音響設(shè)備原理與維修第五章功率放大器

第五章功率放大器§5—2大功率放大器§5—1小功率放大器

§5—3數(shù)字功率放大器§5—1小功率放大器功率放大器簡(jiǎn)稱功放，作用是對(duì)前級(jí)送來(lái)的音頻信號(hào)進(jìn)行電壓、電流放大，以足夠的功率驅(qū)動(dòng)音箱還原聲音。1．熟悉小功率放大器的基本組成及用途。2．掌握小功率放大器的工作原理。3．熟悉小功率放大器的常見(jiàn)故障及檢修方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、OTL分立元件小功率放大器OTL分立元件小功率放大器（以下簡(jiǎn)稱OTL小功率放大器）是一種功率小于10W的放大器，主要由激勵(lì)級(jí)、功率放大輸出級(jí)和負(fù)載組成，通常用于書(shū)桌音響、計(jì)算機(jī)音響等。1．OTL小功率放大器的工作原理OTL小功率放大器電路原理圖（1）直流電路分析直流電路示意圖（2）交流電路分析交流電路示意圖2．OTL小功率放大器常見(jiàn)故障與檢修方法OTL小功率放大器常見(jiàn)故障與檢修方法二、OTL集成小功率放大器集成功率放大器有一些突出的優(yōu)點(diǎn)，主要有溫度穩(wěn)定性好、電源利用率高、功耗較低、非線性失真較小等優(yōu)點(diǎn)，還可以將各種保護(hù)電路也集成在芯片內(nèi)部，使用更加安全。1．TDA2822集成電路介紹TDA2882的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳功能a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)b）外部引腳功能2．TDA2822立體聲功率放大器的工作原理TDA2822用于立體聲功率放大器的典型應(yīng)用電路三、OCL集成小功率放大器單聲道OCL集成小功率放大器電路原理圖1．單聲道OCL集成小功率放大器各引腳的作用單聲道OCL集成小功率放大器各引腳的作用2．交流電路分析3．外電路分析（1）正、負(fù)電源引腳7、4的外接電路（2）信號(hào)輸出引腳6的外接電路4．電路分析注意事項(xiàng)（1）雙聲道OCL功率放大器可以用一個(gè)雙聲道集成電路構(gòu)成，也可以用兩個(gè)單聲道構(gòu)成。（2）電路中的正、負(fù)電源采用對(duì)稱電源，這是OCL功率放大器電路的一個(gè)特點(diǎn)。（3）對(duì)于雙聲道電路而言，多了一個(gè)聲道電路，但兩個(gè)聲道電路完全一樣。（4）不同型號(hào)的雙聲道OCL功率放大器集成電路，在有幾個(gè)接地引腳、正電源引腳和負(fù)電源引腳共用與否方面有所不同。（5）在功率放大器輸出端與揚(yáng)聲器之間要接入熔斷器進(jìn)行保護(hù)。四、BTL集成小功率放大器該集成電路具有失真小、頻響寬、性價(jià)比高等特點(diǎn)，可作為單聲道或雙聲道音頻放大電路，是移動(dòng)CD和DVD、小型收錄機(jī)、小型電視機(jī)等產(chǎn)品理想的音頻放大器。1．TEA2025B內(nèi)部電路方框圖及引腳功能TEA2025B內(nèi)部電路方框圖TEA2025B各引腳功能2．基于TEA2025B的BTL典型應(yīng)用電路的工作原理基于TEA2025B的BTL典型應(yīng)用電路3．TEA2025B常見(jiàn)故障與檢修方法TEA2025B組成的電路出現(xiàn)無(wú)聲故障時(shí)，應(yīng)先檢查外圍電路，檢查其16腳上的供電電壓是否正常。若偏低，可斷開(kāi)該腳再測(cè)與該腳斷開(kāi)的銅箔；若偏高，則說(shuō)明集成電路內(nèi)部電路短路。若16腳供電電壓正常，則需檢查集成電路外圍電容有無(wú)失效。用萬(wàn)用表測(cè)量2、15腳的電壓是否為電源電壓的一半，若測(cè)得的電壓為0V或接近9V，則說(shuō)明集成電路內(nèi)的功率管損壞，應(yīng)更換?！?—2大功率放大器1．了解大功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)。2．熟悉大功率放大器的基本組成及用途。3．掌握大功率放大器的工作原理。4．熟悉大功率放大器的常見(jiàn)故障及檢修方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)大功率放大器是對(duì)輸入的各種音頻信號(hào)進(jìn)行電壓放大及電流放大，把小功率信號(hào)放大成大功率信號(hào)，實(shí)現(xiàn)功率放大的設(shè)備。