HIFI功放基礎(chǔ)知識(shí)入門(mén)

功放，即功率放大器的簡(jiǎn)稱(chēng)。它的基本作用就是用來(lái)放大來(lái)自前置放大器1V左右的信號(hào)，使其產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率，以驅(qū)動(dòng)音箱正常工作。功率放大器一般由輸入級(jí)、前置推動(dòng)級(jí)、推動(dòng)級(jí)、輸出級(jí)及負(fù)反饋電路、保護(hù)電路等六大部分組成。

對(duì)于功率放大器的基本要求是：具有足夠的輸出功率和良好的動(dòng)態(tài)特性，并要求其各種失真盡可能的小，信噪比S/N盡可能的高，并具有平坦的頻率響應(yīng)特性等等。

功率放大器根據(jù)其主要電子元器件的不同，可以分為電子管功率放大器和晶體管功率放大器兩大類(lèi),也就是人們俗稱(chēng)的"膽機(jī)"和"石機(jī)"。功率放大器電路因偏置情況的不同，又可分為甲類(lèi)功率放大器、乙類(lèi)功率放大器、甲乙類(lèi)功率放大器等幾種不同的類(lèi)型。


1.電子管功放的特點(diǎn)

晶體管功放在當(dāng)今市場(chǎng)已占有主導(dǎo)地位，但在Hi-Fi高保真放音系統(tǒng)中，電子管功放仍有一席之地。這是因?yàn)椋弘娮庸芄Ψ诺男盘?hào)過(guò)載承受能力明顯要優(yōu)于晶體管功放，因而其所需功率儲(chǔ)備量要比晶體管功放少一倍以上。與同功率的晶體管功放相比，電子管功放的低頻聲較柔和，高頻聲較纖細(xì)，而晶體管功放卻明顯存在著"晶體管聲"或"金屬聲"，即聲音有些生硬、毛刺。

此外，電子管功放的負(fù)反饋深度不大，故一般不存在瞬態(tài)互調(diào)失真，而晶體管功放的增益量常常很大，其電聲指標(biāo)是靠加大負(fù)反饋深度來(lái)達(dá)到的，使得晶體管功放容易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。此外，電子管功放的保護(hù)電路簡(jiǎn)單，電子管熱穩(wěn)定性好，一般不易損壞，而大功率晶體管的損壞率相對(duì)較高。電子管功放的弱點(diǎn)就是耗電大、防振和防機(jī)械沖擊性能較差。


2.晶體管功放的特點(diǎn)

對(duì)于甲類(lèi)、乙類(lèi)、甲乙類(lèi)三種不同種類(lèi)的晶體管功放而言，甲類(lèi)功放具有固定的晶體管偏置，因而在正弦輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，都有集電極電流流通，即使在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，依然存在一定數(shù)值的集電極靜態(tài)電流。而乙類(lèi)功放則將晶體管的固定偏置幾乎調(diào)到使集電極電流在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)剛好處于截止?fàn)顟B(tài)，只有在外加輸入信號(hào)的每個(gè)交變周期的正向半周內(nèi)，才有集電極電流流通。而甲乙類(lèi)功放則是工作于甲類(lèi)和乙類(lèi)放大狀態(tài)之間，使外加信號(hào)在大于半周而小于全周期的這段時(shí)間內(nèi)有集電極電流流通。假如只用一只晶體管來(lái)作為功放的輸出級(jí)，為避免放大后的信號(hào)引起失真，唯有把放大器設(shè)計(jì)成甲類(lèi)工作狀態(tài)，大多數(shù)電子管功放和一些發(fā)燒級(jí)晶體管功放，都是如此。而對(duì)于乙類(lèi)和甲乙類(lèi)功放，為了最終取得不失真輸出信號(hào)，必須采用由兩只晶體管組成的推挽放大電路。

甲類(lèi)功放的主要優(yōu)點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單易行，非線性失真小，適用于小功率的線性音頻放大器，現(xiàn)在甲類(lèi)功放主要用在高檔功放產(chǎn)品中。而乙類(lèi)功放與甲類(lèi)功放最主要的不同點(diǎn)就是靜態(tài)電流小，因此無(wú)信號(hào)時(shí)消耗功率小，可獲得較高的效率；但是，乙類(lèi)功放在工作時(shí)，由于兩只晶體管交替導(dǎo)通與截止，因而，在兩管輸出信號(hào)波形的銜接處，會(huì)產(chǎn)生交越失真；而且功放管在從反偏到零偏再轉(zhuǎn)為正偏轉(zhuǎn)換時(shí)，隨著信號(hào)頻率升高，輸出信號(hào)就會(huì)在時(shí)間上延遲，出現(xiàn)所謂的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換失真。因此，在實(shí)際Hi-Fi高保真放音系統(tǒng)中，一般不采用乙類(lèi)功放，而采用線性失真小的甲類(lèi)功放或甲乙類(lèi)功放。甲乙類(lèi)功放是通過(guò)改變偏置的方法來(lái)減少交越失真，它將甲類(lèi)功放的高保真度與乙類(lèi)功放折衷，從而在一定程度上解決了上述效率高與失真大之間的矛盾。

