調音臺教程之功率放大器

　　功率放大器簡(jiǎn)單功放，在擴聲系統中功放起著(zhù)重要作用。它將音頻的電壓信號轉換成音頻功率信號，驅動(dòng)揚聲器發(fā)聲。由于工作在音頻區段，所以也叫音頻功率放大器。其輸入端連接聲源泉信息或其他音響設備輸出的聲音信號，后的問(wèn)題。

　　一、 功放的組成

　　功放一般由三個(gè)部分組成：前置放大、驅動(dòng)放大、末級功率放大。專(zhuān)業(yè)用的功放把這三部分一起安裝在同一機箱里，而發(fā)燒級功放，往往把接揚聲器負載，為保證功放長(cháng)期穩定可*地工作，放聲音質(zhì)好，其中間存在著(zhù)最佳接配前置放大與驅動(dòng)放大組成一體，叫前級，末級功率放大單獨成為一級叫后級。

　　(一) 前置放大

　　前置放大處于功放最前端，與前面來(lái)的信號源起匹配作用，通常由共集電極電路或射出輸出器構成，其輸入阻抗高(大于10kΩ以上)，可以將前面來(lái)的聲音信號大部分引進(jìn)來(lái);其輸出阻抗低(10Ω以下)，可以將信號大部分傳送到下一級驅動(dòng)放大器中，傳輸系數大。同時(shí)，它又是一種電流放大器，可以將聲音電壓信號作初步電流放大。

　　三、 功放末級功率放大器的輸出形式

　　專(zhuān)業(yè)功放末級功率放大器常用的輸出形式有三種：即OTL(Output Transformer

　　Less)、OCL(Output Capacitor Less)、BTL(BalanceTransformer Less)。這三種輸出形式的等效電路。

　　對于OTL電路，它屬于無(wú)輸出變壓器的單端推挽電路，其特點(diǎn)是單組電源供電，在兩個(gè)異型配對的大功率晶體管的串接端接有一個(gè)充電電容C，當正半周信號輸入時(shí)，上邊管子導通，電容C充電。當負半周信號輸入時(shí)，充電電壓維持下邊管子導通。于是全信號電流都通過(guò)負載揚聲器，揚聲器負載阻抗RL直接接在兩大功率晶體管的串接端上，串接端的直流電壓相對于地必須為零。全信號電流流經(jīng)揚聲器，揚聲器負載RL成為兩個(gè)晶體管的射極直接負載，在阻抗上匹配。對于BTL電路，它發(fā)球無(wú)平衡變壓器輸出的橋式推挽電路，圖中所示的是兩個(gè)OTL構成的橋式推挽，同樣，也可以由兩個(gè)OCL構成橋式推挽。其特點(diǎn)是單組電源(對兩價(jià)目OTL構成而)而或兩組電源(對兩價(jià)目OCL構成而言)供電。輸入端A和B必須同時(shí)提供兩個(gè)等幅度反極性的信號，揚聲器串接在兩候車(chē)室異型功率管串接端上，形成橋式，兩個(gè)對角線(xiàn)上的功率管同時(shí)導通。由于揚聲器負載RL串接在橋上，成為導通功率管射極負載，在阻抗上匹配。

　　目前，市場(chǎng)上銷(xiāo)售的專(zhuān)業(yè)功放一般均為OTL或OCL形式，有時(shí)同一廠(chǎng)家的不同系列產(chǎn)品，有采用OTL的，也有采用OCL的。每臺專(zhuān)業(yè)功放由兩個(gè)獨立的功率放大組成，分別提供左、右聲道功率放大，或聲道1、聲道2的功率放大。同時(shí)，在功放的后蓋板上加上裝有工作模式(mode)切換開(kāi)關(guān)，通過(guò)這一開(kāi)關(guān)，將兩路的末級功率放大構成一種橋式推挽輸出。實(shí)際的連接方式。

　　一臺功放中有兩個(gè)獨立的功放部分，分別由前置放大，驅動(dòng)放大以及末級功率放大組成，當工作模式開(kāi)關(guān)接立體聲(stereo)模式，左右聲道信號分別送入兩路功放，各自接放相應的揚聲器，單獨放聲。這種放聲方式適用于卡拉OK廳、多功能廳、音樂(lè )廳。當模式開(kāi)關(guān)接橋式單聲(BridgeMoNo)模式，右聲道信號不能進(jìn)入末級功率放大級，而左聲道信號經(jīng)前置放大后分成兩路，一路進(jìn)原來(lái)的驅動(dòng)放大級的正極性輸入端，從A端輸出，作為橋式的輸入信號。另一路進(jìn)右聲道上的驅動(dòng)放大級的負極性輸入端，從B端輸出，作為橋式另一輸入信號。這樣，A、B兩端的信號來(lái)自同一信號源，經(jīng)相同放大量、不同極性輸入端的兩個(gè)驅動(dòng)放大器分別送出信號，所以，構成了等幅度反極性信號，使左右兩邊的末級功率放大器進(jìn)行橋式工作，兩個(gè)揚聲器串聯(lián)后，連到橋路上。顯然，兩個(gè)揚聲器放出聲音是單聲。這種放聲方式適用于Disco廳、交誼舞廳或背景音樂(lè )放音。

　　若用一只揚聲器接在橋路上，這時(shí)橋式推挽輸出功率設為W，由于A(yíng)、B端加入等幅反極性的信號，兩個(gè)對角線(xiàn)功率管同時(shí)導通，忽略功率管的內阻，那么，在橋路上有2倍于單端推挽輸出的電流，揚聲器負載兩端的信號電壓便是2U，因此，也就是說(shuō)用一只揚聲器接成橋式推挽，揚聲器上獲得的功率是單端推挽獲得的功率的4倍。這種連接很容易將揚聲器燒毀。如果將兩只揚聲器串聯(lián)，然后接成橋路，橋路上的阻抗為RL+RL，橋式推挽輸出的功率，即兩只揚聲器串接后，接入橋路，形成橋式推挽，所獲得的功率是單端推挽輸出功率的2倍，分配給每只揚聲器的功率為W0，仍然是單端推挽的功率，這時(shí)，揚聲器工作不存在問(wèn)題。

