《音響技術(shù)》課件第5章

第5章音頻放大與控制電路5.1音頻放大與控制電路基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目10音頻前置放大電路的制作與調(diào)試5.2音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí)5.3音頻放大與控制電路拓展知識(shí)

5.1音頻放大與控制電路的基礎(chǔ)知識(shí)

5.1.1音頻前置放大電路的組成與工作原理

1.前置放大電路的作用與組成

前置放大電路的作用是對(duì)其輸入的各種音頻節(jié)目源（如激光音視盤機(jī)、電唱機(jī)、調(diào)諧器、錄音座或傳聲器等）信號(hào)進(jìn)行選擇和放大，并調(diào)整輸入信號(hào)的頻響、幅度等，以美化音質(zhì)。前置放大電路的組成框圖如圖5－1所示，它包括均衡放大、音源選擇電路、音質(zhì)控制（音調(diào)、響度、音量、平衡、濾波等）電路以及輸入放大電路等。圖5－1前置放大電路組成框圖

2．前置放大電路的工作原理

各種音源的輸出信號(hào)電平分為高電平和低電平兩大類。調(diào)諧器、錄音座、CD唱機(jī)等音源的輸出電平達(dá)50～500mV，稱為高電平音源，可直接送入音源選擇電路；而電唱機(jī)、傳聲器等的輸出電平僅0.5～5mV，稱為低電平音源，須經(jīng)均衡放大后再送入音源選擇電路。

音源選擇電路的作用是選擇某一路音源信號(hào)送入后級(jí)，同時(shí)關(guān)閉其他音源通道，具有互鎖性。其電路形式有機(jī)械開關(guān)式和電子開關(guān)式兩類，電子開關(guān)式具有消噪處理功能，還可實(shí)現(xiàn)遙控，已得到廣泛應(yīng)用。前置放大電路的質(zhì)量優(yōu)劣，在很大程度上取決于輸入放大電路，該電路的主要作用是完成低噪聲高保真電壓放大。因此，其電路形式大多為性能優(yōu)良的低噪聲前置放大集成電路，對(duì)它的要求主要有電壓增益高、信噪比優(yōu)良、轉(zhuǎn)換速率快、工作穩(wěn)定且免調(diào)試、具有消噪處理和補(bǔ)償及保護(hù)功能等。目前，作為輸入放大電路使用的高性能集成模擬放大器（包括數(shù)字放大器）種類繁多，而且性能優(yōu)良（例如NE5532、LM381、HA12017等）。輸入放大電路可設(shè)計(jì)成獨(dú)立的放大電路，也可與音質(zhì)控制電路合并，共同完成音頻電壓放大和音質(zhì)控制的目的，實(shí)際應(yīng)用中合并式采用的較多。5.1.2音頻功率放大器

1.音頻功率放大器的作用與分類

功率放大器(簡稱功放)的作用是將前置放大器輸出的音頻電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，產(chǎn)生足夠的不失真功率，以推動(dòng)后接的揚(yáng)聲器發(fā)聲。

功率放大器種類繁多，主要有以下幾種分類方法。

1）按所用的放大器件分類

功率放大器按照所使用的器件可分為電子管功率放大器、晶體管功率放大器（包括場效應(yīng)管功率放大器）和集成電路功率放大器（包括厚膜集成功率放大器）等。

近些年，晶體管或集成電路的功率放大器占有主導(dǎo)地位，但在高保真放聲系統(tǒng)中，電子管功放仍存有一席之地。電子管功放的缺點(diǎn)是功耗大、體積及重量大、效率低，但其動(dòng)態(tài)范圍大，對(duì)信號(hào)過荷承受能力明顯優(yōu)于晶體管功放，而且其負(fù)反饋不深，因此一般不存在瞬態(tài)互調(diào)失真。而晶體管功放的開環(huán)增益大，其優(yōu)良的電聲指標(biāo)是依靠深度負(fù)反饋來達(dá)到的，致使容易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。因此，電子管功放的音色比較純美，而晶體管功放存在一種所謂“晶體管聲”或“金屬聲”，使聲音有些發(fā)硬、發(fā)刺。為此，晶體管功放做了許多改進(jìn)，如采用無負(fù)反饋電路、純DC（直耦）電路等以改善音質(zhì)。

2）按其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式分類

按照輸出級(jí)與揚(yáng)聲器的連接方式可分為變壓器耦合放大器、OTL（outputtransformerless）放大器、OCL（outputcapacitorless）放大器和BTL（balancedtransformerless）放大器等形式。變壓器耦合功率放大器是在輸出級(jí)利用變壓器將輸出信號(hào)傳遞給揚(yáng)聲器，并實(shí)現(xiàn)輸出級(jí)與揚(yáng)聲器間的阻抗匹配。在OTL放大電路中，輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間采用電容耦合的無輸出變壓器方式；OCL放大電路中輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間則不用電容而采用直接耦合的方式；BTL放大電路又稱為平衡式無輸出變壓器電路，或稱為橋式推挽功率放大電路，其輸出級(jí)與揚(yáng)聲器之間以電橋方式連接。

3）按功率管的偏置或工作狀態(tài)分類

按照功率管的偏置或工作狀態(tài)，可將功率放大器分為甲類（A類）、乙類（B類）、甲乙類（AB類）、丙類、丁類、T類（數(shù)字功放）、ALA型等。對(duì)于甲類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管都處于導(dǎo)通的工作狀態(tài)，其特點(diǎn)是失真小，但效率低、功耗大。對(duì)于乙類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管只導(dǎo)通半個(gè)周期，另一半周期截止，其特點(diǎn)是輸出功率大、效率高，但失真較大。對(duì)于甲乙類功率放大器，在輸入正弦波電壓信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功率管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期但不足一個(gè)周期，有一段時(shí)間截止。丙類功放是功率管導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，大部分時(shí)間截止的工作狀態(tài)。丁類又稱開關(guān)式工作狀態(tài)，即功率管工作在飽和導(dǎo)通和完全截止的兩種開關(guān)狀態(tài)。T類數(shù)字功放可輸入模擬音頻信號(hào)和數(shù)字音頻信號(hào)（CD信號(hào)），模擬音頻信號(hào)輸入后，先經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字音頻信號(hào)，再處理成脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖密度調(diào)制（PDM）信號(hào)，由場效應(yīng)功放電路放大，最后經(jīng)LC濾除高頻脈沖成分，還原成模擬音頻信號(hào)。數(shù)字功放的工作方式是開關(guān)狀態(tài)，可以完全消除交越失真，是一種很有前途的新型功率放大器。ALA型功放是一種完全線性功率放大器，由雅馬哈公司推出，它可將電路產(chǎn)生的任何失真完全消除，動(dòng)態(tài)范圍極寬，音色效果性能極佳。除上述幾類功放外，近來還出現(xiàn)了一些新型功率放大電路，例如“甲＋類”（A＋類）電路、“新甲類”（新A類）電路、“超甲類”（超A類）電路等。這些電路雖然稱呼不同，但所采取措施的目的一是設(shè)法使晶體管不工作在截止?fàn)顟B(tài)（即沒有開關(guān)過程）以減小失真，二是設(shè)法使晶體管的工作點(diǎn)隨信號(hào)大小滑動(dòng)（即動(dòng)態(tài)偏置）以提高效率。

