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功放俗稱「擴音機」他的作用就是把來自音源或前級放大器的弱信號放大,推動音箱放聲。一套良好的音響系統功放的作用功不可沒。功放是音響系統中最基本的設備,它的任務是把來自信號源(專業音響系統中則是來自調音台)的微弱電信號進行放大以驅動揚聲器發出聲音。是各類音響器材中最大的一個家族了,其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號進行放大后,產生足夠大,功放的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。由於考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用範圍和控制調節功能,不同的功放在內部的信號處理、線路設計和生產工藝上也各不相同。

1 功放 -具體分類

功放功放

按功放中功放管的導電方式不同,可以分為甲類功放(又稱A類)、乙類功放(又稱B類)、甲乙類功放(又稱AB類)和丁類功放(又稱D類)。

現在出現一種H類功放,主要是供電會隨著信號的強弱自動改變,從而提高功放的效率,並使電路發熱更少,可靠性更高.

甲類功放

指在信號的整個周期內(正弦波的正負兩個半周),放大器的任何功率輸出元件都不會出現電流截止(即停止輸出)的一類放大器。甲類放大器工作時會產生高熱,效率很低,但固有的優點是不存在交越失真。單端放大器都是甲類工作方式,推挽放大器可以是甲類,也可以是乙類或甲乙類。

乙類功放

指正弦信號的正負兩個半周分別由推挽輸出級的兩「臂」輪流放大輸出的一類放大器,每一「臂」的導電時間為信號的半個周期。乙類放大器的優點是效率高,缺點是會產生交越失真。
  
甲乙類功放

界於甲類和乙類之間,推挽放大的每一個「臂」導通時間大於信號的半個周期而小於一個周期。甲乙類放大有效解決了乙類放大器的交越失真問題,效率又比甲類放大器高,因此獲得了極為廣泛的應用。
  
丁類功放

也稱數字式放大器,利用極高頻率的轉換開關電路來放大音頻信號,具有效率高,體積小的優點。許多功率高達1000W的丁類放大器,體積只不過像VHS錄像帶那麼大。這類放大器不適宜於用作寬頻帶的放大器,但在有源超低音音箱中有較多的應用。

功放功放

按功放輸出級放大元件的數量,可以分為單端放大器和推挽放大器。

單端放大器的輸出級由一隻放大元件(或多隻元件但並聯成一組)完成對信號正負兩個半周的放大。單端放大機器只能採取甲類工作狀態。
  
推挽放大器的輸出級有兩個「臂」(兩組放大元件),一個「臂」的電流增加時,另一個「臂」的電流則減小,二者的狀態輪流轉換。對負載而言,好像是一個「臂」在推,一個「臂」在拉,共同完成電流輸出任務。儘管甲類放大器可以採用推挽式放大,但更常見的是用推挽放大構成乙類或甲乙類放大器。
  
按功放中功放管的類型不同,可以分為膽機和石機。膽機是使用電子管的功放。石機是使用晶體管的功放。

按功能不同,可以前置放大器(又稱前級)、功率放大器(又稱后級)與合併式放大器。

功率放大器

簡稱功放,用於增強信號功率以驅動音箱發聲的一種電子裝置。不帶信號源選擇、音量控制等附屬功能的功率放大器稱為後級。

前置放大器

是功放之前的預放大和控制部分,用於增強信號的電壓幅度,提供輸入信號選擇,音調調整和音量控制等功能。前置放大器也稱為前級。將前置放大和功率放大兩部分安裝在同一個機箱內的放大器稱為合併式放大器,家中常見的功放機一般都是合併式的。
  
按用途不同,可以分為AV功放,Hi-Fi功放。
  
AV功放是專門為家庭影院用途而設計的放大器,一般都具備4個以上的聲道數以及環繞聲解碼功能,且帶有一個顯示屏。該類功放以真實營造影片環境聲效讓觀眾體驗影院效果為主要目的。
  
Hi-Fi功放是為高保真地重現音樂的本來面目而設計的放大器,一般為兩聲道設計,且沒有顯示屏。

功放功放
功放大體上可分為三大類「專業功放」「民用功放」「特殊功放」。
  
專業功放」一般用於會議,演出,廳,堂,場,館的擴音。設計上以輸出功率大,保護電路完善,良好的散熱為主。大多數「專業功放」的音色用於HI-FI重放時,聲音干硬不耐聽。
  