一、大功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)1．輸出功率大功率放大器的輸出功率可達(dá)數(shù)百瓦，適用于超大功率的場(chǎng)合。2．頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)表示功率放大器能重放聲音的頻率范圍20~20kHz。3．非線性失真非線性失真主要包括總諧波失真（THD）和互調(diào)失真（IMD）等。4．效率所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號(hào)功率和電源供給的直流功率的比值。5．信噪比優(yōu)質(zhì)功率放大器的信噪比大于72dB，專業(yè)功率放大器的信噪比應(yīng)大于100dB。6．阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)是表達(dá)功率放大器內(nèi)阻的指標(biāo)，通常用額定負(fù)載阻抗與功率放大器輸出阻抗的比值來(lái)描述。二、大功率放大器的組成大功率放大器的基本組成1．輸入級(jí)輸入級(jí)常采用差分輸入的方式來(lái)克服溫漂，提高共模抑制比。其輸入阻抗高（主要起緩沖和放大作用），并引入一定的負(fù)反饋，以提高功率放大器電路的穩(wěn)定性，減小噪聲和失真。2．前置激勵(lì)級(jí)前置激勵(lì)級(jí)的作用是為后級(jí)電路提供足夠的電壓增益，并對(duì)后級(jí)電路的直流狀態(tài)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。3．激勵(lì)級(jí)激勵(lì)級(jí)的作用是向功率放大器輸出級(jí)提供足夠大的激勵(lì)電流和靜態(tài)偏置電壓，驅(qū)動(dòng)功率放大級(jí)工作。同時(shí)，激勵(lì)級(jí)還對(duì)前置激勵(lì)級(jí)輸出信號(hào)的電壓和電流進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)末級(jí)功率放大級(jí)進(jìn)行放大，就可以推動(dòng)音箱重放聲音了。4．功率放大級(jí)功率放大級(jí)的作用是向輸入級(jí)提供負(fù)反饋信號(hào)，以改善功率放大器的性能，滿足失真度和信噪比的要求，同時(shí)向保護(hù)電路、功率顯示電路提供控制信號(hào)。5．保護(hù)電路保護(hù)電路的作用是保護(hù)輸出級(jí)功率管和揚(yáng)聲器，以防過(guò)載損壞。6．電源三、OCL功率放大器1．典型OCL功率放大器（1）典型OCL功率放大器的結(jié)構(gòu)典型OCL功率放大器的結(jié)構(gòu)圖（2）典型OCL功率放大器的工作原理OCL功率放大器的電路原理圖2．改進(jìn)型OCL功率放大器（1）盡量減小大環(huán)路負(fù)反饋量，增大每一級(jí)的內(nèi)部反饋量。（2）用特征頻率為幾百到幾千兆赫茲的超高頻中功率管作為末級(jí)和前級(jí)電壓放大器件。（3）提高電路的對(duì)稱性。（1）全對(duì)稱型OCL功率放大器全對(duì)稱型OCL電路中輸入級(jí)、推動(dòng)級(jí)、輸出級(jí)全部采用互補(bǔ)對(duì)稱電路，充分發(fā)揮了PNP管和NPN管的優(yōu)點(diǎn)，改善了開(kāi)環(huán)性能，瞬態(tài)響應(yīng)好。（2）超甲類OCL功率放大器超甲類OCL功率放大器是指無(wú)截止?fàn)顟B(tài)的功率放大器，是為完全消除甲乙類和乙類交越失真而出現(xiàn)的一種新型放大器。它采用的關(guān)鍵技術(shù)是動(dòng)態(tài)偏置，動(dòng)態(tài)偏置能使功率放大器兼有甲類不截止和乙類效率高的優(yōu)點(diǎn)。3．實(shí)用型OCL功率放大器標(biāo)準(zhǔn)雙差動(dòng)輸入OCL電路方框圖實(shí)用型OCL功率放大器電路（1）輸入級(jí)（2）激勵(lì)級(jí)（3）恒壓偏置電路（4）輸出級(jí)（5）過(guò)流保護(hù)電路四、電源電路及保護(hù)電路1．電源電路（1）供電電源的類型大功率放大器的供電電源主要有非調(diào)整電源、線性調(diào)整電源和開(kāi)關(guān)模式電源三種類型。