甲乙類(lèi)功放的主要電路形式是采用互補(bǔ)或準(zhǔn)互補(bǔ)輸出形式的單端推挽電路，常見(jiàn)的主要有OTL無(wú)輸出變壓器電路、OCL無(wú)輸出電容器電路及BTL平衡無(wú)變壓器電路等等。下面主要介紹OCL無(wú)輸出電容器電路。OCL無(wú)輸出電容器電路是一種無(wú)輸出耦合電容的晶體管功率放大電路，它是在OTL電路的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，主要區(qū)別是OCL無(wú)輸出電容器，采用一組對(duì)稱(chēng)的電源，并省掉了一個(gè)輸出電容器，其主要優(yōu)點(diǎn)是下限頻率低，整個(gè)頻率特性曲線平坦，失真小。


3.功放的基本保護(hù)電路

a.喇叭保護(hù)電路

針對(duì)OCL功放與喇叭直接耦合的特點(diǎn)，一般都要加裝喇叭保護(hù)電路。該電路是為了防止功放出現(xiàn)故障時(shí)，輸出端出現(xiàn)較高的直流電壓，導(dǎo)致直流電流流入喇叭，輕則使喇叭音圈移位，重則燒毀喇叭。這種保護(hù)電路的檢測(cè)點(diǎn)是OCL的輸出端，亦即中點(diǎn)，當(dāng)中點(diǎn)對(duì)地直流電位超過(guò)某一規(guī)定數(shù)值（比如正或負(fù)1V）時(shí)，保護(hù)電路即動(dòng)作，切斷通往喇叭的電路，起到保護(hù)喇叭的作用。

喇叭保護(hù)電路一般不和功放共用直流電源，以便在功放電路出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)電路還能正常工作。喇叭保護(hù)電路一般還兼有延遲功能，當(dāng)功放開(kāi)機(jī)后，延遲數(shù)秒鐘后喇叭才接通，這就保護(hù)了喇叭不被開(kāi)機(jī)瞬間較大的浪涌電流沖擊而損壞，同時(shí)也避免了開(kāi)機(jī)瞬間喇叭中出現(xiàn)的"嘭嘭"聲。


b.過(guò)載保護(hù)電路

在晶體管功放中，大功率輸出管工作在高電壓、大電流、重負(fù)荷的狀態(tài)下，很容易損壞。當(dāng)輸入信號(hào)在瞬間振幅特別大或功放輸出端在有饋入信號(hào)的情況下短路時(shí)，均會(huì)使大功率管過(guò)流，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)較高的反向電壓，使大功率管過(guò)壓損壞。針對(duì)此原因設(shè)置過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)電路。保護(hù)電路一般均采用電子保護(hù)，不需要任何機(jī)械觸點(diǎn)和繼電器，動(dòng)作很快，能有效保護(hù)大功率管，并具有自動(dòng)恢復(fù)正常的功能。

甲類(lèi)


又稱(chēng)為a類(lèi)，在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)（正弦波的正負(fù)兩個(gè)半周），放大器的任何功率輸出元件都不會(huì)出現(xiàn)電流截止（即停止輸出）的一類(lèi)放大器。甲類(lèi)放大器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高熱，效率很低，但固有的優(yōu)點(diǎn)是不存在交越失真。單端放大器都是甲類(lèi)工作方式，推挽放大器可以是甲類(lèi)，也可以是乙類(lèi)或甲乙類(lèi)。


乙類(lèi)


又稱(chēng)為b類(lèi)，正弦信號(hào)的正負(fù)兩個(gè)半周分別由推挽輸出級(jí)的兩“臂”輪流放大輸出的一類(lèi)放大器，每一“臂”的導(dǎo)電時(shí)間為信號(hào)的半個(gè)周期。乙類(lèi)放大器的優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生交越失真。


甲乙類(lèi)


又稱(chēng)ab類(lèi)，界于甲類(lèi)和乙類(lèi)之間，推挽放大的每一個(gè)“臂”導(dǎo)通時(shí)間大于信號(hào)的半個(gè)周期而小于一個(gè)周期。甲乙類(lèi)放大有效解決了乙類(lèi)放大器的交越失真問(wèn)題，效率又比甲類(lèi)放大器高，因此獲得了極為廣泛的應(yīng)用。