电子基础知识

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1、除电阻外,电容(Capacitor )是第二种最常用的元件。电容的主要物理特征是储存电荷。由于电荷的储存意味着能的储存,因此也可说电容器是一个储能元件,确切的说是储存电能。两个平行的金属板即构成一个电容器。电容也有多种多样,它包括固定电容,可变电容,电解电容,瓷片电容,云母电容,涤纶电容,钽电容等,其中钽电容特别稳定。电容有固定电容和可变电容之分。固定电容在电路中常常用来做为耦合,滤波,积分,微分,与电阻一起构成 RC 充放电电路,与电感一起构成 LC 振荡电路等。可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变,所以当它和电感一起构成 LC 回路时,回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化

2、。一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的。 电感是用线圈制作的,它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波,它的外形有很多种:有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。通常只有像电阻的那种电感才能读出电感值,因为只有这种有色环,其它的就没有了。贴片电感的外形和数字标识型贴片电阻是一样的,只是它没有数字,取而代之的是一个小圆圈。由于电感的使用数量不是太多,故大家只要了解一下就行了。另外在一定意义上说各种变压器其实都是由电感器组成的。20W 单端纯甲类功放概述:20W 单端纯甲类功放电路图,电路十分简单,所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通,易于仿制。最近,好友赠送一幅

3、 20W 单端纯甲类功放电路图,电路十分简单,所用元件很少。符合“简洁至上”的原则,用料普通,易于仿制,看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣,不敢独享,特撰写此文,与广大的音响发烧友交流。原理图如下所示电路原理和设计思路,整机电路可以分为四部分: 输入级:核心电路是由两只 BC559 组成的差分放大电路,22K 对地电阻为三极管的偏置电阻,它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。8.2K 电阻是差分对管的公共发射极电阻,决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。经过输入级放大的电流在流经 1K 可调电阻时产生的电压信号,直接输送到下一级。 1UF 电容是整机的输入电容,其容量的大小和制造

4、材料对音质的影响很大。根据理论计算,1UF 的电容与输入电阻 22K 组成了一个高通滤波电路,它的低端转折频率可以用下式计算:f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。(在过去将放大器的低端频响定位在 20HZ 时,还是可接受以的。现在数码音源大行其道的今天,看来还是高了一些,低端转折频率定在 1HZ 以下还是可以接受的。)由于该电容的重要性,一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容,在国产的电容中,新德克的品牌还是值得信任的,经过笔者和朋友的试用,效果令人满意,只是体积稍大了些,在设计电路板时要考虑是否能安装得下。8.2K 电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流,可以由下式进行估算

5、(两管值):VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响,可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。(晶体管静态工作电流小,信噪比高,但是音质发干,低音单薄。如果电流大一些,音质温暖,低音厚实,但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加,使信噪比下降。本机取 2.4MA 还是比较合适的。电压放大级: 为了简化电路,本机使用一只三极管 BD139,采用共射放大电路,还采用了自举电路。 本级的静态电流可以由下式进行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8MA。100P 的小电容是做频率补偿用的,容量要尽可能的小,如果没有高频自激,可以不用

6、。(当然由于这个小电容的存在对音质有微妙的调节作用,具体怎样处理,看自己的喜好了。为了保证大信号输出时的幅度特性和线性,同时又不增加太多的元件,本机采用了自举电路,由 100UF 电容和两个1.5K 电阻的分压电路组成。在音响界对于自举电路的批评较多,认为它是一种正反馈,对音质的负面影响较大。由于本电路的出道年代较早,设计前提是“简洁至上”,也许在这里考虑的不是那么全面。输出级: 在原理图的上部的两只 MJE2955 和周边的元件组成了单端纯甲类放大电路,下半部分以两只 MJE2955 为核心组成了大电流恒流源电路。其恒流电流值就是输出级的静态电流。可以根据下式估算:0.65/0.25=2.6

