(yùn)動(dòng)、性質(zhì)闡述的聲學(xué)，還有設(shè)計(jì)中涉及到的模型處理等等，不一而足。下面將分類闡述。</p><p>　　1.2 高保真音響系統(tǒng)組成</p><p>　　總的來說，高保真音響分為三個(gè)很基本的部分：音源、功率放大器與音箱。 </p><p><b>　　1.2.1音源</b>

32、</p><p>　　音源是指重播聲音時(shí)的信號(hào)源部分，一般都包括CD機(jī)、卡座、收音頭、視盤機(jī)、LP唱機(jī)、錄像機(jī)等，這些器材的共同特點(diǎn)是，均可通過機(jī)器自身將存錄于唱盤、卡帶乃至空間電波中的信號(hào)轉(zhuǎn)化為弱電信號(hào)播出，例如CD機(jī)可通過其內(nèi)部電路將刻在CD唱盤上的數(shù)碼信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬弱電信號(hào)，并從其輸出端輸出。音源送出的弱電信號(hào)，由于其電壓處于毫伏級(jí)，不能直接去推動(dòng)音箱，所以，音源輸出信號(hào)就必先要經(jīng)過功放的放大，這就需要使用

33、功放放大器。</p><p>　　1.2.2功率放大器</p><p><b>　?。?）前置放大器</b></p><p>　　前置放大器位于后級(jí)功率放大器之前、信號(hào)源設(shè)備之后。它對(duì)改善整機(jī)特性，提高音質(zhì)、音色，以盡可能以理想的方式將高純度的音頻信號(hào)進(jìn)行切換、放大與處理并輸入到功放級(jí)，具有極重要的作用。</p><p>

34、;　　要達(dá)到高質(zhì)量的放大，并能獲得良好的信噪比，在前級(jí)放大器中對(duì)噪聲的抑制是非常重要的。因?yàn)樵谳斎?mV的音頻信號(hào)(例如話筒信號(hào))中，如果混有0 .1mV的輕微噪聲，經(jīng)過1000倍的放大，此噪聲即可達(dá)到0.1V，輸入后級(jí)功率放大器后再經(jīng)過放大，此噪聲即會(huì)達(dá)到不能容忍的地步。</p><p>　　因此，前級(jí)必須采取各種有效措施，以清除微弱的噪聲。其中信號(hào)源與前級(jí)之間一般均用屏蔽線進(jìn)行連接。</p>&

35、lt;p>　　（2）后級(jí)功率放大器</p><p>　　后級(jí)功率放大器的作用是將來自前置放大器的信號(hào)放大到足夠能推動(dòng)相應(yīng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)所需的功率。就其功能來說遠(yuǎn)比前置放大器簡(jiǎn)單，就其消耗的電源功率來說遠(yuǎn)比前置放大器大，因?yàn)楣β史糯蟮谋举|(zhì)就是將交流電能“轉(zhuǎn)化”為音頻信號(hào)，當(dāng)然其中不可避免地會(huì)有能量損失，其中尤以甲類放大和電子管放大器為甚。</p><p>　　后級(jí)功放部分，是進(jìn)行單純功率的

36、部分，它的作用就是盡可能地原原本本地放大來自于前級(jí)的信號(hào)，我們對(duì)后級(jí)的要求是，放大倍數(shù)盡可能地高，而放大后信號(hào)的失真程度應(yīng)盡可能地小。 </p><p><b>　　1.2.3音箱</b></p><p>　　音箱作為最終的還聲設(shè)備，將放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，傳入我們的耳朵，一般來講一只音箱中含多個(gè)揚(yáng)聲器單元。一對(duì)音箱，分左右兩聲道播放兩路不同的信號(hào)構(gòu)成

37、立體聲效果，最終將一個(gè)聲場(chǎng)較為完整地展現(xiàn)于我們的面前。</p><p>　　其實(shí)一個(gè)高保真音響，它是否讓發(fā)燒友們滿意還有很多因素，比如：前置放大器的輸入線纜，放置音響的房間墻壁，房間形狀，音箱之間的距離及擺位等等。不僅如此，就單線材，如果是非常發(fā)燒級(jí)的，就要幾千人民幣，不要說功放，音箱本身了。而能真正地欣賞高保真音響還需要一定的音樂素養(yǎng)。所以說高保真音響是一個(gè)生活水平上升之后的高級(jí)精神享受。</p>

38、<p>　　2 高保真功率放大器</p><p>　　由于高保真音響系統(tǒng)范圍太過廣泛，為了達(dá)到論文的針對(duì)性和專業(yè)性，該論文只集中闡述高保真功率放大器。</p><p>　　2.1 功率放大器種類</p><p>　　如果按電路所用器材分類可以分為三種：電子管、晶體管和集成電路。</p><p>　　2.1.1電子管放大器<

39、/p><p>　　俗稱“膽機(jī)”。采用電子管作為放大級(jí)，主要優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)態(tài)范圍大，線性好，音色甜美、悅耳溫順。電子管與晶體管的傳輸特性不同，兩者有一定差異，如因信號(hào)過大發(fā)生激勵(lì)（信號(hào)刺激超過承受范圍）時(shí)，電子管波形變化較和緩，晶體管的則不大平滑，直接影響音質(zhì)，又如電子管的放大多激發(fā)“偶次諧波”，這些“偶次諧波”與音質(zhì)無損，而晶體管放大器多激發(fā)“奇次諧波”，會(huì)引起聽感的不適。</p><p>　　但

40、電子管功放也存在兩個(gè)問題，一是內(nèi)阻大導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小，影響瞬態(tài)特性，二是電子管需高壓供電，離不開變壓器，變壓器不僅功耗大，還會(huì)導(dǎo)致失真，而且體積大，由于在汽車?yán)锩媸褂铆h(huán)境較為惡劣（高溫、振動(dòng)、電源等問題）從而很大程度限制了膽機(jī)在汽車音響系統(tǒng)中的使用，因此在市場(chǎng)上流通率并不高。</p><p>　　2.1.2晶體管放大器</p><p>　　與電子管功放相比，晶體管功放具有更高的可靠性和

