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電子分頻前后級(jí)放大器后級(jí)部分

出處:TDB 發(fā)布于:2007-04-29 10:40:36

二.四通道功率放大器
電子二分頻前級(jí)相配合,功率放大器部分由4個(gè)通道構(gòu)成――左右聲道各有一個(gè)高音功率放大器和一個(gè)低音功率放大器。、給出了一個(gè)聲道的高音功率放大器和低音放大器的原理圖,另外一個(gè)聲道完全相同。
1.高音功放
高音功放主要由推動(dòng)級(jí)、推動(dòng)變壓器和電流輸出級(jí)三部分構(gòu)成。推動(dòng)級(jí)UT1由我們熟知的集成功率放大器LM1875T構(gòu)成。由于LM1875T的在電源電壓為±15V時(shí)的靜態(tài)電流高達(dá)50-60mA,而推動(dòng)變壓器的初級(jí)阻抗是約40Ω,所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)推動(dòng)變壓器時(shí),輸出電流不會(huì)超過100mA,因此在絕大部分情況下,LM1875T都工作在甲類狀態(tài)下,使其發(fā)揮出了的性能優(yōu)勢(shì),讓這名老兵煥發(fā)出了第二青春……的試聽效果也充分證明了這點(diǎn),算是本人的一個(gè)創(chuàng)造吧!

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推動(dòng)變壓器T01事實(shí)上是一個(gè)升壓比為1:12的寬頻帶升壓變壓器。這里使用變壓器的根本原因,在于MOSFET功率管是電壓驅(qū)動(dòng)元件,即使在頻率較高時(shí),也只需要很小的驅(qū)動(dòng)電流。這種方式的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是省略了推動(dòng)級(jí)的輔助電源,用±15V的電壓就可以產(chǎn)生幾十甚至上百伏的驅(qū)動(dòng)電壓。推動(dòng)變壓器使用0.35mm的高矽硅鋼片優(yōu)質(zhì)鐵心分層繞制,由于體積小,所以簡(jiǎn)單的繞制方法就能得到很高的性能,實(shí)測(cè)頻響不劣于20Hz(0dB)-50kHz(-3dB),完滿足全頻帶Hi-Fi放音的要求。
電流輸出級(jí)QT1、QT2由一對(duì)Hi-Fi名管2SK1058/J162構(gòu)成互補(bǔ)推挽電路。RT17、RT18、RT7、RT 8、RT9、RT10和RVT1、RVT2構(gòu)成了MOSFET的偏置電路,VT1、VT2用于QT1、QT2的限流保護(hù),約4A時(shí)開始動(dòng)作。T01的次級(jí)通過耦合電容CT5、CT6直接驅(qū)動(dòng)QT1、QT2兩只功率管。其他部分均屬常用的成熟電路。
值得一提的是本電路采用了交直流雙環(huán)負(fù)反饋的電路模式。由RT3、RT2構(gòu)成了LM1875T的直流負(fù)反饋回路,而RT4和RT2又構(gòu)成了交流負(fù)反饋回路。由自動(dòng)控制理論可知,雙環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)要好于單環(huán)系統(tǒng),因此這種電路模式對(duì)抑制瞬態(tài)失真有更好的效果。同時(shí),推動(dòng)變壓器的感性輸出與MOSFET的容性輸入結(jié)合使用,幾乎可以從根本上消除瞬態(tài)尖峰的出現(xiàn)。因此盡管電路的轉(zhuǎn)換速率不是很高,而且頻響也沒有一般放大器常見的幾百kHz的帶寬,但聽感卻非常。
另外UT1的±15V電源的兩只繼電器K1、K2,通過接口JP1或者JP2(二者等效)控制其通斷,用于控制高音功率放大器是否工作。JP1或JP2的連接方式見后面介紹。當(dāng)K1、K2釋放時(shí),功率管QT1、QT2失去偏置,容易出現(xiàn)輸出中點(diǎn)電位偏移的現(xiàn)象導(dǎo)致?lián)P聲器保護(hù)電路誤動(dòng)作,因此增加了電阻RT17、RT18用于穩(wěn)定中點(diǎn)電位。
2.低音功放
低音功放的原理圖見,與基本相同,只是電流輸出級(jí)使用了3對(duì)MOSFET功率管互補(bǔ)輸出。由于高音和低音功放安裝在一塊PCB上,所以要求電源供應(yīng)充足,因此無論是±15V還是±37V的電源連接器,都采用了多引腳并聯(lián)的連接方式,如中的Jv1A、Jv1B、Jv1C等。由于電流級(jí)并聯(lián)的管子增加,所以MOSFET的輸入電容也隨之增加了幾倍,所以對(duì)頻響的影響就不容忽視。實(shí)測(cè)推動(dòng)變壓器的直流電阻約950Ω,每只K1058的輸入電容是600p,J162的輸入電容是900p,經(jīng)計(jì)算得到 -3dB開環(huán)帶寬約為38kHz。因?yàn)橥苿?dòng)變壓器包含在負(fù)反饋回路之內(nèi),所盡管沒有仔細(xì)計(jì)算,但總體的帶寬肯定足足夠用。限流保護(hù)部分的動(dòng)作電流在12A左右。

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整個(gè)功率放大板的PCB見,左右聲道各一塊。

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整機(jī)效果:

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電子分頻前后級(jí)放大器后級(jí)部分(二)


