音频放大器原理与应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,音频放大器原理与应用,1,。电压放大（话筒、前置）,2,。功率放大器,4,。电源,5,。其他电路（均衡、混响、电平指示、数字音量、保护电路等等）,内容：,音频放大器的结构与组成,放大、,混响,混,合,电,路,选,择,开,关,前置,放大,功率,放大,均衡,前置,放大,功率,放大,均衡,MIC1,MIC2,TAPE,CD,VCD,RADIO,家用功率放大器的内部组成,电源,平衡,非平衡,平衡,非平衡,音量,调节,音量,调节,前置,放大,功率,放大,前置,放大,功率,放大,延,时,接,通,过,载,保,护,、,零,点,漂,移,保,护,电源系统,平衡 输入,非平衡 输入,平衡 输入,非平衡 输入,专业功率放大器的内部组成,1,。电压放大,单晶体管放大电路：,Vcc,R1 R2,Vout,Vin,Vout=,R2/(R1|r,be,)Vin W=Vout,2,/R2,1,。电压放大,集成运算放大电路：,LM324NE5532AD826,NE5532,：,单位增益带宽,.10 MHz,典型值,高,dc,电压增益,.100V/mV,典型值,VCC,18V,和,RL,600,欧姆,电源电压范围宽,.3V,至,20V,1,。电压放大,NE5532,：,单电源同向放大器,1,。电压放大,NE5532,：,双电源同向放大器,1,。电压放大,NE5532,：,扩流放大器,1,。电压放大,集成运算放大电路：,LM324NE5532AD826,AD826,：,单位增益带宽,.2050 MHz,典型值,共模抑制比,.100 dB,典型值,VCC,15V,和,RL,500,欧姆,电源电压范围宽,.5V,至,18V,1,。电压放大,AD826,：,同向放大器,1,。电压放大,AD826,：,反向放大器,1,。电压放大,集成运算放大电路：,LM324,LM324,：,单位增益带宽,.2050 MHz,典型值,共模抑制比,.85 dB,典型值,RL,2K,欧姆,输出电流：,20-50ma,电源电压范围宽,.1.5V,至,15V,极限,VCC,16V,1,。电压放大,LM324,：,单电源同向放大器,其余可作为发挥部分功放可选在5w20w之间。,9、13-空脚（NC）,其中V1管构成前置电压放大级，信号经C3耦合至V2构成的推动级，R14形成电压串联负反馈，以改善放大性能。,2、6-输入端,蓝色为基本部分，必须完成。,输出功率：20W，4欧,Led电平指示（光柱频谱指示）,电源电压：4 14v,OTL（Output TransformerLess）功率放大电路,功放管承受高电压、大电流，因而功放管的保护及散热问题也应重视。,功放-直接电源，保证动态响应。,但是电流却被放大了若干倍。,因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。,由于电路对称，静态时iC1=iC2，io=0，Uo=0。,保护：输出短路保护、过热保护，极性反接保护（后加）,1,。电压放大,LM324,：,单电源反向放大器,2,。功率放大器,特点：,（,1,）输出功率足够大。为获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化范围应很大。为此，它们常常工作在大信号状态，接近极限工作状态。,（,2,）效率高。功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功率之比。对于小信号电压放大器来讲，由于输出功率较小，电源供给的直流功率也小，因此效率问题就不需要考虑。,2,。功率放大器,特点：,（,3,）非线性失真小。功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区造成输出波形的非线性失真。因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。在实际应用中，有些设备对失真问题要求很严，因此，要采取措施减小失真，使之满足负载的要求。,(4),保护及散热。功放管承受高电压、大电流，因而功放管的保护及散热问题也应重视。功率放大器工作点的动态范围大，因此只适宜用图解法进行分析。,2,。功率放大器,单晶体管功率放大器：,Vcc,R1 n1 n2,R,L,Vin,I,L,=,Vin/(R1|r,be,),I,L,=I,L,n1/n2,V,L,=,Vin/(R1|r,be,)n1/n2)R,L,实际上，由于,R,L,远小于,R1|r,be,，因此该电路的电压放大倍数,V,L,/Vin,是比较小的，约,=1,；但是电流却被放大了若干倍。