2.常用功率放大器的電路結(jié)構(gòu)與原理

常用的OTL電路、OCL電路和BTL電路的簡化電路原理圖如圖5－2所示，它們的主要區(qū)別在輸出電路上。圖5－2簡化的OTL、OCL、BTL電路原理圖

OTL電路采用電容耦合與揚(yáng)聲器相連，如圖5－2（a）所示。V1和V2為特性相近的NPN管和PNP管，V3為推動(dòng)放大級(jí)，R為其集電極負(fù)載電阻。當(dāng)輸入處于信號(hào)負(fù)半周時(shí)，V3集電極電位（即V1、V2的基極電位）升高，于是V1導(dǎo)通，V2截止。電流由電源+Vcc經(jīng)V1和C流過負(fù)載RL輸出正半周電壓，這時(shí)電容C充電。當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，V3集電極電位降低，于是V1截止，V2導(dǎo)通，電容C通過V2對(duì)RL放電，提供負(fù)半周輸出電壓，結(jié)果在負(fù)載上得到一個(gè)與輸入反相的信號(hào)電壓。在C容量足夠大時(shí)，C上充放電電壓的變化很小。顯然，上述的V1、V2工作在乙類狀態(tài)，如需工作在甲類或甲乙類，可通過改變V1、V2基極偏置實(shí)現(xiàn)。OTL輸出端的耦合電容對(duì)頻響有一定的影響。圖5－2（b）為OCL電路，它采用正、負(fù)兩組電源，通常取EC=Vcc/2。OCL電路本質(zhì)上與OTL電路相同，只是它少了一個(gè)輸出電容C，因此使其低頻響應(yīng)和失真度有所改進(jìn)。

無論是使用單電源供電的OTL電路，還是使用正負(fù)兩組電源供電的OCL電路，在負(fù)載(揚(yáng)聲器)RL上的最大輸出電壓的單峰值(不考慮管壓降)均為Vcc/2，因此它們的最大輸出功率為

3．實(shí)用功率放大器電路分析

對(duì)分立元件構(gòu)成的OTL、OCL、BTL功放，遇到的突出問題是挑選差分對(duì)管或互補(bǔ)對(duì)管，而且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy，因此會(huì)影響到放音質(zhì)量和可靠性。目前，分立元件功放已逐漸被眾多的專用音響集成功率放大器所取代，例如STK系列厚膜集成功率放大電路和TDA集成功率放大電路。集成功率放大器以其功率大、頻響寬、失真小、精度高、使用方便、可靠性高、價(jià)廉等特點(diǎn)，在音響系統(tǒng)中得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。

1)集成OTL電路

日本三洋公司生產(chǎn)的STK4392是一種雙聲道厚膜集成功率放大器，采用單電源供電，構(gòu)成OTL電路，其額定電源電壓采用39V，輸出功率達(dá)2×15W，總諧波失真小于0.3％，輸出噪聲低于0.8mV。

由STK4392構(gòu)成的OTL電路如圖5－3所示。圖5－3由STK4392構(gòu)成的OTL電路電路中的V01和V02構(gòu)成左、右聲道前置放大器，即由STK4392構(gòu)成左、右聲道的OTL功放電路。

STK4392的直流供電通路：+Vcc直接加到7腳，為內(nèi)電路復(fù)合功放管提供集電極偏置電壓，經(jīng)R11和C07降壓退耦加到9腳，為內(nèi)電路輸入級(jí)集電極和推動(dòng)級(jí)提供偏置電壓，又經(jīng)R06、R07、R04和C05降壓退耦加到1腳，經(jīng)R03、R08、R05和C06降壓退耦加到15腳，為內(nèi)電路輸入級(jí)提供基極偏置。左聲道音頻信號(hào)的通路：ui由V01進(jìn)行電壓放大后，由C31電容耦合、R01和C01抑制高頻干擾、C03電容耦合后從1腳加入STK4392輸入級(jí)，經(jīng)內(nèi)電路功率放大后，由電容C12耦合輸出并送至左揚(yáng)聲器。電路中C10是自舉電容，R12、C08

和R09構(gòu)成交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。C15、R14容性網(wǎng)絡(luò)與揚(yáng)聲器感性阻抗并聯(lián)后，可使功放的負(fù)載接近純阻性質(zhì)，不僅可以改善音質(zhì)、防止高頻自激，還能保護(hù)功放輸出管。

2)集成OCL電路

STK4141Ⅱ是一種雙聲道集成功率放大器，采用雙電源供電，可構(gòu)成OCL應(yīng)用電路。其額定電源電壓為±27V，輸出功率達(dá)2×25W，總諧波失真小于0.3％，輸出噪聲低于1.2mV。由STK4141Ⅱ構(gòu)成的OCL電路如圖5－4所示。圖5－4由STK4141Ⅱ構(gòu)成的OCL電路

STK4141Ⅱ的直流供電通路：+Vcc加到11腳，為左右聲道復(fù)合功放管提供集電極正電壓，經(jīng)100Ω電阻和100pF電容降壓退耦后，加入到12腳，為輸入級(jí)和推動(dòng)級(jí)提供正電壓。-Vcc直接加到9腳和14腳，為左右聲道復(fù)合功放管提供射極負(fù)電壓，9腳上-Vcc經(jīng)阻容濾波后加到8腳內(nèi)電路，由7腳輸出的直流負(fù)電壓經(jīng)100Ω電阻加到4腳，為輸入級(jí)提供負(fù)偏壓，經(jīng)阻容濾波后加到5腳和15腳，為推動(dòng)級(jí)提供負(fù)偏壓。1腳和18腳外接的56kΩ電阻構(gòu)成輸入級(jí)基極偏置通路。該電路的一個(gè)顯著特點(diǎn)是通過6腳內(nèi)部的開關(guān)控制電路可以消除開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)的沖擊聲。開機(jī)時(shí)，來自電源整流輸出的-Vcc立即通過R30和R31加到6腳，使輸出管基極無偏置而不能導(dǎo)通；+Vcc要通過R33和C101延時(shí)后經(jīng)R32和R31加到6腳，使輸出級(jí)進(jìn)入正常工作，從而避免了開機(jī)沖擊聲。關(guān)機(jī)時(shí)，利用二極管VD使正電壓迅速釋放，6腳為負(fù)電位，迅速切斷輸出級(jí)，避免了關(guān)機(jī)沖擊。

