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放大器 1970/01/01 19:06 点击:3773 / 回复:0

  放 大 器

一、概述

放大器(Amplifier )是音响系统中最基本的设备,它的任务是把信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。由于放大器的输人和输出都是电信号,不牵涉到复杂的能量变换过程(如传声器把声能变成电能,扬声器把电能变成声能等),所以它是音响系统中技术比较成熟、各项电声指标比较高的设备。在国产专业音响设备中,进步最快,最能替代进口设备的产品就是一批国产名牌专业功率放大器。

放大器按其在音响系统中所处的位置及其分工不同,可分为前置放大器(前级)和功率放大器(后级)两大类。前置放大器的主要任务是把从各种信号源(如话筒、唱机、CD 唱机等)输人的信号进行选择和放大,并提供各种控制功能如均衡控制、音量控制、响度控制、平衡控制、音调控制和带宽控制等。前置放大器的输出电平一般定为0dB (即O.775V )或略高一些,它只能驱动耳机放声,必须经过功率放大器进一步放大才能驱动扬声器放出宏亮的声音。功率放大器的主要任务则是把来自前置放大器(在专业音响系统中则是来自调音台)的信号进行功率放大以驱动扬声器发声。

在民用音响中,前级和后级的组合有两种方式,一种把前、后级装在一起成为一个单元,称为合并式放大器或称为扩音机,这种结构较简单,用得较普遍。另一种就把前级与后级分开装成两台设备,这时的功率放大器常称为“纯后级”,这种结构较复杂,成本较高,但搭配较灵活。专业音响系统中则几乎全部是前、后级分开,而且大多数情况下是由调音台代替了前置放大器。只有少数是例外,如中、小功率的背景音乐扩声机、公共广播机、卡拉OK 机等仍然是采用合并式。

下面分别叙述前置放大器和功率放大器的结构、特性和应用。重点放在功率放大器,而前置放大器仅作扼要介绍。

1 .前置放大器

2 1 是典型的立体声前置放大器(Pre Amplifier )。因为立体声放大器的左、右通道完全相同,所以只画其中一路。

从图中可见,信号源有:唱机、调谐器、录音机和线路输入(LINE IN)或辅助输人(AUX IN ) 。 这个辅助输人是为了增加灵活性,例如在需要时,可供连接CD 机、影碟机、录像机、电子琴、电吉它、电司(低音电吉它)、合成器等高电平(100mV 以上)信号或其他线路的输出信号等。

不同的信号源,不仅输出电平和要求与之匹配的负载各不相同,而且它们各自的频率特性也有很大的差异。因此,前置放大器必须根据各信号源的特性而给予相应的放大和阻抗匹配、频率均衡、甚至衰减,以保证不论选用何种信号源,都能达到所规定的输出电平和获得平坦宽阔的频率特性。一般要求前置放大器输出电压能达到0dB ,即0.775V 1V 左右。表2 1 为几种常见的信号源输出电平和负载阻抗。从表中可见,信号源的输出电平高至数百毫伏(如调谐器)甚至2V (如CD 机),低至1mV (如动圈式拾音头),相差悬殊。但我们要求前置放大器的输出无论对任何信号源都应达到1V 左右。因此,前置放大器对各信号的放大量就不应该一致。例如对lmV 的动圈式拾音头的放大就要1000倍(60dB ) ,而对200mV 输出的调谐器则只需放大5 14dB )。

一般来说,前置放大器中主通道的放大量不用太大,只要满足高电平输人的信号源能获得1V 输出就可以了。当然,由于音调控制电路等有衰减作用,设计应留有一定余量。至于低电平的信号源(如唱头、话筒)可通过各自独立的均衡放大器,获得足够的放大量,再通过信号源选择器加至主通道中。

信号源选择器的作用是使用户随心所欲地选择各类信号源。信号源选择器大多是旋钮式或按键式,其中,轻触式的按键选择器,内部多用微处理器管理。

大多数前置放大器都设有音调控制器和立体声平衡调节器。典型的音调控制器特性见图2 2 。一般来说,音调控制器都有高低音调整旋钮,可以通过它们的调整使高、低音得到适当提升或衰减。通常,高低音的最大提升或衰减量在±20dB 左右。进行音调提升的主要原因是:人耳对声音的频率响应是平直的,尤其是响度较低时,对中频( 1kHz3kHz)特别敏感,而对高频与低频则敏感性特别差。所以,通过音调控制器提升高、低频,以补偿人耳的不足。此外,聆听的环境也可能对高频或低频有不同的损耗,音调控制器也可以补偿这些环境之不足。

立体声平衡的简易控制,见图2 3 。从图可见,通过对电位器RP 的调整可以使L (左)和R (右)声道的音量达到平衡。如果左右声道不平衡,人的左右两耳就会产生附加的声级差,从而使声像产生不必要的偏移,立体声的声像还原就会失真。在工程调试时,该调节器还便于人们独立调试左、右声道。把该调节器满调向左,便只有左声道信号;反之便只有右声道信号。

前置放大器还有均衡控制、响度控制、带宽控制等功能,此处从略。

如前所述,由于在专业音响系统中多配置调音台而很少使用单独的前置放大器,故本书对此不作深人讲述。至于前后级合并式的小功率广播扩音机,则将在下一节讲述功率放大器时作为实例作一些典型产品介绍。而对起到“前级”作用的调音台,以及类似前后级合并式的卡拉OK 机,由于在专业音响系统中用得较多,特别是调音台,本书将专门辟出一定章节作较详细的讲述。

2 .功率放大器

功率放大器(Power Amplifier )的任务是放大来自前置放大器的信号,产生足够的不失真输出功率,以驱动扬声器正常工作。与前置放大器相比,功率放大器是处于大信号输人和大信号输出的工作状态。功率放大器件的电压电流动态范围很大,所以容易引起非线性失真。另外由于整个音响系统的功率损耗绝大部分都在这里,因此还有电源效率的问题。

声频功率放大器按工作状态分有甲类(A 类)、甲乙类(AB 类)和乙类(B 类),还有所谓A + 类和AA类等等。甲类放大在正弦信号输人的整个周期内都有集电极电流流通,所以,输出的波形失真最少,但是没有输人信号时,依然存在着相当大的静态电流,所以效率很低;甲乙类放大在没有信号时也会有小的静态电流,效率较高,但失真较大;乙类放大器没有输人信号时,其静态电流为0 ,效率最高,但失真也最大。一般来说,家庭和专业音响大部分功率放大器都采用甲乙类,也有采用甲类的。

按电路形式来区分,功率放大器有:单管功率放大器和双管推挽功率放大器,带输出变压器和不带输出变压器等。不带输出变压器的功率放大器又分为OTL OCL (既无输出变压器和无输出电容器),绝大部分的专业音响都采用OCL 电路,而背景音乐、紧急广播用的放大器由于需要较高的电压传输,故普遍采用带输出变压器的放大器。

二、功率放大器的技术指标

80 年代颁布的两项国家标准― GB 1982 80 声频功率放大器(扩音机)基本参数与一般技术要求,GB 1983

文章:youk [1970/01/01 19:06]
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