民用功放」詳細分類又有「HI-FI功放」「AV功放」「KALAOK功放」以及把各種常用功能集於一體的所謂「綜合功放」。
  
HI-FI功放」就是發燒友的功放了,它的輸出功率一般大都在2X150瓦以下。設計上以「音色優美,高度保真」為宗旨。各種高新技術集中體現在這種功放上。價格也從千餘元到幾十萬元不等。「HI-FI功放」又分「分體式」[把前級放大器獨立出來],和「合併式」[把前級和后機做成一體]。一般的講,在同檔次的機型中「分體式」在信噪比,聲道分割度等指標上高於「合併機」[不是絕對的]。且易於通過信號線較音。合併式機則有使用方便,相對造價低的優點,平價合併機輸出功率一般大都設計在2X100W以下,也有不少廠家生產2X100W以上的高檔合併機。

2 功放 -性能指標

功放功放
功放的主要性能指標有輸出功率,頻率響應,失真度,信噪比,輸出阻抗,阻尼係數等。
  
輸出功率:單位為W,由於各廠家的測量方法不一樣,所以出現了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率,最大輸出功率,音樂輸出功率,峰值音樂輸出功率。
  
音樂功率:是指輸出失真度不超過規定值的條件下,功放對音樂信號的瞬間最大輸出功率。

峰值功率:是指在不失真條件下,將功放音量調至最大時,功放所能輸出的最大音樂功率。

額定輸出功率:當諧波失真度為10%時的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。通常來說,峰值功率大於音樂功率,音樂功率大於額定功率,一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。

頻率響應:表示功放的頻率範圍,和頻率範圍內的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝[db]表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20Hz--20KHZ正負1db.這個範圍越寬越好。一些極品功放的頻響已經做到0--100KHZ。

失真度:理想的功放應該是把輸入的訊號放大后,毫無改變的忠實還原出來。但是由於各種原因經功放放大后的信號與輸入信號相比較,往往產生了不同程度的畸變,這個畸變就是失真。用百分比表示,其數值越小越好。HI-FI功放的總失真在0。03%--0。05%之間。功放的失真有諧波失真,互調失真,交叉失真,削波失真,瞬態失真,瞬態互調失真等。

信噪比:是指信號電平與功放輸出的各種雜訊電平之比,用db表示,這個數值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

輸出阻抗:對揚聲器所呈現的等效內阻,稱做輸出阻抗。

3 功放 -故障維修

功放功放
HI-FI音響與AV放大器的常見故障有整機不工作、無聲音輸出、音輕、雜訊大、失真、嘯叫等。

下面介紹各種故障的檢修思路與檢修技巧。

·整機不工作

整機不工作的故障表現為通電後放大器無任何顯示,各功能鍵均失效,也無任何聲音,像未通電時一樣。

檢修時首先應檢查電源電路。可用萬用表測量電源插頭兩端的直流電阻值(電源開關應接通),正常時應有數百歐姆的電阻值。若測得阻值偏小許多,且電源變壓器嚴重發熱,說明電源變壓器的初級迴路有局部短路處;若測得阻值為無窮大,應檢查保險絲是否熔斷、變壓器初級繞組是否開路、電源線與插頭之間有無斷線。有的機器增加了溫度保護裝置,在電源變壓器的初級迴路中接人了溫度保險絲(通常安裝在電源變壓器內部,將變壓器外部的絕緣紙去掉即可見到),它損壞后也會使電源變壓器初級迴路開路。

若電源插頭兩端阻值正常,可通電測量電源電路各輸出電壓是否正常。對於採用系統控制微處理器或邏輯控制電路的放大器,應著重檢查該控制電路的供電電壓(通常為+5V)是否正常。

如無+5V電壓,應測量三端穩壓集成電路7805的輸入端電壓是否正常,若輸入端電壓不正常,應檢查整流、濾波電路。若7805輸入端電壓正常,而輸出端無十5V電壓或電壓偏低,可斷開負載看+5V電壓能否恢復正常。若+5V電壓正常,則故障在負載電路;若+5V電壓仍不正常,則故障在7805本身。

