“挑戰(zhàn)杯”四川大學(xué)XXXX年學(xué)生科技節(jié)之“樂電杯”電子

1、“科勝訊杯”電子制作大賽無源功放技術(shù)輔導(dǎo)李小根2012.112021/9/121（一）工作原理分析“無源功放” 2021/9/1222021/9/123工作原理一、電子開關(guān)部分：在電路中，Q1負(fù)責(zé)整機(jī)電源的開關(guān)，當(dāng)Q1有基極電流時(shí)，三極管就會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)Q1沒有基極電流時(shí)，三極管就會(huì)截止。Q2是Q1的基極電流放大管，由于K1處于關(guān)斷時(shí)，Q1的基極是高電平，Q1可靠的截止Q2也截止。當(dāng)K1閉合時(shí)，Q1飽和，Q2也飽和。Q2的電流經(jīng)Q1放大后可以達(dá)到數(shù)百mA級，可以滿足該功放所需的電流。2021/9/124二、音頻信號(hào)輸入部分： 輸入信號(hào)來自于標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)插頭，它可以插在電腦、MP3、MP4乃至手機(jī)的音

2、頻輸出等插座上，也可從這里輸入其它音頻信號(hào)。 W1是一個(gè)特制電位器，實(shí)際上就等于是兩個(gè)可以改變阻值的電阻。輸入信號(hào)在這個(gè)可變電阻上進(jìn)行我們需要大小的分壓，然后再經(jīng)C1送往放大器，這樣就起到了調(diào)節(jié)音量的作用。2021/9/125三、電壓放大部分: Q3是前置放大，靈敏度最高，放大倍數(shù)最大。采用專門退耦電源來供電，能有效降低噪聲，由R4和C2組成退耦電路，R4的阻值越大，C2的容量越大，降低噪聲的效果越好。Q3首先將來自音頻插頭的信號(hào)進(jìn)行電壓放大。Q4是推動(dòng)（準(zhǔn)功放）級放大。輸入信號(hào)經(jīng)過Q3、Q4兩級放大后，具備了驅(qū)動(dòng)Q5、Q6（輸出級）的能力。2021/9/126四、|功率放大部分： Q5、Q6

3、為一對末級互補(bǔ)輸出對管，在工作時(shí)會(huì)發(fā)出較大的熱量。 R10和D1、組成Q5、Q6的偏置電路，當(dāng)電流經(jīng)過R10和D1產(chǎn)生約1.2V的電壓，就會(huì)使Q5和Q6產(chǎn)生基極偏置電流，克服互補(bǔ)電路特有的交越失真。 R8、C4組成自舉電路，在信號(hào)的正半周，將R9供電電壓舉高，達(dá)到高于電源電壓的效果，讓Q6在信號(hào)正半周峰值時(shí)基極電流也不會(huì)變小，以此提高電路的效率。2021/9/127五、功放的電壓放大倍數(shù)： C3、R5、R7組成負(fù)反饋電路！R7擔(dān)任交、直流反饋。R5擔(dān)任交流反饋，將R5短路，等于沒有交流負(fù)反饋，放大倍數(shù)最大，可以達(dá)到數(shù)十萬倍以上，會(huì)造成自激震蕩而燒毀功放管！當(dāng)阻值取很大時(shí)，等于將R7開路，這時(shí)，

4、電路的放大倍數(shù)等于1，（直流反饋量）放大倍數(shù)最小的情況是輸入電壓和輸出電壓相等，這時(shí)的功放相當(dāng)于一個(gè)射極跟隨器。好處是降低了輸出阻抗，增加了帶負(fù)載的能力。功放Av=R7/R5=1000/22=45.5倍2021/9/128六、互補(bǔ)電路精妙絕妙的元件： C8是輸出耦合電容。有音頻信號(hào)輸入時(shí)，Q6、Q5的發(fā)射極電壓會(huì)大幅度的變化，這個(gè)變化的信號(hào)中有一個(gè)直流分壓存在，不能直接加到喇叭上，必須經(jīng)過一個(gè)隔直通交的電容隔開。當(dāng)Q5導(dǎo)通時(shí)Q6是截止的，Q5的電流必須由C8放電來提供，所以C8起到了Q5工作電壓的作用，這才使得該結(jié)構(gòu)的電路能夠在線性電路中正常工作，這就是C8的精妙絕倫之所在。2021/9/12