41、更長(zhǎng)久的耐用性。由于末級(jí)采用嚴(yán)格對(duì)稱的OCL互補(bǔ)推挽電路，進(jìn)一步減少了因輸出變壓器而引起的種種噪聲干擾、頻響缺陷和諧波失真，從而令晶體管功放有極寬的頻率響應(yīng)（低頻放大可直到直流信號(hào)，高頻可延伸至聽域極限）和極高的保真度（總諧波失真可輕易達(dá)到0.001%），阻尼系數(shù)非常高，瞬態(tài)響應(yīng)也較電子管功放優(yōu)秀得多。聲音清脆開揚(yáng)，極具穿透力且力度十足。特別音樂的背景噪聲音寧靜達(dá)到寂靜無聲的至高境界。一般而言，晶體管音色較電子管硬朗、沖勁十足，最適合于

42、人聲、重金屬打擊樂、現(xiàn)代搖滾樂、迪斯科舞曲以及大動(dòng)態(tài)的重播。</p><p>　　它克服了電子管功放的兩個(gè)缺點(diǎn)，一是阻尼系數(shù)可做得很高，有良好的瞬態(tài)特性，在聲音的節(jié)奏感，力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力；二是無需變壓器，不僅節(jié)省成本，縮小體積，而且避免了由變壓器所引起的失真。晶體管放大器是現(xiàn)時(shí)市場(chǎng)上汽車音響功率放大器的主流產(chǎn)品，品種繁多，檔次齊全，是車主選用的主要產(chǎn)品。</p><p>　　

43、2.1.3集成電路放大器</p><p>　　它的最突出優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，外圍電路簡(jiǎn)單，組裝方便，占用空間比較小，而且保護(hù)電路都內(nèi)置了，一般情況下不會(huì)發(fā)生燒毀器件的問題，不足之處是電聲指標(biāo)（功率、頻響、失真度、信噪比等）和音質(zhì)皆不如分立元件組成的放大器， 但是現(xiàn)在隨著集成芯片的進(jìn)一步發(fā)展，差別也是越來越小了。</p><p>　　2.2 高保真功率放大器主要技術(shù)指標(biāo)</p>&

44、lt;p><b>　　2.2.1頻率響應(yīng)</b></p><p>　　在眾多技術(shù)指標(biāo)中，頻率響應(yīng)是最為人們所熟悉的一種規(guī)格。一部分放大器而言。理論上只需要做到20至20000HZ頻率響應(yīng)頻率就已足夠，但是真正的樂音中含有的泛</p><p>　　圖2.1 ：放大器的通頻帶</p><p>　　音（諧波）是有可能超越這個(gè)范圍的，雖然這些諧波

45、，人類的耳朵根本就感覺不到，但是人類還是可以通過其他的途徑感知到這些諧波的存在。加上為了改善瞬態(tài)反應(yīng)的表現(xiàn)，所以對(duì)放大器要求有更高的頻率響應(yīng)范圍，例如從10 Hz～100 KHz等。習(xí)慣上對(duì)頻率響應(yīng)范圍的規(guī)定是：當(dāng)輸出電平在某個(gè)低頻點(diǎn)下降了3分貝，則該點(diǎn)為下限頻率，同樣在某個(gè)高頻點(diǎn)處下降了3分貝，則定為上限頻率。 按照一般的規(guī)定，高保真功率放大器的頻率響應(yīng)為20Hz~20kHz（±3dB）。如圖2.1所示。</p>

46、<p><b>　　2.2.2諧波失真</b></p><p>　　任何一個(gè)自然物理系統(tǒng)在受到外界的擾動(dòng)后大都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)呈衰減的周期性振動(dòng)。舉例來說，一根半米長(zhǎng)兩端固定的弦線在中間受到彈撥的話，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)1米波長(zhǎng)的振動(dòng)波，稱為基波。弦線除了沿中心點(diǎn)作大幅度擺動(dòng)外，線的本身也人作出許多肉眼很難察覺的細(xì)小振動(dòng)，其頻率一般都是比基波高，而且不止一個(gè)頻率。其大小種類由弦線的物理特性決定

47、。在物理學(xué)上這些振動(dòng)波被稱為諧波（Harmonics）。為了方便區(qū)別，由樂器所產(chǎn)生的諧波常稱為泛音（Overtone）。諧波除了由信號(hào)源產(chǎn)生外，在振動(dòng)波傳播的時(shí)候如果遇上障礙物而產(chǎn)生反射，繞射和折射時(shí)同樣是會(huì)產(chǎn)生諧波的。</p><p>　　無論是基波或諧波本身都是“純正”的正弦波（注：正弦波是周期性函數(shù)，由正半周和負(fù)半周組成，但決不能將其負(fù)半周稱為負(fù)弦波）但它們合成在一起時(shí)卻會(huì)產(chǎn)生出許多奇形怪狀的波形。 <

48、;/p><p>　　放大器的線路充滿著各種各樣電子零件，接線和焊點(diǎn)，這些東西或多或少都會(huì)降低放大器的線性表現(xiàn)，當(dāng)音樂信號(hào)通過放大器時(shí)，非線性特性會(huì)使音樂信號(hào)產(chǎn)生一定程度的扭曲變形，根據(jù)前述理論這相當(dāng)于在信號(hào)中加入了一些諧波，所以這種信號(hào)變形的失真被為諧波失真。</p><p>　　諧波失真并非完全一無是處，膽機(jī)的聲音之所以柔美動(dòng)聽，原因之一是膽機(jī)主要產(chǎn)生偶次諧波失真。即頻率是基波頻率2、4、6

49、、8…倍的諧波。在40年代時(shí)，有許多較“小型”的收音機(jī)故意加入相當(dāng)程度的二次諧波失真。目的是制造“重低音”去取悅消費(fèi)者。</p><p><b>　　2.2.3信噪比</b></p><p>　　信噪比（Signal Noise Ratio）是指信號(hào)通過音頻設(shè)備后增加的各種噪聲（如低頻哼聲、感應(yīng)交流聲、咝咝聲等）于指定信號(hào)電平的dB差值，或信號(hào)幅度與噪聲幅度之比，由于