3)集成BTL電路

TDA2030是一種單聲道集成功率放大器，采用單電源或雙電源供電方式，可以接成OTL或OCL電路。

圖5－5是由兩片TDA2030組成的BTL電路，它采用雙電源供電方式，額定電源電壓為±16V，輸出功率為4×18W，總諧波失真小于0.08％。圖5－5由TDA2030構(gòu)成的BTL電路

TDA2030內(nèi)部電路由差分輸入級(jí)、推動(dòng)級(jí)和復(fù)合互補(bǔ)輸出級(jí)組成。V2組成前置電壓放大器；V3集電極和發(fā)射極輸出兩個(gè)大小相等、方向相反的音頻信號(hào)，分別經(jīng)C5和C6

耦合加入A1和A2的1腳，經(jīng)功率放大后從各自4腳輸出，一推一挽通過左揚(yáng)聲器；R14、R13和C8構(gòu)成交流負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，VD1和VD2用以防止過沖電壓擊穿電路；R15和C10構(gòu)成容性網(wǎng)絡(luò)，與揚(yáng)聲器感性阻抗并聯(lián)后，可使功放的負(fù)載接近純阻性質(zhì)，不僅可以改善音質(zhì)，防止高頻自激，還能保護(hù)功放輸出管。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目10音頻前置放大電路的制作與調(diào)試

1．實(shí)訓(xùn)目的

（1）進(jìn)一步熟悉前級(jí)電壓放大器的偏置原理。

（2）學(xué)會(huì)分析和排除OCL放大器的零點(diǎn)故障。

（3）掌握負(fù)反饋原理與放大倍數(shù)的計(jì)算。

（4）訓(xùn)練基本放大電路的設(shè)計(jì)、分析與制作技能。

2．實(shí)訓(xùn)設(shè)備與工具

直流穩(wěn)壓電源1臺(tái)，萬用表1只，示波器1臺(tái)，音頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)，烙鐵，吸錫槍，斜口鉗，螺絲刀等常用電子工具。

3．實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、方法與步驟

圖5－6實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目10參考電路（1）按實(shí)訓(xùn)圖在萬能板上焊接、連線完成整個(gè)電路的制作。

（2）反復(fù)檢查，確認(rèn)連接無誤方可通電調(diào)試。

①使用雙路直流穩(wěn)壓電源供電，每路限流值設(shè)置為20mA左右。

②將RP2調(diào)至最小，確保開機(jī)時(shí)輸出級(jí)偏置電流最小。

③零點(diǎn)測(cè)試：接通電源，在輸入信號(hào)為零（將輸入端開路）的情況下，用萬用表測(cè)試輸出零點(diǎn)電壓（直流）應(yīng)小于1V，零點(diǎn)電壓越接近零越好；若零點(diǎn)電壓過大，說明電路直流狀態(tài)有問題，必須經(jīng)檢查、分析排除后才能進(jìn)行后面的步驟。

④輸出級(jí)偏置調(diào)整：在零點(diǎn)正確的情況下，緩緩調(diào)大RP2的值，用萬用表毫伏擋測(cè)量R8或R9上的直流壓降，使之在240mV左右（即輸出級(jí)偏置電流為5mA左右）。

⑤檢查有無自激振蕩：接通電源，在輸入信號(hào)為零（將輸入端開路）的情況下，用示波器觀察放大器輸出端應(yīng)無交流輸出，若有交流輸出，說明電路自激，應(yīng)檢查、分析排除故障。

⑥用自制的±21V電源供電，輸入1kHz正弦信號(hào)，用示波器觀察輸出信號(hào)波形，逐漸增大輸入幅度至輸出出現(xiàn)失真為止，此時(shí)的輸出電壓為最大不失真輸出電壓；用示波器測(cè)量輸入信號(hào)幅度，計(jì)算交流放大倍數(shù)。

⑦±21V電源供電，在輸入信號(hào)為零（將輸入端開路）的情況下，測(cè)量并記錄R10、R1、R3、R5兩端電壓及V5的Vce。

4．驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

(1)當(dāng)輸入為零時(shí)，輸出零點(diǎn)電壓不超過1V；

(2)±20V供電時(shí)，輸出不失真電壓峰－峰值達(dá)到30V以上；

(3)交流放大倍數(shù)為6.5倍左右；

(4)調(diào)整RP2可觀察交越失真（帶5kΩ負(fù)載）。

5．回答問題

(1)C5有什么作用，將其短路有何影響？

(2)該電路理論放大倍數(shù)為多少？

(3)若R5開路有何影響？

(4)RP2調(diào)至最小末級(jí)偏置應(yīng)為最大還是最??？

6．實(shí)訓(xùn)總結(jié)與要求

(1)每位學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目的制作、調(diào)試并撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。

(2)項(xiàng)目制作完成后由制作者按“驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)”測(cè)試功能與參數(shù)，指導(dǎo)教師驗(yàn)收并登記成績。

5.2音頻放大與控制電路相關(guān)知識(shí)

5.2.1功率放大器的性能指標(biāo)

功率放大器的性能指標(biāo)包含有輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗、阻尼系數(shù)等，其中以輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度三項(xiàng)指標(biāo)為主。

1）輸出功率

輸出功率是指功放輸送給負(fù)載的功率，以瓦（W）為基本單位。功放在放大量和負(fù)載一定的情況下，輸出功率的大小由輸入信號(hào)的大小決定。對(duì)輸出功率的評(píng)價(jià)通常有以下幾種方式。（1）額定輸出功率（RMS）：在一定的諧波失真指標(biāo)內(nèi)，功放輸出的最大功率。應(yīng)該注意，功放的負(fù)載和諧波失真指標(biāo)不同，額定輸出功率也隨之不同。通常規(guī)定的諧波失真指標(biāo)有1%和10%。

測(cè)量時(shí)采用1000Hz正弦波作為測(cè)量信號(hào)，測(cè)出等阻負(fù)載電阻上的電壓有效值V有效，此時(shí)功放的輸出功率P可表示為

式中，RL為揚(yáng)聲器的阻抗。這樣得到的輸出功率實(shí)際上為平均功率。當(dāng)音量逐漸開大時(shí)，功放開始過載，波形削頂，諧波失真加大。諧波失真度為10%時(shí)的平均功率，稱為額定輸出功率，亦稱最大有用功率或不失真功率。有效（2）最大輸出功率:在上述情況下不考慮失真的大小，給功放輸入足夠大的信號(hào)，并將音量和音調(diào)電位器調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大功率。額定輸出功率（即最大有用功率）和最大輸出功率是我國早期音響產(chǎn)品說明書上常用的兩種功率。通常最大輸出功率是額定輸出功率的2倍。

