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“科胜讯杯”电子制作大赛无源功放技术辅导李小根2012.11（一）工作原理分析“无源功放”工作原理一、电子开关部分：在电路中，Q1负责整机电源的开关，当Q1有基极电流时，三极管就会导通，当Q1没有基极电流时，三极管就会截止。Q2是Q1的基极电流放大管，由于K1处于关断时，Q1的基极是高电平，Q1可靠的截止Q2也截止。当K1闭合时，Q1饱和，Q2也饱和。Q2的电流经Q1放大后可以达到数百mA级，可以满足该功放所需的电流。二、音频信号输入部分：输入信号来自于标准的耳机插头，它可以插在电脑、MP3、MP4乃至手机的音频输出等插座上，也可从这里输入其它音频信号。W1是一个特制电位器，实际上就等于是两个可以改变阻值的电阻。输入信号在这个可变电阻上进行我们需要大小的分压，然后再经C1送往放大器，这样就起到了调节音量的作用。三、电压放大部分:Q3是前置放大，灵敏度最高，放大倍数最大。采用专门退耦电源来供电，能有效降低噪声，由R4和C2组成退耦电路，R4的阻值越大，C2的容量越大，降低噪声的效果越好。Q3首先将来自音频插头的信号进行电压放大。Q4是推动（准功放）级放大。输入信号经过Q3、Q4两级放大后，具备了驱动Q5、Q6（输出级）的能力。四、|功率放大部分：Q5、Q6为一对末级互补输出对管，在工作时会发出较大的热量。R10和D1、组成Q5、Q6的偏置电路，当电流经过R10和D1产生约1.2V的电压，就会使Q5和Q6产生基极偏置电流，克服互补电路特有的交越失真。R8、C4组成自举电路，在信号的正半周，将R9供电电压举高，达到高于电源电压的效果，让Q6在信号正半周峰值时基极电流也不会变小，以此提高电路的效率。五、功放的电压放大倍数：C3、R5、R7组成负反馈电路！R7担任交、直流反馈。R5担任交流反馈，将R5短路，等于没有交流负反馈，放大倍数最大，可以达到数十万倍以上，会造成自激震荡而烧毁功放管！当阻值取很大时，等于将R7开路，这时，电路的放大倍数等于1，（直流反馈量）放大倍数最小的情况是输入电压和输出电压相等，这时的功放相当于一个射极跟随器。好处是降低了输出阻抗，增加了带负载的能力。功放Av=R7/R5=1000/22=45.5倍六、互补电路精妙绝妙的元件：C8是输出耦合电容。有音频信号输入时，Q6、Q5的发射极电压会大幅度的变化，这个变化的信号中有一个直流分压存在，不能直接加到喇叭上，必须经过一个隔直通交的电容隔开。当Q5导通时Q6是截止的，Q5的电流必须由C8放电来提供，所以C8起到了Q5工作电压的作用，这才使得该结构的电路能够在线性电路中正常工作，这就是C8的精妙绝伦之所在。七、改善音质与消除噪声的措施：C5是高频中和电容！该电容主要是为了减小高频的增益，当高频过强时，听起来会感觉声音尖、剌耳，当高频增益太强时，甚至出现高频寄生振荡，严重影响功放电路效率和音质，严重时只有噪声没有信号，甚至造成功放管过载而发烫烧毁！这也是基层放大器烧毁的主要原因！C9是输出端高频短路电容。对于高频信号来说，喇叭的等效阻抗要比低频高得多，同时高频信号更容易通过分布电容向四处传输，产生高频振荡从而影响音质。因此，实际上应用中，该电容对音质影响较大，（含集成电路功放），有的电路中如果没有这个电容，甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204之间，并且一般都要串联一个1-10欧姆的电阻，只保留极小的高频电压，可以达到让声音比较悦耳的效果。C9是输出端高频短路电容。对于高频信号来说，喇叭的等效阻抗要比低频高得多，同时高频信号更容易通过分布电容向四处传输，产生高频振荡从而影响音质。因此，实际上应用中，该电容对音质影响较大，（含集成电路功放），有的电路中如果没有这个电容，甚至完全无法工作。该电容一般取值在104-204之间，并且一般都要串联一个1-10欧姆的电阻，只保留极小的高频电压，可以达到让声音比较悦耳的效果。（二）常见故障分析“无源功放”下述故障原因均在直流状态基本正常的条件下分析得出温馨提示：喇叭里没有声音1、喇叭损坏；2、信号输入线开路或短路；3、R5或C3开路；4、R5太大；5、C8开路；6、电源不通；7、电路内有焊点短路或虚焊。