HIFI功放基礎(chǔ)知識入門

功放，即功率放大器的簡稱。它的基本作用就是用來放大來自前置放大器1V左右的信號，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、前置推動(dòng)級、推動(dòng)級、輸出級及負(fù)反饋電路、保護(hù)電路等六大部分組成。

對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,也就是人們俗稱的"膽機(jī)"和"石機(jī)"。功率放大器電路因偏置情況的不同，又可分為甲類功率放大器、乙類功率放大器、甲乙類功率放大器等幾種不同的類型。


1.電子管功放的特點(diǎn)

晶體管功放在當(dāng)今市場已占有主導(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诺男盘栠^載承受能力明顯要優(yōu)于晶體管功放，因而其所需功率儲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)

對于甲類、乙類、甲乙類三種不同種類的晶體管功放而言，甲類功放具有固定的晶體管偏置，因而在正弦輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)，都有集電極電流流通，即使在沒有輸入信號時(shí)，依然存在一定數(shù)值的集電極靜態(tài)電流。而乙類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有輸入信號時(shí)剛好處于截止?fàn)顟B(tài)，只有在外加輸入信號的每個(gè)交變周期的正向半周內(nèi)，才有集電極電流流通。而甲乙類功放則是工作于甲類和乙類放大狀態(tài)之間，使外加信號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作為功放的輸出級，為避免放大后的信號引起失真，唯有把放大器設(shè)計(jì)成甲類工作狀態(tài)，大多數(shù)電子管功放和一些發(fā)燒級晶體管功放，都是如此。而對于乙類和甲乙類功放，為了最終取得不失真輸出信號，必須采用由兩只晶體管組成的推挽放大電路。

甲類功放的主要優(yōu)點(diǎn)就是電路簡單易行，非線性失真小，適用于小功率的線性音頻放大器，現(xiàn)在甲類功放主要用在高檔功放產(chǎn)品中。而乙類功放與甲類功放最主要的不同點(diǎn)就是靜態(tài)電流小，因此無信號時(shí)消耗功率小，可獲得較高的效率；但是，乙類功放在工作時(shí)，由于兩只晶體管交替導(dǎo)通與截止，因而，在兩管輸出信號波形的銜接處，會產(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)，隨著信號頻率升高，輸出信號就會在時(shí)間上延遲，出現(xiàn)所謂的開關(guān)轉(zhuǎn)換失真。因此，在實(shí)際Hi-Fi高保真放音系統(tǒng)中，一般不采用乙類功放，而采用線性失真小的甲類功放或甲乙類功放。甲乙類功放是通過改變偏置的方法來減少交越失真，它將甲類功放的高保真度與乙類功放折衷，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，常見的主要有OTL無輸出變壓器電路、OCL無輸出電容器電路及BTL平衡無變壓器電路等等。下面主要介紹OCL無輸出電容器電路。OCL無輸出電容器電路是一種無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無輸出電容器，采用一組對稱的電源，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)電路的檢測點(diǎn)是OCL的輸出端，亦即中點(diǎn)，當(dāng)中點(diǎn)對地直流電位超過某一規(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)了喇叭不被開機(jī)瞬間較大的浪涌電流沖擊而損壞，同時(shí)也避免了開機(jī)瞬間喇叭中出現(xiàn)的"嘭嘭"聲。


b.過載保護(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)輸入信號在瞬間振幅特別大或功放輸出端在有饋入信號的情況下短路時(shí)，均會使大功率管過流，有時(shí)還會出現(xiàn)較高的反向電壓，使大功率管過壓損壞。針對此原因設(shè)置過壓和過流保護(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


又稱為a類，在信號的整個(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出現(xiàn)電流截止（即停止輸出）的一類放大器。甲類放大器工作時(shí)會產(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工作方式，推挽放大器可以是甲類，也可以是乙類或甲乙類。


乙類


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


甲乙類


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