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1、第5章高保真音频放大器5.1高保真音频放大器的组成及其性能指标5.2前置放大器5.3图示均衡器5.4功率放大器5.5功率放大器保护电路思考题与习题5.1高保真音频放大器的5.1.1高保真音频放大器的组成高保真音频放大器通常由完全相同的两个或两个以上的音频声道所组成。每个声道分为两个主要部分,即前置放大器和功率放大器。两部分电路可分设在两个机箱内,也可组装在同一个机箱内,后者称为综合放大器。由于左右声道完全相同,本章所涉及的双声道电路均只介绍其中一路。高保真音频放大器的组成框图如图5-1所示,图中左侧为前置放大器,右侧为功率放大器。下面分别予以介绍。图5-1高保真音频放大器1.前置放大
2、器的组成前置放大器具有双重功能:它要选择所需的音源信号,并放大至额定电平;还要进行各种音质控制,以美化声音。这些功能由均衡放大,音源选择,输入放大和音质控制等电路来完成。各种音源的输出信号电平是各不相同的,通常分为高电平与低电平两类。音源选择电路的功能是选择所需的音源信号送入后级,同时关闭其它音源通道。2.功率放大器的组成功率放大器的作用是放大来自前置放大器的音频信号,产生足够的不失真输出功率,以推动扬声器发声。功率放大器处于大信号工作状态,其电压电流动态范围都很大,所以容易引起非线性失真,功率消耗也很大。因此,减小谐波失真,提高功率转换效率,保证足够的输出功率是功率放大器的主要要求
3、。虽然功率放大器的电路类型很多,但基本上都由激励级,输出级和保护电路所组成。激励级又可分为输入激励级和推动激励级,前者主要提供足够的电压增益,后者还需提供足够的电流增益,以便能激励功放输出级。输出级的作用是产生足够的不失真输出功率。为了获得满意的频率特性,谐波失真和信噪比等性能指标,可在输出级与激励级之间引入负反馈。保护电路用来保护输出级功率管和扬声器,以防过载损坏。5.1.2高保真音频放大器的性能指标高保真音频放大器要进行不失真的放大,重现原有声源的特性,使聆听者在主观上无畸变的感觉,必须达到一定的性能指标。1.过载音源电动势国标规定,在音源频率为1000Hz时,要求高电平输入端的
4、过载音源电动势≥2V,低电平输入端的过载音源电动势≥35mV。2.有效频率范围有效频率范围又称频率特性,频率响应,它指高保真音频放大器能够不失真放大的有效频率范围,以及在此范围内允许的振幅偏差程度(容差)。3.总谐波失真(THD)放大器的非线性会使音频信号产生许多新的谐波成分,引起谐波失真。4.输出功率高保真音频放大器的输出功率有几种计量方法。(1)额定输出功率(RMS)(2)音乐输出功率(MPO)(3)峰值音乐输出功率(PMPO)5.2前置放大器5.2.1均衡放大电路均衡放大电路用于对速度型电唱机输出的音频信号进行频率补偿和电压放大。为使读者了解其必要性,首先简要介绍电唱机拾音器的
5、基本知识和唱片的录音频率特性,然后分析均衡放大电路的工作原理。1.拾音器拾音器由拾音头和音臂组成,是决定电唱机性能的关键部件。拾音头的作用是把沿着唱片声槽运动的唱针所作的机械振动变换成相应的电信号。2.唱片的录音频率特性为使直径有限的唱片具有尽可能长的放唱时间,减小唱片表面噪声,防止跳槽与串音,克服录音频率特性因唱片公司不同而异的混乱现象,1964年国际电工委员会(IEC)采纳美国唱片工业协会(RIAA)提出的录音频率特性作为有关密纹唱片的录音频率特性标准,迄今已为包括我国在内的世界各国所公认,现在通常称之为IEC或RIAA唱片录音频率特性,如图5-2中的虚线所示。图5-2唱片录音频
6、率特性3.均衡放大电路用于速度型电唱机放音的均衡网络有两种类型,即衰减式均衡网络和反馈式均衡放大电路。由于后者失真小,信噪比高,且动态范围大,因而被广泛采用。一个实用的反馈式均衡放大电路如图5-3所示。电路中采用低噪声高增益运算放大器,R1,R2,R3,C1和C2组成反馈均衡网络,R4是电唱机所需要的匹配电阻。图5-3反馈式均衡放大电路根据同相放大电路的工作原理可知,该电路的电压增益为(5-1)式中Z是R1C1与R2C2支路的阻抗值。为简单起见,分3个频率段来分析该电路的频率特性。在低频段,C2可视为开路,且R2<7、5-4(b)所示的中频等效电路。在高频段,C1可视为短路,可得到如图5-4(c)所示的高频等效电路。对于各频率段,(5-1)式可分别近似为(5-2)(5-3)(5-4)其中,幅频特性表达式分别为(5-5)(5-6)(5-7)式中的3个转折频率分别为(5-8)(5-9)(5-10)根据(5-5)~(5-10)式可得到如图5-2中实线所示的均衡放音频率特性曲线,其中频增益为图5-4均衡放大电路的等效电路5.2.2音源选择电路音源选择电路的功能是从各音源中选择一
