音響技術(shù)(2012年秋修改)第5章

1、第5章音頻放大與控制電路 第第5章音頻放大與控制電路章音頻放大與控制電路5.1 音頻放大與控制電路基礎(chǔ)知識(shí)音頻放大與控制電路基礎(chǔ)知識(shí) 5.2 音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí)音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí) 5.3 音頻放大與控制電路拓展知識(shí)音頻放大與控制電路拓展知識(shí) 第5章音頻放大與控制電路 5.1音頻放大與控制電路的基礎(chǔ)知識(shí)音頻放大與控制電路的基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1音頻前置放大電路的組成與工作原理音頻前置放大電路的組成與工作原理1.前置放大電路的作用與組成前置放大電路的作用與組成 前置放大電路的作用是對(duì)其輸入的各種音頻節(jié)目源（如激光音視盤(pán)機(jī)、電唱機(jī)、調(diào)諧器、錄音座或傳聲器等）信號(hào)進(jìn)行選擇和放大，并調(diào)整輸入

2、信號(hào)的頻響、幅度等，以美化音質(zhì)。前置放大電路的組成框圖如圖51所示，它包括均衡放大、音源選擇電路、音質(zhì)控制（音調(diào)、響度、音量、平衡、濾波等）電路以及輸入放大電路等。 第5章音頻放大與控制電路 圖51前置放大電路組成框圖第5章音頻放大與控制電路 2前置放大電路的工作原理前置放大電路的工作原理各種音源的輸出信號(hào)電平分為高電平和低電平兩大類。調(diào)諧器、錄音座、CD唱機(jī)等音源的輸出電平達(dá)50500mV，稱為高電平音源，可直接送入音源選擇電路；而電唱機(jī)、傳聲器等的輸出電平僅0.55mV，稱為低電平音源，須經(jīng)均衡放大后再送入音源選擇電路。音源選擇電路的作用是選擇某一路音源信號(hào)送入后級(jí)，同時(shí)關(guān)閉其他音源通道，

3、具有互鎖性。其電路形式有機(jī)械開(kāi)關(guān)式和電子開(kāi)關(guān)式兩類，電子開(kāi)關(guān)式具有消噪處理功能，還可實(shí)現(xiàn)遙控，已得到廣泛應(yīng)用。 第5章音頻放大與控制電路 前置放大電路的質(zhì)量?jī)?yōu)劣，在很大程度上取決于輸入放大電路，該電路的主要作用是完成低噪聲高保真電壓放大。因此，其電路形式大多為性能優(yōu)良的低噪聲前置放大集成電路，對(duì)它的要求主要有電壓增益高、信噪比優(yōu)良、轉(zhuǎn)換速率快、工作穩(wěn)定且免調(diào)試、具有消噪處理和補(bǔ)償及保護(hù)功能等。目前，作為輸入放大電路使用的高性能集成模擬放大器（包括數(shù)字放大器）種類繁多，而且性能優(yōu)良（例如NE5532、LM381、HA12017等）。輸入放大電路可設(shè)計(jì)成獨(dú)立的放大電路，也可與音質(zhì)控制電路合并，共同

4、完成音頻電壓放大和音質(zhì)控制的目的，實(shí)際應(yīng)用中合并式采用的較多。 第5章音頻放大與控制電路 5.1.2音頻功率放大器音頻功率放大器1.音頻功率放大器的作用與分類音頻功率放大器的作用與分類功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)的作用是將前置放大器輸出的音頻電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，產(chǎn)生足夠的不失真功率，以推動(dòng)后接的揚(yáng)聲器發(fā)聲。功率放大器種類繁多，主要有以下幾種分類方法。 第5章音頻放大與控制電路 1）按所用的放大器件分類功率放大器按照所使用的器件可分為電子管功率放大器、晶體管功率放大器（包括場(chǎng)效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器）等。近些年，晶體管或集成電路的功率放大器占有主導(dǎo)地位，但在高保

5、真放聲系統(tǒng)中，電子管功放仍存有一席之地。電子管功放的缺點(diǎn)是功耗大、體積及重量大、效率低，但其動(dòng)態(tài)范圍大，對(duì)信號(hào)過(guò)荷承受能力明顯優(yōu)于晶體管功放，而且其負(fù)反饋不深，因此一般不存在瞬態(tài)互調(diào)失真。而晶體管功放的開(kāi)環(huán)增益大，其優(yōu)良的電聲指標(biāo)是依靠深度負(fù)反饋來(lái)達(dá)到的，致使容易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。因此，電子管功放的音色比較純美，而晶體管功放存在一種所謂“晶體管聲”或“金屬聲”，使聲音有些發(fā)硬、發(fā)刺。為此，晶體管功放做了許多改進(jìn)，如采用無(wú)負(fù)反饋電路、純DC（直耦）電路等以改善音質(zhì)。第5章音頻放大與控制電路 2）按其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式分類按照輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式可分為變壓器耦合放大器、OTL（outpu

6、ttransformerless）放大器、OCL（outputcapacitorless）放大器和BTL（balancedtransformerless）放大器等形式。變壓器耦合功率放大器是在輸出級(jí)利用變壓器將輸出信號(hào)傳遞給揚(yáng)聲器，并實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)與揚(yáng)聲器間的阻抗匹配。在OTL放大電路中，輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合的無(wú)輸出變壓器方式；OCL放大電路中輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間則不用電容而采用直接耦合的方式；BTL放大電路又稱為平衡式無(wú)輸出變壓器電路，或稱為橋式推挽功率放大電路，其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間以電橋方式連接。 第5章音頻放大與控制電路 3）按功率管的偏置或工作狀態(tài)分類按照功率管的偏置或工作狀態(tài)，可

7、將功率放大器分為甲類（A類）、乙類（B類）、甲乙類（AB類）、丙類、丁類、T類（數(shù)字功放）、ALA型等。對(duì)于甲類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管都處于導(dǎo)通的工作狀態(tài)，其特點(diǎn)是失真小，但效率低、功耗大。對(duì)于乙類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管只導(dǎo)通半個(gè)周期，另一半周期截止，其特點(diǎn)是輸出功率大、效率高，但失真較大。對(duì)于甲乙類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期但不足一個(gè)周期，有一段時(shí)間截止。丙類功放是功率管導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，大部分時(shí)間截止的工作狀態(tài)。丁類又稱開(kāi)關(guān)式工作狀態(tài)，即功率管工作在飽和導(dǎo)通和完全截止的兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)

8、。 第5章音頻放大與控制電路 T類數(shù)字功放可輸入模擬音頻信號(hào)和數(shù)字音頻信號(hào)（CD信號(hào)），模擬音頻信號(hào)輸入后，先經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字音頻信號(hào)，再處理成脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖密度調(diào)制（PDM）信號(hào)，由場(chǎng)效應(yīng)功放電路放大，最后經(jīng)LC濾除高頻脈沖成分，還原成模擬音頻信號(hào)。數(shù)字功放的工作方式是開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可以完全消除交越失真，是一種很有前途的新型功率放大器。ALA型功放是一種完全線性功率放大器，由雅馬哈公司推出，它可將電路產(chǎn)生的任何失真完全消除，動(dòng)態(tài)范圍極寬，音色效果性能極佳。 第5章音頻放大與控制電路 除上述幾類功放外，近來(lái)還出現(xiàn)了一些新型功率放大電路，例如“甲類”（A類）電路、“新甲類”（新