3.電源和喇叭保護(hù)電路

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電源和保護(hù)電路部分見,PCB板見。主電源整流橋直接固定在散熱器上,因此在PCB上沒有安裝位置。±15V輸出由7815和7915實(shí)現(xiàn)。保護(hù)電路由一只LM556N及其外圍電路構(gòu)成。圖中,T1、T2和T3構(gòu)成了中點(diǎn)電位檢測(cè)電路;半個(gè)556與RP4、CE9構(gòu)成了開機(jī)延時(shí)電路;另外半個(gè)556與D1、RP1、RP2、CE8構(gòu)成了關(guān)機(jī)喇叭快速斷開電路;兩只繼電器KL1、KL2控制高低音喇叭的連接與斷開。整機(jī)使用一只500VA的環(huán)形變壓器供電:主電源28V+28V/8.4A,輔助電源16V+16V+16V/0.5A。喇叭保護(hù)繼電器的容量是2*8A/250V,12V驅(qū)動(dòng)。

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4.輸入和控制電路

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輸入電路原理見,PCB見。圖中Jin是2*2的RCA信號(hào)輸入插座,前級(jí)分頻后的左右聲道的高低頻信號(hào)由此輸入,Jout是連接功放板的接插排,分別向左右聲道功放板輸出高低頻信號(hào);Jfo用于直接輸出左右聲道的低頻信號(hào),為外接低音箱而準(zhǔn)備。Jcn是工作模式選擇輸出接口,其中1-4腳用于連接中的繼電器控制接口JP1或者JP2,每塊功放板上連接一個(gè);5-7腳用于控制面板上的工作模式指示燈,當(dāng)SW連接到不同檔位時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。Jvp是12V控制電源接口。

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下面主要說明一下工作模式開關(guān)SW的用途。本機(jī)的工作模式一共有三種,均由SW設(shè)定,為放大器提供了多種用法,下面分別說明。
種模式:標(biāo)準(zhǔn)前級(jí)分頻模式(4in/4out)。當(dāng)SW的1-2端閉合時(shí),繼電器JS1釋放,這時(shí)如果Jin輸入4路音頻信號(hào),則直接通過4個(gè)隔直電容(可省略)從Jout直接輸出到功放板,12V的直流電壓通過DK1輸出到Jcn的1、4腳,通過JP1或JP2控制功放板上的繼電器K1、K2吸合,高低音的功放電路都正常工作在分頻狀態(tài)。
第二種模式:雙放大器功率分頻模式(2in/4out)。當(dāng)SW的1-3端閉合時(shí),JS1吸合,如果這時(shí)只有左右聲道的全頻帶信號(hào)從Jin的低頻輸入端輸入,則信號(hào)也同時(shí)被輸出到Jout的高音信號(hào)的輸出端,12V電源也通過DK2輸出到Jcn的1、4腳,功放板上4個(gè)放大器都工作在全頻帶狀態(tài),可用于"雙放大器"模式的功率分頻。
第三種模式:雙聲道模式(2in/2out)。當(dāng)SW的1-4端閉合時(shí),JS1釋放。如果這時(shí)如第二種模式一樣,僅從Jin的低頻輸入端輸入左右聲道的全頻帶信號(hào),那么高音功放將無信號(hào)輸入。由于這時(shí)Jcn的1、4腳也沒有12V的控制電壓輸出,則K1、K2釋放,左右聲道的高音功放因±15V電源被切斷而停止工作,也不消耗電能。這時(shí)整個(gè)放大器就是一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的Hi-Fi立體聲放大器
5.組裝調(diào)試
除電路圖中標(biāo)注出的以外,電阻均選用1/4W的金屬膜電阻,小容量電容使用CBB電容即可。功率管的配對(duì)誤差要求也不高,在0.5A配對(duì)誤差小于20%即可使用。注意LM1875T要安裝上散熱面積不小于30cm2的散熱片。整機(jī)的調(diào)試非常簡(jiǎn)單,主要需要調(diào)試的只有靜態(tài)電流和中點(diǎn)電位。通過多次調(diào)整板子上每路功放的2個(gè)多圈電位器,就可以將靜態(tài)電流調(diào)整到預(yù)定值,并將輸出端中點(diǎn)電位調(diào)整到50mV以下,方法與其他功放相同。需要注意的是:首先要將多圈電位器調(diào)整到阻值的位置,±15V電源供電正常,并將功率管在散熱片上安裝好。如果靜態(tài)電流比較大,可以在調(diào)整時(shí)先調(diào)大5-10%,待熱均衡后電流會(huì)自動(dòng)降低到設(shè)定值。對(duì)于高音功放,靜態(tài)電流不要超過0.8A,低音功放部分每對(duì)管子不要超過0.5A。經(jīng)試驗(yàn)的靜態(tài)電流為:高音功放部分0.5A,低音部分共1.0A,這時(shí)聽感和耗電量達(dá)到一個(gè)比較好的均衡。對(duì)于2SK1058/J162而言,每個(gè)管子再增加靜態(tài)電流已經(jīng)很難聽出區(qū)別。事實(shí)上每對(duì)管子的靜態(tài)電流從0.2A變化到0.5A,聽感的差別已經(jīng)非常微小了。
經(jīng)實(shí)測(cè),本機(jī)的增益大約是23dB(15倍),配上合適的散熱片,通過調(diào)整靜態(tài)電流可以工作在甲類、甲乙類。輸出功率:低音為2*80W,高音為2*35W。各通道輸出功率10W時(shí),全頻帶失真度小于0.5%,信噪比 >85dB。
本機(jī)輸出端有兩組2*8個(gè)輸出端子,可同時(shí)駁接兩對(duì)揚(yáng)聲器,通過面板左側(cè)的A/B切換開關(guān)來切換。由于分頻前級(jí)內(nèi)已經(jīng)將高音信號(hào)反相,所以在連接高音單元時(shí)不能反相連接。

整體效果:

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關(guān)鍵詞:電子分頻前后級(jí)放大器后級(jí)部分LM1875T781579152SK1058LM556NK1058J162250VRT10RT17

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