音頻功放失真

1、音頻功放失真音頻功放失真如何處理音頻功放失真如何處理音頻功放失真音頻功放失真是指重放音頻信號(hào)波形畸變的現(xiàn)象，通常分為電失真和聲失真兩大類。電失真就是信號(hào)電流在放大過程中產(chǎn)生了失真，而聲失真是信號(hào)電流通過揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器未能如實(shí)地重現(xiàn)聲音。無論是電失真還是聲失真，按失真的性質(zhì)來分，主要有頻率失真和非線性失真兩種。其中，引起信號(hào)各頻率分量間幅度和相位的關(guān)系變化，僅出現(xiàn)波形失真，不增加新的頻率成分，屬于線性失真。而諧波失真（THD）、互調(diào)失真（

2、IMD）等可產(chǎn)生新的頻率成分，或各頻率分量的調(diào)制產(chǎn)物，這些多余產(chǎn)物與原信號(hào)極不和諧，引起聲音畸變，粗糙刺耳，這些失真屬于非線性失真。在這里，分別對(duì)諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)互調(diào)失真（TIM）、交流接口失真（IHM）等加以討論。音頻功放電路音頻功放電路１諧波失真諧波失真是由功放中的非線性元器件引起的一種失真。這種失真使音頻信號(hào)產(chǎn)生許多新的諧波成分，疊加在原信號(hào)上，形成了波形失真的信號(hào)。將各諧波引起的失真疊加起來，就是總諧波失真度，其值常用輸

3、出信號(hào)中的所有諧波均方根值與基波電壓有效值之比的百分?jǐn)?shù)來表示。在這里，基波信號(hào)就是輸入信號(hào)，所有諧波信號(hào)為由非線性失真引入的各次諧波信號(hào)。顯然，該百分?jǐn)?shù)越小，諧波失真越小，電路性能越好。目前，Ｈｉ－Ｆｉ功放的諧波失真一般控制在0.05%以下，許多優(yōu)質(zhì)功放的諧波失真已小于0.01%，而專業(yè)級(jí)音頻功放的諧波失真度一般控制在0.03%以下。事實(shí)上，當(dāng)總諧波失真度小于0.1%時(shí)，人耳就很難分辨了。另需說明的是，對(duì)于一臺(tái)指定的音頻功放而言，例如，

4、某音頻功放的總諧波失真指標(biāo)表示為THD0.009%(1W)。初看起來，似乎總諧波失真很小，但它只是在輸出功率為1在輸入脈沖性瞬態(tài)信號(hào)時(shí)，因電路中電容（如滯后補(bǔ)償電容、管子極間電容等）的存在使輸出端不能立即得到應(yīng)有的輸出電壓（即相位滯后）而使輸入級(jí)不能及時(shí)獲得應(yīng)有的負(fù)反饋，放大器在這一瞬間處于開環(huán)狀態(tài)，使輸入級(jí)瞬間過載，此時(shí)的輸入電壓比正常時(shí)要高出好幾十倍，導(dǎo)致輸入級(jí)瞬間的嚴(yán)重削波，這一削波失真稱為瞬態(tài)互調(diào)失真。它實(shí)質(zhì)上是一種瞬態(tài)過載現(xiàn)象

5、。由于膽機(jī)抗過載能力強(qiáng)，放大倍數(shù)低，沒有深度級(jí)間負(fù)反饋，僅有一些局部負(fù)反饋，因而不易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。而一般石機(jī)都采用了大環(huán)路深度負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)來滿足低失真、寬頻帶的要求。可見，瞬態(tài)互調(diào)失真主要發(fā)生在石機(jī)中。此外，音量大、頻率高、動(dòng)態(tài)范圍大的節(jié)目源最容易產(chǎn)生瞬態(tài)互調(diào)失真。原因在于：音樂在零信號(hào)電平附近的時(shí)間變化率最大，會(huì)使聲音變得不完全清晰，特別是中低檔石機(jī)，往往出現(xiàn)在高頻部分，產(chǎn)生尖硬、刺耳的感覺，即所謂的“晶體管聲”和“金屬聲”。瞬態(tài)互