信号没有放大1、R5或C3开路；2、R5较大；3、元件参数错误；4、三极管HFE太小；5、三极管型号装错。放大倍数太小1、音量开得太大；2、R5较大；3、元件参数错误；4、三极管HFE太小。噪声太大1、C5开路或太小；2、R11太大或C9开路；3、元件参数错误；4、电解电容装反；5、喇叭有摩擦现象；6、电源质量太差或电池快要用完。音量太小1、喇叭质量差；2、音量开得太小；3、信号输入线焊错位置；4、元件参数错误；5、Q3或Q4三极管HFE太小或型号错误；6、R5阻值太大等。声音失真怎样判断音频失真1、示波器波形分析法；2、听声音方法；1、交越失真波形一示波器中看到这种失真时音频表现是有堵塞，梗阻感觉，没有噪音时也难听懂内容。声音发“烂”好似大舌头说话的现象。声音越小该现象越严重。示波器中看到这种失真时音频表现同前例。1、交越失真波形二示波器中看到这种失真时音频表现同前例。解决办法：改变R10的阻值，将功放官的静态电流调到1.5±0.5mA内，调不到该值表示电路、元件、功放管等可能有故障。1、交越失真波形三上管饱和失真示波器中看到这种失真时音频表现是当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。下管饱和失真示波器中看到这种失真时音频表现是当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。排除方法：调节W2使中点电压≈1/2电源电压，或电路有其他故障。示波器中看到这种失真时音频表现是：当音量开小时正常，开大后就听不太清楚了。原因：“静态电流”太大；三极管放大倍数太小；R5阻值太大；有三极管已经损坏。上、下管同时饱和失真示波器中看到这种失真时音频表现是：不论音量开大或关小时音质均不好听，严重时也听不清内容。原因：上、下两只功放管的放大倍数（HFE）差别太大。上、下波形都是圆滑的但差别太大没有失真的波形示波器中看到这种波形时表示基本正常尽量开大音量电位器到刚好无失真时计算放大倍数。如果放大倍数太小，可能是：“静态电流”太大；三极管放大倍数太小；有三极管已经损坏；或有器件安装错误；或R5太大。噪音太大的波形示波器中看到这种波形时表示电路中干扰太大由于该功放属于基本放大器，噪声较大是正常的，但不应影响正常声音的辨别，若噪音太大的可能是：R11或C9开路或参数不正确；有三极管已经损坏或安装错误；或有其它器件安装错误；或R5太小。（三）音频功率放大器的调试方法静态调试是电子电路正常工作的基本条件，一点也马虎不得的。何为“静态调试”：只向电路中加入工作电源，不向输入端加入任何信号。1、首先用W2调节中点电压，这是决定Q5和Q6功放管的安全，也是功放能够输出最大幅度交流电压的保证，唯有此时才能达到放大倍数做到最大的效果。2、然后测试或调节功放管的“静态电流”，改变R10的阻值就可调节该电流。该电流应当在1.5±0.5mA内,该电流偏小就会出现交越失真；偏大就会出现饱和失真.太大时（≥10mA）就会使功放管发烫甚至烧毁！！！下面就是失真的波形极其原因分析，供大家参考。下面就是在动态调试时出现的失真波形及其原因分析，供大家参考。1、交越失真波形：中部出现折断现象。2、在没有交越失真的情况下，逐渐加大输入信号，直到波形的上、下同时出现被削平的失真波形时，用双踪示波器对比输入和输出信号的幅度，计算出最大不失真电压放大倍数。当出现下面的波形时表示出现了失真，可以微调中点电压或静态电流来加以改善。3、当工作电压为4.5V时，Vpp的幅值应当在4V左右，此时与输入幅度比较就可计算出最大电压放大倍数，Av=Vo/Vi4、饱和失真波形：上、下都被切平或变“胖”，表示静态电流偏大或输入信号太大。5、上管饱和失真波形：表示中点电压偏高，可以微调W2使其达到上下波形都同时出现失真为最佳状态。6、下管饱和失真波形：表示中点电压偏低，可以微调W2使其达到上下波形都同时出现失真为最佳状态。7、上、下波形不对称：上面很胖表示上管Q6的放大倍数比下管Q5的小，同理下面很胖表示下管Q5的放大倍数比上管Q6的小。8、用R5可以适当调节放大倍数，该电阻的值越小，放大倍数就越大，但噪音也会同时变大，应在噪声允许的条件下，使放大倍数最大。9、W1是音量调节电位器和电源软开关。当音量调至最小时电源关断。音量调至最大时，噪音不能太大，否则表示电路有故障或没调试到最佳状态。仅供参考，谢谢大家！