（3）音樂輸出功率（MPO）：功放工作于音樂信號(hào)時(shí)的輸出功率，即在輸出失真度不超過規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂信號(hào)的瞬間最大輸出功率。（4）峰值音樂輸出功率（PMPO）：通常是指在不計(jì)失真的條件下，將功放的音量和音調(diào)電位器調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂功率。峰值音樂功率不僅反映了功放的性能，而且能反映功放直流電源的供電能力。

國際上還沒有統(tǒng)一的音樂輸出功率（MPO）和峰值音樂輸出功率（PMPO）的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，各廠家一般都有各自的測(cè)量方法。通常用模擬音樂、語言信號(hào)輸入功率放大器來進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量稱為“動(dòng)態(tài)”測(cè)試，因此音樂輸出功率是一種“動(dòng)態(tài)指標(biāo)”，它能較好地說明聽音評(píng)價(jià)結(jié)果。

2）頻率響應(yīng)

頻率響應(yīng)是指功率放大器對(duì)聲頻信號(hào)各頻率分量的均勻放大能力，即重放聲音信號(hào)的頻率范圍以及在此范圍內(nèi)允許的偏差。頻率響應(yīng)一般可分為幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)。

幅度頻率響應(yīng)表征了功放的工作頻率范圍，以及在工作頻率范圍內(nèi)的幅度允差的程度。所謂工作頻率范圍，是指幅頻響應(yīng)的輸出信號(hào)電平相對(duì)于1000Hz信號(hào)電平下降3dB處的上限頻率與下限頻率之間的頻率范圍。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：頻率范圍應(yīng)寬于40Hz～12.5kHz，振幅允差應(yīng)低于5dB。相位頻率響應(yīng)是指功放輸出信號(hào)與原有信號(hào)中各頻率之間相互的相位關(guān)系，表示產(chǎn)生相位畸變的程度。通常，相位畸變對(duì)功放來說并不很重要，這是因?yàn)槿硕鷮?duì)相位失真反應(yīng)不很靈敏的緣故。所以，一般功放所說的頻率響應(yīng)就是指幅度頻率響應(yīng)。

目前，家用功率放大器的工作頻率范圍為20Hz～20kHz；專業(yè)用功率放大器的工作頻率范圍為0～40kHz；現(xiàn)代高級(jí)功率放大器的頻響范圍甚至達(dá)到了0～800kHz。

3）失真度

失真是指重放的聲頻信號(hào)波形發(fā)生不應(yīng)有的變化。失真有諧波失真、互調(diào)失真、交越失真、削波失真、瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真等。

（1）諧波失真。諧波失真是由功率放大器中的非線性元件引起的，這種非線性會(huì)使聲頻信號(hào)產(chǎn)生許多新的諧波成分。其失真大小是以輸出信號(hào)中所有諧波的有效值與基波電壓的有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示的。功率放大器的諧波失真度要求越小越好。諧波失真與頻率有關(guān)。通常在中頻段（1000Hz）附近的諧波失真度較小，在頻響的高、低端，諧波失真度較大。諧波失真還與功放的輸出功率有關(guān)，當(dāng)接近于額定最大輸出功率時(shí)，諧波失真急劇增大。目前，優(yōu)質(zhì)功率放大器在整個(gè)音頻范圍內(nèi)的總諧波失真度一般小于0.1%；優(yōu)秀功放諧波失真度大多在0.03%～0.05%之間。（2）互調(diào)失真。當(dāng)功放同時(shí)輸入兩種或兩種以上頻率的信號(hào)時(shí)，由于放大器的非線性，在輸出端會(huì)產(chǎn)生各頻率以及諧頻之間的和頻與差頻信號(hào)。例如，200Hz低音管信號(hào)和600Hz[JP]的小提琴信號(hào)合在一起，就會(huì)產(chǎn)生400Hz（差信號(hào)）和800Hz（和信號(hào)）這兩個(gè)微弱的互調(diào)失真信號(hào)。由于互調(diào)失真信號(hào)與自然樂器信號(hào)沒有相似之處，因此容易使人察覺，有比較小的互調(diào)失真度時(shí)就可以聽出來。所以，降低互凋失真是提高音響音質(zhì)的關(guān)鍵之一。（3）交越失真和削波失真。交越失真又稱交叉失真，是由乙類推挽放大器功放管的起始導(dǎo)通非線性造成的，它也是造成互調(diào)失真的原因之一。解決交越失真的方法是仔細(xì)調(diào)整功放管的起始微導(dǎo)通狀態(tài)。

削波失真是功放管飽和時(shí)信號(hào)被削波，輸出信號(hào)幅度不能進(jìn)一步增大而引起的一種非線性失真。削波失真會(huì)使聲音變得模糊而且抖動(dòng)。削波失真是無法消除的，只有在聆聽音樂時(shí)注意不要使放大器達(dá)到滿功率極限。（4）瞬態(tài)失真和瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)失真又稱瞬態(tài)響應(yīng)，它是指功放對(duì)瞬態(tài)信號(hào)的跟隨能力。打擊樂器（如鼓、鈸、鈴等）、敲擊樂器（如木琴、揚(yáng)琴等）、彈奏樂器（如鋼琴、琵琶等），都能產(chǎn)生猝發(fā)聲脈沖，即瞬態(tài)信號(hào)。當(dāng)瞬態(tài)信號(hào)加到放大器時(shí)，若放大器的瞬態(tài)響應(yīng)差，放大器的輸出就跟不上瞬態(tài)信號(hào)的變化，從而產(chǎn)生瞬態(tài)失真。功放的瞬態(tài)響應(yīng)主要取決于放大器的頻率范圍，這就是高保真放大器將工作頻率范圍做得很寬的主要原因之一。

瞬態(tài)互調(diào)失真是現(xiàn)代聲頻領(lǐng)域里的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。由于功率放大器往往加入大環(huán)路深度負(fù)反饋，而且一般都加入相位滯后補(bǔ)償電容，因此在輸入瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，造成輸出端不能立即達(dá)到最大值，使輸入級(jí)得不到應(yīng)有的負(fù)反饋電壓而出現(xiàn)瞬態(tài)過載，產(chǎn)生很多新的互調(diào)失真量。由于這些失真量是在瞬態(tài)產(chǎn)生的，因此叫做瞬態(tài)互調(diào)失真。瞬態(tài)互調(diào)失真是晶體管功放電路和集成功放電路產(chǎn)生所謂的“晶體管聲”，使其音質(zhì)不及電子管功放的重要原因。