9、A類）電路、“超甲類”（超A類）電路等。這些電路雖然稱呼不同，但所采取措施的目的一是設(shè)法使晶體管不工作在截止?fàn)顟B(tài)（即沒(méi)有開(kāi)關(guān)過(guò)程）以減小失真，二是設(shè)法使晶體管的工作點(diǎn)隨信號(hào)大小滑動(dòng)（即動(dòng)態(tài)偏置）以提高效率。 第5章音頻放大與控制電路 2.常用功率放大器的電路結(jié)構(gòu)與原理常用功率放大器的電路結(jié)構(gòu)與原理常用的OTL電路、OCL電路和BTL電路的簡(jiǎn)化電路原理圖如圖52所示，它們的主要區(qū)別在輸出電路上。圖52簡(jiǎn)化的OTL、OCL、BTL電路原理圖 第5章音頻放大與控制電路 OTL電路采用電容耦合與揚(yáng)聲器相連，如圖52（a）所示。V1和V2為特性相近的NPN管和PNP管，V3為推動(dòng)放大級(jí)，R為其集電極負(fù)載

10、電阻。當(dāng)輸入處于信號(hào)負(fù)半周時(shí)， V3集電極電位（即V1、V2的基極電位）升高，于是V1導(dǎo)通，V2截止。電流由電源+Vcc經(jīng)V1和C流過(guò)負(fù)載RL輸出正半周電壓，這時(shí)電容C充電。當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，V3集電極電位降低，于是V1截止，V2導(dǎo)通，電容C通過(guò)V2對(duì)RL放電，提供負(fù)半周輸出電壓，結(jié)果在負(fù)載上得到一個(gè)與輸入反相的信號(hào)電壓。在C容量足夠大時(shí)，C上充放電電壓的變化很小。顯然，上述的V1、V2工作在乙類狀態(tài)，如需工作在甲類或甲乙類，可通過(guò)改變V1、V2基極偏置實(shí)現(xiàn)。OTL輸出端的耦合電容對(duì)頻響有一定的影響。 第5章音頻放大與控制電路 圖52（b）為OCL電路，它采用正、負(fù)兩組電源，通常取EC=

11、Vcc/2。OCL電路本質(zhì)上與OTL電路相同，只是它少了一個(gè)輸出電容C，因此使其低頻響應(yīng)和失真度有所改進(jìn)。無(wú)論是使用單電源供電的OTL電路，還是使用正負(fù)兩組電源供電的OCL電路，在負(fù)載(揚(yáng)聲器)RL上的最大輸出電壓的單峰值(不考慮管壓降)均為Vcc/2，因此它們的最大輸出功率為 LccLcccmcmcmcmRVRVIVIVP822/2122220第5章音頻放大與控制電路 為了在較低電源電壓下獲得較大的輸出功率，可以采用圖 5-2（c）的 BTL 電路。它由兩對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱電路組成，負(fù)載 RL接在兩個(gè)互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出端之間， 與 OCL 電路一樣呈直接耦合， 故頻響較好、保真度高。而且與 OTL

12、電路一樣可在單電源下工作。 在 OTL 或 OCL 電路中， 兩個(gè)輸出管都是輪流導(dǎo)通， 推挽工作，其輸出電流都流過(guò)揚(yáng)聲器產(chǎn)生還原出聲音。 在 BTL 電路中， T1在揚(yáng)聲器一端“推”時(shí)，T2則在揚(yáng)聲器另一端“挽” ；在 T2對(duì)揚(yáng)聲器一端“挽”時(shí)，T3則在揚(yáng)聲器另一端“推” 。也就是說(shuō)，如果在兩個(gè)輸入端加入反相的正弦信號(hào)，由于 T1、T4和 T2、T3輪流導(dǎo)通，則在負(fù)載 RL上獲得一個(gè)完整的正弦波。 而且，輸出電流 Icm比 OTL 大一倍，即 Icm=VCC/RL，故 BTL 電路最大輸出功率為 LccLcmRVRIP22220第5章音頻放大與控制電路 3實(shí)用功率放大器電路分析實(shí)用功率放大器電

13、路分析對(duì)分立元件構(gòu)成的OTL、OCL、BTL功放，遇到的突出問(wèn)題是挑選差分對(duì)管或互補(bǔ)對(duì)管，而且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy，因此會(huì)影響到放音質(zhì)量和可靠性。目前，分立元件功放已逐漸被眾多的專用音響集成功率放大器所取代，例如STK系列厚膜集成功率放大電路和TDA集成功率放大電路。集成功率放大器以其功率大、頻響寬、失真小、精度高、使用方便、可靠性高、價(jià)廉等特點(diǎn)，在音響系統(tǒng)中得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。 第5章音頻放大與控制電路 1)集成OTL電路日本三洋公司生產(chǎn)的STK4392是一種雙聲道厚膜集成功率放大器，采用單電源供電，構(gòu)成OTL電路，其額定電源電壓采用39V，輸出功率達(dá)215W，總諧波失真小于0.3，輸

14、出噪聲低于0.8mV。由STK4392構(gòu)成的OTL電路如圖53所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖53由STK4392構(gòu)成的OTL電路 第5章音頻放大與控制電路 電路中的V01和V02構(gòu)成左、右聲道前置放大器，即由STK4392構(gòu)成左、右聲道的OTL功放電路。STK4392的直流供電通路：+Vcc直接加到7腳，為內(nèi)電路復(fù)合功放管提供集電極偏置電壓，經(jīng)R11和C07降壓退耦加到9腳，為內(nèi)電路輸入級(jí)集電極和推動(dòng)級(jí)提供偏置電壓，又經(jīng)R06、R07、R04和C05降壓退耦加到1腳，經(jīng)R03、R08、R05和C06降壓退耦加到15腳，為內(nèi)電路輸入級(jí)提供基極偏置。 第5章音頻放大與控制電路 左聲道音頻信號(hào)

15、的通路：ui由V01進(jìn)行電壓放大后，由C31電容耦合、R01和C01抑制高頻干擾、C03電容耦合后從1腳加入STK4392輸入級(jí)，經(jīng)內(nèi)電路功率放大后，由電容C12耦合輸出并送至左揚(yáng)聲器。電路中C10是自舉電容，R12、C08和R09構(gòu)成交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。C15、R14容性網(wǎng)絡(luò)與揚(yáng)聲器感性阻抗并聯(lián)后，可使功放的負(fù)載接近純阻性質(zhì)，不僅可以改善音質(zhì)、防止高頻自激，還能保護(hù)功放輸出管。 第5章音頻放大與控制電路 2)集成OCL電路STK4141是一種雙聲道集成功率放大器，采用雙電源供電，可構(gòu)成OCL應(yīng)用電路。其額定電源電壓為27V，輸出功率達(dá)225W，總諧波失真小于0.3，輸出噪聲低于1.2mV。由ST