若系統控制電路的+5V供電電壓正常,應再檢查微處理器的時鐘及複位信號是否正常、鍵控與顯示驅動電路有無損壞。
·無聲音輸出

功放功放
無聲故障表現為操作各功能鍵時,有相應的狀態顯示,但無信號輸出。

檢修有保護電路的放大器時,應看開機后保護繼電器能否吸合。若繼電器無動作,應測量功放電路中點輸出電壓是否偏移、過流檢測電壓是否正常。若中點輸出電壓偏移或過流檢測電壓異常,說明功率放大電路有故障,應檢查正、負電源是否正常。若正、負電壓不對稱,可將正、負電源的負載電路斷開,以判斷是電源電路本身不正常還是功放電路有故障所致。若正、負電源正常,應檢查功放電路中各放大管有無損壞。
若功放電路中點輸出電壓和過流檢測電壓均正常,而保護繼電器不吸合,則故障在保護電路,應檢查繼電器驅動集成電路或驅動管有無損壞、各檢測電路是否正常。若繼電器觸點能吸合,但無聲音輸出,應先檢查揚聲器是否正常、繼電器觸點是否接觸良好、靜噪電路是否動作。

若上述部分均正常,再用信號干擾法檢查故障是在功放后級還是前級電路。用萬用表的R×1擋,將紅表筆接地,黑表筆快速點觸后級放大電路的輸入端,若揚聲器中有較強的「喀喀」聲,說明故障在前級放大電路;若揚聲器無反應,則故障在後級放大電路。

對於未採用外設保護電路的集成電路功放電路(通常在集成電路內部有熱保護),可先測量其供電電壓正常與否。若供電電壓正常,再用信號干擾法檢查:在功放集成電路的信號輸入端加入直流斷續信號,若揚聲器有較強的「喀喀」聲,說明功放集成電路正常,故障在前級放大電路;若無「喀喀」聲,而且檢查有關外圍元件也正常,則故障在功放集成電路本身。

電子管功放無聲音輸出,也應先檢查其電源,觀看燈絲是否亮,管殼溫度是否正常。若燈絲不亮,管殼很涼,應檢查功放管燈絲及屏極電壓正常與否。若電壓不正常,再進—步檢查電源電路,必要時應斷開電源負載電路,以確定是電源電路故障還是負載有短路。若各電壓正常,可在音量電位器的中心頭加入直流斷續干擾信號,若有較強反應,說明后級放大電路正常,故障在前級放大電路;反之,故障在後級放大電路。可分別在推動管的柵極和輸入放大管的柵極加入干擾信號,在哪—級加干擾信號無反應,說明該級後面的電路工作不正常。對可疑元件(如電子管)可用代換法檢修。

具有杜比環繞聲解碼功能的AV放大器,若在杜比環繞聲狀態肘各聲道均無聲而直通狀態下主聲道聲音正常,在電源電路正常的情況下,通常是杜比環繞聲解碼電路或系統控制電路工作不正常。若在環繞聲和直通模式下各聲道均無聲,應檢查系統控制電路、信號選擇電路和總音量控制電路。

功放功放
·音輕
所謂音輕故障,是指音頻信號在放大傳輸過程中,因某個放大級放大量變化或在某個環節被衰減,使放大器的增益下降或輸出功率變小。

檢修時,首先應檢查信號源和音箱是否正常,可用替換的辦法來檢查。然後檢查各類轉換開關和控制電位器,看音量能否變大。

若以上各部分均正常,應判斷出故障是在前級還是在後級電路。對於某一個聲道音輕,可將其前級電路輸出的信號交換輸入到另一聲道的后級電路,若音箱的聲音大小不變,則故障在後級電路;反之,故障在前級電路。