4）信噪比

信噪比是指輸出信號(hào)電平與功放輸出的各種噪聲（如交流聲、白噪聲）電平的比值的分貝數(shù)。信噪比越高，說明功放的噪聲越小，性能越好。一般要求在50dB以上，優(yōu)質(zhì)功放在放唱片時(shí)的信噪比大于70dB。

5）輸出阻抗和阻尼系數(shù)

功放輸出端對(duì)負(fù)載（揚(yáng)聲器）所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻抗，稱為輸出阻抗。阻尼系數(shù)則是指功放給揚(yáng)聲器的電阻尼的大小。由于功放電路的輸出阻抗是與揚(yáng)聲器并聯(lián)的，相當(dāng)于在揚(yáng)聲器音圈兩端并聯(lián)一個(gè)很小的電阻，它會(huì)使揚(yáng)聲器紙盆的慣性振蕩受到阻尼。功放的輸出阻抗越小，對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼越大，因此常用阻尼系數(shù)來描述功放電路對(duì)揚(yáng)聲器的阻尼程度。

一般地，對(duì)于家用高保真晶體管功放，阻尼系數(shù)取15～100為宜；對(duì)于專業(yè)用功放，阻尼系數(shù)宜在200～400或更高。5.2.2音質(zhì)控制電路

1.音調(diào)控制電路

1)音調(diào)控制電路的作用與類型

為滿足人們對(duì)音色的不同需要，在較高級(jí)的立體聲收錄機(jī)中通常采用音調(diào)控制電路，其作用是通過各頻段信號(hào)進(jìn)行提升或衰減，補(bǔ)償放大器的頻率特性，以及補(bǔ)償信號(hào)或揚(yáng)聲器中所缺少的頻率成分，使放音效果得到改善。

根據(jù)音調(diào)調(diào)整原理的不同，可將音調(diào)控制電路分為RC衰減式、負(fù)反饋式、LC諧振式及圖示式頻率均衡器等多種類型。音調(diào)調(diào)整電路一般設(shè)置在功放電路之前。

2)音調(diào)控制電路的工作原理

圖5－7為RC衰減式高低音音調(diào)控制電路，其中的R1、RP2、R2、C3、C4組成低音控制電路，C1、RP1、C2、R1、R2組成高音控制電路。

在低音控制電路中，電容C3、C4的取值使它們對(duì)中、高頻呈現(xiàn)的阻抗很小，可視作短路，對(duì)低頻則呈現(xiàn)高阻抗。由于電位器RP2上的中、高頻信號(hào)被C3、C4短路，因此無論RP2滑動(dòng)點(diǎn)如何移動(dòng)，對(duì)中、高頻的衰減量都是不變的，其大小只取決于R1和R2的比值。對(duì)于低頻信號(hào)則不同，當(dāng)RP2滑動(dòng)點(diǎn)移到上端時(shí)，C3被短路，C4容抗則隨著頻率降低而增大，低音輸出達(dá)到最大值；當(dāng)RP2滑動(dòng)點(diǎn)移到下端時(shí)，C4被短路，C3容抗則隨著頻率降低而增大，低音衰減量最大，對(duì)應(yīng)輸出達(dá)到最小值。圖5－7

RC衰減式高低音音調(diào)控制電路在高音控制電路中，電容C1、C2的取值對(duì)高頻呈現(xiàn)低阻抗，可視作短路，對(duì)中、低頻則呈現(xiàn)高阻抗，可視為開路。當(dāng)電位器RP1滑動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)到上端時(shí)，高音頻經(jīng)C1的低容抗后直接輸出，高音輸出達(dá)到最大值；當(dāng)RP1滑動(dòng)點(diǎn)移到下端時(shí)，RP1對(duì)高音的衰減最大，且C2幾乎被短路，高音輸出達(dá)到最小值（幾乎為零）。

其他類型的音調(diào)控制電路，其原理類似于RC頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。例如，負(fù)反饋式音調(diào)控制電路是將高低音音調(diào)控制電路放置在放大器的負(fù)反饋支路中；模擬電感圖示式音調(diào)控制電路則是利用LC諧振回路的諧振特性，因?yàn)椴煌?lián)諧振回路的諧振頻率不同，呈現(xiàn)的阻抗就不同，對(duì)放大器的負(fù)反饋量也不同，這樣就可以對(duì)任意頻率的音調(diào)進(jìn)行分段調(diào)整。在中、高檔音響設(shè)備中，一般采用圖示音調(diào)控制器。常用的圖示音調(diào)控制器有五段、七段或十段等，可分別將整個(gè)音頻范圍劃分成五個(gè)、七個(gè)或十個(gè)頻段進(jìn)行獨(dú)立的提升或衰減。例如，五段均衡控制器可對(duì)100Hz、330Hz、1kHz、3.3kHz、10kHz的信號(hào)進(jìn)行均衡控制。

圖示音調(diào)控制電路按照電路結(jié)構(gòu)可分為LC串聯(lián)諧振式和集成電路式兩大類，按照信號(hào)處理方式又可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。

LC串聯(lián)諧振圖示均衡控制電路是由C、L、R構(gòu)成多個(gè)不同的串聯(lián)諧振電路，并將這些諧振電路等效地接在共發(fā)射極放大器的輸出端與發(fā)射極之間，通過改變放大器的負(fù)反饋量和對(duì)輸出信號(hào)的分流來調(diào)節(jié)某一頻率信號(hào)的均衡。這種均衡電路由于使用的是分立元件電感、電容，會(huì)使電路的瞬態(tài)響應(yīng)變差，產(chǎn)生寄生相移，一般應(yīng)用在普及型音響設(shè)備中。

在中、高檔音響設(shè)備中，一般采用運(yùn)算放大器或晶體管構(gòu)成的模擬電感來代替電感線圈，并形成集成電路。目前使用較多的模擬式圖示均衡集成電路有五頻段的TA7796P、雙聲道五頻段的STK6328A以及十頻段的BA3822LS等。圖5－8所示為由STK6328A組成的雙聲道圖示均衡控制集成電路，它具有諧波失真小、動(dòng)態(tài)范圍大、噪聲小、音調(diào)控制范圍寬等特點(diǎn)，特別適用于Hi－Fi音響系統(tǒng)。圖5－8

STK6328A組成的圖示均衡控制電路在STK6328A內(nèi)部，含有各自獨(dú)立的五級(jí)模擬電感電路，左右聲道分別共用一個(gè)信號(hào)增益放大器。以左聲道為例，其1～5腳對(duì)應(yīng)5個(gè)頻段的諧振回路，6、7腳分別是IC內(nèi)部一個(gè)聲道的運(yùn)放同相、反相輸入端，外接均衡電位器兩固定端分別接于運(yùn)放同相、反相輸入端，構(gòu)成差分放大器輸入形式。均衡電位器的滑動(dòng)臂通過電容接至IC的1～5腳，構(gòu)成五頻段均衡電路。