16、K4141構(gòu)成的OCL電路如圖54所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖54由STK4141構(gòu)成的OCL電路 第5章音頻放大與控制電路 STK4141的直流供電通路：+Vcc加到11腳，為左右聲道復(fù)合功放管提供集電極正電壓，經(jīng)100電阻和100pF電容降壓退耦后，加入到12腳，為輸入級(jí)和推動(dòng)級(jí)提供正電壓。-Vcc直接加到9腳和14腳，為左右聲道復(fù)合功放管提供射極負(fù)電壓，9腳上-Vcc經(jīng)阻容濾波后加到8腳內(nèi)電路，由7腳輸出的直流負(fù)電壓經(jīng)100電阻加到4腳，為輸入級(jí)提供負(fù)偏壓，經(jīng)阻容濾波后加到5腳和15腳，為推動(dòng)級(jí)提供負(fù)偏壓。1腳和18腳外接的56k電阻構(gòu)成輸入級(jí)基極偏置通路。 第5章音頻放大與控制

17、電路 該電路的一個(gè)顯著特點(diǎn)是通過(guò)6腳內(nèi)部的開(kāi)關(guān)控制電路可以消除開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)的沖擊聲。開(kāi)機(jī)時(shí)，來(lái)自電源整流輸出的-Vcc立即通過(guò)R30和R31加到6腳，使輸出管基極無(wú)偏置而不能導(dǎo)通；+Vcc要通過(guò)R33和C101延時(shí)后經(jīng)R32和R31加到6腳，使輸出級(jí)進(jìn)入正常工作，從而避免了開(kāi)機(jī)沖擊聲。關(guān)機(jī)時(shí)，利用二極管VD使正電壓迅速釋放，6腳為負(fù)電位，迅速切斷輸出級(jí)，避免了關(guān)機(jī)沖擊。第5章音頻放大與控制電路 3)集成BTL電路TDA2030是一種單聲道集成功率放大器，采用單電源或雙電源供電方式，可以接成OTL或OCL電路。圖55是由兩片TDA2030組成的BTL電路，它采用雙電源供電方式，額定電源電壓為16

18、V，輸出功率為418W，總諧波失真小于0.08。 第5章音頻放大與控制電路 圖55由TDA2030構(gòu)成的BTL電路 第5章音頻放大與控制電路 TDA2030內(nèi)部電路由差分輸入級(jí)、推動(dòng)級(jí)和復(fù)合互補(bǔ)輸出級(jí)組成。V2組成前置電壓放大器；V3集電極和發(fā)射極輸出兩個(gè)大小相等、方向相反的音頻信號(hào)，分別經(jīng)C5和C6耦合加入A1和A2的1腳，經(jīng)功率放大后從各自4腳輸出，一推一挽通過(guò)左揚(yáng)聲器；R14、R13和C8構(gòu)成交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，VD1和VD2用以防止過(guò)沖電壓擊穿電路；R15和C10構(gòu)成容性網(wǎng)絡(luò)，與揚(yáng)聲器感性阻抗并聯(lián)后，可使功放的負(fù)載接近純阻性質(zhì)，不僅可以改善音質(zhì)，防止高頻自激，還能保護(hù)功放輸出管。 第5章音

19、頻放大與控制電路 5.2音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí)音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí) 5.2.1功率放大器的性能指標(biāo)功率放大器的性能指標(biāo)功率放大器的性能指標(biāo)包含有輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗、阻尼系數(shù)等，其中以輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度三項(xiàng)指標(biāo)為主。1）輸出功率輸出功率是指功放輸送給負(fù)載的功率，以瓦（W）為基本單位。功放在放大量和負(fù)載一定的情況下，輸出功率的大小由輸入信號(hào)的大小決定。對(duì)輸出功率的評(píng)價(jià)通常有以下幾種方式。 第5章音頻放大與控制電路 （1）額定輸出功率（RMS）：在一定的諧波失真指標(biāo)內(nèi)，功放輸出的最大功率。應(yīng)該注意，功放的負(fù)載和諧波失真指標(biāo)不同，額定輸出功率也隨之不同。通常

20、規(guī)定的諧波失真指標(biāo)有1%和10%。測(cè)量時(shí)采用1000Hz正弦波作為測(cè)量信號(hào)，測(cè)出等阻負(fù)載電阻上的電壓有效值V有效，此時(shí)功放的輸出功率P可表示為式中，RL為揚(yáng)聲器的阻抗。這樣得到的輸出功率實(shí)際上為平均功率。當(dāng)音量逐漸開(kāi)大時(shí)，功放開(kāi)始過(guò)載，波形削頂，諧波失真加大。諧波失真度為10%時(shí)的平均功率，稱為額定輸出功率，亦稱最大有用功率或不失真功率。 2LVPR有效第5章音頻放大與控制電路 （2）最大輸出功率:在上述情況下不考慮失真的大小，給功放輸入足夠大的信號(hào)，并將音量和音調(diào)電位器調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大功率。額定輸出功率（即最大有用功率）和最大輸出功率是我國(guó)早期音響產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上常用的兩種功率。通

21、常最大輸出功率是額定輸出功率的2倍。（3）音樂(lè)輸出功率（MPO）：功放工作于音樂(lè)信號(hào)時(shí)的輸出功率，即在輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂(lè)信號(hào)的瞬間最大輸出功率。 第5章音頻放大與控制電路 （4）峰值音樂(lè)輸出功率（PMPO）：通常是指在不計(jì)失真的條件下，將功放的音量和音調(diào)電位器調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂(lè)功率。峰值音樂(lè)功率不僅反映了功放的性能，而且能反映功放直流電源的供電能力。國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的音樂(lè)輸出功率（MPO）和峰值音樂(lè)輸出功率（PMPO）的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，各廠家一般都有各自的測(cè)量方法。通常用模擬音樂(lè)、語(yǔ)言信號(hào)輸入功率放大器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量稱為“動(dòng)態(tài)”測(cè)試，因此音樂(lè)輸出功率是一

22、種“動(dòng)態(tài)指標(biāo)”，它能較好地說(shuō)明聽(tīng)音評(píng)價(jià)結(jié)果。 第5章音頻放大與控制電路 2）頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)是指功率放大器對(duì)聲頻信號(hào)各頻率分量的均勻放大能力，即重放聲音信號(hào)的頻率范圍以及在此范圍內(nèi)允許的偏差。頻率響應(yīng)一般可分為幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)。幅度頻率響應(yīng)表征了功放的工作頻率范圍，以及在工作頻率范圍內(nèi)的幅度允差的程度。所謂工作頻率范圍，是指幅頻響應(yīng)的輸出信號(hào)電平相對(duì)于1000Hz信號(hào)電平下降3dB處的上限頻率與下限頻率之間的頻率范圍。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：頻率范圍應(yīng)寬于40Hz12.5kHz，振幅允差應(yīng)低于5dB。 第5章音頻放大與控制電路 相位頻率響應(yīng)是指功放輸出信號(hào)與原有信號(hào)中各頻率之間相互的相位關(guān)系，