后級放大電路造成的音輕,主要有輸出功率不足和增益不夠兩種原因。可用適當加大輸入信號(例如將收錄機輸出給揚聲器的信號直接加至后級功放電路的輸入端,改變收錄機的音量,觀察功放輸出的變化)的方法來判斷是哪種原因引起的。若加大輸入信號后,輸出的聲音足夠大,說明功放輸出功率足夠,只是增益降低,應著重檢查繼電器觸點有無接觸電阻增大、輸入耦合電容容量減小、隔離電阻阻值增大、負反饋電容容量變小或開路、負反饋電阻阻值增大或開路等現象。若加大輸入信號后,輸出的聲音出現失真,音量並無顯著增大,說明后級放大器的輸出功率不足,應先檢查放大器的正、負供電電壓是否偏低(若只是一個聲道音輕,可不必檢查電源供電)、功率管或集成電路的性能是否變差、發射極電阻阻值有無變大等。

前級電路中轉換開關、電位器所造成的音輕,採用直觀檢查較易發現,可對其進行清洗或更換。如懷疑某信號耦合電容失效,可用同值電容並聯試之;放大管或運放集成電路性能不良,也可用代換法檢查。另外,負反饋元件有問題,也會造成電路增益下降。

功放功放
·雜訊
放大器的雜訊有交流聲、爆裂聲、感應雜訊和白雜訊等。
檢修時,應先判斷雜訊來自於前級還是來自於后級電路。可把前、后級的信號連接插頭取下,若雜訊明顯變小,說明故障在前級電路;反之,故障在後級電路。

交流聲是指聽感低沉、單調而穩定的100Hz交流哼聲,主要是電源部分濾波不良所致,應著重檢查電源整流、濾波和穩壓元件有無損壞。前、后級放大電路電源端的退耦電容虛焊或失效,也會產生一種類似交流聲的低頻振蕩雜訊。

感應雜訊是成分較複雜且刺耳的交流聲,主要是前級電路中的轉換開關、電位器接地不良或信號連線屏蔽不良所致。

爆裂聲是指間斷的「劈啪」、「咔咔」聲,在前級電路中,應檢查信號輸入插頭與插座、轉換開關、電位器等是否接觸不良,耦合電容有無虛焊、漏電等。后級放大電路應檢查繼電器觸點是否氧化、輸入耦合電容有無漏電或接觸不良。另外,后級電路中的差分輸入管或恆流管軟擊穿,也會產生類似電火花的「咔咔」雜訊。
白雜訊是指無規則的連續「沙沙」聲,通常是由前、后級放大電路中的輸入級晶體管、場效應管或運放集成電路的性能不良產生的本底雜訊,檢修時,可用同規格的元件代換試之。

功放功放
·失真
失真故障是某放大級工作點偏移或功放推挽輸出級工作不對稱所致。檢修時,可根據放大器輸出功率與失真的變化情況,來判斷具體的故障部位。

電子管放大器若失真的同時輸出功率變小(音輕),應檢查是否推挽功放中某一放大管衰老、工作點不對或輸出變壓器局部短路造成其工作不平衡;若失真的同時輸出功率變大,多是負反饋電路中的電阻變值、電容失效或陰極自生偏壓的旁路電容短路所致。

晶體管放大器若失真隨著音量的增大而明顯增大,應檢查推動級某隻晶體管的工作點是否偏移(通常發生在無保護電路的功放中)或反饋電路中的電容失真;若無論音量大小均有失真,則故障在前級放大電路,應檢查各放大管的工作點有無偏移。

集成電路放大器的工作電壓異常或功放集成電路內部損壞,也會造成失真(指無保護電路的機器)。|

·嘯叫

嘯叫故障是電路中存在自激所致,又分為低頻嘯叫和高頻嘯叫。

低頻嘯叫是指頻率較低的「噗噗」或「嘟嘟」聲,通常是由於電源濾波或退耦不良所致(在嘯叫的同時往往還伴有交流聲),應檢查電源濾波電容、穩壓器和退耦電容是否開路或失效,使電源內阻增大。功放集成電路性能不良,也會出現低頻嘯叫故障,此時集成電路的工作溫度會很高。

高頻嘯叫的頻率較高,通常是放大電路中高頻消振電容失效或前級運放集成電路性能變差所致。可在後級放大電路的消振電容或退耦電容兩端並接小電容來檢查。另外,負反饋元件損壞、變值或脫焊時,也會引起高頻正反饋而出現高頻嘯叫。