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，近年來在很多高保真音響中出現(xiàn)了數(shù)字式圖示頻率均衡器，如Sony公司的SRP－E300數(shù)字均衡器和Yamaha公司的DEQ7數(shù)字均衡器等。圖5－9

SRP－E300數(shù)字均衡器電路組成框圖該數(shù)字均衡器既可對(duì)模擬信號(hào)輸入進(jìn)行均衡處理，也可對(duì)數(shù)字信號(hào)輸入進(jìn)行均衡處理。其原理是對(duì)輸入的數(shù)字音頻，進(jìn)行解碼后經(jīng)取樣變換直接送數(shù)字信號(hào)處理器電路，而對(duì)模擬音頻信號(hào)的輸入經(jīng)輸入電平調(diào)節(jié)后先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后送數(shù)字信號(hào)處理器電路進(jìn)行處理。數(shù)字信號(hào)處理器輸出的數(shù)字音頻信號(hào)可根據(jù)負(fù)載需要直接送數(shù)字解碼電路由光纖或同軸數(shù)字電纜輸出數(shù)字音頻信號(hào)，也可經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬音頻信號(hào)。

2.響度控制電路

1)等響度控制電路的作用

響度是人耳在聽覺上對(duì)聲音強(qiáng)度的主觀感覺。在普通聲音強(qiáng)度時(shí)，人耳總是對(duì)中音較敏感，對(duì)高音、低音的聽覺反應(yīng)則較為遲鈍，尤其是當(dāng)音量較小時(shí)這種差別會(huì)更大?？紤]到人們?cè)谛蕾p不同節(jié)目時(shí)對(duì)高低音的不同要求，以及人耳在低響度時(shí)對(duì)高低音感覺遲鈍的特點(diǎn)，在中高檔音響設(shè)備中都加有等響度控制電路，目的在于當(dāng)音量較小時(shí)人為地對(duì)高、低音頻信號(hào)進(jìn)行提升，使人耳感覺到此時(shí)的低、中、高音處于“等響度”。

2)等響度控制電路的組成與工作原理

等響度控制電路一般是由RC或LC網(wǎng)絡(luò)組成的低音和高音補(bǔ)償電路，它與音調(diào)控制電路不同，只有在音量較小時(shí)才具有對(duì)低音和高音的提升作用，而隨著音量的增大，對(duì)低音和高音的提升量也逐漸減小。圖5－10

LC諧振型等響度控制電路典型的LC諧振型等響度控制電路如圖5－10所示。圖中，LC并聯(lián)諧振回路接在音量電位器輸入端和滑動(dòng)點(diǎn)之間，通常的LC回路并聯(lián)諧振于中音頻（1kHz左右）。當(dāng)音量電位器滑動(dòng)點(diǎn)移到最上端（音量最大）時(shí)，LC諧振回路被短路，電路對(duì)低、中、高音頻信號(hào)都無任何衰減作用。當(dāng)滑動(dòng)點(diǎn)向下移動(dòng)（音量較?。r(shí)，對(duì)于輸入的中音頻信號(hào)，由于LC并聯(lián)諧振回路處于諧振狀態(tài)，呈現(xiàn)的阻抗最大，對(duì)中頻起衰減作用。而對(duì)于輸入的低、高音頻信號(hào)，由于偏離LC諧振回路的諧振狀態(tài)，LC回路呈現(xiàn)的阻抗較小，所以低、高音頻信號(hào)可以通過該回路，即對(duì)低、高音頻信號(hào)起到補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

3．音質(zhì)控制集成電路

在中、高檔音響中，一般都采用集成音量、音調(diào)、平衡控制電路，通過控制集成電路相應(yīng)引腳電壓來改變音量的大小、音調(diào)的高低及平衡。集成電路引腳電壓可通過外接電位器來控制，也可采用微電腦控制。這種音量、音調(diào)、平衡控制電路不但不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損噪聲，而且電位器上是直流電壓而不是音頻信號(hào)，可避免外界電磁場干擾，同時(shí)具有音量控制范圍寬、諧波失真小、聲道平衡性能好等特點(diǎn)。

TA7630是典型的音量、音調(diào)、平衡控制集成電路，它具有音量控制范圍寬、平衡性好、諧波失真小、通道串音小等特點(diǎn)。圖5－11所示為TA7630的典型應(yīng)用電路。圖5－11

TA7630音量、音調(diào)、平衡控制電路左(L)、右(R)聲道信號(hào)分別從15和2腳輸入，經(jīng)音量、音調(diào)、平衡控制后分別從11腳和6腳輸出。4腳和13腳外接低音控制電容，3腳和14腳外接高音控制電容。7腳外接平衡控制電位器，8腳外接音量控制電位器，9腳外接低音控制電位器，10腳外接高音控制電位器，改變7、8、9及10腳的直流電壓，就可以達(dá)到改變平衡、音量、低音和高音之目的。

4.壓限電路

壓縮限幅器簡稱壓限器，實(shí)際上是壓縮與限幅兩種功能電路的合稱，是音響系統(tǒng)中常用的一種信號(hào)處理設(shè)備，其功能是對(duì)音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮或限制，達(dá)到減小失真和降低噪聲的目的。

壓限器實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)音量控制器，由帶有自動(dòng)增益控制的放大器組成。當(dāng)輸入信號(hào)超過閾值電平（也稱壓限閾或門限）時(shí)，壓縮器的增益下降，使信號(hào)衰減。

通常，把使壓縮器的輸出信號(hào)增加1dB所需增加輸入信號(hào)的分貝數(shù)稱為壓縮比率，簡稱壓縮比。壓縮器的輸入/輸出關(guān)系曲線如圖5－12所示。圖5－12壓縮器的輸入/輸出關(guān)系對(duì)于2∶1的壓縮比率，當(dāng)輸入信號(hào)電平增加2dB時(shí)，輸出信號(hào)電平只增加1dB，在壓縮區(qū)域內(nèi)將輸入信號(hào)變化范圍壓縮了1/2。例如輸入信號(hào)電壓變化范圍為-50～+20dBm，門限電平設(shè)為+10dBm。壓縮前增益等于1，這時(shí)輸出電平為-50～+15dBm，將輸入信號(hào)電平的動(dòng)態(tài)范圍壓縮成65dB。-50～+10dBm電平內(nèi)的信號(hào)相對(duì)關(guān)系沒有變化，僅在+10～20dBm范圍內(nèi)進(jìn)行了壓縮。