23、表示產(chǎn)生相位畸變的程度。通常，相位畸變對(duì)功放來(lái)說(shuō)并不很重要，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)相位失真反應(yīng)不很靈敏的緣故。所以，一般功放所說(shuō)的頻率響應(yīng)就是指幅度頻率響應(yīng)。目前，家用功率放大器的工作頻率范圍為20Hz20kHz；專業(yè)用功率放大器的工作頻率范圍為040kHz；現(xiàn)代高級(jí)功率放大器的頻響范圍甚至達(dá)到了0800kHz。 第5章音頻放大與控制電路 3）失真度失真是指重放的聲頻信號(hào)波形發(fā)生不應(yīng)有的變化。失真有諧波失真、互調(diào)失真、交越失真、削波失真、瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真等。（1）諧波失真。諧波失真是由功率放大器中的非線性元件引起的，這種非線性會(huì)使聲頻信號(hào)產(chǎn)生許多新的諧波成分。其失真大小是以輸出信號(hào)中所有諧波的有

24、效值與基波電壓的有效值之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的。功率放大器的諧波失真度要求越小越好。 第5章音頻放大與控制電路 諧波失真與頻率有關(guān)。通常在中頻段（1000Hz）附近的諧波失真度較小，在頻響的高、低端，諧波失真度較大。諧波失真還與功放的輸出功率有關(guān)，當(dāng)接近于額定最大輸出功率時(shí)，諧波失真急劇增大。目前，優(yōu)質(zhì)功率放大器在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的總諧波失真度一般小于0.1%；優(yōu)秀功放諧波失真度大多在0.03%0.05%之間。 第5章音頻放大與控制電路 （2）互調(diào)失真。當(dāng)功放同時(shí)輸入兩種或兩種以上頻率的信號(hào)時(shí)，由于放大器的非線性，在輸出端會(huì)產(chǎn)生各頻率以及諧頻之間的和頻與差頻信號(hào)。例如，200Hz低音管信號(hào)和600H

25、zJP的小提琴信號(hào)合在一起，就會(huì)產(chǎn)生400Hz（差信號(hào)）和800Hz（和信號(hào)）這兩個(gè)微弱的互調(diào)失真信號(hào)。由于互調(diào)失真信號(hào)與自然樂(lè)器信號(hào)沒(méi)有相似之處，因此容易使人察覺(jué)，有比較小的互調(diào)失真度時(shí)就可以聽(tīng)出來(lái)。所以，降低互凋失真是提高音響音質(zhì)的關(guān)鍵之一。 第5章音頻放大與控制電路 （3）交越失真和削波失真。交越失真又稱交叉失真，是由乙類推挽放大器功放管的起始導(dǎo)通非線性造成的，它也是造成互調(diào)失真的原因之一。解決交越失真的方法是仔細(xì)調(diào)整功放管的起始微導(dǎo)通狀態(tài)。削波失真是功放管飽和時(shí)信號(hào)被削波，輸出信號(hào)幅度不能進(jìn)一步增大而引起的一種非線性失真。削波失真會(huì)使聲音變得模糊而且抖動(dòng)。削波失真是無(wú)法消除的，只有在聆

26、聽(tīng)音樂(lè)時(shí)注意不要使放大器達(dá)到滿功率極限。 第5章音頻放大與控制電路 （4）瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它是指功放對(duì)瞬態(tài)信號(hào)的跟隨能力。打擊樂(lè)器（如鼓、鈸、鈴等）、敲擊樂(lè)器（如木琴、揚(yáng)琴等）、彈奏樂(lè)器（如鋼琴、琵琶等），都能產(chǎn)生猝發(fā)聲脈沖，即瞬態(tài)信號(hào)。當(dāng)瞬態(tài)信號(hào)加到放大器時(shí)，若放大器的瞬態(tài)響應(yīng)差，放大器的輸出就跟不上瞬態(tài)信號(hào)的變化，從而產(chǎn)生瞬態(tài)失真。功放的瞬態(tài)響應(yīng)主要取決于放大器的頻率范圍，這就是高保真放大器將工作頻率范圍做得很寬的主要原因之一。瞬態(tài)互調(diào)失真是現(xiàn)代聲頻領(lǐng)域里的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。由于功率放大器往往加入大環(huán)路深度負(fù)反饋，而且一般都加入相位滯后補(bǔ)償電容，因此在輸入瞬態(tài)

27、信號(hào)時(shí)，造成輸出端不能立即達(dá)到最大值，使輸入級(jí)得不到應(yīng)有的負(fù)反饋電壓而出現(xiàn)瞬態(tài)過(guò)載，產(chǎn)生很多新的互調(diào)失真量。由于這些失真量是在瞬態(tài)產(chǎn)生的，因此叫做瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)互調(diào)失真是晶體管功放電路和集成功放電路產(chǎn)生所謂的“晶體管聲”，使其音質(zhì)不及電子管功放的重要原因。 第5章音頻放大與控制電路 4）信噪比信噪比是指輸出信號(hào)電平與功放輸出的各種噪聲（如交流聲、白噪聲）電平的比值的分貝數(shù)。信噪比越高，說(shuō)明功放的噪聲越小，性能越好。一般要求在50dB以上，優(yōu)質(zhì)功放在放唱片時(shí)的信噪比大于70dB。 第5章音頻放大與控制電路 5）輸出阻抗和阻尼系數(shù)功放輸出端對(duì)負(fù)載（揚(yáng)聲器）所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻抗，稱為輸出阻抗。阻尼

28、系數(shù)則是指功放給揚(yáng)聲器的電阻尼的大小。由于功放電路的輸出阻抗是與揚(yáng)聲器并聯(lián)的，相當(dāng)于在揚(yáng)聲器音圈兩端并聯(lián)一個(gè)很小的電阻，它會(huì)使揚(yáng)聲器紙盆的慣性振蕩受到阻尼。功放的輸出阻抗越小，對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼越大，因此常用阻尼系數(shù)來(lái)描述功放電路對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼程度。一般地，對(duì)于家用高保真晶體管功放，阻尼系數(shù)取15100為宜；對(duì)于專業(yè)用功放，阻尼系數(shù)宜在200400或更高。 第5章音頻放大與控制電路 5.2.2音質(zhì)控制電路音質(zhì)控制電路1.音調(diào)控制電路音調(diào)控制電路1)音調(diào)控制電路的作用與類型為滿足人們對(duì)音色的不同需要，在較高級(jí)的立體聲收錄機(jī)中通常采用音調(diào)控制電路，其作用是通過(guò)各頻段信號(hào)進(jìn)行提升或衰減，補(bǔ)償放大器的頻率

