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前级功放后级功放有哪些区别
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前级功放后级功放有哪些区别
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前级功放后级功放有哪些区别？
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A：前级功放接莲花头。也可以是卡龙头。前级功放也叫预功放，是将小信号变成稍大的信号，用于推动后级功放。前级功放线性好，信号失真少。
A：前级功放的专业叫法是：前置放大器
后级功放的专业叫法是：纯后级功放
纯后级功放需要前置放大器来推动，
纯后级功放功率一般很大都在几百瓦以上，通常用在一些专业场所，并且多台同时工作推动不同的音箱，由于它被本身不带前置放大电路所以也就没有低电平输入端口，没有话筒等高阻输入信号的插口，这就需要在他前面加前置放大器或调音台给信号来控制它。
前置放大器和纯后级功放也有合二为一的，通常功率不大300瓦以下，应用于比较小一点的场所，家庭使用或KTV等使用。
A：前级是电压放大，也是整套器材中对音色影响最大的部分
后级是电流放大，这才是真正的功放部分，它对动态和低频控制力方面影响大
而一般的功放应该叫做前后级合并式放大机才对
如果单论技术的话，前级比后级要求更精细，更难做好，如果要加特别的电源线的话，也绝对不能因为后级电流大而把好的线用在后级，
A：　　纯前级的作用是音频放大，因为一般输入的音频信号都很小，不能直接推动功放，因此必须加装前置电压放大级电路对信号先进行放大再推动功放。又由于输入信号的多元性，（各种输入信号的电压高低以及输入阻抗的高低等因素）因此前置放大级要根据输入信号的强弱设置成不同的放大倍率来适应。
希望我的回答可以帮到你。
A：单讲飞机可做的动作有所不同：3通：前进、后退；左转、右转；上升、下降；（3组动作为之3通）4通：前进、后退；左转、右转；上升、下降；左侧飞、右侧飞；（4组动作为之4通）
A：前级功放的专业叫法是:前置放大器
后级功放的专业叫法是:纯后级功放
纯后级功放需要前置放大器来推动，
纯后级功放功率一般很大都在几百瓦以上，通常用在一些专业场所，并且多台同时工作推动不同的音箱，由于它被本身不带前置放大电路所以也就没有低电平输入端口，没有话筒等高阻输入信号的插口，这就需要在他前面加前置放大器或调音台给信号来控制它。
前置放大器和纯后级功放也有合二为一的，通常功率不大300瓦以下，应用于比较小一点的场所，家庭使用或KTV等使用。
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追加悬赏:&力拔山兮气盖世 天逸AD-1PA后级功率放大器解析
来源：辩机
作者：责任编辑
前言&熟悉天逸音响产品型号的朋友都知道，AD-2SE是天逸Hi-Fi系列功放中最顶级的合并式甲类旗舰产品，多年来，其优异的音质音色和实实在在的用料，以及铁甲威龙的重量级形象，给广大有纯甲情结的朋友们留下了极其深刻的印象。事实上，这台刚刚问世的AD-1PA Hi-Fi纯后级旗舰功放，其主体电路和AD-2SE的电路是基本一致的，选用了全平衡传输及全平衡放大电路。这样将全对称和全平衡有机地融合为一体的电路形式，极大地改善了重放音乐的纯净度，极好地保留音乐各个声部的细节，从而基本达到了我们所追求的全平衡传输放大的至高境界。AD-1PA的电路设计，采用了音响界最为推崇的全平衡传输及放大方式：全对称、全平衡、差分输入到BTL(桥接)功率输出。由非平衡/平衡转换电路输入的热端信号分别由Q3/Q4/Q9/Q10/Q8/Q11/Q40(冷端由Q1/Q2/Q5/Q6/Q7/Q12/Q13)组成的共射基极(Cascode),与菱形电流镜像差动放大电路担纲小信号放大，该电路俗称钻石型差分镜像放大电路，其优点是动态大、驱动力强、转换速率高、谐波失真小、低噪音、瞬态响应好、线性度高、频率特性非常不错。共射基极电路的加入，可更好提高的频带，尤其是提高高频时的线性度，使高频响应更好、延展更高，高频的音乐解析力更佳，声音更见细腻和油润透明。