功率放大器
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?。ǘ?、頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)反映功率放大器對(duì)音頻信號(hào)各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應(yīng)不底于人耳的聽(tīng)覺(jué)頻率范圍，因而在理想情況下，主聲道音頻功率放大器的工作頻率范圍為20-20kHz。國(guó)際規(guī)定一般音頻功放的頻率范圍是40-16 kHz±1.5dB。
?。ㄈ?、失真
失真是重放音頻信號(hào)的波形發(fā)生變化的現(xiàn)象。波形失真的原因和種類有很多，主要有諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等。
?。ㄋ模?dòng)態(tài)范圍
放大器不失真的放大最小信號(hào)與最大信號(hào)電平的比值就是放大器的動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，該比值使用dB來(lái)表示兩信號(hào)的電平差，高保真放大器的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)大于90 dB。
自然界的各種噪聲形成周圍的背景噪聲，而周圍的背景噪聲和演奏出現(xiàn)的聲音強(qiáng)度相差很大，在通常情況下，將這個(gè)強(qiáng)度差稱為動(dòng)態(tài)范圍，優(yōu)良音響系統(tǒng)在輸入強(qiáng)信號(hào)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)載失真，而在輸入弱信號(hào)時(shí)，有不應(yīng)被自身產(chǎn)生的噪聲所淹沒(méi)，為此好的音響系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較大的動(dòng)態(tài)范圍，噪聲只能盡量減少，但不可能不產(chǎn)生噪聲。
（五）、信噪比
信噪比是指聲音信號(hào)大小與噪聲信號(hào)大小的比例關(guān)系，將攻放電路輸出聲音信號(hào)電平與輸出的各種噪聲電平之比的分貝數(shù)稱為信噪比的大小。
（六）、輸出阻抗和阻尼系數(shù)
1、輸出阻抗
功放輸出端與負(fù)載（揚(yáng)聲器）所表現(xiàn)出的等效內(nèi)阻抗稱為功放的輸出阻抗。
2、阻尼系數(shù)
阻尼系數(shù)是指功放電路給負(fù)載進(jìn)行電阻尼的能力。
功率放大器術(shù)語(yǔ)詳解
工作范圍
工作范圍是指功率放大器在規(guī)定的失真度和額定輸出功率條件下的工作頻帶寬度，即功率放大器的最低工作頻率至最高工作頻率之間的范圍，單位Hz（赫茲）。放大器實(shí)際的工作頻率范圍可能會(huì)大于定義的工作頻率范圍。
工作模式
功率放大器的工作模式主要有以下幾種：
時(shí)分雙工（TDD）模式：
在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道（即載波）的不同時(shí)隙，用保證時(shí)間來(lái)分離接收和傳送信道。
TDD系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
?。?）不需要成對(duì)的頻率，能使用各種頻率資源，適用于不對(duì)稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
?。?）上下行工作于同一頻率，電波傳播的對(duì)稱特性使之便于使用智能天線等新技術(shù)，達(dá)到提高性能、降低成本的目的；
時(shí)分多址（TDMA）模式：
TDMA是時(shí)分多址（Time Division Multiple Access）的英文縮寫(xiě)。同一頻率的載波在某一特定時(shí)間內(nèi)，分成若干相等的小時(shí)間段，供多個(gè)不同號(hào)碼的用戶使用不同的小時(shí)間段來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的通信方式。簡(jiǎn)而言之，它是將一個(gè)狹窄的無(wú)線頻道分割成框架性的時(shí)間片斷（特別是3和8），并將每一個(gè)時(shí)間片斷分配給每一個(gè)用戶的數(shù)字無(wú)線技術(shù)。