29、特性，以及補(bǔ)償信號(hào)或揚(yáng)聲器中所缺少的頻率成分，使放音效果得到改善。根據(jù)音調(diào)調(diào)整原理的不同，可將音調(diào)控制電路分為RC衰減式、負(fù)反饋式、LC諧振式及圖示式頻率均衡器等多種類型。音調(diào)調(diào)整電路一般設(shè)置在功放電路之前。 第5章音頻放大與控制電路 2)音調(diào)控制電路的工作原理圖57為RC衰減式高低音音調(diào)控制電路，其中的R1、RP2、R2、C3、C4組成低音控制電路，C1、RP1、C2、R1、R2組成高音控制電路。在低音控制電路中，電容C3、C4的取值使它們對(duì)中、高頻呈現(xiàn)的阻抗很小，可視作短路，對(duì)低頻則呈現(xiàn)高阻抗。由于電位器RP2上的中、高頻信號(hào)被C3、C4短路，因此無(wú)論RP2滑動(dòng)點(diǎn)如何移動(dòng)，對(duì)中、高頻的衰減

30、量都是不變的，其大小只取決于R1和R2的比值。對(duì)于低頻信號(hào)則不同，當(dāng)RP2滑動(dòng)點(diǎn)移到上端時(shí)，C3被短路，C4容抗則隨著頻率降低而增大，低音輸出達(dá)到最大值；當(dāng)RP2滑動(dòng)點(diǎn)移到下端時(shí)，C4被短路，C3容抗則隨著頻率降低而增大，低音衰減量最大，對(duì)應(yīng)輸出達(dá)到最小值。第5章音頻放大與控制電路 圖57RC衰減式高低音音調(diào)控制電路 第5章音頻放大與控制電路 在高音控制電路中，電容C1、C2的取值對(duì)高頻呈現(xiàn)低阻抗，可視作短路，對(duì)中、低頻則呈現(xiàn)高阻抗，可視為開(kāi)路。當(dāng)電位器RP1滑動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)到上端時(shí)，高音頻經(jīng)C1的低容抗后直接輸出，高音輸出達(dá)到最大值；當(dāng)RP1滑動(dòng)點(diǎn)移到下端時(shí)，RP1對(duì)高音的衰減最大，且C2幾乎被短

31、路，高音輸出達(dá)到最小值（幾乎為零）。其他類型的音調(diào)控制電路，其原理類似于RC頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。例如，負(fù)反饋式音調(diào)控制電路是將高低音音調(diào)控制電路放置在放大器的負(fù)反饋支路中；模擬電感圖示式音調(diào)控制電路則是利用LC諧振回路的諧振特性，因?yàn)椴煌?lián)諧振回路的諧振頻率不同，呈現(xiàn)的阻抗就不同，對(duì)放大器的負(fù)反饋量也不同，這樣就可以對(duì)任意頻率的音調(diào)進(jìn)行分段調(diào)整。 第5章音頻放大與控制電路 在中、高檔音響設(shè)備中，一般采用圖示音調(diào)控制器。常用的圖示音調(diào)控制器有五段、七段或十段等，可分別將整個(gè)音頻范圍劃分成五個(gè)、七個(gè)或十個(gè)頻段進(jìn)行獨(dú)立的提升或衰減。例如，五段均衡控制器可對(duì)100Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、

32、10kHz的信號(hào)進(jìn)行均衡控制。圖示音調(diào)控制電路按照電路結(jié)構(gòu)可分為L(zhǎng)C串聯(lián)諧振式和集成電路式兩大類，按照信號(hào)處理方式又可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。第5章音頻放大與控制電路 LC串聯(lián)諧振圖示均衡控制電路是由C、L、R構(gòu)成多個(gè)不同的串聯(lián)諧振電路，并將這些諧振電路等效地接在共發(fā)射極放大器的輸出端與發(fā)射極之間，通過(guò)改變放大器的負(fù)反饋量和對(duì)輸出信號(hào)的分流來(lái)調(diào)節(jié)某一頻率信號(hào)的均衡。這種均衡電路由于使用的是分立元件電感、電容，會(huì)使電路的瞬態(tài)響應(yīng)變差，產(chǎn)生寄生相移，一般應(yīng)用在普及型音響設(shè)備中。在中、高檔音響設(shè)備中，一般采用運(yùn)算放大器或晶體管構(gòu)成的模擬電感來(lái)代替電感線圈，并形成集成電路。目前使用較多的模擬式圖示均

33、衡集成電路有五頻段的TA7796P、雙聲道五頻段的STK6328A以及十頻段的BA3822LS等。 第5章音頻放大與控制電路 圖58所示為由STK6328A組成的雙聲道圖示均衡控制集成電路，它具有諧波失真小、動(dòng)態(tài)范圍大、噪聲小、音調(diào)控制范圍寬等特點(diǎn)，特別適用于HiFi音響系統(tǒng)。 圖58STK6328A組成的圖示均衡控制電路 第5章音頻放大與控制電路 在STK6328A內(nèi)部，含有各自獨(dú)立的五級(jí)模擬電感電路，左右聲道分別共用一個(gè)信號(hào)增益放大器。以左聲道為例，其15腳對(duì)應(yīng)5個(gè)頻段的諧振回路，6、7腳分別是IC內(nèi)部一個(gè)聲道的運(yùn)放同相、反相輸入端，外接均衡電位器兩固定端分別接于運(yùn)放同相、反相輸入端，構(gòu)成

34、差分放大器輸入形式。均衡電位器的滑動(dòng)臂通過(guò)電容接至IC的15腳，構(gòu)成五頻段均衡電路。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)在很多高保真音響中出現(xiàn)了數(shù)字式圖示頻率均衡器，如Sony公司的SRPE300數(shù)字均衡器和Yamaha公司的DEQ7數(shù)字均衡器等。 第5章音頻放大與控制電路 圖59SRPE300數(shù)字均衡器電路組成框圖 第5章音頻放大與控制電路 該數(shù)字均衡器既可對(duì)模擬信號(hào)輸入進(jìn)行均衡處理，也可對(duì)數(shù)字信號(hào)輸入進(jìn)行均衡處理。其原理是對(duì)輸入的數(shù)字音頻，進(jìn)行解碼后經(jīng)取樣變換直接送數(shù)字信號(hào)處理器電路，而對(duì)模擬音頻信號(hào)的輸入經(jīng)輸入電平調(diào)節(jié)后先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送數(shù)字信號(hào)處理器電路進(jìn)行處理。數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字音

