功率放大音響的工作原理

功放音響

想必生活中我們都見過“日常樓下大型廣場舞”“萬人體育場開演唱會”的場景，這幾十分貝的聲音是如何做到讓方圓幾百米的人都清楚地聽見的呢？這當(dāng)然不是傳說中霍格沃茲的魔法啦，而是我們今天的主角：功放音響！你看這個(gè)音響它又大又方……

風(fēng)那么大還聽得見，所以音響是如何做到的？今天我們就用模電（魔電）的知識來解析一下它的原理，其實(shí)也就在高中學(xué)的電路圖基礎(chǔ)上又復(fù)雜了一丟丟而已。

簡介

首先，功放音響全稱是“功率放大音響”，顧名思義，我們的根本目標(biāo)就是讓電路輸出較大功率。從本質(zhì)上講，它依然是和它的堅(jiān)實(shí)盟友“電壓放大電路”一樣——都是能量的轉(zhuǎn)換。

首先，功放音響全稱是“功率放大音響”，顧名思義，我們的根本目標(biāo)就是讓電路輸出較大功率。從本質(zhì)上講，它依然是和它的堅(jiān)實(shí)盟友“電壓放大電路”一樣——都是能量的轉(zhuǎn)換。

為了將直流電源提供的直流能量轉(zhuǎn)換為有用的輸出交流能量，功率放大電路也遇到了很多煩惱。比如，它要輸出功率盡可能大，它要效率高，它還要盡量不要讓那么多功率消耗在管子上，但終極boss是：它居然還要求非線性失真??！功放內(nèi)心：我只是個(gè)小小的管子，為什么要承受這么多？

功放內(nèi)心：我只是個(gè)小小的管子，為什么要承受這么多？

既然如此，我們先來了解一下功放：功放俗稱“擴(kuò)音機(jī)”，它的工作原理其實(shí)很簡單，就是將音源播放的各種聲音信號進(jìn)行放大，以推動音箱發(fā)出聲音。話是這么說，但實(shí)際解釋起來……嘻嘻。

功放的通用原理

功率放大器靠電壓來控制電流通道的大小來達(dá)到控制電流大小的目的。利用三極管的電流控制作用（或場效應(yīng)管的電壓控制作用）將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。

但是在我們?nèi)粘Ｉ钪袨榱双@得最好的聽覺體驗(yàn)，我們一般選用HI-FI功放。那么接下來讓我們走進(jìn)HI-FI功放的世界吧。

HI-FI功放簡介

HIFI功放是為高保真地重現(xiàn)音樂的本來面目而設(shè)計(jì)的放大器，一般為兩聲道設(shè)計(jì)，且沒有顯示屏。“HI-FI功放”就是我們發(fā)燒友的功放了，它的輸出功率一般大都在2X150瓦以下。設(shè)計(jì)上以“音色優(yōu)美，高度保真”為宗旨。

光說說不明白，我們來舉個(gè)例子更加直觀的看一下吧。下面這個(gè)放大器由電子管作前級，音響專用集成電路AD711 和LM1875 作后級，電路失真小、輸出阻抗低、動態(tài)范圍大，能保證良好的音質(zhì)。因與集成電路結(jié)合，電路簡單。

具體電路分析

此電路只畫出左聲道部分，右聲道類似。電路選用雙三極6N2 型電子管構(gòu)成線路輸入放大器(6N2 的一半VE1L 用于左一聲道，另半VE1R 用于右聲道)。R2 為輸入級的直流偏置電阻，屏流Iao 流經(jīng)R2 時(shí)，產(chǎn)生約1.5V 的直流電壓Eg，通過柵漏電阻R1 加到VE1L 的柵極，形成線路放大器的負(fù)柵壓。此時(shí)VE1L 工作在甲類狀態(tài)，具有良好的線性。R2 的另一個(gè)作用是對音源信號產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕涣鞣答?，使失真進(jìn)一步降低，穩(wěn)定性進(jìn)一步提高;R2的第三個(gè)作用是形成音調(diào)反饋。本輸入級具有數(shù)百千歐的高輸入阻抗、動態(tài)范圍大、瞬態(tài)響應(yīng)好等突出優(yōu)點(diǎn)，這正是Hi—Fi 前級所必須的。

衰減式音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)(TCN)安插在前后級之間。從SRPP 電路上的VE2La 陰極K 輸出的音頻信號一路經(jīng)音量電位器VR3 送入后級集成電路IC1 的3 腳;另一路則經(jīng)TCN 網(wǎng)絡(luò)饋至線路放大器VE1L 的陰極。這種組合形式可以有效地抑制燥聲和失真，又能保持衰減式TCN 的調(diào)節(jié)特性。

信號經(jīng)VE1L 放大后從陽極輸出，通過電容C2 耦合到由高頻特性優(yōu)良的電子管6N3 組成的功放激勵器VE2，其內(nèi)部的兩個(gè)三極管接成并聯(lián)調(diào)節(jié)推挽式電路SRPP。該電路的特點(diǎn)是失真小、輸出阻抗低、動態(tài)范圍大，完全適應(yīng)由IC、FET、TR、VAL 等構(gòu)成的各類功率放大器。

在上圖中，電容C4、C5，電阻R7、R8 和電位器VR1 構(gòu)成低音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)VR1上調(diào)時(shí)，C5、C4 組成的網(wǎng)絡(luò)對低音頻信號的負(fù)反饋量增加，低音相對減弱;反之VR1 下調(diào)時(shí)則低音會相對增強(qiáng)。

電容C9、C10，電阻R9、R10 和電位器VR2 組成高音調(diào)控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)VR2 上調(diào)時(shí)，高音頻信號的負(fù)反饋量增加，高音相對減弱;反之VR2 下調(diào)時(shí)則高音會相對增強(qiáng)。

在功放電路中，希望得到高保真、大功率輸出，一般的功率運(yùn)放為負(fù)載提供較大功率并不困難，但多數(shù)都存在失真大、線性差的缺點(diǎn)。如果在大功率IC 前端插入一片線性好、失真小的精密運(yùn)放IC1，使功放IC2 處于IC1 的反饋環(huán)節(jié)中，就能達(dá)到揚(yáng)長避短的功效。這種連接方式稱為“渦輪增壓式組合”(TCC)。集成電路IC1(AD711)和IC2(LM1875)組成TCC 功放后級，在TCC 網(wǎng)絡(luò)中由C11、R12、R13 構(gòu)成RC 網(wǎng)絡(luò)，為音頻信號提供適度的相位補(bǔ)償，使IC1、IC2 頻響區(qū)域穩(wěn)定。