5、9七、改善音質(zhì)與消除噪聲的措施： C5是高頻中和電容！該電容主要是為了減小高頻的增益，當(dāng)高頻過強(qiáng)時(shí)，聽起來會(huì)感覺聲音尖、剌耳，當(dāng)高頻增益太強(qiáng)時(shí)，甚至出現(xiàn)高頻寄生振蕩，嚴(yán)重影響功放電路效率和音質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)只有噪聲沒有信號(hào)，甚至造成功放管過載而發(fā)燙燒毀！這也是基層放大器燒毀的主要原因！2021/9/1210 C9是輸出端高頻短路電容。對于高頻信號(hào)來說，喇叭的等效阻抗要比低頻高得多，同時(shí)高頻信號(hào)更容易通過分布電容向四處傳輸，產(chǎn)生高頻振蕩從而影響音質(zhì)。因此，實(shí)際上應(yīng)用中，該電容對音質(zhì)影響較大，（含集成電路功放），有的電路中如果沒有這個(gè)電容，甚至完全無法工作。該電容一般取值在104-204之間，并且一般都

6、要串聯(lián)一個(gè)1-10歐姆的電阻，只保留極小的高頻電壓，可以達(dá)到讓聲音比較悅耳的效果。2021/9/1211 C9是輸出端高頻短路電容。對于高頻信號(hào)來說，喇叭的等效阻抗要比低頻高得多，同時(shí)高頻信號(hào)更容易通過分布電容向四處傳輸，產(chǎn)生高頻振蕩從而影響音質(zhì)。因此，實(shí)際上應(yīng)用中，該電容對音質(zhì)影響較大，（含集成電路功放），有的電路中如果沒有這個(gè)電容，甚至完全無法工作。該電容一般取值在104-204之間，并且一般都要串聯(lián)一個(gè)1-10歐姆的電阻，只保留極小的高頻電壓，可以達(dá)到讓聲音比較悅耳的效果。2021/9/12122021/9/1213（二）常見故障分析“無源功放” 2021/9/1214下述故障原因均在直

7、流狀態(tài)基本正常的條件下分析得出溫馨提示：2021/9/1215喇叭里沒有聲音1、喇叭損壞；2、信號(hào)輸入線開路或短路；3、R5或C3開路；4、R5太大；5、C8開路；6、電源不通；7、電路內(nèi)有焊點(diǎn)短路或虛焊。2021/9/1216信號(hào)沒有放大1、R5或C3開路；2、R5較大；3、元件參數(shù)錯(cuò)誤；4、三極管HFE太??；5、三極管型號(hào)裝錯(cuò)。2021/9/1217放大倍數(shù)太小1、音量開得太大；2、R5較大；3、元件參數(shù)錯(cuò)誤；4、三極管HFE太小。2021/9/1218噪聲太大1、C5開路或太?。?、R11太大或C9開路；3、元件參數(shù)錯(cuò)誤；4、電解電容裝反；5、喇叭有摩擦現(xiàn)象；6、電源質(zhì)量太差或電池快要用

8、完。2021/9/1219音量太小1、喇叭質(zhì)量差；2、音量開得太?。?、信號(hào)輸入線焊錯(cuò)位置；4、元件參數(shù)錯(cuò)誤；5、Q3或Q4三極管HFE太小或型號(hào)錯(cuò)誤；6、R5阻值太大等。2021/9/1220聲音失真怎樣判斷音頻失真1、示波器波形分析法；2、聽聲音方法；2021/9/12211、交越失真波形一示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)是有堵塞，梗阻感覺，沒有噪音時(shí)也難聽懂內(nèi)容。聲音發(fā)“爛”好似大舌頭說話的現(xiàn)象。聲音越小該現(xiàn)象越嚴(yán)重。2021/9/1222示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)同前例。1、交越失真波形二2021/9/1223示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)同前例。解決辦法：改變R10的阻值，將