7、A。(其中的 0.65V是硅三极管的发射结的 PN 结正向导通压降)通过改变 0.25 电阻阻值的大小可以调整输出级的功放管静态工作电流。 本电路中,要求在 8 欧负载上有 20W 的纯甲类输出,2.6A 这个电流显得有点大了,实际上有公式可以估算:P=2*I*I*RL,这样一来有大约为 1.1A 就可以满足设计要求,但是我们的扬声器的阻抗并不是象纯电阻一样保持不变的,有时候在特定的频率和极端的情况下,阻抗可能会降得很低。按照电路的设计如果使用 4 欧的负载,输出 40W 的纯甲类也是完全能达到!仅仅这种设计的科学态度和严谨的思路是值得我们学习的。扬声器阻抗补偿电路: 因为我们采用的扬声器是感

8、性负载,为了使放大器的负载接近纯电阻,在功放的输出端对地一般都有电阻和电容串联的补偿电路,其电阻的阻值和扬声器的标称阻抗相当,电容的取值为 0.1UF-0.22UF,这里不再详述。安装调试注意事项: 电源部分: 由于纯甲类单端功放的共模抑制能力很差,又加之本机的静态电流很大,因此对电源的要求很高,最好采用电感滤波电路,但是对于电感的制作和应用后产生的电磁干扰的处理都很让人头痛,采用稳压电路也是很好的选择,只是成本和散热问题也来了,还是忍痛舍弃吧。最终不得已选择了电容滤波电路,变压器的容量要在1000W 以上,次级电压为四线并绕的四组 15-18V,电流容量在 10A 以上,两两串联成两组双电压

9、,分别供给左右声道,整流全桥要选择电流 25A 以上的,耐压不必太高有 200V 就足够了。滤波电容的容量每声道正负电源每边不得小于 2.2 万UF,当然是越大越好了,不过要注意最好用多个小容量的电容并联起来,达到所要求的容量,至于要并联小容量的高频特性好的无极性电容更是必须的。虽然成本增加了,但是效果可是好多了,好在 25V 的电解电容的价格较低。因为“在好的功放里,电源的成本要占一半!”笔者十分欣赏这个观点。如果采用双单声道设计,从变压器-整流滤波电路-放大电路-输出,各自都是独立的就更好了。制作、调试: 正是由于电路简洁,所以音质几乎就是由原器件的特性所决定的。图中标示的晶体管,现在看来

10、已经不太发烧了,读者可以根据现在的流行趋势进行代换。由于电路的发热量较高,要求元件的可靠性一定要高,电阻一律选用1/2W 的金属膜电阻,所用电容由于用量较少,一定要选用精品。 只要原器件的质量和焊接技术能够保证,整机的调试十分简单,通电前先把 1K 的可调电阻置于中间位置,在通电以后,调整该电阻使输出端对地电位尽量接近 0V 即可,其余都由电路和原器件保证。保持空载半小时以上,观察散热器的温度不太高,其他元件无异常,复测输出端电位不是太大,就可以投入使用了。由于功放的元件还需要老化,可能你要听到靓声,还需要一段很长时间的煲机过程。本文中没有涉及保护电路,为了保护您昂贵的扬声器系统,强烈建议加装

11、安全可靠的喇叭保护电路RF 专页阻抗匹配原理阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态,它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时,将获得最大的功率传输。反之,当电路阻抗失配时,不但得不到最大的功率传输,还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间,等等。例如,扩音机的输出电路与扬声器之间必须做到阻抗匹配,不匹配时,扩音机的输出功率将不能全部送至扬声器。如果扬声器的阻抗远小于扩音机的输出阻抗,扩音机就处于过载状态,其末级功率放大管很容易损坏。反之,如果扬声器的阻抗高于扩音机的输出阻抗过多,会

12、引起输出电压升高,同样不利于扩,音机的工作,声音还会产生失真。因此扩音机电路的输出阻抗与扬声器的阻抗越接近越好。又例如,无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致,发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来,产生驻波,严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻等于电路的输人阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输人、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件,由它们所组成的电路称为电抗电路,其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。下面

