音量放大電路

① 音頻音響的功率放大器的工作原理是

功率放大器（英文名稱：power amplifier），簡稱「功放」，是指在給定失真率條件下，能產生最大功率輸出以驅動某一負載（例如揚聲器）的放大器。功率放大器在整個音響系統中起到了「組織、協調」的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個系統能否提供良好的音質輸出。

利用三極體的電流控製作用或場效應管的電壓控製作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極體的集電極電流在放大區中恆為基極電流的β倍，β是三極體的電流放大系數，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等於基極電流的β倍，然後將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流（或電壓）是原先的β倍的大信號，這現象成為三極體的放大作用。經過不斷的電流放大，就完成了功率放大。

傳統的數字語音回放系統包含兩個主要過程：

1、數字語音數據到模擬語音信號的變換（利用高精度數模轉換器DAC）實現；

2、利用模擬功率放大器進行模擬信號放大，如A類、B類和AB類放大器。從1980年代早期，許多研究者致力於開發不同類型的數字放大器，這種放大器直接從數字語音數據實現功率放大而不需要進行模擬轉換，這樣的放大器通常稱作數字功率放大器或者D類放大器。

A類放大器：

A類放大器的主要特點是：放大器的工作點Q設定在負載線的中點附近，晶體管在輸入信號的整個周期內均導通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由於放大器工作在特性曲線的線性范圍內，所以瞬態失真和交替失真較小。電路簡單，調試方便。但效率較低，晶體管功耗大，效率的理論最大值僅有25%，且有較大的非線性失真。因此效率比較低。

B類放大器：

B類放大器的主要特點是：放大器的靜態點在（VCC，0）處，當沒有信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。在Vi的正半周期內，Q1導通Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當Vi為負半波正弦波，所以必須用兩管推挽工作。其特點是效率較高（78%），但是因放大器有一段工作在非線性區域內，故其缺點是「交越失真」較大。即當信號在-0.6V~ 0.6V之間時，Q1、Q2都無法導通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設計師摒棄。

AB類放大器：

AB類放大器的主要特點是：晶體管的導通時間稍大於半周期，必須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，晶體管功耗較小的特點。

C類放大器：

C類放大器主要特點是：晶體管僅在輸入信號每個周期的很短時間內工作。電路工作時通常會給放大管提供一個負偏壓，以確保晶體管不會工作在乙類狀態。它的集電極負載不是電阻而是一個LC並聯諧振迴路，所以C類放大器也叫諧振放大電路。通過調節電容器的容值或電感器的感值從而達到選頻功能。C類放大器的轉換效率極高，可以達到98%。但是因為負載是諧振電路，電路經常工作在高頻狀態所以失真很大，因此C類放大器並不適合作為音頻功率放大器，反而因為它的可選頻率特性而被無線電界廣泛採用，所以通常作為射頻放大器、調諧放大器和倍頻器。

D類放大器：

D類（數字音頻功率）放大器是一種將輸入模擬音頻信號或PCM數字信息變換成PWM（脈沖寬度調制）或PDM（脈沖密度調制）的脈沖信號,然後用PWM或PDM的脈沖信號去控制大功率開關器件通/斷音頻功率放大器，也稱為開關放大器。具有效率高的突出優點。數字音頻功率放大器也看上去成是一個一比特的功率數模變換器.放大器由輸入信號處理電路、開關信號形成電路、大功率開關電路（半橋式和全橋式）和低通濾波器（LC）等四部分組成。D類放大或數字式放大器。系利用極高頻率的轉換開關電路來放大音頻信號的。

優點：

1）具有很高的效率，通常能夠達到85%以上；

2）體積小，可以比模擬的放大電路節省很大的空間；

3）無裂雜訊接通；

4）低失真，頻率響應曲線好。外圍元器件少，便於設計調試。

A類、B類和AB類放大器是模擬放大器，D類放大器是數字放大器。B類和AB類推挽放大器比A類放大器效率高、失真較小，功放晶體管功耗較小，散熱好，但B類放大器在晶體管導通與截止狀態的轉換過程中會因其開關特性不佳或因電路參數選擇不當而產生交替失真。而D類放大器具有效率高低失真，頻率響應曲線好。外圍元器件少優點。AB類放大器和D類放大器是音頻功率放大器的基本電路形式。

