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1、? 适用音响系统的高效?类放大落黄小平一、?类放大 器概述许多人都熟悉电机控制电路中的脉宽调制电路原理,即用一受到脉冲宽度调制 的电压控制直流 电机的方向和转速。现在可以把这种理论运用到音响放大器中去,只是将负载从电机变为低通滤波器并用音响的输入作为控制信号,这种放大器称之为?类开关放大器。我们知道,对于 ,!,!和类放大器,在音频输入信号的每一个周期的大部分时间内,它们是工 作在导通状态的线性区域内,这样在典型的 !类放大器中,线性工作方式将降低大约# %左右的效率并需要很大的散热器。然而在?类放大器中,开关元件 交替地工作在饱和和截止状态,因此效率极高。高效 率使散热片的尺寸缩小,重量减轻
2、,此外,?类放大器还有不受交越失真困扰的优点。?类放大器的概念大约已存在 一串开关管:这两个功率开关管相位相反8 ?一”9护,、过流保护和 复位逻辑扬声器)7/ 4 5 祥波器三角波振荡器)毗 误差信号电流感应 反恢回路电流感应 电阻反镇网络 音频抽人全桥?放大 器框图阮丁吐一三误差信号 式反馈至)7/45 比较器8谙频枪入半半桥场效应应 管管开关关一 4 4一:理泊8,图;全桥电路中的反馈网络电子技术班皿;年第#期式的+,场效应管总漏源电阻要小于承受双倍漏源 击穿电压: !9、8的单个+,场效应管,这是因为随着电压的增高,漏源导通电阻是呈非线性增长 的。假定按下例标准选择场效应管3峰值电压和
3、电流,体二极 管反向恢复时间,开关损耗和导通损耗。峰值电压和 电流决定了+,场效应管要承受的 电压和电流值,体二极管恢复时间,开关损耗,导通损耗和输出滤波 器损耗 决定了输出级 的效率。假定一个7,6的输出级电路其负载为一个5 的扬声器,相应的9/。二和7/为 4 9和 ,所以场效应管要承受的漏 源击穿电压为 功9:加上= 8选择驱动能力强的前置驱动器。在确定工作频率时,要权衡工作频率高和低各自的优缺点,选取的工作频率越高,开关损耗越大但音频信号 中的载波越易 于滤除选取的工作频率越低,开关损耗越小但音频信号中的载波越难滤除。若有效的抑制了由+5场效应管体二极管反 向恢复时间所带来的损耗及开关
4、损耗,那么影响放大器效率的主要因素就是导通损耗,换句话说,选择低的漏源导通电阻?成。”就增加了放大器的效率。例如具有=7 ,?, 。,的+,场效应管将会降低放大器效率给出了图=反馈回路的内部电路。在此电路 中,由工 ?。和相应的元器件构成的差分低通滤波器对半桥的输出衰减了倍。缓冲放大器工3对音频输人交流祸合。集成误差放大器工 7对滤波反馈信号和缓冲音频输入信号求和。电路将误差信号送至 图= 驱动电路中比较器的反向输入端,此比较器将误差信 号与一锯齿波进行比较产生一脉宽调 制:/6+8信号。一简单的三角波振荡器产生锯齿波。图=中另一 反馈信号来自半桥接地端的 电流感应电阻,电流感应电阻要尽可能的
5、小以减小导通损耗 的分布。在过流保护和复位电路中对电流感应电阻 的输出与基准电压进 行比较,若电流大于+,场效应管的最大承受值,此时电流感应电阻两端的 电压超过了基准 电压,导致比较器改变状态从而驱动器的输 出被禁止。因此应该 使用电流感应电阻来完成限流功能,这样就保护了+, 场效应管,但电路处于过流保护状态时放大器的 输出将会产生失真。?类放大器使用两个波特沃斯:! 阿 2七 8滤波器:图4 8给放大后 的音频信号提供一个悬浮地,这种滤波器在通带内提供了一个平滑的响应,在音响系统中一个平滑的响应改善了系统的动态特性。图4中的每一个滤波器带有四个极点其截止频率为; ()易在=& ()3处,有一
6、个阻带,它 的衰减为4 !,通过增加极点或降低截止频率可改善阻带特性。当频率升高时,扬声器变为感性负载,而波特沃斯滤波器需 要一阻性负载,因此跨接在负载两端的滤波器确保了系统在频率高端的阻抗稳定性。当输出功率为飞 6 负载为4欧姆时,此放大器分布在5 ()3音频频谱范围内的总谐波失真小于0%,在5()3频率范围以上的总谐波失真大约为=5%。总谐波失真增是因为当音频信号输入频率增加时放大器的阻抗更加呈非线性,当频率达到音频频谱的最高端时 :大约为0 =()8,由于输 出滤波器开始抑制谐波,总谐波 失真开始减小。总谐波失真是决定滤波器和反馈网络的一个重要的参数,在反馈电路中使用高级别 的放大器,修正补偿网络和改善三角波形的线性都将有助于改 善总谐 波失真和降低噪声。特别是使输 出滤波器与扬声器的阻抗相匹配能降低放大器闭环响应中的峰值改善放大器的失真特性。扬声拐图4差分,四极点低通波特沃斯滤波器电子技术放 =#年第#期牌群8一苟“
