2013年9月9日 星期一

音頻放大器 AUDIO AMPLIFIERS ( 搬家文 move from yahoo blog , Day 6 )

(本文譯自 Integrated Publishing AUDIO AMPLIFIERS

放大器頻率響應(Frequency response)在 15Hz 20kHz 範圍的,稱之為音頻放大器。放大器的頻率響應,可以用頻率響應曲線的圖形來表示。圖 1-22 是一個音頻放大器的理想頻率響應曲線。這條曲線在 15Hz ~ 20kHz 幾乎是「平坦」的,表示放大器的增益(gain),在 15Hz 20kHz 之間,都是一樣的。超過 20kHz 或者低於 15Hz,增益掉得非常快。放大器的頻率響應,由電路中的元件所決定。

1-22  - 音頻放大器的理想頻率響應曲線。

Figure 1-22. - Ideal Frequency response curve for an audio amplifier.

音頻放大器與其他放大器的差異,在於其頻率響應。在以後的章節中你將會看到,用來改變或延伸放大器頻率響應的技術與元件。電晶體本身對頻率響應的範圍,可以應付得很好,並不需要特殊的元件來延伸或修飾頻率響應。

你已經瞭解晶體放大器中所有元件的使用目的,在這裡要看一些音頻放大器的電路圖,以及討論其中元件的使用功能。


單級音頻放大器  SINGLE-STAGE AUDIO AMPLIFIERS

第一個單級音頻放大器如圖 1-23 所示,A 類、共射極(common-emitter)、RC 耦合的晶體音頻放大器。

C1  是耦合電容器,將輸入信號耦合至 Q1 的基極(base)。
R1  用來發展輸入信號,並提供 Q1 基極的偏壓。
R2  提供射極(emitter)偏壓,和 Q1 的溫度穩定性。
C2   R2 可能生成的回授信號,提供反耦合作用。
R3   Q1 的集極(collector)負載,發展輸出信號。
C3  則將輸出信號耦合到下一級去。
Vcc 是集極供應電壓(collector-supply voltage)。
因為電晶體是共射極(common-emitter)結構,它提供電壓放大,而輸入與輸出信號呈 180° 相位差。

Figure 1-23. - Transistor audio amplifier.

電路中沒有什麼新奇的東西,你應該對當中所有元件的功能,都充分瞭解。如果不是,那應該回頭看看早先提過的相關章節。


第二種單級音頻放大器如圖 1-24 所示。A 類、共源極(common-source)、RC 耦合的 FET (場效電晶體)音頻放大器。

C1  是耦合電容器,將輸入信號耦合至 Q1 的閘極 gate)。
R1  用來發展Q1 閘極(gate)的輸入信號。
R2  提供 Q1 源極(source)偏壓。
C2   R2 可能生成的回授信號,提供反耦合作用(以避免影響到 Q1 的源極)。
R3   Q1 的汲極(drain)負載,發展輸出信號。
C3  則將輸出信號耦合到下一級去。
VDD Q1 汲極供應電壓(drain -supply voltage)。
因為電晶體是共源極(common-source)結構,輸入與輸出信號呈 180° 相位差。

Figure 1-24. - FET audio amplifier.


第三種單級音頻放大器如圖 1-25 所示。A類、共射極(common-emitter)、變壓器耦合的電晶體音頻放大器。輸出裝置(喇叭)連到變壓器的次級線圈。

C1  是耦合電容器,將輸入信號耦合至 Q1 的基極(base)。
R1  用來發展輸入信號。
R2  提供射極(emitter)偏壓,和 Q1 的溫度穩定性。
C2   R2 的反耦合電容器。
R3   Q1 的基極(base)偏壓。
T1  的一次線圈 集極負載,生成輸出信號。
T1  將輸出信號耦合至喇叭,並提供電晶體輸出阻抗(中等),與喇叭阻抗(低)之間的阻抗匹配。

Figure 1-25. - Single-stage audio amplifier.