T類放大器：

功率放大器（圖2）

T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關狀態，效率和D類功率放大器相當。但它和普通D類功率放大器不同的是：

首先，它不是使用脈沖調寬的方法，Tripath公司發明了一種稱作數碼功率放大器處理器「Digital Power Processing （DPP）」的數字功率技術，它是T類功率放大器的核心。它把通信技術中處理小信號的適應演算法及預測演算法用到這里。輸入的音頻信號和進入揚聲器的電流經過DPP數字處理後，用於控制功率晶體管的導通關閉。從而使音質達到高保真線性放大。

其次，它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜並不是集中在載頻兩側狹窄的頻帶內，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細節在整個頻帶上都可「聞」。

此外，T類功率放大器的動態范圍更寬，頻率響應平坦。DDP的出現，把數字時代的功率放大器推到一個新的高度。在高保真方面，線性度與傳統AB類功放相比有過之而無不及。引用

② 在音響放大電路中,應選擇哪種類型的電位器來做音量控制使用

通常音響類電路中功放電位器的阻值多數為50K或者100K。電位器根據其電阻變化的形式可分為線型電位器、對數型電位器和指數型電位器三種，音響中前後級使用的音量電位器，通常選用的是對數型電位器,阻值大小的選擇主要根據音響前後級間的輸入輸出阻抗來選擇，使其達到阻抗匹配即可。電位器種類的選擇通常根據功放機的檔次來選擇，對於發燒級功放可以選擇精密刷絲式高檔電位器，也可選擇電阻步進式發燒級ALPS雙聯音量27型電位器RH2702-100KA 50K等。

③ 自製音頻放大電路，接5V電源

常用主板前置音頻介面AUDIO是按Intel® 的I/O面板連接規范設計的。針腳定義(AUDIO)如下:1 、AUD_MIC 前面板麥克輸入 2、 AUD_GND 模擬音頻電路用地線 3、 AUD_MIC_BIAS 麥克供電電源 4、 AUD_VCC 給模擬音頻電路用的已濾波的+5V供電5、 AUD_FPOUT_R 前面板右聲道音頻信號 6、 AUD_RET_R 前面板右聲道音頻信號返回 7、 HP_ON 保留給將來耳機放大電路用 8、 KEY 空針腳 9、 AUD_FPOUT_L 前面板左聲道音頻信號 10、AUD_RET_L 前面板右聲道音頻信號 AUDIO的十針設計可應用於帶有功率放大器和音箱的高檔機箱，也可以應用於普通機箱的前置耳麥插口。由於第4針腳是給功率放大器提供+5V電源用的，所以在連接普通機箱的前置耳麥插口是千萬不要把任何一條線連接到第4針腳，否則會燒主板和耳麥的。如果不使用前置音頻插口，針腳5 & 6 9 & 10 必須用跳線帽短接，這樣輸出信號才會轉到後面的音頻埠。否則後面的Line-Out音頻介面將不起作用。7條線與主板的前置音頻介面JAUD1的連接方式如下：麥克輸入（MIC IN） ————————>①地線（GND） ————————————>②麥克電源（MIC POWER） ——————>③面板右聲道輸出(LINE OUT FR)————>⑤面板右聲道返回(LINE OUT RR)————>⑥面板左聲道輸出(LINE OUT FL) ————>⑨面板左聲道返回(LINE OUT RL) ————>⑩請注意⑴AUDIO的麥克連接，MIC IN連接到1腳，MIC POWER連接到3腳，如果接反了會導致麥克沒有輸入或音量很小；⑵一定要連接地線，必須連接到2腳；⑶第5、9腳連接左右聲道輸出，第6、10腳連接左右聲道返回。二、其他幾種連接線的，可以參考以下（5根連接線）的接法：MIC POWER----接麥克供電電源MIC IN---------接麥克風輸入LINE OUT L-------接左聲道輸出LINE OUT R ------接右聲道輸出AUD_GND ------ 模擬音頻電路用地線AC-97 前置音頻1.MIC 前面板麥克風輸入信號（支持立體聲麥克風時會偏向)2.AUD_GND 模擬使用的接地3.MIC_BIAS 用於立體聲麥克風支持的麥克風電源 / 附加 MIC 輸入4.AUD_GND 模擬音頻電路使用的接地5.FP_OUT_R 至前面板的右聲道音頻信號（有耳機驅動功能）6.FP_RETURN_R 自前面板返回的右聲道音頻信號（拔出耳機時）7.AUD_5V 模擬音頻電路使用的過濾 +5 V8.KEY 無針腳9.FP_OUT_L 至前面板的左聲道音頻信號（有耳機驅動功能）10.FP_RETURN_L 自前面板返回的左聲道音頻信號（拔出耳機時）另:前置音頻線接法MIC IN ●1 2 ●GNDMIC VCC ●3 4 ●+5V(不接)SPK-R●5 6 ●RIN●7 8SPK-L●910 ●LIN各引腳定義：1. MIC_IN 前置麥克輸入。2 .GND 供模擬音頻電路使用的接地。3. MIC VCC 為麥克風麥克偏置電壓，可以不接。4 . +5V供模擬音頻電路使用的濾波 +5 V。不接5 .SPK-R 輸出給前置的右聲道音頻信號。6. RIN 從前置返回的右聲道音頻信號。7.無定義8.無針腳。9 .SPK-L 輸出給前置的左聲道音頻信號。10. LIN 從前置返回的左聲道音頻信號。如果主板後置音頻輸出不是2.1聲道,還要在BIOS裡面設置AC 97模式