4 功放 -基本配置

功放功放
揚聲器系統要高質量的重放出各種音樂節目,那麼根據音樂信號的屬性,其峰值因子約為10-15dB從保證音質這個角度來說功放應在此動態範圍內不發生任何限幅情況,即功放的最大輸出功率應是揚聲器額定功率的5—8倍,這樣的功率配置音質雖然很好,但它的投資會很大,因此一般都會把這個功率配比定在1—2倍揚聲器單元的額定功率。1—2倍這個範圍也許太空泛了,我們可以給大家一個較具體的經驗。

1.在一些要求低而投資有限工程功放的功率起碼相當於音箱的額定功率,但要非常注意保持聲音不失真,過小的功率配置看起來不會損壞揚聲器單元,其實不然,過小的功率極易發生過載削波,產生大量諧波,燒毀高音單元。

2.一般工程建議功放的功率是1.5倍,而低音部份最好超過1.5倍,這樣才能獲得足夠的力量感。

3.要求極高的聲地,例如錄音室監聽,音樂廳等,最理想是音箱功率的兩倍匹,(這與國際電工委員會 IEC制定的配接標準推薦值中的一種方案一致)。

5 功放 -配接方式

功放功放

在設計、安裝一套音響系統時,不免遇到功放與音箱的配接問題。在音色方面,會注意其搭配上是否冷暖相宜、軟硬適中,最終使整套器材還原音色呈中性,這僅是從藝術方面考慮。從技術方面考慮功放與音箱配接的要素有:一、功率匹配,二、功率儲備量匹配,三、阻抗匹配,四、阻尼係數的匹配。如果我們在配接時認識到上述四點,可使所用器材的性能得到充分的、最大的發揮。

功率匹配

為了達到高保真聆聽的要求,額定功率應根據最佳聆聽聲壓來確定。我們都有這樣的感覺:音量小時、聲音無力、單薄、動態出不來,無光澤、低頻顯著缺少、豐滿度差,聲音好像縮在裡面出不來。音量合適時,聲音自然、清晰、圓潤、柔和豐滿、有力、動態出得來。但音量過大時,聲音生硬不柔和、毛糙、有扎耳根的感覺。因此重放聲壓級與聲音質量有較大關係,規定聽音區的聲壓級最好為80~85dB(A計權),我們可以從聽音區到音箱的距離與音箱的特性靈敏度來計算音箱的額定功率與功放的額定功率。

功率儲備量匹配

功放功放
音箱:為了使其能承受節目信號中的猝發強脈衝的衝擊而不至於損壞或失真。這裡有一個經驗值可參考:所選取的音箱標稱額定功率應是經理論計算所得功率的三倍。
  
功放:電子管功放和晶體管功放相比,所需的功率儲備是不同的。這是因為:電子管功放的過荷曲線較平緩。對過荷的音樂信號巔峰,電子管功放並不明顯產生削波現象,只是使顛峰的尖端變圓。這就是我們常說的柔性剪峰。而晶體管功放在過荷點后,非線性畸變迅速增加,對信號產生嚴重削波,它不是使顛峰變圓而是把它整齊割削平。有人用電阻、電感、電容組成的複合性阻抗模擬揚聲器,對幾種高品質的晶體管功放進行實際輸出能力的測試。結果表明,在負載有相移的情況下,其中有一台標稱100W的功放,在失真度1%時實際輸出功率僅有5W!

由此對於晶體管功放的儲備量的選取:

高保真功放:10倍

民用高檔功放:6~7倍

民用中檔功放:3~4倍

而電子管功放則可以大大小於上述比值。對於系統的平均聲壓級與最大聲壓級應留有多少余量。應視放送節目的內容、工作環境而定。這個冗餘量最低10dB,對於現代的流行音樂、蹦迪等音樂,則需要留有20~25dB冗餘量,這樣就可使得音響系統安全,穩定地工作。
  
阻抗匹配
它是指功放的額定輸出阻抗,應與音箱的額定阻抗相一致。此時,功放處於最佳設計負載線狀態,因此可以給出最大不失真功率,如果音箱的額定阻抗大於功放的額定輸出阻抗,功放的實際輸出功率將會小於額定輸出功率。如果音箱的額定阻抗小於功放的額定輸出阻抗,音響系統能工作,但功放有過載的危險,要求功放有完善的過流保護措施來解決,對電子管功放來講阻抗匹配要求更嚴格。
功放功放