傳輸增益
指放大器輸出功率和輸入功率的比值，單位常用“dB”（分貝）來(lái)表示。功率放大器的輸出增益隨輸入信號(hào)頻率的變化而提升或衰減。這項(xiàng)指標(biāo)是考核功率放大器品質(zhì)優(yōu)劣的最為重要的一項(xiàng)依據(jù)。該分貝值越小，說(shuō)明功率放大器的頻率響應(yīng)曲線越平坦，失真越小，信號(hào)的還原度和再現(xiàn)能力越強(qiáng)。
輸出功率
功率放大器的功率指標(biāo)嚴(yán)格來(lái)講又有標(biāo)稱輸出功率和最大瞬間輸出功率之分。前者就是額定輸出功率，它可以解釋為諧波失真在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)變化、能長(zhǎng)時(shí)間安全工作時(shí)輸出功率的最大值；后者是指功率放大器的“峰值”輸出功率，它解釋為功率放大器接受電信號(hào)輸入時(shí)，在保證信號(hào)不受損壞的前提下瞬間所能承受的輸出功率最大值。
接收增益
增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求，簡(jiǎn)單地說(shuō)，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。而功率放大器的接收增益值越大，則接收性能越強(qiáng)。
避雷保護(hù)
常見(jiàn)的直擊避雷保護(hù)措施：
?、?避雷針：避雷針用來(lái)保護(hù)工業(yè)與民用高層建筑以及發(fā)電廠、變壓所的屋外配電裝置、輸電線路個(gè)別區(qū)段、在雷電先導(dǎo)電路向地面延伸過(guò)程中，由于受到避雷針畸變電路的影響，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向并擊中避雷針，從而避免了雷電先導(dǎo)向被保護(hù)設(shè)備，擊毀被保護(hù)設(shè)備和建筑的可能性。由此可見(jiàn)，避雷針實(shí)際上是引雷針，它將雷電引向自己，從而保護(hù)其它設(shè)備免遭雷擊。
?、?避雷線：避雷線也叫架空地線，它是沿線路架設(shè)在桿塔頂端，并具有良好接地的金屬導(dǎo)線，避雷線是輸電線路的主要防雷保護(hù)措施。
?、?避雷帶、避雷網(wǎng)：在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷擊部位敷設(shè)的金屬網(wǎng)格，主要用于保護(hù)高大的民用建筑。
浪涌保護(hù)
浪涌也叫突波，顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過(guò)電壓。本質(zhì)上講，浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬(wàn)分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖，。可能引起浪涌的原因有：重型設(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動(dòng)機(jī)。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量，以保護(hù)連接設(shè)備免于受損。
浪涌保護(hù)器，也叫信號(hào)防雷保護(hù)器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。
阻抗匹配及防護(hù)措施
對(duì)于主要作用是向負(fù)載提供功率的放大電路通常稱為功率放大電路，其主要特點(diǎn)如下：一是輸出功率是指交變電壓和交變電流的乘積，即交流功率；二是交流功率是在輸入為正弦波、輸出波形基本不失真時(shí)定義的；三是輸出功率大，因而消耗在電路內(nèi)的能量和電源提供的能量也大；四是晶體管常常工作在極限應(yīng)用狀態(tài)，由此要考慮必要的散熱措施和過(guò)電流、過(guò)電壓的保護(hù)措施。下面就功率放大器的阻抗匹配及防護(hù)措施作以扼要介紹。
一、功率放大器的阻抗匹配