50、值比較大，一般用分貝來表示其值，有時(shí)也以重放設(shè)備輸出的絕對(duì)噪聲電壓或電平值來表示，此時(shí)稱為噪聲電平（這實(shí)際上也是一個(gè)用電壓來計(jì)算的信噪比數(shù)值，只不過分母是一個(gè)固定的數(shù)：0.775V，而分子則是噪聲電壓）。</p><p>　　由于信噪比和功率或者是電壓成對(duì)數(shù)關(guān)系，要提高信噪比的話便要大幅度地提高輸出值和噪聲值之比，舉例來說，當(dāng)信噪比為100dB時(shí)，輸出電壓是噪聲電壓的一萬倍，以電子線路來說，這并不是一件容易的事。

51、下面將列出信噪比的數(shù)值計(jì)算公式：</p><p>　　設(shè)噪聲信號(hào)功率(或電壓)為PN(VN)，有用信號(hào)的額定輸出功率(或電壓)為Ps(Vs)，則定義信噪比S／N為：</p><p>　　S／N＝20lg (Ps/ P)= 20lg (V s/ V) </p><p>　　一臺(tái)放大器如有高的信噪比意味著背景寧靜，由于噪聲電平低，很多被噪聲掩蓋著

52、的弱音細(xì)節(jié)會(huì)顯現(xiàn)出來，使空氣感加強(qiáng)，動(dòng)態(tài)范圍增大。放大器的信噪比一般來說以大約85dB以上為佳，低于此值則有可能在某些大音量聆聽情況下，在音樂間隙中聽到明顯的噪音。 </p><p><b>　　2.2.4瞬態(tài)響應(yīng)</b></p><p>　　瞬態(tài)響應(yīng)是指放大器跟隨瞬態(tài)（猝發(fā)）信號(hào)變化能力大小的一種標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代音樂中包括了很多此種信號(hào)，比如：打擊樂器彈撥樂器，都能產(chǎn)生猝

53、發(fā)聲脈沖，即瞬態(tài)信號(hào),當(dāng)瞬態(tài)信號(hào)輸入到音頻功率放大器輸入端時(shí),如果放大器的瞬態(tài)響應(yīng)差,其輸出就跟不上</p><p>　　圖2.2：瞬態(tài)響應(yīng)不良時(shí)的波形</p><p>　　瞬態(tài)信號(hào)的變化,猝發(fā)信號(hào)的包絡(luò)將產(chǎn)生畸變，這就是瞬態(tài)失真。</p><p>　　我們平時(shí)測(cè)量瞬態(tài)響應(yīng)常用方波信號(hào)，當(dāng)方波信號(hào)輸入放大器時(shí)，如果輸出信號(hào)的波形是方波，說明放大器的瞬態(tài)響應(yīng)良好。而瞬

54、態(tài)反應(yīng)不良的就如圖2.2所示。</p><p>　　若音頻功率放大器的瞬態(tài)響應(yīng)良好，那么放音時(shí)鋼琴的聲音就特別悅耳，特別是跳躍式的短促音符，清晰度會(huì)增大。</p><p>　　2.2.5瞬態(tài)互調(diào)失真</p><p>　　在電子放大線路中，由于零件的對(duì)稱，溫度的變化，噪音的干擾以及其他種種原因，使信號(hào)的被放大的同時(shí)，無可避免地被加入各種各樣的失真，而負(fù)反饋則能有效地降

55、低這些失真。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說，如放大器在放大一個(gè)正弦波信號(hào)時(shí)，加入了一個(gè)失真的方波信號(hào)，這個(gè)正弦加方波的信號(hào)會(huì)被負(fù)反饋線路反相，然后反饋至輸入端，和原來的正弦波相減，使原來的信號(hào)幅度變小之外還含有一個(gè)相反的方波，這個(gè)新的信號(hào)在經(jīng)過放大器時(shí)同樣會(huì)被再次加入一個(gè)失真的方波信號(hào)，由于信號(hào)里面已有一個(gè)相反的方波，這樣正反方波便會(huì)互相抵消，使輸出信號(hào)只含有正弦波，這就明顯地降低了失真。不過負(fù)反饋的缺點(diǎn)也是很明顯的，因?yàn)樨?fù)反饋令輸入信號(hào)和反饋的

56、輸出信號(hào)相減，降低了信號(hào)電平，如果要使輸出信號(hào)被放大到足夠的強(qiáng)度，放大器的放大率（增益）便要加大，所幸的是這并非難事，尤其是晶體管機(jī)。</p><p>　　晶體管放大器有堅(jiān)固耐用，體積小，重量輕放大率高等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是工作特性不穩(wěn)定，易受溫度等因素影響而產(chǎn)生失真甚至失控。解決辦法之一是采用高達(dá)50至60dB左右的深度負(fù)反饋。反正晶體管的放大率很高，犧牲一些無所謂，由于采用了大深度的負(fù)反饋，大幅度減少了失真，所以晶

57、體管機(jī)很容易獲得高超的技術(shù)規(guī)格。不過麻煩也就因此而起，為了減少由深度負(fù)反饋所引起的高頻寄生振蕩，晶體管放大器一般要在前置推動(dòng)級(jí)晶體管的基極和集電極之間加入一個(gè)小電容，使高頻段的相位稍為滯后，稱為滯后階，可是無論電容如何小，總需要一定時(shí)間來充電，當(dāng)輸入信號(hào)含有速度很高的瞬態(tài)脈沖時(shí)，小電容來不及充電，也就是說在這一剎那線路是處于沒有負(fù)反饋狀態(tài)。由于輸入信號(hào)沒有和負(fù)反饋信號(hào)相減，造成信號(hào)過強(qiáng)，這些過強(qiáng)信號(hào)會(huì)使放大線路瞬時(shí)過載（Overload

58、）。因?yàn)榫w管機(jī)負(fù)反饋量大，信號(hào)過強(qiáng)，程度更高，常常達(dá)到數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，結(jié)果使輸出信號(hào)削波（Clipping）。這就是瞬態(tài)互調(diào)失真，由晶體管分立元件組成的音頻功率放大器和集成功率放大器往往存在較嚴(yán)重的瞬態(tài)互調(diào)失真.這是造成“晶體管聲”的重要原因，當(dāng)大音量,高頻率的節(jié)目出現(xiàn)，最容易誘發(fā)瞬態(tài)互調(diào)失真。</p><p><b>　　2.2.6轉(zhuǎn)換速率</b></p><p&g

