功率放大器
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（二）、頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)反映功率放大器對音頻信號各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應(yīng)不底于人耳的聽覺頻率范圍，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。國際規(guī)定一般音頻功放的頻率范圍是40-16 kHz±1.5dB。
（三）、失真
失真是重放音頻信號的波形發(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。
（四）、動態(tài)范圍
放大器不失真的放大最小信號與最大信號電平的比值就是放大器的動態(tài)范圍。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，該比值使用dB來表示兩信號的電平差，高保真放大器的動態(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)度差稱為動態(tài)范圍，優(yōu)良音響系統(tǒng)在輸入強(qiáng)信號時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生過載失真，而在輸入弱信號時(shí)，有不應(yīng)被自身產(chǎn)生的噪聲所淹沒，為此好的音響系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較大的動態(tài)范圍，噪聲只能盡量減少，但不可能不產(chǎn)生噪聲。
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信噪比是指聲音信號大小與噪聲信號大小的比例關(guān)系，將攻放電路輸出聲音信號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。
?。?、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)間來分離接收和傳送信道。
TDD系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
?。?）不需要成對的頻率，能使用各種頻率資源，適用于不對稱的上下行數(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。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)不同號碼的用戶使用不同的小時(shí)間段來實(shí)現(xiàn)連接的通信方式。簡而言之，它是將一個(gè)狹窄的無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）來表示。功率放大器的輸出增益隨輸入信號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，說明功率放大器的頻率響應(yīng)曲線越平坦，失真越小，信號的還原度和再現(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輸入時(shí)，在保證信號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)對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說，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)
常見的直擊避雷保護(hù)措施：
① 避雷針：避雷針用來保護(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)電路向地面延伸過程中，由于受到避雷針畸變電路的影響，會逐漸轉(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，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。
② 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電壓。本質(zhì)上講，浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖，?？赡芤鹄擞康脑蛴校褐匦驮O(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動機(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，從而避免浪涌對回路中其他設(shè)備的損害。
阻抗匹配及防護(hù)措施
對于主要作用是向負(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電流、過電壓的保護(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，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)聲器使用中長期過載，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，所以對電源、功放、音箱的過載和短路保護(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，限制電源輸出電流。
2．功放級晶體管保護(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，主要是考慮過電流和過電壓保護(hù)問題，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)聲器的過載；另一種不是音頻功率的過大、而是直流電位的偏移，導(dǎo)致無電容隔離的OCL或BTL電路揚(yáng)聲器燒毀。過載時(shí)，功放電路已經(jīng)有保護(hù)無須另外考慮，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)
對功放電路的了解或評價(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已經(jīng)幾級放大，有足夠強(qiáng)度，這會使功放管工作點(diǎn)大幅度移動，所以要求功放電路有較大的動態(tài)范圍。功放管的工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，輸出會有嚴(yán)重失真。
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