阻尼係數的匹配
阻尼係數KD定義為:KD=功放額定輸出阻抗(等於音箱額定阻抗)/功放輸出內阻。

由於功放輸出內阻實際上已成為音箱的電阻尼器件,KD值便決定了音箱所受的電阻尼量。KD值越大,電阻尼越重,當然功放的KD值並不是越大越好,KD值過大會使音箱電阻尼過重,以至使脈衝前沿建立時間增長,降低瞬態響應指標。因此在選取功放時不應片面追求大的KD值。作為家用高保真功放阻尼係數有一個經驗值可供參考,最低要求:晶體管功放KD值大於或等於40,電子管功放KD值大於或等於6。

保證放音的穩態特性與瞬態特性良好的基本條件,應注意音箱的等效力學品質因素(Qm)與放大器阻尼係數(KD)的配合,這種配合需將音箱的饋線作音響系統整體的一部分來考慮。應使音箱的饋線等效電阻足夠小,小到與音箱的額定阻抗相比可以忽略不計。其實音箱饋線的功率損失應小於0.5dB(約12%)即可達到這種配合。

6 功放 -注意事項

功放功放

集成功放使用注意事項

用TDA7294、LM3886、LM1876等高保真功放IC製作的功放,體積小、失真低、效果好,信噪比高,但使用中還要注意以下幾方面:

1、要確保在安全電壓內使用,最好用220V交流穩壓電源或直流高壓穩壓模組供電。

2、V+、V-誤差不要大於1V,並且正負電源、地要焊接牢固,焊接完畢確認無誤才能通電。

3、功放IC通電正常後的初始階段,其穩定性相對分立元件功放是較差的,因此,至少要「煲機」或小音量放送10分鐘以上,方能穩定且高效率地發揮其優異性能。

4、在製作功放中要嚴格一點接地,地線用多股粗銅線效果較好甚至還可用雙橋整流配合浮地技術,最大限度提高其信噪比。

5、如當地電網污染嚴重,低壓電網接有電焊機、矽整流器等電氣設備時,可使用電源濾波器,若還不能消除,則用電源隔離變壓器,但功率要有餘量。

6、要嚴格注意音響設備的開關次序,對於用Hi-Fi功放IC製作的功放,要牢記最後開機,最先關機。

7、新購來的功放IC上機前,最好採用插座,不要焊接,並固定好散熱器,通電後如發熱嚴重,並輸出直流,拆下可退回郵購單位。

8、為了避免功放IC輸出直流損壞音箱,一定要安裝一個喇叭保護器。

9、必須將系統設備良好接大地。因低壓配電線路三相負荷不對稱,會使中線帶電,而接大地後,電位為零,這樣對提高信噪比非常有利。方法是:用∮10mm長1.5m的圓鋼,用2.5mm2多股銅線焊接好(不能鉚接或纏上),插入戶外潮濕地中。

其它PCB布線時注意,電源腳與水溏不能太遠,太遠可加1000--470U放在它腳邊。
其它都是常識:如大電流地與信號地分開,等等。

保養維護

1.用戶應將功放放置在乾燥、通風的地方,避免在潮濕、高溫、油煙化學製劑有腐蝕性的環境中工作。  

2. 用戶應將功放放置在安全、平穩、不易掉落的檯面或機櫃中使用,以免碰損或跌落在地上,將機器損壞或引起更大的人為災害,如火災、觸電等。   

3.用戶應將功放避開電磁干擾嚴重的環境,如日光燈鎮流器老化等放射的電磁干擾將會引起機器CPU程序錯亂,導致機器不能正常工作。 

7 功放 -相關詞條

複印機測謊儀
不鏽鋼霓虹燈
不粘鍋加濕器
微處理器加速器

8 功放 -參考資料

1.、http://www.wx189.com/dianqi/dqnews/200802/11/15501021.html
2、http://www.go-gddq.com/html/2006-05/402009.htm

功放:http://www.globalsources.com.cn/manufacturers/%B9%A6%B7%C5.html

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