④ 最簡單的聲音放大電路

頻放大器是在產生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號的設備，其重建的信號音量和功率級都要理想——如實、有效且失真低。音頻范圍為約20Hz～20kHz，因此放大器在此范圍內必須有良好的頻率響應（驅動頻帶受限的揚聲器時要小一些，如低音喇叭或高音喇叭）。根據應用的不同，功率大小差異很大，從耳機的毫瓦級到TV或PC音頻的數瓦，再到「迷你」家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦，直到功率更大的家用和商用音響系統的數百瓦以上，大到能滿足整個電影院或禮堂的聲音要求。

音頻放大器的發展先後經歷了電子管（真空管）、雙極型晶體管、場效應管三個時代。電子管音頻放大器音色圓潤、甜美，然而它體積龐大、功耗高、工作極不穩定，且高頻響應不佳；雙極晶體管音頻放大器頻帶寬、動態范圍大、可靠性高、壽命長，且高頻響應好，然而它的靜態功耗、導通電阻都很大，效率難以提高；場效應管音頻放大器具有與電子管同樣圓潤、甜美的音色，同時它的動態范圍寬，更重要的是它的導通電阻小，可以達到很高的效率。

此電路充分利用了常規通用的LM317電壓調整晶元，使其不僅完成對濾波後未穩電壓的穩壓功能，而且還實現了對駐極電容式麥克拾取的音頻信號進行放大的功能。駐極電容式麥克內含有一個基於JFET阻抗轉換器，使語音信號轉換為電流形式加到RP電阻上，引起相應的電壓變化。220V交流電經變壓器、橋式整流輸出36V未穩直流電，再經電容器濾波後饋入LM317的輸入在直流上的低阻音頻放大信號，輸出至揚聲器。實現電路如圖所示

音頻放大器

在電路安裝完畢後，首先應針對駐極電容式麥克兩輸入端電壓差進行調整。要求此電壓差小於1．25VDC。在LM317調整端於地之間接入一可調電阻Rp，調整此電阻便可實現所需限度。其次，麥克拾取的音頻信號易受外界雜訊的干擾，c1的加入可濾出一部分干擾信號，但對所需信號也進行了衰減。由於LM317的內部增益可以補償衰減部分，因此C1的引入所帶來的損耗可忽略不計。為了避免過分的損耗，C1的容值應盡可能低，本電路取15F。最後需要注意的是，電路正常工作時LM317晶元的最小工作電流要求為4mA，使用了一個負載電阻來吸收4mA電流。如果使用一低阻抗揚聲器，也必須引入此負載電阻，可以對信號失真進行補償。在實際電路中，如果使用8Q阻抗揚聲器，需使用至少420Q負載電阻補償可能引起的信號失真。

調節R1大小，使在最大輸出時信號不失真即可，減小R2可輸出更大的功率。如果有萬用表，可將三極體集電極電壓調為電源電壓的1/2左右。