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　　四、 功放的匹配

　　功放的最佳工作狀態(tài)是前后的匹配，也就是輸入端應與信號源相匹配，輸出端與揚聲器負載RL相匹配。在此情況下，功放的功率效率能得到充分的發(fā)揮，功放能長(cháng)期可*地運行，傳送功率高，聲信號不失真，一般輸入端的匹配比較簡(jiǎn)單，通常信號源的輸出阻抗在600Ω左右，而專(zhuān)業(yè)功放的輸入阻抗大都在10kΩ以上，顯然，信號源的輸出信號大部分都能輸入到功放的前置放大級上。功放的輸出是聲音的功率信號，這些功率信號能有效地不失真地傳送到揚聲器上，轉換成聲音，這里涉及到以下幾方面的匹配問(wèn)題。

　　1. 阻抗的匹配

　　把功放看做一個(gè)等效電路，其輸出阻抗為R0和揚聲器負載RL形成電流回路，回路上的作用電壓U，負載RL上的電壓即輸出電壓為U。

　　負載上獲得的功率在什么情況下負載兩端能取得最大的功率?很明顯，把W當做函數，把RL當做變量，求W極值，便會(huì )得到R0=RL時(shí)，W最大，也就是說(shuō)，揚聲器要獲得功放的輸出的最大功率，條件是：揚聲器負載阻抗應等于功放的輸出阻抗。若揚聲器負載阻抗大于功放的輸出阻抗，功放的功率不能得到很好的傳送，導致內熱增加，影響功率管工作穩定性，甚至會(huì )因過(guò)熱而損壞。若揚聲器負載阻抗小于功放的輸出阻抗，輸出的功率信號失真，功率管內部耗損功率急劇上升，會(huì )過(guò)度發(fā)熱而燒毀。所以，只有滿(mǎn)足上述阻抗匹配條件，功放才能正常運行。

　　2. 功率的匹配

　　在滿(mǎn)足功放阻抗匹配的條件下，若功放輸出的功率大于揚聲器長(cháng)期可*運行的額定功率，揚聲器雖能得到最大功率，但必然使揚聲器音圈發(fā)熱，機械性能被破壞。若功放的輸出功率小于揚聲器的額定功率，揚聲器發(fā)聲功率不能充分發(fā)揮，還可能引起發(fā)聲頻段變窄，輻射聲音不平衡。因此，必須使功放工作時(shí)的輸出功率等于揚聲器的額定功率。即功放的工作功率等于揚聲器的額定功率，這是功放功率匹配條件。功放經(jīng)常運行在音樂(lè )信號下，而音樂(lè )信號的起伏是很大的，就一般音樂(lè )而言，音樂(lè )峰值功率是功放的額定功率的4倍，為了使功放長(cháng)期可*地運行，須讓功放工作時(shí)留有儲備量，功放的儲備量定義為：功放的最大不失真功率P0定義為：在負載8Ω時(shí)，總諧波失真不大于1%的條件下，功放所輸出的連續正弦波功率。而功放的額定功率則取為功放最大不失真功率的一半，即P0/2;功放的儲備量可取3～8，如果取3，則可以得到功放的工作功率=2/3×功放的額定功率，也等于揚聲器的額定功率。此關(guān)系式可作為音響工程配置揚聲器額定功率和功放的額定功率的關(guān)系式。

　　3. 阻尼因子

　　功放的負載并非純電阻，而是揚聲器音圈，音圈有一定的電感，是感性負載，其阻抗值與信號頻率有關(guān)，輸出信號能否得到很好的輸送，牽涉到輸出路的阻尼問(wèn)題，阻尼因子(或叫阻尼系數)定義為：揚聲器負載阻抗/功率管的內部電阻(含接線(xiàn)線(xiàn)阻)，這個(gè)比值愈大，說(shuō)明揚聲器振動(dòng)阻尼快，功率管工作狀態(tài)愈穩定，通常大于200:1。

　　五、 使用功放的注意事項

　　功放本身的操作功能鍵很少，操作極為簡(jiǎn)單，通常只要將電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)，便可進(jìn)行工作。但它前面接的是信號源，后面接的是揚聲器負載，前后操作不當，對功放危害甚大，因此，使用時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)功放接放擴聲系統中，開(kāi)機時(shí)，先開(kāi)啟其他音響設備，最后打開(kāi)功放。關(guān)機時(shí)，先關(guān)閉功放，后關(guān)閉其他設備。這樣，可以避免因開(kāi)、關(guān)其他音響設備產(chǎn)生脈沖信號，使功放過(guò)載，燒毀功放或音箱。

　　(2)功放工作時(shí)，音量(在調音臺上控制)由小到大，直到適中。關(guān)閉時(shí)，音量(在調音臺上控制)由大到小，然后關(guān)閉。

　　(3)功放工作過(guò)程中，不能任意更換功放的工作模式或揚聲器負載，否則容易損壞功放。通常是先確定功放的工作模式，根據工作模式，接好音箱揚聲器負載。

　　(4)功放工作過(guò)程中，不能任意更換擴聲系統中各音響設備的插頭，包括調音臺的插頭。否則容易產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)功放后形成功率脈沖，直到引向音響的高頻頭，使高頻頭燒毀或使功放過(guò)載而損壞。