在所有電子音像設(shè)備中，都有一個(gè)功率輸出的最佳方案問(wèn)題，即為了獲得最大的功率輸出而又不增加電路的投資經(jīng)費(fèi)，這就是功率放大器與揚(yáng)聲器系統(tǒng)的最佳組合。
功率放大器組合的目的是為了達(dá)到最小的設(shè)備投資而獲得最大的功率輸出，以圖1互補(bǔ)型功率放大電路為例：和為功放朱級(jí)，工作于低偏置甲乙類互補(bǔ)狀態(tài)。它的輸出功率近似于乙類狀態(tài)。
為了達(dá)到最大輸出功率，所以負(fù)載的大小應(yīng)該使功率管的電流輸出和電壓輸出的乘積最大，這時(shí)的狀態(tài)稱為功率匹配狀態(tài)。在音響設(shè)備的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中音響的輸出阻抗應(yīng)為揚(yáng)聲器組合狀態(tài)的總阻抗，這樣音響的輸出功率才是標(biāo)明的額定標(biāo)準(zhǔn)功率，否則音響的輸出功率就達(dá)不到要求。
例如：音響標(biāo)準(zhǔn)接頭上標(biāo)明是4Ω、100W，那么該接頭上的阻抗就是兩個(gè)8Q揚(yáng)聲器的并聯(lián)，每個(gè)揚(yáng)聲器可得到50W，這樣綜合揚(yáng)聲器系統(tǒng)，就是4Ω、100W，否則不能實(shí)現(xiàn)100w的功率輸出。
二、功率放大器的防護(hù)
功率管是功率放大電路中最容易受到損壞的器件，損壞的大部分原因是由于管子的實(shí)際耗散功率超過(guò)了額定數(shù)值。另外，若功率放大器與揚(yáng)聲器失配或揚(yáng)聲器使用中長(zhǎng)期過(guò)載，也極易損壞揚(yáng)聲器(或音箱)，因此，在音響設(shè)備中，防護(hù)的目的是保護(hù)昂貴的功放和揚(yáng)聲器，所以對(duì)電源、功放、音箱的過(guò)載和短路保護(hù)是完全必要的。
1．電源保護(hù)：圖2是分立元件穩(wěn)壓電路，電路中Ri的是過(guò)載電流取樣電阻，當(dāng)其電壓大于0.7V時(shí)，V13導(dǎo)通，集電極電位下降，調(diào)整管V11斷開(kāi)，限制電源輸出電流。
2．功放級(jí)晶體管保護(hù)：功率放大晶體管除在使用中必須注意環(huán)境溫度及選用合適的散熱器外，主要是考慮過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)問(wèn)題，目前應(yīng)用的集成電路都設(shè)有限流保護(hù)和熱切斷保護(hù)功能(如HAl350、HA2211、LM2879等)，所以在自制功放時(shí)須注意過(guò)壓保護(hù)，如圖4所示。依靠R內(nèi)(電源內(nèi)阻)和Vl、V2的擊穿，使過(guò)電壓不能升高而保護(hù)Vl、V2。
3．音箱揚(yáng)聲器系統(tǒng)保護(hù)：音響系統(tǒng)的保護(hù)有兩種意義：一種是音響揚(yáng)聲器的過(guò)載；另一種不是音頻功率的過(guò)大、而是直流電位的偏移，導(dǎo)致無(wú)電容隔離的OCL或BTL電路揚(yáng)聲器燒毀。過(guò)載時(shí)，功放電路已經(jīng)有保護(hù)無(wú)須另外考慮，這里僅介紹直流偏移組合音響保護(hù)電路。
功率放大電流的特點(diǎn)
對(duì)功放電路的了解或評(píng)價(jià)，主要從輸出功率、效率和失真這三方面考慮。
1、為得到需要的輸出功率，電路須選集電極功耗足夠大的三極管，功放管的工作電流和集電極電壓也較高。電路設(shè)計(jì)使用中首先要考慮怎樣充分地發(fā)揮三極管功能而又不損壞三極管。由于電路中功放管工作狀態(tài)常接近極限值，所以功放電流調(diào)整和使用時(shí)要小心，不宜超限使用。
2、從能耗方面考慮，功放輸出的功率最終是由電源提供的，例如收音機(jī)中功放耗電要占整機(jī)的2/3，因此要十分注意提高電路效率，即輸出功率與耗電功率的比值。 3、功放電路的輸入信號(hào)已經(jīng)幾級(jí)放大，有足夠強(qiáng)度，這會(huì)使功放管工作點(diǎn)大幅度移動(dòng)，所以要求功放電路有較大的動(dòng)態(tài)范圍。功放管的工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，輸出會(huì)有嚴(yán)重失真。
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