59、t;　　轉(zhuǎn)換速率SR主要是描述放大器對(duì)音源高頻分量的跟隨（反映）速度快慢的一項(xiàng)指標(biāo)。SR和放大器的瞬態(tài)響應(yīng)雷同。一個(gè)大SR的擴(kuò)音機(jī)，它的高頻響應(yīng)一定很出色，而且瞬態(tài)失真TD(transient distortion)和瞬態(tài)交互失真非常的小。轉(zhuǎn)換速率的單位是uV/s。要是一款Hi－End級(jí)功放，其SR值都能達(dá)到數(shù)十微伏/秒或者上百微伏/秒。這中放大器的通頻帶一般也都相當(dāng)寬，跟隨頻率變化的能力也是相當(dāng)?shù)膹?qiáng)。</p><p

60、>　　2.2.7交越失真與削波失真 </p><p>　　交越失真是由于是乙類推挽功率放大器功放管起始導(dǎo)通的非線性造成的。其失真波形如圖2.3所示，在圖中，圖（a）為輸入的無失真的正弦波信號(hào)，圖(b)為放大器輸出的交越失真信號(hào)，圖(c)是削波失真信號(hào)。交越失真是一種非線性失真，是造成互調(diào)失真的原因之一。削波失真是指功放管放大時(shí)，放大器輸出信號(hào)不隨輸入信號(hào)的增大而增大,以致輸出信號(hào)

61、波形的尖峰被削平，因此人們形象地稱之為削波失真。削波失真使人感到聲音模糊且抖動(dòng)，特別是在小功率放大器放音時(shí)常出現(xiàn)在這種情況，為了克服該現(xiàn)象的發(fā)生，在設(shè)計(jì)音頻功率放大器時(shí)要考慮有一定的功率儲(chǔ)備。</p><p>　　圖2.3放大器的交越失真削波失真</p><p>　　2.2.8額定功率與功率儲(chǔ)備</p><p>　　放大器額定輸出功率也稱RMS功率或連續(xù)功率,是指在

62、一定的失真范圍內(nèi),在喇叭阻抗一定的條件下,放大器輸出的最大功率，那么對(duì)于一臺(tái)音頻功率放大器來說，其額定輸出功率并不是惟一值，而是隨失真和負(fù)載的不同而變化.</p><p>　　以前人們往往將功率放大器的額定輸出功率定得和削波功率一樣高，這樣就嚴(yán)重影響了放音質(zhì)量，后來又規(guī)定額定功率應(yīng)為削波功率的二分之一，但實(shí)踐證明額定功率仍然偏高，有的國(guó)家這樣規(guī)定：兩個(gè)聲道各驅(qū)動(dòng)一個(gè)阻抗為8歐的揚(yáng)聲器，在20-20000HZ范圍諧

63、波失真小于1%時(shí),測(cè)得的最大輸出功率的有效值，即為放大器的額定輸出功率。</p><p>　　通過音樂節(jié)目的分析可以發(fā)現(xiàn)，音樂節(jié)目電平包絡(luò)中總會(huì)不時(shí)地出現(xiàn)一些短暫的高峰，這對(duì)放音的平均實(shí)際響度會(huì)有影響,但不是很大，不過放大器的削波功率需避開這些高峰,否則將產(chǎn)生削波，音樂節(jié)目會(huì)變得干燥，發(fā)硬，并產(chǎn)生所謂的“動(dòng)態(tài)畸變”。要克服這種失真，音頻功率放大器的削波功率必須大于額定功率的10倍，也就是說音頻功率放大器要有一定的

64、功率儲(chǔ)備，一臺(tái)削波功率為80W的晶體管音頻功率放大器，其平均功率能用到4－5W左右，若削波功率為50W，則平均功率只能用到3－4W左右。而且在使用時(shí)，如果平均功率大于該數(shù)值，則功放的音質(zhì)會(huì)明顯下降。</p><p><b>　　3 功放電源</b></p><p>　　3.1 功放電源概述</p><p>　　功放電源也是屬于高保真功率放大器

65、的一部分，它將市電轉(zhuǎn)換成音頻設(shè)備需要的紋波系數(shù)很小的平滑直流電。所以將這部分獨(dú)立出一個(gè)篇章來描述，是因?yàn)橐伙@其重要性。至于有多重要，下文將仔細(xì)的闡述。</p><p>　　我們都知道，在一臺(tái)高質(zhì)量的功率放大器中，需要電源系統(tǒng)能夠供給功放電路平穩(wěn)純凈的電壓，因?yàn)槲覀兌贾拦Ψ胖械暮蠹?jí)放大是相當(dāng)大的倍數(shù)的，只要有一點(diǎn)點(diǎn)電流的雜波就有可能被放大幾十上百倍。這樣的話，我們就不是在聽音樂而是在“忍受噪音”了。功放電源的重

66、要性由此可見一斑。</p><p>　　所以對(duì)我們一般所見的功放電源進(jìn)行探討很有必要，所以現(xiàn)在來探討一下如何才能制造出電壓穩(wěn)定、沒有雜波的電源系統(tǒng)。 </p><p>　　一臺(tái)笨重的功放，其用料耗資是十分可觀的。用料足當(dāng)然有其理由，比如大的變壓器和粗的導(dǎo)線可以減少內(nèi)阻損耗，大電容器可以增加儲(chǔ)存電荷的能力。但怎么說呢，無止境的大會(huì)不會(huì)帶來我們期望的效果。如果是功率1W 的前級(jí)，你給它2000

67、W的電源和給它1000W的電源事實(shí)上是沒有多大的差別 ，因此合理有效的用料控制是值得我們研究的。 </p><p>　　3.2 功放電源組成</p><p>　　電源系統(tǒng)通常由變壓器、濾波電容器、濾波電感器、整流二極管、穩(wěn)壓電路等構(gòu)成。</p><p>　　3.2.1電源變壓器 </p><p>　　一臺(tái)好的功放必須有一只好的電源變壓器，這已