因此，该电路往往是电流放大电路。,2,。功率放大器,-,分类,a,。甲类：,当静态工作点,Q,设在负载线性段的中点，整个信号周期内都有电流,I,C,通过时，称为甲类功放。,功率放大器一般是根据功放管工作点选择的不同进行分类。有甲类、乙类及甲乙类功率放大器,2,。功率放大器,-,分类,b,。乙类：,若将静态工作点,Q,设在横轴上，则,I,C,仅在半个信号周期内通过，其输出波形被削掉一半，称为乙类功放。,2,。功率放大器,-,分类,c,。甲乙类：,若将静态工作点设在线性区的下部靠近截止区，则其,I,C,的流通时间为多半个信号周期，输出波形被削掉一部分称为甲乙类功放。,2,。功率放大器,-,分类,乙类互补对称功放：,如果电路处在甲类放大状态，则静态工作电流大，因而效率低。若用一个管子组成甲乙类或乙类放大电路，就会出现严重的失真现象。乙类互补对称功放，既可保持静态时功耗小，又可减小失真。,交越失真,2,。功率放大器,-,分类,甲乙类互补对称电路,:,乙类互补对称电路效率比较高，但由于三极管的输入特性存在有死区，而形成交越失真。采用甲乙类互补对称电路，可以克服交越失真问题。其原理是静态时，在,V,1,、,V,2,管上产生的压降为,V,3,、,V,4,管提供了一个适当的正偏电压，使之处于微导通状态。由于电路对称，静态时,i,C1=,i,C2,，,i,o=0,，,U,o=0,。有信号时，由于电路工作在甲乙类，即使,u,i,很小，也基本上可线性放大。,2,。功率放大器,-,分类,复合管互补对称电路,:,采用,复合管的互补对称输出,级，可以降低对前级推动电流的要求，不过其直接为负载,R,L,提供电流的两个末级对管,V,3,、,V,4,的类型截然不同。在大功率情况下，两者很难选配到完全对称。,改进的电路被称为,准互补对称电路,。其两个末级对管是同一类型，因此比较容易配对。电路中,R,e1,、,R,e2,的作用是使,V,3,和,V,管能有一个合适的静态工作点。,2,。功率放大器,-,实例,OCL,（,Output CapacitorLess,）功率放大电路,下图为,OCL,高保真功率放大器的典型应用电路，其中,V,1,、,V,2,、,V,3,管组成的恒流源差动放大器为前置放大级，除了对输入信号进行放大外，还有温度补偿和抑制零漂的作用。,V,4,、,V,5,管构成中间放大级。,V,7,到,V,10,管为准互补,OCL,电路，作为输出级。,R,e7,R,e10,可使电路稳定。,V6,管及,R,e4,、,R,e5,构成,“,U,BE,扩大电路,”,，调节,R,e4,可改变加在,V,7,、,V,8,管基极间的电压，以消除交越失真。,R,f,、,C,1,和,R,b2,构成串联负反馈，以提高电路稳定性并改善性能。,2,。功率放大器,-,实例,OCL,功率放大电路,+24V,u,i,R,L,T,7,T,8,R,C,8,-24V,R,2,R,3,T,6,R,c,1,T,1,T,2,R,b,1,R,b,2,C,1,R,f,R,1,D,1,D,2,T,3,R,e,3,T,4,R,e,4,C,2,T,5,R,e,5,C,3,C,4,T,9,T,10,R,e,10,R,e,7,R,e,9,C,5,R,4,BX,差动放大级,反馈级,偏置电路,共射放大级,U,BE,倍增,电路,恒流源,负载,准互补功放级,管,负载,实用的,OCL,准互补功放电路：,2,。功率放大器,-,实例,OTL,（,Output TransformerLess,）,功率放大电路,后图电路是一个,OTL,互补对称功率放大电路，用作电视机伴音功放。其中,V,1,管构成前置电压放大级，信号经,C,3,耦合至,V,2,构成的推动级，,R,14,形成电压串联负反馈，以改善放大性能。,C,2,、,C,4,、,C,7,为相位补偿元件，用以防止高频自激。,V,3,、,V,4,管构成互补功率输出级。,C,6,将信号耦合到负载,R,L,上。,R,11,、,R,12,为限流电阻，防止开机时功放管中电流过大而烧坏功放管。,V,3,、,V,4,管的静态工作点由,V,2,管的静态电流及,R,6,、,R,7,、,R,8,、,R,9,决定。其中,R,8,是热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，可稳定功放管的静态电流。电阻,R,10,连接在,V,2,管的基极与电容,C,6,的正极之间，构成直流负反馈，以稳定,C,6,正极的电位为,U,CC/2,。,2,。功率放大器,-,实例,OTL,功率放大电路,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA2003：,电源电压：4 14v,峰值电流：,输出功率：10W，2欧,静态电流：40ma,开环增益：80DB,30DB带宽：4015，000,输出阻抗：4欧,保护：输出短路保护。