35、頻信號(hào)可根據(jù)負(fù)載需要直接送數(shù)字解碼電路由光纖或同軸數(shù)字電纜輸出數(shù)字音頻信號(hào)，也可經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬音頻信號(hào)。 第5章音頻放大與控制電路 2.響度控制電路響度控制電路1)等響度控制電路的作用響度是人耳在聽(tīng)覺(jué)上對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感覺(jué)。在普通聲音強(qiáng)度時(shí)，人耳總是對(duì)中音較敏感，對(duì)高音、低音的聽(tīng)覺(jué)反應(yīng)則較為遲鈍，尤其是當(dāng)音量較小時(shí)這種差別會(huì)更大?？紤]到人們?cè)谛蕾p不同節(jié)目時(shí)對(duì)高低音的不同要求，以及人耳在低響度時(shí)對(duì)高低音感覺(jué)遲鈍的特點(diǎn)，在中高檔音響設(shè)備中都加有等響度控制電路，目的在于當(dāng)音量較小時(shí)人為地對(duì)高、低音頻信號(hào)進(jìn)行提升，使人耳感覺(jué)到此時(shí)的低、中、高音處于“等響度”。 第5章音頻放大與控制電路 2)等響

36、度控制電路的組成與工作原理等響度控制電路一般是由RC或LC網(wǎng)絡(luò)組成的低音和高音補(bǔ)償電路，它與音調(diào)控制電路不同，只有在音量較小時(shí)才具有對(duì)低音和高音的提升作用，而隨著音量的增大，對(duì)低音和高音的提升量也逐漸減小。 第5章音頻放大與控制電路 圖510LC諧振型等響度控制電路 第5章音頻放大與控制電路 典型的LC諧振型等響度控制電路如圖510所示。圖中，LC并聯(lián)諧振回路接在音量電位器輸入端和滑動(dòng)點(diǎn)之間，通常的LC回路并聯(lián)諧振于中音頻（1kHz左右）。當(dāng)音量電位器滑動(dòng)點(diǎn)移到最上端（音量最大）時(shí)，LC諧振回路被短路，電路對(duì)低、中、高音頻信號(hào)都無(wú)任何衰減作用。當(dāng)滑動(dòng)點(diǎn)向下移動(dòng)（音量較?。r(shí)，對(duì)于輸入的中音頻信

37、號(hào)，由于LC并聯(lián)諧振回路處于諧振狀態(tài)，呈現(xiàn)的阻抗最大，對(duì)中頻起衰減作用。而對(duì)于輸入的低、高音頻信號(hào)，由于偏離LC諧振回路的諧振狀態(tài)，LC回路呈現(xiàn)的阻抗較小，所以低、高音頻信號(hào)可以通過(guò)該回路，即對(duì)低、高音頻信號(hào)起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩?第5章音頻放大與控制電路 3音質(zhì)控制集成電路音質(zhì)控制集成電路在中、高檔音響中，一般都采用集成音量、音調(diào)、平衡控制電路，通過(guò)控制集成電路相應(yīng)引腳電壓來(lái)改變音量的大小、音調(diào)的高低及平衡。集成電路引腳電壓可通過(guò)外接電位器來(lái)控制，也可采用微電腦控制。這種音量、音調(diào)、平衡控制電路不但不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損噪聲，而且電位器上是直流電壓而不是音頻信號(hào)，可避免外界電磁場(chǎng)干擾，同時(shí)具有音量控制范

38、圍寬、諧波失真小、聲道平衡性能好等特點(diǎn)。TA7630是典型的音量、音調(diào)、平衡控制集成電路，它具有音量控制范圍寬、平衡性好、諧波失真小、通道串音小等特點(diǎn)。圖511所示為T(mén)A7630的典型應(yīng)用電路。第5章音頻放大與控制電路 圖511TA7630音量、音調(diào)、平衡控制電路第5章音頻放大與控制電路 左(L)、右(R)聲道信號(hào)分別從15和2腳輸入，經(jīng)音量、音調(diào)、平衡控制后分別從11腳和6腳輸出。4腳和13腳外接低音控制電容，3腳和14腳外接高音控制電容。7腳外接平衡控制電位器，8腳外接音量控制電位器，9腳外接低音控制電位器，10腳外接高音控制電位器，改變7、8、9及10腳的直流電壓，就可以達(dá)到改變平衡、音

39、量、低音和高音之目的。 第5章音頻放大與控制電路 4.壓限電路壓限電路壓縮限幅器簡(jiǎn)稱壓限器，實(shí)際上是壓縮與限幅兩種功能電路的合稱，是音響系統(tǒng)中常用的一種信號(hào)處理設(shè)備，其功能是對(duì)音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮或限制，達(dá)到減小失真和降低噪聲的目的。壓限器實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)音量控制器，由帶有自動(dòng)增益控制的放大器組成。當(dāng)輸入信號(hào)超過(guò)閾值電平（也稱壓限閾或門(mén)限）時(shí)，壓縮器的增益下降，使信號(hào)衰減。通常，把使壓縮器的輸出信號(hào)增加1dB所需增加輸入信號(hào)的分貝數(shù)稱為壓縮比率，簡(jiǎn)稱壓縮比。壓縮器的輸入/輸出關(guān)系曲線如圖512所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖512壓縮器的輸入/輸出關(guān)系 第5章音頻放大與控制電路 對(duì)于

40、2 1的壓縮比率，當(dāng)輸入信號(hào)電平增加2dB時(shí)，輸出信號(hào)電平只增加1dB，在壓縮區(qū)域內(nèi)將輸入信號(hào)變化范圍壓縮了1/2。例如輸入信號(hào)電壓變化范圍為-50+20dBm，門(mén)限電平設(shè)為+10dBm。壓縮前增益等于1，這時(shí)輸出電平為-50+15dBm，將輸入信號(hào)電平的動(dòng)態(tài)范圍壓縮成65dB。-50+10dBm電平內(nèi)的信號(hào)相對(duì)關(guān)系沒(méi)有變化，僅在+1020dBm范圍內(nèi)進(jìn)行了壓縮。同理，若壓縮比為10 1，當(dāng)輸入信號(hào)電平增加10dB時(shí)，輸出信號(hào)電平只增加1dB，在壓縮區(qū)域內(nèi)將輸入信號(hào)變化范圍壓縮了1/10。如輸入信號(hào)電壓變化范圍為-50+20dBm，門(mén)限電平仍設(shè)為+10dBm。壓縮前增益等于1，這時(shí)輸出電平為-

41、50+11dB，將輸入信號(hào)電平70dB的動(dòng)態(tài)范圍壓縮成61dB。-50+10dBm電平內(nèi)的信號(hào)相對(duì)關(guān)系沒(méi)有變化，僅在+1020dBm范圍內(nèi)進(jìn)行了壓縮，輸出變化了1dB。 第5章音頻放大與控制電路 5.2.3卡拉卡拉OK處理電路處理電路“卡拉OK”原意為“無(wú)人樂(lè)隊(duì)”，最初是一種自我演唱娛樂(lè)的伴奏機(jī)，后來(lái)得到迅速普及和發(fā)展。目前，不但有各種單體的卡拉OK機(jī)，而且在一些組合音響中，甚至彩色電視機(jī)中都有附加卡拉OK功能。但不管品種怎樣繁多，其原理基本相同。1.卡拉卡拉OK處理電路的作用和組成處理電路的作用和組成卡拉OK處理器的主要作用是為播放伴奏音樂(lè)進(jìn)行自?shī)首猿幕顒?dòng)提供技術(shù)保證，它具有歌聲消除、自動(dòng)