68、經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識(shí)。但是選用什么樣的變壓器才能使功放的聲音更符合你的口味，對(duì)于不少初級(jí)DIY愛好者來說，也許并不是很清楚。本文簡(jiǎn)述幾種常用電源變壓器，希望能夠?qū)ο矚g焊機(jī)初入此道的發(fā)燒友有所幫助。 </p><p>　　變壓器的出現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史了，六十年代以前，世界上普遍使用的變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)為e形或c形，截面為矩形，采用插片式或中間切割工藝制造，鐵芯的質(zhì)量和一致性都很差。變壓器的電性能參數(shù)難以得到提高。隨著科

69、學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)經(jīng)過了幾次大的改進(jìn)。變壓器鐵芯材料也由熱軋低硅片發(fā)展到熱軋高硅片、冷軋取向硅片、非晶態(tài)合金片等。電磁性能參數(shù)也有了較大的提高。 </p><p>　　在功放中最為常見的電源變壓器為EI型、環(huán)型，其次為雙柱型、r型、c型。</p><p><b>　　（1）EI型</b></p><p>　　EI型是最為常用和多見的

70、，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.它的優(yōu)點(diǎn)是加工制作容易繞制方便，成本低廉，抗飽和性能好。缺點(diǎn)為漏磁大、同功率下的體積重量偏大，轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低。 </p><p>　　EI型變壓器在音色上的聲音走向?yàn)楹裰貪庥簟嘏己?，音?chǎng)層次、細(xì)節(jié)解析力一般。 當(dāng)采用特殊的分層分段繞制方法后（即所謂的發(fā)燒繞制法），在細(xì)節(jié)和解析力上有顯著提高，而且高頻上的延伸感也非常出色，有別于其他類型的電源變壓器。如果在使用過程中再針對(duì)其缺點(diǎn)增加部分輔助改良措施

71、，例如增加屏蔽罩，采用優(yōu)質(zhì)鐵芯和無氧銅線，科學(xué)合理的繞制方法等，這一最原始古老的電子器件，仍是非常出色的。許多世界名機(jī)例如麥精圖等一直在堅(jiān)持沿用這一傳統(tǒng)的元器件。經(jīng)典的膽機(jī)制作也一直在沿用它。適合聽音口味上喜歡“唯美”的DIY愛好者選用。 </p><p><b>　　（2）環(huán)型變壓器</b></p><p>　　是c型變壓器之后開發(fā)出來的品種，磁路短，效率高，銅損與

72、鐵損均小于EI型變壓器，體積和重量小，安裝使用方便。缺點(diǎn)為制作費(fèi)用相對(duì)較高，抗直流飽和性能差。 </p><p>　　環(huán)型變壓器在音色走向上為清爽亮麗、剛勁，音場(chǎng)層次、細(xì)節(jié)解析力、速度感優(yōu)于EI型。但在中頻的厚聲溫暖感上要遜色于EI型。由于環(huán)型變壓器具有一些優(yōu)異的性能特點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于各種檔次的功放之中。但是由于環(huán)型變壓器的抗直流飽和性能差，極易產(chǎn)生雜音干擾，因此在一些頂級(jí)功放中的應(yīng)用又受到一定限制，尤其是

73、一些純A類功放。近年來由于技術(shù)的進(jìn)步，環(huán)型變壓器的這一先天缺點(diǎn)已經(jīng)逐步得到改善，在國(guó)外的一些高檔功放上環(huán)型變壓器的身影又多了起來。</p><p>　　其他的變壓器不是那么常用，所以就不再敘述了。 </p><p>　　3.2.2濾波電容器 </p><p>　　由于大容量的需求，電源系統(tǒng)中的濾波電容器清一色的都使用電解電容器 ，在功放中所見的電容器標(biāo)法規(guī)格常有容量

74、（uF）、工作電壓（V）、紋波電流（A）。通常在功放中所見的單個(gè)大電容器最大容量為25000uF。一般功放中的總?cè)萘考s為100,000uF，或稍小一些。 </p><p>　　那么是不是電容器就無限制地越大越好嗎？當(dāng)然錢是個(gè)要考慮的因素，另一方面 ，越大的電容器也面臨著另一個(gè)問題，幾乎容量大的電解電容器都會(huì)伴隨有微小的電感量，這是因?yàn)殡娊怆娙萜鞅旧硎蔷沓陕菪隣畎b在鋁殼中制造而成的，這會(huì)導(dǎo)致其高頻特性劣化。<

75、;/p><p>　　3.2.3濾波電感器 </p><p>　　另一方面我們經(jīng)常可見在電源上使用濾波電感器來改善電源品質(zhì)，利用電容和電感在交流電源上形成LC濾波電路可以大大降低高頻雜波干擾，使進(jìn)入電源系統(tǒng)的交流電更潔凈。其次可以使用大型的濾波電感器串聯(lián)在變壓器初級(jí)線一圈及次級(jí)線圈上來降低紋波，穩(wěn)定電源。最常見的是在兩個(gè)并聯(lián)的電容之間串聯(lián)一個(gè)電感，形成Л型濾波器，此舉可有效改善電源。在電源上能夠

76、舍得花大錢用電感的功放，其品質(zhì)自然也有很好的保證。 </p><p>　　3.2.4整流二極管 </p><p>　　整流二極管在電源中占有很重要的地位，它將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。雖然許多人對(duì)快速恢復(fù)整流二及管大加推崇，但如在線性電源中使用普通二極管，并且在每一個(gè)二極管上并聯(lián)一個(gè)小電容，也同樣可以大大改善噪聲干擾 。 </p><p>　　3.2.5穩(wěn)壓及恒流電路

77、</p><p>　　對(duì)功放采用穩(wěn)壓電路供電是一個(gè)好方法，記得安裝位置也要正確，要置于濾波電容之前，其輸出直接接到濾波電容上，濾波電容的電容量也不可減少，不能因?yàn)椴捎昧朔€(wěn)壓措施就減少濾波電容。變壓器也一樣不能偷工減料。總之，電容、變壓器得用上如同沒有使用穩(wěn)壓電路之前大小，才可得到穩(wěn)壓的效果。這樣的做法，需要花不少銀兩，因 此比較經(jīng)濟(jì)的做法是將功放的前級(jí)（電壓放大級(jí)等耗電少的部分）與功率放大級(jí)分開供電，僅對(duì)前級(jí)進(jìn)行