应用：汽车音响,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA2003,：,典型应用电路,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA2030：,电源电压：6 18v,峰值电流：,输出功率：20W，4欧,静态电流：40ma,开环增益：90DB,30DB带宽：10140000k,输出阻抗：4欧,保护：输出短路保护、过热保护，极性反接保护（后加）,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA2030：,双电源基本电路,单电源扩流电路,40W,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA2030,：,桥式输出电路,40W,2,。功率放大器,-,实例,TDA2030,：,电子分频电路,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA ：,电源电压：4 14v,峰值电流：,输出功率：2*10W，双声道，4欧,静态电流：40ma,开环增益：60DB,30DB带宽：2080000hz,输出阻抗：4欧,保护：短路保护、过热保护,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA ：典型应用,特点：效率高（90%）、静态电流小。,其余可作为发挥部分功放可选在5w20w之间。,Vin,OTL（Output TransformerLess）功率放大电路,R11、R12为限流电阻，防止开机时功放管中电流过大而烧坏功放管。,Vin,VCC15V 和RL500 欧姆,专业功率放大器的内部组成,其两个末级对管是同一类型，因此比较容易配对。,电源电压：6 18v,（一般2脚接地）,输出功率：20W，4欧,V7到V10管为准互补OCL电路，作为输出级。,OTL（Output TransformerLess）功率放大电路,为此，它们常常工作在大信号状态，接近极限工作状态。,9、13-空脚（NC）,2,。功率放大器,-,实例,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,TDA ：,桥式输出,2,。功率放大器,-,实例,生产厂家：半导体器件公司,电路形式：,OTL,输出功率：,8,负载上可得到,5W,功率,电源电压：,最大为,28V,集成功率放大器:TDA2003、TDA2030、TDA 、LM384,LM384：,2,。功率放大器,-,实例,LM384,14,-,电源端（,V,cc,）,3,、,4,、,5,、,7-,接地端（,GND,）,10,、,11,、,12-,接地端（,GND,）,2,、,6-,输入端,（一般,2,脚接地）,8-,输出端,（经,500,电容接负载）,),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1-,接旁路电容（,5,）,9,、,13-,空脚（,NC,）,500,-,+,0.1,2.7,8,14,6,2,1,5,V,cc,u,i,8,调节音量,电源滤波电容,外接旁路电容,低通滤波,去除高频噪声,输入信号,输出耦合大电容,2,。功率放大器,-,实例,LM384,2,。,功率放大器,-,实例,D,类功放（数字功放），采用,PWM,调制方式,特点：效率高（,90%,）、静态电流小。,3,。电源,A,。稳压,-,前置放大器。,B,。功放,-,直接电源，保证动态响应。,4,。其他电路,A,。,Led,电平指示（光柱频谱指示）,B,。均衡电路（音调控制）,C,。混响、延迟控制电路,D,。数字音量调节,E,。保护电路（过流、反接、防冲击、延时开机等等）,说明：,A,、,B,、,C,三种电路均有集成器件。,4,。其他电路,任务：,蓝色为基本部分，必须完成。其余可作为发挥部分功放可选在,5w20w,之间。,名称,符号,测量条件及公式,左通道,L,右通道,R,单位,噪声电压,Ui=0,mv,最大不失真输出电压,f=1KHz,v,最大不失真输出功率,(,只考虑限幅失真,),w,输入灵敏度,S,f=1KHz,mv,电压增益,dB,通道间功率增益差,dB,输出电阻,频带宽度,B,F,H,=,F,L,=,F,H,=,F,L,=,Hz,通道分离度,dB,名 称,符号,测量条件及公式,左通道,L,右通道,R,单位,