功放俗稱“擴(kuò)音機(jī)”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(tǒng)功放的作用功不可沒。功放是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備,它的任務(wù)是把來自信號源(專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來自調(diào)音臺)的微弱電信號進(jìn)行放大以驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)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(jìn)行放大后,產(chǎn)生足夠大,功放的電流去推動揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動態(tài)以及不同的使用范圍和控制調(diào)節(jié)功能,不同的功放在內(nèi)部的信號處理、線路設(shè)計和生產(chǎn)工藝上也各不相同。
開關(guān)電源的高頻變換電路形式很多,常用的變換電路有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。半橋式變換器電路因為比普通單端式電路輸出功率大得多,比較適合在瞬時輸出功率大、動態(tài)范圍大的音頻功率放大器中使用,此外高頻變壓器初級在整個周期中都流過電流,能防止高頻變壓器磁芯出現(xiàn)單向偏磁發(fā)生磁飽和,磁芯體積利用得更加充分,在同樣的功率下磁芯可用得更小。同時它又克服了推挽式電路的缺點(diǎn),對功率晶體管配對程度要求較低,對晶體管耐壓和輸入濾波電容耐壓要求也比較低。加上它比全橋式變換器結(jié)構(gòu)簡單、成本低,所以它是音頻功率放大器開關(guān)電源首選的變換形式。
單只三極管輸出的功放電路輸出小、效率低,日用電器中已很少見。目前常采用的是推挽電路形式。圖1是用耦合變壓器的推挽電路原理圖。它的特點(diǎn)是三極管靜態(tài)工作電流接近于零,放大器耗電及少。有信輸入時,電路工作電流雖大,但大部分功率都輸出到負(fù)載上,本身損耗卻不大,所以電源利用率較高。這個電路中每只三極管只在信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通工作,為避免失真,所以采用兩只三極管協(xié)調(diào)工作的方式。圖中輸入變壓器B1的次級有一個接地的中心抽頭。在音頻信號輸入時,B1次級兩個大小相等、極性相反的信號分別送到BG1和BG2的發(fā)射結(jié)。在輸入信號的正半周時間里,BG1管因加的是反向偏壓而截止,只有BG2能將信號放大,從集電極輸出;而在信號負(fù)半周,BG1得到正高偏壓,能將這半個周期的信號放大輸出,而BG2卻截止。電路中的兩只三極管雖然各自放大了信號的半個同期,但它們的輸出電流是分先后通過輸出變壓器B2的,所以在B2的次級得到的感應(yīng)電流又能全成一個完整的輸出信號。
這個功放電路中,為了解決阻抗匝配和信號相位等問題,輸入與輸出變壓器是不可少的。但是,優(yōu)質(zhì)變壓器的制作在材料和工藝上都比較困難,它本身總還要消耗一部分能量,降低電路的效率,而且變壓器的頻率特性不好,使電路對不同頻率信號輸出很不均勻,會造成失真,所以為了提高功放質(zhì)量,人們更多地使用無變壓器(OTL)功率放大電路。圖2是互補(bǔ)對稱推挽功放電路原理圖。這里用了兩只放大性能相同,而導(dǎo)電極性相反的三極管(稱為互補(bǔ)管)。圖中BG1是NPN管。放大器輸入交流信號的正半周時,對BG1管來說,基極電壓為正極性,發(fā)射極為負(fù)極性,發(fā)射結(jié)有正向偏壓,三極管能夠工作。但BG2卻因發(fā)射結(jié)加了反向偏壓而截止。因此,信號的正半周由BG1管放大。在信號負(fù)半周時,情形正相反,BG2管能夠工作,將信號的負(fù)半周放大。放大后的信號由兩只三極管輪流送出,在揚(yáng)聲器上重新合成完整的信號。