13、对纯电阻电路和电抗电路的阻抗匹配问题分别进行简要的分析。1纯电阻电路在中学物理电学中曾讲述这样一个问题:把一个电阻为 R 的用电器,接在一个电动势为 E、内阻为 r 的电池组上(见图1),在什么条件下电源输出的功率最大呢?当外电阻等于内电阻时,电源对外电路输出的功率最大,这就是纯电阻电路的功率匹配。假如换成交流电路,同样也必须满足 R=r 这个条件电路才能匹配。2电抗电路电抗电路要比纯电阻电路复杂,电路中除了电阻外还有电容和电感。元件,并工作于低频或高频交流电路。在交流电路中,电阻、电容和电感对交流电的阻碍作用叫阻抗,用字母 Z 表示。其中,电容和电感对交流电的阻碍作用,分别称为容抗及和感抗而

14、。容抗和感抗的值除了与电容和电感本身大小有关之外,还与所工作的交流电的频率有关。值得注意的是,在电抗电路中,电阻 R,感抗而与容抗双的值不能用简单的算术相加,而常用阻抗三角形法来计算(见图 2)。因而电抗电路要做到匹配比纯电阻电路要复杂一些,除了输人和输出电路中的电阻成分要求相等外,还要求电抗成分大小相等符号相反(共轭匹配);或者电阻成分和电抗成分均分别相等(无反射匹配)。这里指的电抗 X 即感抗 XL 和容抗 XC 之差(仅指串联电路来讲,若并联电路则计算更为复杂)。满足上述条件即称为阻抗匹配,负载即能得到最大的功率阻抗匹配的关键是前级的输出阻抗与后级的输人阻抗相等。而输人阻抗与输出阻抗广泛

15、存在于各级电子电路、各类测量仪器及各种电子元器件中。那么什么是输人阻抗和输出阻抗呢?输人阻抗是指电路对着信号源讲的阻抗。如图 3 所示的放大器,它的输人阻抗就是去掉信号源 E 及内电阻 r时,从 AB 两端看进去的等效阻抗。其值为 Z=UII1,即输人电压与输人电流之比。对于信号源来讲,放大器成为其负载。从数值上看,放大器的等效负载值即为输人阻抗值。输人阻抗值的大小,对于不同的电路要求不一样。例如:万用表中电压挡的输人阻抗(称为电压灵敏度)越高,对被测电路的分流就越小,测量误差也就小。而电流挡的输人阻抗越低,对被测电路的分压就越小,因而测量误差也越小。对于功率放大器,当信号源的输出阻抗与放大电

16、路的输人阻抗相等时即称阻抗匹配,这时放大电路就能在输出端获得最大功率。输出阻抗是指电路对着负载讲的阻抗。如图 4 中,将电路输人端的电源短路,输出端去掉负载后,从输出端 CD 看进去的等效阻抗称为输出阻抗。如果负载阻抗与输出阻抗不相等,称阻抗不匹配,负载就不能获得最大的功率输出。输出电压 U2 和输出电流 I2 之比即称为输出阻抗。输出阻抗的大小视不同的电路有不同的要求。例如:电压源要求输出阻抗要低,而电流源的输出阻抗要高。对于放大电路来讲,输出阻抗的值表示其承担负载的能力。通常输出阻抗小,承担负载的能力就强。如果输出阻抗与负载不能匹配时,可加接变压器或网络电路来达到匹配。例如:晶体管放大器与扬声器之间通常接有输出变压器,放大器的输出阻抗与变压器的初级阻抗相匹配,变压器的次级阻抗与扬声器的阻抗相匹配。而变压器通过初次级绕组的匝数比来变换阻抗比。在实际的电子电路中,常会遇到信号源与放大电路或放大电路与负载的阻抗不相等的情况,因而不能把它们直接相连。解决的办法是在它们之间加人一个匹配电路或匹配网络。最后要说明一点,阻抗匹配仅适用于电子电路。因为电子电路

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