（2）電源的關(guān)鍵部件電源最關(guān)鍵的部件是變壓器和濾波電容。2．保護(hù)電路（1）過(guò)載保護(hù)電路常用的電子保護(hù)電路有切斷負(fù)載式、切斷信號(hào)式和切斷電源式等。切斷負(fù)載式保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)切斷負(fù)載式保護(hù)電路原理圖（2）揚(yáng)聲器保護(hù)電路由于OCL電路開(kāi)啟瞬間有一個(gè)平衡過(guò)程，此過(guò)程中輸出中點(diǎn)有一個(gè)從直流電位向零電位過(guò)渡的時(shí)間，此電壓有時(shí)可能接近電源電壓，會(huì)燒壞揚(yáng)聲器音圈；此外，OCL電路在使用時(shí)出現(xiàn)故障也會(huì)使輸出中點(diǎn)偏移，形成的直流高壓會(huì)損壞揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器保護(hù)電路是伴隨著OCL功率放大器的應(yīng)用而產(chǎn)生的，為了避免揚(yáng)聲器損壞，可以采用以下幾種方案進(jìn)行揚(yáng)聲器直流保護(hù)：1）在功率放大器的輸出端設(shè)置熔斷器。2）在輸出端設(shè)置繼電器。3）在輸出端設(shè)置消弧器。4）采用開(kāi)關(guān)式電源。（3）熱保護(hù)電路熱保護(hù)電路主要由感溫元件和實(shí)施干預(yù)作用的電路組成。（4）內(nèi)部熔斷器保護(hù)電路內(nèi)部熔斷器保護(hù)電路是指在放大器內(nèi)部設(shè)置熔斷器，以對(duì)放大器自身進(jìn)行保護(hù)的一種措施。五、大功率放大器常見(jiàn)故障及檢修方法1．完全無(wú)聲故障及檢修方法（1）功率放大器電路無(wú)供電電壓，電源電路存在故障。其檢修方法為：用萬(wàn)用表測(cè)量電源插頭兩端的直流電阻值是否正常。（2）功率放大器輸出端中點(diǎn)電壓不正常。（3）信號(hào)傳輸中斷。可以利用信號(hào)注入法，逐級(jí)檢查故障發(fā)生在功率放大器的哪一部分。2．音輕故障及檢修方法（1）信號(hào)源送來(lái)的信號(hào)較弱及音箱本身有故障。可以更換新的信號(hào)源和音箱。（2）功率放大器的輸出功率不足或增益不夠大。（3）直流工作電壓偏低。3．聲音失真故障及檢修方法（1）低頻響應(yīng)差，低音松弛無(wú)力。（2）高頻響應(yīng)差，聲音不清晰。（3）聲音暗沉，頻率特性不均勻。4．噪聲大故障及檢修方法（1）由電源整流、濾波和穩(wěn)壓元件損壞引起的電源濾波不良，或退耦電容虛焊、失效，以及接地線的走向及排列不當(dāng)，都會(huì)產(chǎn)生一種類似交流聲的低頻振蕩噪聲。（2）輸入級(jí)晶體管等元件的性能不良，產(chǎn)生連續(xù)“沙沙”響的白噪聲。（3）信號(hào)輸入插頭與插座、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電位器等元件接觸不良或斷裂，差分輸入管或輸出對(duì)管軟擊穿，也會(huì)產(chǎn)生類似電火花的“咔咔”“噼啪”間斷的爆裂聲。（4）輸入信號(hào)線的接地端開(kāi)路或信號(hào)連接線屏蔽不良，使電源變壓器的漏磁通和外界一些雜散的電磁場(chǎng)強(qiáng)烈干擾電路而產(chǎn)生復(fù)雜且刺耳的交流感應(yīng)噪聲。5．自激嘯叫故障及檢修方法低頻嘯叫是指頻率較低的“噗噗”或“嘟嘟”聲。高頻嘯叫的頻率較高?！?—3數(shù)字功率放大器1．熟悉數(shù)字功率放大器的基本組成及用途。2．掌握數(shù)字功率放大器的工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、數(shù)字功率放大器的組成數(shù)字功率放大器也稱為開(kāi)關(guān)型功率放大器，是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或脈沖編碼調(diào)制信號(hào)變換成脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖密度調(diào)制（PDM）信號(hào)，然后用脈沖信號(hào)去控制大功率開(kāi)關(guān)器件通斷的音頻功率放大器。數(shù)字功率放大器組成方框圖二、D類數(shù)字功率放大器1．信號(hào)放大過(guò)程2．基