6、調(diào)失真是在20世紀(jì)70年代提出來的一項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，主要由音頻功放內(nèi)部的深度負(fù)反饋引起的。被公認(rèn)為是影響石機(jī)音質(zhì)，導(dǎo)致“晶體管聲”和“金屬聲”的罪魁禍?zhǔn)?，人們?duì)此極為重視。改善ＴＩＭ可從其形成機(jī)理入手，常采用的方法有：1)將放大器的開環(huán)增益和負(fù)反饋量分別控制在50dB和20dB左右；2)選用高ｆT的管子，前級(jí)采用ｆT大于100MHz的管子，末級(jí)功率管的ｆT應(yīng)大于20MHz，盡量拓寬電路的開環(huán)頻響，并加大各級(jí)自身的電流負(fù)反饋，取消大環(huán)路負(fù)反饋

7、。目前有部分功放（如鐘聲JA100）的末級(jí)擴(kuò)流電路不介入環(huán)路負(fù)反饋，其目的之一便在于此；3)采用全互補(bǔ)對(duì)稱電路，提高功率輸出級(jí)的工作電流，并在輸出級(jí)前增設(shè)緩沖放大級(jí)，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)；4)取消相位滯后電容，改滯后補(bǔ)償為超前補(bǔ)償，即不用滯后補(bǔ)償電容，而在大環(huán)路反饋電阻上并聯(lián)一只適當(dāng)容量的小電容；5)適當(dāng)加大輸入級(jí)的靜態(tài)電流，增大其動(dòng)態(tài)范圍，并在其輸入電路中設(shè)置低通濾波器，消除80kHz以上的高頻雜波信號(hào)，防止高頻干擾信號(hào)導(dǎo)致輸入級(jí)瞬間過

8、載。轉(zhuǎn)換速率過低引起的失真轉(zhuǎn)換速率指音頻設(shè)備對(duì)猝發(fā)聲信號(hào)或脈沖信號(hào)的跟蹤或反應(yīng)能力，是反映功放電路瞬態(tài)應(yīng)變能力的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)換速率過低引起的瞬態(tài)失真是由于放大器輸出信號(hào)的變化跟不上輸入信號(hào)的迅速變化而引起的。如果給放大器輸入一個(gè)足夠大的脈沖信號(hào)時(shí)，其電壓的最大變化速率應(yīng)是電壓上升值與所需時(shí)間之比，單位是每秒上升多少伏，寫成數(shù)字表達(dá)式為SR=Vμｓ。SR對(duì)高保真功放來說，它直接影響放大器的瞬態(tài)響應(yīng)和反應(yīng)速度，SR值高的功放，解析力、層次感

9、及定位感都好，聽感佳，重放流行音樂更是如此。SR數(shù)值的大小與功放的輸出電壓和輸出高頻截止頻率等有關(guān)，輸出功率大的，SR值就大；高頻截止頻率高的，SR值也大，優(yōu)質(zhì)功放的SR值可達(dá)100Vμｓ。為了提高功放的SR值，通常采用超高速、低噪聲的管子，但SR值過高，易使電路自激，穩(wěn)定性變差。此外，前級(jí)電路的SR值不應(yīng)高于后級(jí)電路，否則易引起瞬態(tài)互調(diào)失真。順便多說幾句，功放的SR可用示波器來估測，方法是先給音頻功放饋送一方波信號(hào)，作為輸入信號(hào)，其輸

10、出信號(hào)波形前沿上升至額定值所需時(shí)間，所得的結(jié)果用Vμｓ表示便是轉(zhuǎn)換速率的大小。顯然，如果音頻功放能夠很好地處理方波信號(hào)，那就表明它具有很好的轉(zhuǎn)換速率和較寬的頻率特性。4交流接口失真交流接口失真是由揚(yáng)聲器的反電動(dòng)勢通過線路反饋到電路而引起的。改善這種失真的方法有：1)減少電路級(jí)數(shù)，適當(dāng)加大電路的靜態(tài)工作電流；2)選擇適合的揚(yáng)聲器，使阻尼系數(shù)更趨合理；3)采用大容量優(yōu)質(zhì)電源變壓器，并適當(dāng)提高濾波電容的容量，在濾波電容上并聯(lián)小容量ＣＢＢ電容。