調音臺教程（二）之功率放大器

功率放大器簡單功放，在擴聲系統(tǒng)中功放起著重要作用。它將音頻的電壓信號轉換成音頻功率信號，驅動揚聲器發(fā)聲。由于工作在音頻區(qū)段，所以也叫音頻功率放大器。其輸入端連接聲源泉信息或其他音響設備輸出的聲音信號，后的問題。

一、 功放的組成

功放一般由三個部分組成：前置放大、驅動放大、末級功率放大。專業(yè)用的功放把這三部分一起安裝在同一機箱里，而發(fā)燒級功放，往往把接揚聲器負載，為保證功放長期穩(wěn)定可*地工作，放聲音質好，其中間存在著最佳接配前置放大與驅動放大組成一體，叫前級，末級功率放大單獨成為一級叫后級。

（一） 前置放大

前置放大處于功放最前端，與前面來的信號源起匹配作用，通常由共集電極電路或射出輸出器構成，其輸入阻抗高（大于10kΩ以上），可以將前面來的聲音信號大部分引進來；其輸出阻抗低（10Ω以下），可以將信號大部分傳送到下一級驅動放大器中，傳輸系數(shù)大。同時，它又是一種電流放大器，可以將聲音電壓信號作初步電流放大。
三、 功放末級功率放大器的輸出形式

專業(yè)功放末級功率放大器常用的輸出形式有三種：即OTL（Output Transformer
Less）、OCL（Output Capacitor Less）、BTL（BalanceTransformer Less）。這三種輸出形式的等效電路。

對于OTL電路，它屬于無輸出變壓器的單端推挽電路，其特點是單組電源供電，在兩個異型配對的大功率晶體管的串接端接有一個充電電容C，當正半周信號輸入時，上邊管子導通，電容C充電。當負半周信號輸入時，充電電壓維持下邊管子導通。于是全信號電流都通過負載揚聲器，揚聲器負載阻抗RL直接接在兩大功率晶體管的串接端上，串接端的直流電壓相對于地必須為零。全信號電流流經(jīng)揚聲器，揚聲器負載RL成為兩個晶體管的射極直接負載，在阻抗上匹配。對于BTL電路，它發(fā)球無平衡變壓器輸出的橋式推挽電路，圖中所示的是兩個OTL構成的橋式推挽，同樣，也可以由兩個OCL構成橋式推挽。其特點是單組電源（對兩價目OTL構成而）而或兩組電源（對兩價目OCL構成而言）供電。輸入端A和B必須同時提供兩個等幅度反極性的信號，揚聲器串接在兩候車室異型功率管串接端上，形成橋式，兩個對角線上的功率管同時導通。由于揚聲器負載RL串接在橋上，成為導通功率管射極負載，在阻抗上匹配。

目前，市場上銷售的專業(yè)功放一般均為OTL或OCL形式，有時同一廠家的不同系列產(chǎn)品，有采用OTL的，也有采用OCL的。每臺專業(yè)功放由兩個獨立的功率放大組成，分別提供左、右聲道功率放大，或聲道1、聲道2的功率放大。同時，在功放的后蓋板上加上裝有工作模式（mode）切換開關，通過這一開關，將兩路的末級功率放大構成一種橋式推挽輸出。實際的連接方式。

一臺功放中有兩個獨立的功放部分，分別由前置放大，驅動放大以及末級功率放大組成，當工作模式開關接立體聲（stereo）模式，左右聲道信號分別送入兩路功放，各自接放相應的揚聲器，單獨放聲。這種放聲方式適用于卡拉OK廳、多功能廳、音樂廳。當模式開關接橋式單聲（BridgeMoNo）模式，右聲道信號不能進入末級功率放大級，而左聲道信號經(jīng)前置放大后分成兩路，一路進原來的驅動放大級的正極性輸入端，從A端輸出，作為橋式的輸入信號。另一路進右聲道上的驅動放大級的負極性輸入端，從B端輸出，作為橋式另一輸入信號。這樣，A、B兩端的信號來自同一信號源，經(jīng)相同放大量、不同極性輸入端的兩個驅動放大器分別送出信號，所以，構成了等幅度反極性信號，使左右兩邊的末級功率放大器進行橋式工作，兩個揚聲器串聯(lián)后，連到橋路上。顯然，兩個揚聲器放出聲音是單聲。這種放聲方式適用于Disco廳、交誼舞廳或背景音樂放音。

若用一只揚聲器接在橋路上，這時橋式推挽輸出功率設為W，由于A、B端加入等幅反極性的信號，兩個對角線功率管同時導通，忽略功率管的內(nèi)阻，那么，在橋路上有2倍于單端推挽輸出的電流，揚聲器負載兩端的信號電壓便是2U，因此，也就是說用一只揚聲器接成橋式推挽，揚聲器上獲得的功率是單端推挽獲得的功率的4倍。這種連接很容易將揚聲器燒毀。如果將兩只揚聲器串聯(lián)，然后接成橋路，橋路上的阻抗為RL+RL，橋式推挽輸出的功率，即兩只揚聲器串接后，接入橋路，形成橋式推挽，所獲得的功率是單端推挽輸出功率的2倍，分配給每只揚聲器的功率為W0，仍然是單端推挽的功率，這時，揚聲器工作不存在問題。