同理，若壓縮比為10∶1，當(dāng)輸入信號(hào)電平增加10dB時(shí)，輸出信號(hào)電平只增加1dB，在壓縮區(qū)域內(nèi)將輸入信號(hào)變化范圍壓縮了1/10。如輸入信號(hào)電壓變化范圍為-50～+20dBm，門限電平仍設(shè)為+10dBm。壓縮前增益等于1，這時(shí)輸出電平為-50～+11dB，將輸入信號(hào)電平70dB的動(dòng)態(tài)范圍壓縮成61dB。-50～+10dBm電平內(nèi)的信號(hào)相對(duì)關(guān)系沒有變化，僅在+10～20dBm范圍內(nèi)進(jìn)行了壓縮，輸出變化了1dB。5.2.3卡拉OK處理電路

“卡拉OK”原意為“無人樂隊(duì)”，最初是一種自我演唱娛樂的伴奏機(jī)，后來得到迅速普及和發(fā)展。目前，不但有各種單體的卡拉OK機(jī)，而且在一些組合音響中，甚至彩色電視機(jī)中都有附加卡拉OK功能。但不管品種怎樣繁多，其原理基本相同。

1.卡拉OK處理電路的作用和組成

卡拉OK處理器的主要作用是為播放伴奏音樂進(jìn)行自娛自唱的活動(dòng)提供技術(shù)保證，它具有歌聲消除、自動(dòng)伴唱、輪唱、變調(diào)、聽覺激勵(lì)等功能，主要由話筒放大器、混響器、歌聲消除等電路組成。

2.卡拉OK處理電路的分類

卡拉OK處理電路按照功能劃分，主要有以下三種：

（1）普通卡拉OK處理電路：只能重放卡拉OK帶，電路中無音響效果處理電路。

（2）具有歌聲消除功能的卡拉OK處理電路：播放節(jié)目源時(shí)可以進(jìn)行歌聲消除處理。

（3）多功能卡拉OK處理電路：適用多種卡拉OK帶，設(shè)有混響器等音響效果電路。

3.卡拉OK處理電路工作原理

卡拉OK機(jī)主要特點(diǎn)之一是利用電子混響器達(dá)到美化演唱者聲音的功能。帶延時(shí)混響功能的卡拉OK機(jī)方框圖如圖5－13所示。從圖上可以看到，兩路話筒信號(hào)經(jīng)各自的話筒放大器放大并進(jìn)行混合處理后，分兩路輸出，一路直通送入回聲混合器，另一路經(jīng)低通濾波器送入以延時(shí)電路（BBD器件）為核心的混響處理電路，延時(shí)后的聲音經(jīng)回聲調(diào)節(jié)也送入回聲混合器，與直達(dá)聲混合后送入混合放大電路及音調(diào)電路（音調(diào)電路也可省略），再與經(jīng)歌聲消除電路送來的伴奏信號(hào)一起輸出給功率放大器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放聲。圖5－13帶延時(shí)混響功能的卡拉OK機(jī)方框圖

4.歌聲消除電路

在使用普通原聲磁帶或用電唱機(jī)、CD唱機(jī)節(jié)目源作為伴奏聲時(shí)，要用歌聲消除電路將原節(jié)目源中的左、右聲道歌聲消除，而保留原節(jié)目源中的伴奏聲。

在雙聲道節(jié)目源中，中、高頻段樂器信號(hào)是立體聲效果的，低頻段樂器聲和歌唱聲是單聲道。即左、右聲道信號(hào)中的中、高頻段樂器信號(hào)成分是不同的，而歌唱聲和低頻段樂器信號(hào)成分是相同的，并且歌唱聲的頻率范圍主要集中在中頻段，因此將左、右聲道信號(hào)相減，即可消除原聲節(jié)目源中的歌唱聲。圖5－14所示是歌聲消除電路的方框圖。電路中，A1、A4是加法器，A2是減法器，A3是有源低通濾波器。左、右聲道音頻信號(hào)uL、uR分成兩路。一路送到減法器A2，輸出L-R信號(hào)，由于uL、uR中的低音樂器信號(hào)和歌唱信號(hào)是單聲道效果，它們?cè)谧?、右聲道中的大小相等，這樣通過減法器便可將歌唱信號(hào)除去，同時(shí)也將低音樂器信號(hào)除去了。另一路送到加法器A1中，獲得L+R信號(hào)。這一信號(hào)加到有源低通濾波器A3中，由于歌聲主要能量集中在150～1000Hz間，而A3的截止頻率設(shè)在150Hz，因此A3輸出的L＋R信號(hào)中只有低音樂器信號(hào)。A2和A3輸出信號(hào)加到加法器A4中混合，輸出（L-R）＋（L＋R），其中，L－R信號(hào)只有高頻段的樂器信號(hào)，而L＋R是低頻段的樂器信號(hào)。這樣，（L－R）＋（L＋R）信號(hào)中基本保留了原uL、uR信號(hào)的樂器信號(hào)，而去除了歌聲信號(hào)，達(dá)到了消除歌聲的目的。圖5－14歌聲消除電路方框圖圖5－15所示是一個(gè)實(shí)用的歌聲消除電路，該電路的工作原理與圖5－14所示電路相同。運(yùn)放A1構(gòu)成減法器電路，獲得L-R信號(hào)；R5、R6、R7構(gòu)成加法器電路；A2及阻容元件構(gòu)成三階有源低通濾波器；A3構(gòu)成加法器電路。圖5－15實(shí)用歌聲消除電路5.2.4紅外遙控系統(tǒng)

在高檔音響設(shè)備中，一般都設(shè)置有紅外遙控系統(tǒng)，通過遙控操作實(shí)現(xiàn)對(duì)電源開關(guān)、音量大小、音調(diào)高低、靜音、收音調(diào)諧、卡座播放狀態(tài)轉(zhuǎn)換、定時(shí)關(guān)機(jī)等遠(yuǎn)距離操作控制。

1．紅外遙控系統(tǒng)的組成

音響設(shè)備中的遙控系統(tǒng)組成與其他電子設(shè)備遙控系統(tǒng)基本相同，一般都包含有紅外遙控發(fā)射器、紅外遙控接收器、系統(tǒng)控制微處理器、存儲(chǔ)器、本機(jī)鍵盤、輔助電源等，原理框圖如圖5－16所示。圖5－16音響設(shè)備遙控系統(tǒng)原理框圖紅外遙控發(fā)射器的作用是將遙控指令編碼加工為指令操作碼，并將其調(diào)制在約40kHz的載波上，經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出紅外調(diào)制脈沖（PCM）信號(hào)。

紅外遙控接收器的作用是接收紅外遙控信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、限幅等處理后，還原出指令操作碼送微處理器。

微處理器的作用是將遙控接收器送來的指令操作碼或本機(jī)鍵盤送來的指令信息進(jìn)行譯碼處理，并輸出相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)信號(hào)。

2．紅外遙控系統(tǒng)的工作原理

1）紅外遙控發(fā)射器

紅外遙控發(fā)射器主要由鍵盤矩陣電路、遙控器編碼集成電路、驅(qū)動(dòng)放大器和紅外發(fā)光二極管等構(gòu)成。其核心是遙控編碼集成電路，內(nèi)部主要包括振蕩器、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、掃描信號(hào)發(fā)生器、鍵位編碼器、指令編碼器、調(diào)制器、緩沖放大器等電路。紅外遙控發(fā)射器電路框圖如圖5－17所示。圖5－17紅外遙控發(fā)射器電路框圖紅外遙控發(fā)射器中的振蕩器的振蕩頻率一般為480kHz（或455kHz），經(jīng)內(nèi)部12分頻后得到40kHz（或38kHz）的定時(shí)信號(hào)和載波信號(hào)。在時(shí)鐘脈沖信號(hào)作用下，掃描信號(hào)發(fā)生器不斷發(fā)出掃描脈沖對(duì)鍵盤矩陣進(jìn)行掃描。當(dāng)遙控器的某鍵被按下時(shí)，該鍵位被識(shí)別，對(duì)應(yīng)的鍵位碼信號(hào)經(jīng)譯碼選通指令編碼器的地址，使指令編碼器輸出事先編好的16位指令碼。該指令碼再經(jīng)過碼調(diào)制器對(duì)40kHz（或38kHz）的脈沖載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制及緩沖放大，再經(jīng)功率放大后，以中心波長為940nm的紅外線向空間發(fā)射。

2）紅外遙控接收器

紅外遙控接收器安裝在音響主機(jī)上，其組成包括紅外光電二極管和遙控接收集成芯片等，結(jié)構(gòu)如圖5－18所示。其中，遙控接收集成芯片內(nèi)部含有前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分電路和施密特觸發(fā)器等電路，具體工作原理如下。圖5－18紅外遙控接收器電路首先，由紅外發(fā)光二極管接收遙控器發(fā)射的控制載波信號(hào)，并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換形成電壓信號(hào)。其次，在集成電路內(nèi)部將接收到的信號(hào)進(jìn)行前置放大和限幅放大處理，得到遙控信號(hào)的包絡(luò)脈沖送帶通濾波器和峰值檢波電路，對(duì)40kHz（或38kHz）的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。最后，經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后將指令操作碼信息送系統(tǒng)控制微處理器做進(jìn)一步處理。

3）系統(tǒng)控制微處理器

系統(tǒng)控制微處理器一般由4位單片機(jī)組成，內(nèi)部包含有中央處理單元CPU、程序存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、脈沖編碼調(diào)制PWM電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、屏幕字符存儲(chǔ)器、顯示輸出控制電路、電壓合成數(shù)字選臺(tái)系統(tǒng)等。具體工作時(shí)，微處理器將接收到的指令信息進(jìn)行處理，輸出各種脈沖控制信號(hào)，通過接口電路進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換及電平轉(zhuǎn)換后獲得相應(yīng)的模擬控制信號(hào)。模擬控制信號(hào)再通過不同的接口電路送到相應(yīng)的被控電路，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。另外，微處理器還輸出工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)信號(hào)，通過顯示器實(shí)現(xiàn)即時(shí)狀態(tài)的顯示。 5.3音頻放大與控制電路拓展知識(shí)

5.3.1電子管功率放大器

1．電子管基礎(chǔ)知識(shí)

電子管是一種真空器件，它是把若干個(gè)電極封裝在一個(gè)真空的玻璃或金屬殼體內(nèi)，再將各個(gè)電極通過引線連接在管腳上。

電子管按照管腳數(shù)有4腳、5腳、標(biāo)準(zhǔn)7腳、小7腳、8腳和小9腳等規(guī)格；按照電極數(shù)有單結(jié)構(gòu)和復(fù)合管之分，例如三極管、四極管、束射四極管、五極管、七極管、雙二極管、雙三極管、雙二極—五極管等多種類型；按照功能可分為雙二極整流管、電壓放大管、功率放大管等。常用電子管的電路符號(hào)如圖5－19所示。

圖5－19常用電子管的電路符號(hào)在電子管的電路符號(hào)中，各電極的含義及其作用如下：

燈絲（f）：由金屬絲制成，通電后發(fā)熱，加熱陰極。

陰極（k）：內(nèi)置燈絲，被燈絲加熱后發(fā)射電子。其作用相當(dāng)于晶體管的發(fā)射極。

屏極（a）：也稱陽極，外接直流高電壓，用以吸收陰極發(fā)射來的電子，形成屏極電流。其作用相當(dāng)于晶體管的集電極。

柵極（g1）：位于陰極與屏極之間，是信號(hào)輸入電極，其作用相當(dāng)于晶體管的基極。柵極上加有相對(duì)于陰極為負(fù)的電壓。簾柵極（g2）：位于柵極與屏極之間，外接直流高電壓，以加速陰極發(fā)射的電子流向屏極。

抑制柵極（g3）：位于簾柵極與屏極之間，在管內(nèi)與陰極相連，其作用是防止二次發(fā)生電子。

集聚電極：它是束射四極管特有的電極，位于簾柵極與屏極之間，在管內(nèi)與陰極相連，其作用是使電子會(huì)聚成束，集中流向屏極，以提高輸出功率。

2．電子管電壓放大電路

圖5－20所示為電子三極管組成的電壓放大電路。

由圖5－20可見，由電子三極管組成的放大電路與晶體三極管放大電路結(jié)構(gòu)相似，電子三極管的屏極a、柵極g和陰極k分別與晶體三極管的集電極c、基極b和發(fā)射極e相對(duì)應(yīng)。Rg、Rk、Ra分別為柵極電阻、陰極電阻和屏極電阻，Cg、Ca分別為柵極輸入耦合電容和屏極輸出耦合電容，Ck為陰極旁路電容。具體工作時(shí)，燈絲通電后發(fā)熱，陰極被加熱后發(fā)射電子，在柵極負(fù)電壓的控制下，陰極發(fā)射的電子飛向屏極，形成屏極電流。圖5－20電子三極管電壓放大電路當(dāng)柵極回路沒有信號(hào)電壓輸入時(shí)，電子管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)輸入和輸出回路中的電壓、電流都是直流。當(dāng)柵極回路輸入信號(hào)電壓的正半周到來時(shí)，柵極電壓升高，屏極電流增大，在屏極電阻兩端的壓降增大，屏極電壓降低，而且屏極的輸出信號(hào)為負(fù)半周。同理，當(dāng)柵極回路輸入信號(hào)電壓的負(fù)半周到來時(shí)，屏極電壓升高，且為正半周。

3．電子管功率放大電路

與晶體三極管作為功率放大器的應(yīng)用類似，利用電子管也可構(gòu)成單管甲類功率放大器