相位分歧器  PHASE SPLITTERS

有時後,會有需要提供兩個振幅相同,彼此相位相差 180° 的信號(這種應用在以後章節會提到),而這可以用相位分歧器(PHASE SPLITTERS),從一個輸入信號來提供。相位分歧器是一種裝置,可以從單一輸入信號,產生出不同相位的兩個信號。圖 1-26 是它的方塊圖。

Figure 1-26. - Block diagram of a phase splitter.

 有一種相位分歧器,可以由將變壓器中心抽頭相連做成。當變壓器二次側中心抽頭相連,會產生兩個振幅相同的信號,這些信號的相位會彼此相差 180°。所以一個二次側中心抽頭相連的變壓器,符合相位分歧器的定義。

電晶體放大器可以設計成一個相位分歧器,其中一個方法如圖 1-27 所示。

Figure 1-27. - Single-stage transistor phase splitter.

C1  是輸入信號耦合電容器,將輸入信號耦合至 Q1 的基極(base)。
R1  用來發展輸入信號。
R2   R3 發展輸出信號。R2 R3 的阻值相同,提供相同振幅的輸出信號。
C2   C3 將輸出信號耦合到下一級去。
R4   Q1 的基極(base 提供適當偏壓。
這個相位分歧器,實際上是一個單一電晶體,結合了共射極與共集極結構的特性。兩個輸出信號與輸入信號的振幅相同,而彼此相位相差 180°


假如輸出信號的振幅必須大於輸入信號,圖 1-28 的電路,一個兩級相位分歧器,就會被用上。

Figure 1-28. - Two-stage transistor phase splitter.

C1  將輸入信號耦合至 Q1 的基極(base)。
R1  用來發展輸入信號,並提供 Q1 基極的偏壓。
R2  提供偏壓,和 Q1 的溫度穩定性。
C2  反耦合 Q1 射極(emitter)信號。
R3  發展 Q1 的輸出信號。
因為 Q1 是共射極 common-emitter)結構, 輸出信號的相位與輸入信號差 180°,而振幅比較大。
C3  則將這個輸出信號經由 R4 耦合到下一級去。
R4  只容許小部份的這個輸出信號,加到 Q2 的基極(base)。
R5  發展這個輸入信號,並提供Q2 基極的偏壓。
R6   Q2 提供偏壓,與溫度穩定性。
C4  Q2 射極(emitter)的反耦合電容器。
R7  產生 Q2 的輸出信號。
Q2 是共射極 common-emitter)放大器結構, 輸出信號與 Q2 輸入信號 Q1 的輸出信號)呈 180° 相位差。 Q2 的輸入信號與原始輸入信號的相位相差 180°,所以 Q2 的輸出信號與原始輸入信號同相。
C5  將輸出信號耦合至下一級。
所以整個電路產生兩個輸出信號,彼此相位相差 180°,振幅相等,且都大於輸入信號。

Q.29 What is a phase splitter?


推挽放大器  PUSH-PULL AMPLIFIERS

相位分歧器的一種用途,是提供輸入信號到一個有兩晶體的單級放大器。這些電晶體被做成兩個輸出相位相差 180° 的組合,這樣可以比單一電晶體產生更多的增益。「推挽」放大器,用在需要高功率與高傳真的場合例如,收音擴大機的輸出級,公共廣播放大器,AM 調變器等。

1-29A 類晶體推挽放大器的電路圖,不過也可以用在 AB 類與 B 類工作。放大器的工作分類,早先已經有討論過。這個放大器的相位分歧器,使用的是變壓器 T1,雖然有前面提過的分歧器是可以硬用的。

R1  適當偏壓 Q1 Q2
T1  二次側提供兩個輸入信號給 Q1 Q2 的基極(base)。原始輸入信號的一半將由 Q1 放大,另一半由 Q2 放大。
T2  將放大的輸出信號結合(耦合),送到喇叭,並提供阻抗匹配。

Figure 1-29. - Class A transistor push-pull amplifier.


Q.30 What is one use for a splitter?
Q.31 What is a common use for a push-pull amplifier?
Q.32 What is the advantage of a push-pull amplifier?
Q.33 What class of operation can be used with a push-pull amplifier to provide good fidelity output signals?

沒有留言: