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高保真功率放大器4 Microsoft PowerPoint 演示文稿.ppt
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2009-08-08
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9-11 电子管功放与晶体管功放音质差别的分析
晶体管功放、集成功放发展很快,其电声技术指标(主要是静态指标)
已明显超过电子管功放,但主观听音评价是:声音硬,不如电子管功放柔和、
圆润,特别是高频声发刺、发噪,其中存在着一种“晶体管声音”或“金属声”。
这是声频领域曾经长期争议的问题,现在已基本澄清。对于两种功放音质上
存在差别的主要原因是:
1 、电子管功放与晶体管功放所需要的功率储备量很不同,后者需要有
更大的功率储备量。电子管功放的过荷曲线较平缓,而晶体管在过荷点以后,
非线性失真迅速增加,因而对信号产生严重削波,如图 9 - 48 所示。
失真度
输出功率
过载点
10 %
1
%
电子管功放
晶体管功放
0
图 9 - 48 两种功放的过荷曲线
如果把示波器分别接在两种功放的输出端,可以明显的看到这种区别。
对过荷的音乐电平巅峰,电子管功放并不明显产生削波现象,只是使巅峰的尖
端变圆,而晶体管功放在过荷后,却把它们整齐地切削成平头。因此,对于电
子管功放,音量可以开得响一些,最大功率与平均功率之比可以较小。而晶体
管功放,就要把音量尽量关小些,使电平巅峰不被切削。这就是说,如果两部
功放开得同样响,又要保证高保真工作状态的话,晶体管功放的功率要明显大
于电子管功放。经验证明,至少要大一倍以上。这是两种功放音质差别的重要
原因之一。
2 、晶体管功放的开环增益量(未加负反馈前的增益量)往往很大,开环
电声指标往往不如电子管功放。而它的优良电声指标是依靠加入深度负反馈来
达到的,为了抑制寄生振荡,晶体管功放中又往往采用了滞后补偿。这就使得
晶体管功放存在着发生明显瞬态互调失真的机会,使音质变坏。
另外,还应指出:集成运放或其它一些声频集成块的开环指标一般很差,
开环增益又十分高,负反馈量一般极高。如果未经妥善设计,它们的瞬态互调
失真是很大的。特别是许多声频集成块,仍旧采用自举、失真补偿等十分影响
音质的电路技巧,更加使其各项动态指标变差。这个问题应当引起足够的重视。
还有,有的设计,不适当地运用运算放大器,往往把一块高性能运放,只当作
到反相器使用,由于每个运放是由许多个晶体管组成的,致使系统的信噪比明
显降低,这也是应该注意防止的倾向。
3 、晶体管功放的输出内阻,往往比电子管功放小得多,即 fD 值很大。
电子管功放的 fD 在 10 以下,而晶体管功放要大 1 ~ 2 个数量级。如果把适合
电子管功放 fD 的扬声器接在晶体管功放上,则扬声器的电阻尼偏大,瞬态响
应变劣,明显影响音质。当然,适合高 fD 值的扬声器接在电子管功放上,音
质
同样不好。总之, fD 值要求匹配。
根据经验,由于以上三种原因而引起的两种功放音质的具体差别为:晶
体管功放听起来高频、中高频有偏多感觉,低频感觉偏少。晶体管功放听起
来声音较硬,特别是低频声不够柔和;高频声显得尖刺、发燥。电子管功放
的高频声纤细而洁净。
七十年代,与瞬态互调失真研究开展的同时,也开始改进电子管电路,
尤其是近年来“胆机”的出现,使电子管功放的音质又更上一层楼了。
9 - 12 功放的特殊保护电路
一、输出端短路保护及强信号冲击保护
这两种保护,均指对末级功率输出管的保护,在晶体管功放中,功率输
出管工作在较高电压、大电流、重负荷的情况下,故较易损坏。有时,输入
信号在瞬间振幅特别大,或功放输出端在有输入信号的情况下短路,都会使
功率管的工作电流猛增,超过该管的安全工作范围,造成功率管损坏。这种
输出端短路保护及强信号冲击保护,要求自动限制功率管的电流,使其不超
过管子的安全工作区域。而在不出现这两种过负荷时,保护电路又不得影响
功放正常工作,更不得因此而降低原有技术指标。在强信号冲击过去或短路
去除以后,功放还应该迅速自动恢复正常工作。
图 9-49 为保护电路原理图。 T5 、 T6 是分别对正、负半周末级输出管
过负荷进行保护的保护管。当负载短路时,中点电位与地电位相同(为零)。
但由于 T3 有信号推动,输出电流很大,在 R4 上产生较大电压降,极性如图上
标注。此时,有电流自 T3 射级,经 R8 、 R6 、 D3 到地,在 R8 上形成一定的
电压降,极性如图。但由于 VR4 > VR8 ,使 T5 的 b-e 结呈正向偏置状态。只
要 VR4-VR8
≥0.7V , T5 就导通。它的 c-e 极
阻抗就大大降低,将注入 T1 的电
流的很大一部分旁路接地,使
T1 、 T3 的电流降了下来,起到了
保护作用。
当输出端不短路时,中点的
电位是跟随音乐输出信号的变化
而变化的。 T3 射极电位也要相应
变化, VR4 值很小, T5 处于截止状
态。
这个电路在强信号冲击末级
输出管时,由于中点不接地, R6 、
D3 不起作用,只要( VR4-VR8 )的
正向偏置电压能使 T5 导通,即将
T1 、 T3 的电流降了下来,起到了
保护作用。
以上只分析了上半边电路,
下半边电路原理与上半边完全相同。
激励管 末级管
+VCC
-VCC
输
出
D3
D1
D2
D4
C1
C2
R1
R2
R6
R7
R4
R
8
R9
R5
T1
T2
T3
T4
T5
T6
+
_
+
-
图 9 - 49 末级输出管的保护电路
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wanfengting
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