78、穩(wěn)壓供電，功率放大級(jí)則不作穩(wěn)壓。除了穩(wěn)壓之外，相對(duì)應(yīng)也可以做恒流電源的設(shè)計(jì)，供給放大線路固定的電流，則可得到穩(wěn)定、無波動(dòng)的電壓，若線路的前級(jí)再配上穩(wěn)壓電路的話，更是可以得到意想不到效果。</p><p>　　3.3 整流濾波電路</p><p>　　我們所用的功放需要的電源都是先將交流市電經(jīng)變壓器降壓或升壓后，通過整流器變?yōu)槊}動(dòng)直流電，然后經(jīng)過電容、電感、電阻或三極管構(gòu)成的濾波電路濾波，使

79、之變?yōu)椴y系數(shù)很小的平滑直流電，方可為音響設(shè)備使用，以上的過程中涉及到了“整流”和“濾波”兩個(gè)過程。</p><p>　　下面介紹下整流濾波電路。</p><p>　　3.3.1半波整流濾波電路</p><p>　　半波整流濾波電路可由圖3.l所示的半導(dǎo)體二極管構(gòu)成。由于二極管D的單向?qū)щ娦?，只有在變壓器B次級(jí)電壓U2為正半周時(shí)，才有電流流過負(fù)載，在負(fù)載兩端形成圖3

80、.2曲線a所示的單向脈動(dòng)直流電壓，故稱半波整流。其輸出電壓的平均值：</p><p>　　UL＝Um2／π≈0.318Um2</p><p>　　式中，Um2為交流電壓U2的峰值。在這個(gè)脈動(dòng)電壓中，除了直流分量之外，還含有大量的交流分量。我們可以從圖3.2中的a部分很清楚的看到，可見，半波整流電路輸出電壓的交流分量比直流分量還要大，這樣的脈動(dòng)直流電是不能直接用于音響設(shè)備的，須在電路輸出端加

81、接濾波電路，所以加入一個(gè)濾波電路，它一般由電容、電感、電阻及三極管構(gòu)成，其中最簡(jiǎn)單常用的是加接濾波電容[如圖3.1中的電容C]。這樣，由于電容具有充放電作用，當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)，電壓U2同時(shí)向電容C充電，使電容兩端的電壓接近U2的峰值Um2；當(dāng)二極管截止時(shí)，電容C則向負(fù)載RL緩慢放電，直至Uc＝U2時(shí)，二極管才再次導(dǎo)通，C再次被充電，使Uc再次升高（此處Uc所指是電路加在濾波電容C上的電壓）。如此反復(fù)地充放電。負(fù)載兩端的電壓波形就變成因3.

82、2曲線b所示的形狀，比未加濾波電容時(shí)平滑多了，但仍存在少量的交流分量。這種采用電容濾波的整流電路，稱為容性負(fù)載整流電路。</p><p>　　3.1半波整流濾波電路 3.2 半波整流濾波電路波形</p><p>　　3.3.2全波整流濾波電路</p><p>　　半波整流電路盡管加了電容濾波，輸出電壓的紋波系數(shù)（紋波系數(shù)

83、是指交流分量有效值與直流分量的比值）仍偏大，因而不能用于音頻功放電路中，為了獲得更小的波紋系數(shù)，滿足高保真放大器的需求，可采用如圖3.3所示的全波整流濾波電路，它是采用雙二極管整流的電路。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)全波整流，電源變壓器B次級(jí)繞組應(yīng)具有中心抽頭0(實(shí)際運(yùn)用時(shí)，0端應(yīng)接地)。這樣，當(dāng)次級(jí)繞組l端為正時(shí)，2端便為負(fù)，D導(dǎo)通，而截止，負(fù)載有電流ID流過；當(dāng)1端為負(fù)，2端為正時(shí)，D截止，而導(dǎo)通，負(fù)載又有電

84、流流過。可見，不管次級(jí)繞組是處于正半周還是負(fù)半周狀態(tài)，負(fù)載均有單向脈動(dòng)直流電流過。當(dāng)未接濾波電容時(shí)，其輸出電壓波形如圖3.4曲線所示。</p><p>　　3.3全波整流濾波電路 3.4全波整流濾波電路波形</p><p>　　從波形比較我們就可以看出，全波整流濾波電路輸出的脈動(dòng)電壓平均值為半波整流電路的2倍，即：</p><p>

85、　　UL＝2Um／π≈0．636Um2</p><p>　　由于輸出電壓的平均值</p><p>　　UL＝Um／（1＋0.25／fRLC）</p><p>　　所以我們知道，增大濾波電容C的容量，可以減小波紋系數(shù)（紋波系數(shù)＝0.144/ fRLC）,提高輸出電壓的平均值，這是優(yōu)點(diǎn)，而且，使用大的濾波電容時(shí)，由于放電時(shí)間常數(shù)較大，應(yīng)付瞬間大動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)可起到“ 儲(chǔ)水池

86、”的作用。</p><p>　　但是電容加大了，充電時(shí)間常數(shù)也變大了。當(dāng)瞬間大信號(hào)消耗了電容的能量后，如此會(huì)導(dǎo)致電壓的恢復(fù)時(shí)間變長(zhǎng)，使后繼信號(hào)的輸出疲軟，給人以后勁不足之感。此外，濾波電容過大時(shí)，開機(jī)浪涌電流也過大，很容易損壞整流管。</p><p>　　可見，濾波電容并不是越大越好，選用時(shí)要講究科學(xué)，避免浪費(fèi)。如果將加大電容增加的費(fèi)用，用于電源變壓器增容，效果一定會(huì)更好。</p&g

87、t;<p>　　3.3.3橋式整流濾波電路</p><p>　　該電路如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 橋式整流濾波電路</p><p>　　其特點(diǎn)是整流器由四只橋接的二極管構(gòu)成，故次級(jí)繞組無論在正半周還是負(fù)半周期間，橋的兩臂均有一只二極管正向?qū)?。所以與全波整流一樣，在一個(gè)周期的正負(fù)半周均有同一方向的電流流經(jīng)負(fù)載。其輸出電壓波形、電壓平