9、功放官的靜態(tài)電流調(diào)到1.50.5mA內(nèi)，調(diào)不到該值表示電路、元件、功放管等可能有故障。1、交越失真波形三2021/9/1224上管飽和失真示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)是當(dāng)音量開小時(shí)正常，開大后就聽不太清楚了。2021/9/1225下管飽和失真示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)是當(dāng)音量開小時(shí)正常，開大后就聽不太清楚了。 排除方法：調(diào)節(jié)W2使中點(diǎn)電壓1/2電源電壓，或電路有其他故障。2021/9/1226示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)是：當(dāng)音量開小時(shí)正常，開大后就聽不太清楚了。 原因： “靜態(tài)電流”太大；三極管放大倍數(shù)太小；R5阻值太大；有三極管已經(jīng)損壞。上、下管同時(shí)飽和失真2021/9/12

10、27示波器中看到這種失真時(shí) 音頻表現(xiàn)是：不論音量開大或關(guān)小時(shí)音質(zhì)均不好聽，嚴(yán)重時(shí)也聽不清內(nèi)容。 原因：上、下兩只功放管的放大倍數(shù)（HFE）差別太大。上、下波形都是圓滑的但差別太大2021/9/1228沒有失真的波形示波器中看到這種波形時(shí)表示基本正常 盡量開大音量電位器到剛好無失真時(shí)計(jì)算放大倍數(shù)。 如果放大倍數(shù)太小，可能是：“靜態(tài)電流”太大；三極管放大倍數(shù)太??；有三極管已經(jīng)損壞；或有器件安裝錯(cuò)誤；或R5太大。2021/9/1229噪音太大的波形示波器中看到這種波形時(shí)表示電路中干擾太大 由于該功放屬于基本放大器，噪聲較大是正常的，但不應(yīng)影響正常聲音的辨別，若噪音太大的可能是： R11或C9開路或參

11、數(shù)不正確；有三極管已經(jīng)損壞或安裝錯(cuò)誤；或有其它器件安裝錯(cuò)誤；或R5太小。2021/9/12302021/9/1231（三）音頻功率放大器的調(diào)試方法 靜態(tài)調(diào)試是電子電路正常工作的基本條件，一點(diǎn)也馬虎不得的。 何為“靜態(tài)調(diào)試”：只向電路中加入工作電源，不向輸入端加入任何信號(hào)。 1、 首先用W2調(diào)節(jié)中點(diǎn)電壓，這是決定Q5和Q6功放管的安全，也是功放能夠輸出最大幅度交流電壓的保證，唯有此時(shí)才能達(dá)到放大倍數(shù)做到最大的效果。2021/9/1232 2、 然后測試或調(diào)節(jié)功放管的“靜態(tài)電流”，改變R10的阻值就可調(diào)節(jié)該電流。該電流應(yīng)當(dāng)在1.50.5mA內(nèi),該電流偏小就會(huì)出現(xiàn)交越失真；偏大就會(huì)出現(xiàn)飽和失真.太大

12、時(shí)（10mA）就會(huì)使功放管發(fā)燙甚至燒毀！ 下面就是失真的波形極其原因分析，供大家參考。2021/9/1233下面就是在動(dòng)態(tài)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)的失真波形及其原因分析，供大家參考。 1、 交越失真波形：中部出現(xiàn)折斷現(xiàn)象。 2、 在沒有交越失真的情況下，逐漸加大輸入信號(hào)，直到波形的上、下同時(shí)出現(xiàn)被削平的失真波形時(shí)，用雙蹤示波器對比輸入和輸出信號(hào)的幅度，計(jì)算出最大不失真電壓放大倍數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)下面的波形時(shí)表示出現(xiàn)了失真，可以微調(diào)中點(diǎn)電壓或靜態(tài)電流來加以改善。2021/9/1234 3、 當(dāng)工作電壓為4.5V時(shí)，Vpp的幅值應(yīng)當(dāng)在4V左右，此時(shí)與輸入幅度比較就可計(jì)算出最大電壓放大倍數(shù)，Av=Vo/Vi 4、 飽和失真波形：上、下都被切平或變“胖”，表示靜態(tài)電流偏大或輸入信號(hào)太大。 5、 上管飽和失真波形：表示中點(diǎn)電壓偏高，可以微調(diào)W2使其達(dá)到上下波形都同時(shí)出現(xiàn)失真為最佳狀態(tài)。2021/9/1235 6、 下管飽和失真波形：表示中點(diǎn)電壓偏低，可以微調(diào)W2使其達(dá)到上下波形都同時(shí)出現(xiàn)失真為最佳狀態(tài)。 7、上、下波形不對稱：上面很胖表示上管Q6的放大倍數(shù)比下管Q5的小，