高保真功率放大器的设计.docVIP

【标题】高保真功率放大器的设计 【作者】雷朝洪 【关键词】功放组成　　电路说明使用说明 【指导老师】陈光彦 【专业】电子信息科学与技术 【正文】1绪论1.1引言随着社会的发展，科技也是突飞猛进，电子行业的发展更是日新月异。自上世纪初，真空三极管的发明，开创了人类电声技术的先河，到现在已经经历了100年的时间，期间有三个阶段的发展，分别是晶体管（上世纪60年代）、集成电路（上世纪70年代）、场效应管（上世纪70年代）。现在，人们在阶段发展的同时（数字功放），也在电路的技术上进行创新，主要是在放大元件的混合使用和电路的结构上进行创新。1.2国内外研究现状功放是重放声音的一种电子产品，由于国内外人们对于声音的品位不同，所以发展的路线也不尽相同。这主要表现在电子管上，胆机产品本身具有一定的艺术性和具有很浓厚的文化背景，这反映在产品的声音的调校，品牌的定位，市场的策略，外观的设计，产品质量的稳定等等方面。电路中放大管的工作状态不同，有甲类功放，乙类功放，甲乙类功放，还有超甲类功放等，只是在技术上有一定的差异，因为起点不一样，供应的市场不同，因此，发展的不同就在于此。电路中末级放大电路的结构不同有OTL、OCL、BTL等电路结构。国内外的技术人员根据自己的设计目标，在基本电路形式上进行改进，得到自己想要达到的效果。保护电路的发展也很快，各类也很多，根据各自功放的需求，加入不同的保护电路，达到用最少的成本，做出最好的东西。2功放的设计方案和组成框图 2.1设计方案首先，元件的选择。功率放大器使用的放大元件有电子管、晶体管、集成功放块、场效应管等。电子管功放：电子管在音频领域里发挥过重要的作用，尤其是在20世纪60年代以前均是使用电子管制作功率放大器的，后来被体积小、功率大、耗能少、技术参数高的晶体管所取代。但是在20世纪90年代以后，欧洲人双追忆起电子管放大器某些独有的特色，音色柔和、富有弹性和空间感强等优点。晶体管功率放大器。晶体管功率放大器具有体积、功率大、耗能少等特点，技术参数指标很高，具有良好的瞬态特性。它有分立式的电路结构，这种电路用在很多功率放大器中。集成电路功率放大器。由于大功率晶体管的品种日益繁多，使得集成大功率优质功放得以大量应用，并且在电路设计中采用了大电流、超动态、超线性的DD电路（菱形差动放大电路）和霍尔电路，或者采用动态偏置、双电源供电以及全互补等一系列技术，使得集成功放的谐波失真大大降低（小于0.05%以下），频率响应在20Hz~20KHz之间，而且在电路中还可以方便地加入各种保护电路。目前专业音频功率放大器几乎都采用集成放大模块作功放的输出级。场效应管功率放大器。随着场效应管生产技术的不断发展，大功率的场效应管品种也日趋丰富。因为场效应管是电压控制的器件，它具有负温度特性，因此无需对输出管进行复杂的保护，而且它具有和电子管相似的音色。采用场效应管制作的功放且有噪声低、动态范围大、无需保护等特点。其电路简单，而性能却十分优越。其次，工作特性的选择。按功放管的工作特性，可把功放分成三类：甲类、乙类、甲乙类。甲类功率放大器。这类功率放大器的晶体管工作在特性曲线的直线段，用一只晶体管将声波的正负冲半波完整地进行放大。因此，正弦波波形非常完整，不存在交越失真的问题，失真度很小，在Hi—Fi音响领域里很多厂家选用此种功放，如英国罗特功放、音乐传真功放和日本的金嗓子功放都是甲类功率放大器。乙类功率放大器。它是用两只晶体管共同完成声波的能量放大。一只管子担任下半波的放大工作，另一个管子完成负半波的放大工作，最后合成为一完整的正弦波。用这种方式对音频信号进行放大的功放称为乙类功放。由于两只功放管共同完成了声波的放大，所以，其输出功率较大，但存在着交越失真。在正负半周的波形连接处，由于晶体管的非线性，波形的合成总是存在着一些不够平滑的现象。这种由于两个电路合成所产生的波形失真称为交越失真。甲乙类功放。这是一种介于甲类和乙类之间的功率放大器。它能在较小失真的情况下，获得较高的功率输出。这也是一种被广泛应用的功率放大器。还有功放的末级电路结构选择。功放的末级电路结构有OTL电路、OCL电路、BTL电路。OTL电路。它为单端推挽式无输出变压器功率放大电路，通常采用单电源供电，从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。与采用输出变压器的功放电路相比，它具有体积小、重量轻、制作方便等优点，性能也较好。OCL电路。它的最大特点是电路全部采用直接耦合方式，中间既不要输入、输出、变压器，也不要输出电容，通常采用正负对称电源供电。该电路克服了OTL电路中输出电容的不良影响，如低频性能不好、放大器工作不稳定，以及输出晶体管和扬声器受浪涌电流的冲击等。随着技术的发展，人们又推出了DC功放