88、均值以及波紋系數(shù)的計(jì)算方法都與全波整流電路相同。我們可以參考上面提及的全波整流的公式。 </p><p>　　橋式整流電路雖然多用了兩只二極管、但電路的反向電壓由兩只二極管串聯(lián)來共同承受，二極管的耐壓可減小一半。此外，該電路流經(jīng)次級(jí)繞組的電流為正弦波，變壓器無直流磁化現(xiàn)象，鐵芯不易飽和，變壓器的體積可更小一些。所以這種整流濾波電路應(yīng)用最為廣泛。下面我列出以上幾種常用整流濾波電路的特性參數(shù)如表3.l所示。</

89、p><p>　　表3.1 常用整流濾波電路特性參數(shù)</p><p><b>　　3.4 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　3.3中介紹的整流濾波電路用于給功率放大器供電可以確保系統(tǒng)性能的發(fā)揮，但是如果用來直接為前置放大器供電，其波紋系數(shù)偏大，會(huì)影響放大器的信噪比指標(biāo)。所以高質(zhì)量的前置放大器，一般都要采用穩(wěn)壓電源供電，即主整流濾波電路的輸出電壓經(jīng)

90、一個(gè)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓之后，再供放大器使用。這樣，所輸出的直流電壓不僅波紋系數(shù)更小，而且相當(dāng)穩(wěn)定，不會(huì)受負(fù)載電流和市電變化影響、使放大器的信噪比和穩(wěn)定性大大提高。常用的穩(wěn)壓電路主要有以下幾種。</p><p><b>　　·二極管穩(wěn)壓電路</b></p><p><b>　　·串連型穩(wěn)壓型電路</b></p><

91、p><b>　　·并聯(lián)型穩(wěn)壓電路</b></p><p><b>　　·集成穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　4 方案論證及闡述</p><p><b>　　4.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　(1)額定功率大于雙30w</p&g

92、t;<p>　　(2)總諧波失真小于0.5％</p><p>　　(3)頻率響應(yīng)為40HZ到20KHZ</p><p>　　(4)噪聲電壓小于5mv</p><p>　　(5)整機(jī)效率大于60％</p><p><b>　　4.2 方案論證</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求

93、，結(jié)合我們前面對(duì)功率放大器的介紹，我們這個(gè)功率放大器可以用分立元件組成，也可以用集成電路完成?，F(xiàn)在我就具體情況具體分析，針對(duì)我們這種高保真初級(jí)制作者，分立元件的方案比較有難度，因?yàn)樽龇至⒃x好電路，參數(shù)恰當(dāng)，元件性能優(yōu)秀，甚至要求一些元件具有極端的對(duì)稱性，而且最好還要制作調(diào)試得好才行。所以我選擇用集成芯片來做這個(gè)設(shè)計(jì)。下面我將在集成芯片這個(gè)范圍來選擇我的方案。</p><p>　　4.2.1后級(jí)放大器方案選

94、定</p><p>　　那現(xiàn)在我們來看看一些集成功放，相對(duì)來說比較熟悉的有：LM1875、TDA2040A、TDA1514等。其中TDA2040A功率裕量不大，而TDA1514外圍電路比較復(fù)雜（因?yàn)樗苣_數(shù)多達(dá)9個(gè)），而且容易自激，有40W的輸出功率，而且其額定工作電壓達(dá)到27.5V，如此會(huì)增加對(duì)變壓器的要求，降低整個(gè)音響系統(tǒng)的性價(jià)比。這兩種功放的低頻特性都欠佳，LM1875外圍電路簡(jiǎn)單，電路成熟，低頻特性好，保

95、護(hù)功能齊全，雖然說它的工作電壓推薦值為25V，但是LM1875在相對(duì)低電壓下的表現(xiàn)也是很出色的，唯一的缺點(diǎn)就是高頻特性不是很好（Band Width 70KHZ），考慮到高保真音響的頻域要求和LM1875的性價(jià)比，因此選擇LM1875做后級(jí)放大。然后考慮到功率要滿足2×30W，所以將4片LM1875駁接成橋式推挽電路（BTL），此時(shí)理論上的輸出功率可以達(dá)到2×50W。</p><p>　　4.

96、2.2前置放大器方案選定</p><p>　　從前面對(duì)前置放大器的簡(jiǎn)介中我們得知前置放大器相當(dāng)重要，現(xiàn)在很多的HI－END的前置功放的價(jià)格就比很多發(fā)燒友用的整套功率放大器還貴。</p><p>　　筆者認(rèn)為，不同的運(yùn)放，由于內(nèi)電路結(jié)構(gòu)不向，失真成分也就可能有所差異，這種差異最終會(huì)以音色上的差別表現(xiàn)出來。就高保真而言，選用時(shí)以不帶個(gè)性的為好。然而現(xiàn)代音響多使用數(shù)碼音源，選用音色溫暖型的則可在

97、一定程度上彌補(bǔ)其聲音偏干、偏冷的不足。從這個(gè)意義上講，高價(jià)的運(yùn)放不一定就是最佳選擇，重要的是根據(jù)其音色特點(diǎn)是否能與整機(jī)或系統(tǒng)配合或取長(zhǎng)補(bǔ)短來決定取舍。同時(shí)還要看它能否適應(yīng)電路的工作條件或性質(zhì)。此外，由于人耳生理?xiàng)l件的限制，當(dāng)器件的性能指標(biāo)達(dá)到一定程度以上時(shí)，所帶來的音質(zhì)方面的改善已難以分辨。故盲目地追求高性能，結(jié)果可能適得其反、如選用的運(yùn)放帶寬過大，元件排列、布線稍有不當(dāng)、就會(huì)導(dǎo)致自激；而有時(shí)則是—種浪費(fèi)，所得到的不過是心理上的滿足而己

98、。</p><p>　　而本設(shè)計(jì)要求噪聲電壓5mv，那么也就是說要求設(shè)計(jì)前置放大輸入交流短接到地時(shí)，RL=8的電阻負(fù)載上的交流噪聲電壓要低于5mv，因此要選用低噪聲運(yùn)放。</p><p>　　結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，覺得選擇NE5532這款久負(fù)盛名的當(dāng)年的“運(yùn)放之皇”，雖然只是中低端的產(chǎn)品，但是其內(nèi)部為JFET（結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)）,聲音特點(diǎn)總體來說屬于溫暖細(xì)膩型，驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)，恰好與我們要接的數(shù)碼音源