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四、 功放的匹配

功放的最佳工作狀態(tài)是前后的匹配，也就是輸入端應與信號源相匹配，輸出端與揚聲器負載RL相匹配。在此情況下，功放的功率效率能得到充分的發(fā)揮，功放能長期可*地運行，傳送功率高，聲信號不失真，一般輸入端的匹配比較簡單，通常信號源的輸出阻抗在600Ω左右，而專業(yè)功放的輸入阻抗大都在10kΩ以上，顯然，信號源的輸出信號大部分都能輸入到功放的前置放大級上。功放的輸出是聲音的功率信號，這些功率信號能有效地不失真地傳送到揚聲器上，轉換成聲音，這里涉及到以下幾方面的匹配問題。

1. 阻抗的匹配

把功放看做一個等效電路，其輸出阻抗為R0和揚聲器負載RL形成電流回路，回路上的作用電壓U，負載RL上的電壓即輸出電壓為U。

負載上獲得的功率在什么情況下負載兩端能取得最大的功率？很明顯，把W當做函數(shù)，把RL當做變量，求W極值，便會得到R0=RL時，W最大，也就是說，揚聲器要獲得功放的輸出的最大功率，條件是：揚聲器負載阻抗應等于功放的輸出阻抗。若揚聲器負載阻抗大于功放的輸出阻抗，功放的功率不能得到很好的傳送，導致內(nèi)熱增加，影響功率管工作穩(wěn)定性，甚至會因過熱而損壞。若揚聲器負載阻抗小于功放的輸出阻抗，輸出的功率信號失真，功率管內(nèi)部耗損功率急劇上升，會過度發(fā)熱而燒毀。所以，只有滿足上述阻抗匹配條件，功放才能正常運行。

2. 功率的匹配

在滿足功放阻抗匹配的條件下，若功放輸出的功率大于揚聲器長期可*運行的額定功率，揚聲器雖能得到最大功率，但必然使揚聲器音圈發(fā)熱，機械性能被破壞。若功放的輸出功率小于揚聲器的額定功率，揚聲器發(fā)聲功率不能充分發(fā)揮，還可能引起發(fā)聲頻段變窄，輻射聲音不平衡。因此，必須使功放工作時的輸出功率等于揚聲器的額定功率。即功放的工作功率等于揚聲器的額定功率，這是功放功率匹配條件。功放經(jīng)常運行在音樂信號下，而音樂信號的起伏是很大的，就一般音樂而言，音樂峰值功率是功放的額定功率的4倍，為了使功放長期可*地運行，須讓功放工作時留有儲備量，功放的儲備量定義為：功放的最大不失真功率P0定義為：在負載8Ω時，總諧波失真不大于1%的條件下，功放所輸出的連續(xù)正弦波功率。而功放的額定功率則取為功放最大不失真功率的一半，即P0/2;功放的儲備量可取3～8，如果取3，則可以得到功放的工作功率=2/3＆#215;功放的額定功率，也等于揚聲器的額定功率。此關系式可作為音響工程配置揚聲器額定功率和功放的額定功率的關系式。

3. 阻尼因子

功放的負載并非純電阻，而是揚聲器音圈，音圈有一定的電感，是感性負載，其阻抗值與信號頻率有關，輸出信號能否得到很好的輸送，牽涉到輸出路的阻尼問題，阻尼因子（或叫阻尼系數(shù)）定義為：揚聲器負載阻抗/功率管的內(nèi)部電阻（含接線線阻），這個比值愈大，說明揚聲器振動阻尼快，功率管工作狀態(tài)愈穩(wěn)定，通常大于200:1。

五、 使用功放的注意事項

功放本身的操作功能鍵很少，操作極為簡單，通常只要將電源開關打開，便可進行工作。但它前面接的是信號源，后面接的是揚聲器負載，前后操作不當，對功放危害甚大，因此，使用時應注意以下幾點：

（1）功放接放擴聲系統(tǒng)中，開機時，先開啟其他音響設備，最后打開功放。關機時，先關閉功放，后關閉其他設備。這樣，可以避免因開、關其他音響設備產(chǎn)生脈沖信號，使功放過載，燒毀功放或音箱。

（2）功放工作時，音量（在調音臺上控制）由小到大，直到適中。關閉時，音量（在調音臺上控制）由大到小，然后關閉。

（3）功放工作過程中，不能任意更換功放的工作模式或揚聲器負載，否則容易損壞功放。通常是先確定功放的工作模式，根據(jù)工作模式，接好音箱揚聲器負載。

（4）功放工作過程中，不能任意更換擴聲系統(tǒng)中各音響設備的插頭，包括調音臺的插頭。否則容易產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)功放后形成功率脈沖，直到引向音響的高頻頭，使高頻頭燒毀或使功放過載而損壞。