42、伴唱、輪唱、變調(diào)、聽(tīng)覺(jué)激勵(lì)等功能，主要由話筒放大器、混響器、歌聲消除等電路組成。 第5章音頻放大與控制電路 2.卡拉卡拉OK處理電路的分類處理電路的分類卡拉OK處理電路按照功能劃分，主要有以下三種：（1）普通卡拉OK處理電路：只能重放卡拉OK帶，電路中無(wú)音響效果處理電路。（2）具有歌聲消除功能的卡拉OK處理電路：播放節(jié)目源時(shí)可以進(jìn)行歌聲消除處理。（3）多功能卡拉OK處理電路：適用多種卡拉OK帶，設(shè)有混響器等音響效果電路。 第5章音頻放大與控制電路 3.卡拉卡拉OK處理電路工作原理處理電路工作原理卡拉OK機(jī)主要特點(diǎn)之一是利用電子混響器達(dá)到美化演唱者聲音的功能。帶延時(shí)混響功能的卡拉OK機(jī)方框圖如圖

43、513所示。從圖上可以看到，兩路話筒信號(hào)經(jīng)各自的話筒放大器放大并進(jìn)行混合處理后，分兩路輸出，一路直通送入回聲混合器，另一路經(jīng)低通濾波器送入以延時(shí)電路（BBD器件）為核心的混響處理電路，延時(shí)后的聲音經(jīng)回聲調(diào)節(jié)也送入回聲混合器，與直達(dá)聲混合后送入混合放大電路及音調(diào)電路（音調(diào)電路也可省略），再與經(jīng)歌聲消除電路送來(lái)的伴奏信號(hào)一起輸出給功率放大器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放聲。 第5章音頻放大與控制電路 圖513帶延時(shí)混響功能的卡拉OK機(jī)方框圖 第5章音頻放大與控制電路 4.歌聲消除電路歌聲消除電路在使用普通原聲磁帶或用電唱機(jī)、CD唱機(jī)節(jié)目源作為伴奏聲時(shí)，要用歌聲消除電路將原節(jié)目源中的左、右聲道歌聲消除，而保留原節(jié)目

44、源中的伴奏聲。在雙聲道節(jié)目源中，中、高頻段樂(lè)器信號(hào)是立體聲效果的，低頻段樂(lè)器聲和歌唱聲是單聲道。即左、右聲道信號(hào)中的中、高頻段樂(lè)器信號(hào)成分是不同的，而歌唱聲和低頻段樂(lè)器信號(hào)成分是相同的，并且歌唱聲的頻率范圍主要集中在中頻段，因此將左、右聲道信號(hào)相減，即可消除原聲節(jié)目源中的歌唱聲。第5章音頻放大與控制電路 圖514所示是歌聲消除電路的方框圖。電路中，A1、A4是加法器，A2是減法器，A3是有源低通濾波器。左、右聲道音頻信號(hào)uL、uR分成兩路。一路送到減法器A2，輸出L-R信號(hào)，由于uL、uR中的低音樂(lè)器信號(hào)和歌唱信號(hào)是單聲道效果，它們?cè)谧?、右聲道中的大小相等，這樣通過(guò)減法器便可將歌唱信號(hào)除去，同

45、時(shí)也將低音樂(lè)器信號(hào)除去了。另一路送到加法器A1中，獲得L+R信號(hào)。這一信號(hào)加到有源低通濾波器A3中，由于歌聲主要能量集中在1501000Hz間，而A3的截止頻率設(shè)在150Hz，因此A3輸出的LR信號(hào)中只有低音樂(lè)器信號(hào)。A2和A3輸出信號(hào)加到加法器A4中混合，輸出（L-R）（LR），其中，LR信號(hào)只有高頻段的樂(lè)器信號(hào)，而LR是低頻段的樂(lè)器信號(hào)。這樣，（LR）（LR）信號(hào)中基本保留了原uL、uR信號(hào)的樂(lè)器信號(hào)，而去除了歌聲信號(hào)，達(dá)到了消除歌聲的目的。第5章音頻放大與控制電路 圖514歌聲消除電路方框圖第5章音頻放大與控制電路 圖515所示是一個(gè)實(shí)用的歌聲消除電路，該電路的工作原理與圖514所示電路

46、相同。運(yùn)放A1構(gòu)成減法器電路，獲得L-R信號(hào)；R5、R6、R7構(gòu)成加法器電路；A2及阻容元件構(gòu)成三階有源低通濾波器；A3構(gòu)成加法器電路。 第5章音頻放大與控制電路 圖515實(shí)用歌聲消除電路 第5章音頻放大與控制電路 5.2.4紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)在高檔音響設(shè)備中，一般都設(shè)置有紅外遙控系統(tǒng)，通過(guò)遙控操作實(shí)現(xiàn)對(duì)電源開(kāi)關(guān)、音量大小、音調(diào)高低、靜音、收音調(diào)諧、卡座播放狀態(tài)轉(zhuǎn)換、定時(shí)關(guān)機(jī)等遠(yuǎn)距離操作控制。1紅外遙控系統(tǒng)的組成紅外遙控系統(tǒng)的組成音響設(shè)備中的遙控系統(tǒng)組成與其他電子設(shè)備遙控系統(tǒng)基本相同，一般都包含有紅外遙控發(fā)射器、紅外遙控接收器、系統(tǒng)控制微處理器、存儲(chǔ)器、本機(jī)鍵盤(pán)、輔助電源等，原理框圖如圖

47、516所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖516音響設(shè)備遙控系統(tǒng)原理框圖 第5章音頻放大與控制電路 紅外遙控發(fā)射器的作用是將遙控指令編碼加工為指令操作碼，并將其調(diào)制在約40kHz的載波上，經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出紅外調(diào)制脈沖（PCM）信號(hào)。紅外遙控接收器的作用是接收紅外遙控信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、限幅等處理后，還原出指令操作碼送微處理器。微處理器的作用是將遙控接收器送來(lái)的指令操作碼或本機(jī)鍵盤(pán)送來(lái)的指令信息進(jìn)行譯碼處理，并輸出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)。 第5章音頻放大與控制電路 2紅外遙控系統(tǒng)的工作原理紅外遙控系統(tǒng)的工作原理1）紅外遙控發(fā)射器紅外遙控發(fā)射器主要由鍵盤(pán)矩陣電路、遙控器編碼集成電路