99、的那種數(shù)碼聲相配合，減少數(shù)碼聲的味道。雖然說選擇有很多新的運(yùn)放比NE5532更有“膽管聲”，但是到目前為止來說，NE5532以它在電壓，轉(zhuǎn)換速率，增益帶寬等方面的優(yōu)異指標(biāo)，以及與LM1785相同的轉(zhuǎn)換速率，杜絕了瓶頸的存在的種種因素，加上NE5532正品也只要8元人民幣。這些因素足以說明它的性價(jià)比是相當(dāng)?shù)母?。所以就選擇了NE5532為前置放大芯片。</p><p>　　4.2.3音調(diào)芯片方案選定</p>

100、;<p>　　音調(diào)控制芯片，這是因?yàn)橐话阏Z言和音樂，在重放音樂時(shí)所需的頻率范圍不同。語言放音的頻率范圍為100Hz到幾KHz, 交響樂放音的頻率范圍則大于40Hz—14kHz，這樣它們對(duì)放大電路的頻響就要求不同。再加上放音環(huán)境的差異，每個(gè)人在聽覺上的習(xí)慣和愛好不同，所以在放大器中就需要加入音調(diào)控制電路，用它來按實(shí)際需求突出或減弱高音區(qū)或低音區(qū)，以期改善聽音效果。還有，人耳對(duì)不同頻率的聲音的靈敏度是不同的，所以要增加一個(gè)響度

101、控制電路，將低頻信號(hào)的聲強(qiáng)提高。</p><p>　　這兩種電路的組成都要求要音調(diào)芯片.當(dāng)時(shí)本來是選TA7630, 查閱資料后發(fā)現(xiàn)其信噪比不高，頻帶窄，動(dòng)態(tài)小，失真大。同時(shí)也查閱了TDA1524的資料，此芯片的聲音太冷，帶有10倍的增益，和末級(jí)的電平配合不太好，噪聲也太大。最后查了下LM1036的相關(guān)資料。發(fā)現(xiàn)LM1036技術(shù)成熟，外圍電路不復(fù)雜，信噪比高，聲道隔離度也大，還有其他的優(yōu)點(diǎn)。所以就選擇了LM1036

102、來作為音調(diào)芯片。</p><p>　　4.2.4電源方案選定</p><p>　　因?yàn)橐繇憣?duì)電源的要求很高,開始考慮直流伺服穩(wěn)壓電源，但是后來考慮到該電路太過復(fù)雜，所以在直流伺服穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些小改進(jìn)，也就是本設(shè)計(jì)中要選擇的一個(gè)橋式電路。而橋式電路的優(yōu)點(diǎn)在前面的介紹電源章節(jié)也很詳細(xì)地介紹了,所以在這里不仔細(xì)介紹。而雙橋整流濾波電路，加穩(wěn)定，更加獨(dú)立，所以就選擇了它。</p&

103、gt;<p>　　4.3 具體方案闡述</p><p>　　4.3.1前級(jí)放大器方案闡述</p><p>　　(1)音調(diào)芯片LM1036</p><p><b>　?、傩酒榻B</b></p><p>　　LM1036是一個(gè)電壓控制的雙聲道，音調(diào)（高/低音）、音量、左右音量平衡調(diào)節(jié)IC。它還帶有一個(gè)等響度開

104、關(guān)，用以補(bǔ)償在小音量時(shí)的人耳特性曲線。因?yàn)樗怯秒妷嚎刂普{(diào)節(jié)，可以用單片機(jī)控制電路去調(diào)節(jié)音調(diào)、音量、平衡、等響度等，可以完全不用討厭的雙聯(lián)（或單聯(lián)）電位器，就算用也不會(huì)對(duì)音質(zhì)有影響，以下就是它的一些特性：</p><p>　　·工作電壓：9V～16V</p><p>　　·音量控制范圍達(dá)75dB</p><p>　　·音調(diào)控制范圍達(dá)&#

105、177;15dB</p><p>　　·聲道隔離度≥75dB</p><p>　　·低失真：在輸入0.3Vrms時(shí)，總諧波失真為0.06%</p><p>　　·高信噪比：在輸入0.3Vrms時(shí)，信噪比高達(dá)80dB</p><p><b>　　·外圍電路簡(jiǎn)單</b></p&g

106、t;<p>　　圖 4.1 音調(diào)模塊電路</p><p>　?、谝粽{(diào)電路原理圖及分析</p><p>　　音頻信號(hào)是先經(jīng)過LM1036，增益為1，也就是0dB。因?yàn)槲矣玫耐鈬娐肥荓M1036的典型電路，所以我們知道，由C9,C5 ,C8,C4可以決定低頻和高頻的幅度及相位。從下面的公式（由圖4.1知：C4=C5,C9=C8）</p><p>　　Ba

107、ss Response＝</p><p>　　Treble Response=</p><p>　　我們可以很清楚地從圖4.1得到如此信息：對(duì)于左聲道（Lout）和右聲道（Rout）的信號(hào)，當(dāng)＝＝0時(shí)，此時(shí)低頻和高頻都增加到最大，也就是音箱發(fā)出的聲音低音和高音都最大了。當(dāng)＝＝1時(shí)，則相反。在圖中我們可以看到C4=C5=0.01，C8=C9=0.39。如此的話，在40HZ和16KHZ處便可

108、以獲得15dB的幅度增益。改變高音電容C4，低音電容C8的取值，可以獲得不同的提升和衰減特性。但是此時(shí)中頻段卻不會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)檎{(diào)音的原理決定了這點(diǎn)，所謂提升或衰減高、低音，都是相對(duì)于中音而言的。先把中音作一個(gè)固定衰減（或加深負(fù)反饋）然后讓高音或低音衰減小一些（或負(fù)反饋輕一些），就算是得到提升。</p><p>　　LM1036輸出阻抗為20歐，具有立體聲系統(tǒng)的全部音調(diào)、音量和平衡控制，通過圖4.1中的各個(gè)變阻器