48、、驅(qū)動(dòng)放大器和紅外發(fā)光二極管等構(gòu)成。其核心是遙控編碼集成電路，內(nèi)部主要包括振蕩器、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、掃描信號(hào)發(fā)生器、鍵位編碼器、指令編碼器、調(diào)制器、緩沖放大器等電路。紅外遙控發(fā)射器電路框圖如圖517所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖517紅外遙控發(fā)射器電路框圖 第5章音頻放大與控制電路 紅外遙控發(fā)射器中的振蕩器的振蕩頻率一般為480kHz（或455kHz），經(jīng)內(nèi)部12分頻后得到40kHz（或38kHz）的定時(shí)信號(hào)和載波信號(hào)。在時(shí)鐘脈沖信號(hào)作用下，掃描信號(hào)發(fā)生器不斷發(fā)出掃描脈沖對(duì)鍵盤(pán)矩陣進(jìn)行掃描。當(dāng)遙控器的某鍵被按下時(shí)，該鍵位被識(shí)別，對(duì)應(yīng)的鍵位碼信號(hào)經(jīng)譯碼選通指令編碼器的地址，使指令編碼器輸出事

49、先編好的16位指令碼。該指令碼再經(jīng)過(guò)碼調(diào)制器對(duì)40kHz（或38kHz）的脈沖載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制及緩沖放大，再經(jīng)功率放大后，以中心波長(zhǎng)為940nm的紅外線向空間發(fā)射。 第5章音頻放大與控制電路 2）紅外遙控接收器紅外遙控接收器安裝在音響主機(jī)上，其組成包括紅外光電二極管和遙控接收集成芯片等，結(jié)構(gòu)如圖518所示。其中，遙控接收集成芯片內(nèi)部含有前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分電路和施密特觸發(fā)器等電路，具體工作原理如下。 第5章音頻放大與控制電路 圖518紅外遙控接收器電路 第5章音頻放大與控制電路 首先，由紅外發(fā)光二極管接收遙控器發(fā)射的控制載波信號(hào)，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)。其次

50、，在集成電路內(nèi)部將接收到的信號(hào)進(jìn)行前置放大和限幅放大處理，得到遙控信號(hào)的包絡(luò)脈沖送帶通濾波器和峰值檢波電路，對(duì)40kHz（或38kHz）的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。最后，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后將指令操作碼信息送系統(tǒng)控制微處理器做進(jìn)一步處理。 第5章音頻放大與控制電路 3）系統(tǒng)控制微處理器系統(tǒng)控制微處理器一般由4位單片機(jī)組成，內(nèi)部包含有中央處理單元CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、脈沖編碼調(diào)制PWM電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、屏幕字符存儲(chǔ)器、顯示輸出控制電路、電壓合成數(shù)字選臺(tái)系統(tǒng)等。具體工作時(shí)，微處理器將接收到的指令信息進(jìn)行處理，輸出各種脈沖控制信號(hào)，通過(guò)接口電路進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換及電

51、平轉(zhuǎn)換后獲得相應(yīng)的模擬控制信號(hào)。模擬控制信號(hào)再通過(guò)不同的接口電路送到相應(yīng)的被控電路，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。另外，微處理器還輸出工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號(hào)，通過(guò)顯示器實(shí)現(xiàn)即時(shí)狀態(tài)的顯示。第5章音頻放大與控制電路 5.3音頻放大與控制電路拓展知識(shí)音頻放大與控制電路拓展知識(shí)5.3.1電子管功率放大器電子管功率放大器1電子管基礎(chǔ)知識(shí)電子管基礎(chǔ)知識(shí)電子管是一種真空器件，它是把若干個(gè)電極封裝在一個(gè)真空的玻璃或金屬殼體內(nèi)，再將各個(gè)電極通過(guò)引線連接在管腳上。電子管按照管腳數(shù)有4腳、5腳、標(biāo)準(zhǔn)7腳、小7腳、8腳和小9腳等規(guī)格；按照電極數(shù)有單結(jié)構(gòu)和復(fù)合管之分，例如三極管、四極管、束射四極管、五極管、七極管、雙二極管、雙三極

52、管、雙二極五極管等多種類型；按照功能可分為雙二極整流管、電壓放大管、功率放大管等。常用電子管的電路符號(hào)如圖519所示。 第5章音頻放大與控制電路 圖519常用電子管的電路符號(hào) 第5章音頻放大與控制電路 在電子管的電路符號(hào)中，各電極的含義及其作用如下：燈絲（f）：由金屬絲制成，通電后發(fā)熱，加熱陰極。陰極（k）：內(nèi)置燈絲，被燈絲加熱后發(fā)射電子。其作用相當(dāng)于晶體管的發(fā)射極。屏極（a）：也稱陽(yáng)極，外接直流高電壓，用以吸收陰極發(fā)射來(lái)的電子，形成屏極電流。其作用相當(dāng)于晶體管的集電極。柵極（g1）：位于陰極與屏極之間，是信號(hào)輸入電極，其作用相當(dāng)于晶體管的基極。柵極上加有相對(duì)于陰極為負(fù)的電壓。 第5章音頻放大

53、與控制電路 簾柵極（g2）：位于柵極與屏極之間，外接直流高電壓，以加速陰極發(fā)射的電子流向屏極。抑制柵極（g3）：位于簾柵極與屏極之間，在管內(nèi)與陰極相連，其作用是防止二次發(fā)生電子。集聚電極：它是束射四極管特有的電極，位于簾柵極與屏極之間，在管內(nèi)與陰極相連，其作用是使電子會(huì)聚成束，集中流向屏極，以提高輸出功率。 第5章音頻放大與控制電路 2電子管電壓放大電路電子管電壓放大電路圖520所示為電子三極管組成的電壓放大電路。由圖520可見(jiàn)，由電子三極管組成的放大電路與晶體三極管放大電路結(jié)構(gòu)相似，電子三極管的屏極a、柵極g和陰極k分別與晶體三極管的集電極c、基極b和發(fā)射極e相對(duì)應(yīng)。Rg、Rk、Ra分別為柵

54、極電阻、陰極電阻和屏極電阻，Cg、Ca分別為柵極輸入耦合電容和屏極輸出耦合電容，Ck為陰極旁路電容。具體工作時(shí)，燈絲通電后發(fā)熱，陰極被加熱后發(fā)射電子，在柵極負(fù)電壓的控制下，陰極發(fā)射的電子飛向屏極，形成屏極電流。 第5章音頻放大與控制電路 圖520電子三極管電壓放大電路第5章音頻放大與控制電路 當(dāng)柵極回路沒(méi)有信號(hào)電壓輸入時(shí)，電子管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)輸入和輸出回路中的電壓、電流都是直流。當(dāng)柵極回路輸入信號(hào)電壓的正半周到來(lái)時(shí)，柵極電壓升高，屏極電流增大，在屏極電阻兩端的壓降增大，屏極電壓降低，而且屏極的輸出信號(hào)為負(fù)半周。同理，當(dāng)柵極回路輸入信號(hào)電壓的負(fù)半周到來(lái)時(shí)，屏極電壓升高，且為正半周。 第5章音頻放大與控制電路 3電子管功率放大電路電子管功率放大電路與晶體三極管作為功率放大器的應(yīng)用類似，利用電子管也可構(gòu)成單管甲類功率放大器、乙類推挽功率放大器、甲乙類推挽功率放大器等多種類型的功率放大電路。圖521