输入到第二级，热端这时有由Q14和Q15(冷端由Q18和Q19)组成的差分电压放大电路。本机的主要增益来自于电流输出级，采用五级达林顿的差分BTL(桥接)功率输出电路，驱动力十分强劲，动态凌厉，大大提高了功放的阻尼系数，对于展现宏大音场，进一步提高声压、精确定位声音的位置和提高对喇叭的控制力功使其收发自如功不可没,而且减小了对电压放大级的影响，对进一步提高电压放大级的线性起到非常重要的作用。打开该功放的铝合金顶盖，可见该功放采用了独立屏蔽的三抽屉抗干扰结构，腔体设计属于发烧大手笔，可极大减少左右声道及强电对弱电部分的电磁影响，有利于进一步提高声道分离度。机器后面稳驻箱格的是1200W的高品质环牛，笔者在该机通电时特别将耳朵贴离变压器约2cm的位置，这么巨大的功率，并未听到任何异响，证实该变压器的确封装性能优异。机器中上部的格内是由16只总容量高达18万微法的ToneWinner音频专用订制版优质电解电容组成的滤波大水塘，这是天逸为整合品牌优势专门在名牌电容生产厂家贴牌批量订制的，实测指标超越时下许多大名鼎鼎的发烧级电解，可轻易征服众多大食量的高保真。不得不提的两项专利技术在天逸这台旗舰级纯甲类后级功放上，设计师除了将传统的高保真功放电路设计得尽可能完美之外，还为该功放植入了两项实用可靠的专利技术。专利一：功放内部高/低压两级电源智能切换管理技术(专利号：ZL.8)传统的高保真功放的电源设计，通常都是用一组固定电源供电，但是由于AB类功放、甲类功放的效率低，特别是小信号时功率管耗散功率更大，效率更低。在全球提倡环保节能理念的大趋势下，出现了两组或者多组电源切换供电的H类功放，即小信号时用低电压供电，大信号时用高电压供电，这样功放效率就得以大大的提高了。但是H类功放的高低电源是根据信号幅度大小实时转换的，转换开关二极管在大电流高速关断过程中容易产生尖峰叠加在电源上面，使得H类功放不可避免地出现关断失真，严重影响了功放的指标。针对这一现象，天逸的设计师在机内为AD-1PA设置了一个参考电压，与放大后的音频信号一同输入到比较保持电路进行大小比较，并根据比较结果输出相应的电平至转换控制电路，转换控制电路根据输入的电平高低选择导通用于输出高电压的第一初级线圈或用于输出低电压的第二初级线圈，从而实现音频功率的高电压和低电压之间的转换，并在高低压电源切换过程中由比较保持电路防止电平突然跳变，从而避免了H类功放出现的电源电压转换失真的现象。其电路设计巧妙、稳定可靠，整机效率高，既符合环保节能理念，又解决了高低电源的转换失真问题，大大提高了AD-1PA功率放大器的性能指标。专利二：～110V/～220V电源自动转换功能：(专利号：ZL.X)国际上不同国家和地区的电源电压主要为交流115V和交流230V，为了适应不同国家和地区的电压，很多音频功率放大器配置了～115V/～230V电源电压转换功能，即根据所处国家和地区的电压，调整实际接入音频功率放大器的电压。在实现这种电压的转换控制功能中，由于传统的手动转换方式不方便，正在逐步被淘汰，自动转换方式凭其智能化特点成为了主流。AD-1PA正是采用这种智能化自动转换方式专利技术，由机内专门的检测控制电路测试外部电源的电压，在外部电源电压为～115V时，使变压器的两组初级线圈相互并联，而在外部电压为～230V时，使变压器的两组初级线圈相互串联，由此用基本的电路元器件实现～115V与～230V电压的转换，并设置过压保护电路，能够在电压超过预设的电压上限值时，使变压器的两组初级线圈保持在串联模式，避免电源电压的误判，防止过高电压烧毁设备，起到保护作用。其电路设计合理、稳定可靠，并且待机状态下的能耗大为减小，弥补了目前音频功率放大器电压转换方式的缺点和不足，符合大多数国家和地区的规定，拓宽了产品的市场范围。试听感受及评价纯后级功放必须搭配合适的前级放大器方可正常工作，实际使用中可以为该后级选择的前级很多，包括其他品牌的晶体管前级或胆前级皆可以，本次试听时笔者身边正好有天逸新出的顶级旗舰AD-8PRE，而且外观和AD-1PA如出一辙，视觉上非常协调。虽然AD-8PRE属于6声道电子分音前级，但可以将其当成标准前级作为两声道输出(只是注意接线和选择设置即可)，正好可以和AD-1PA作琴瑟和鸣。为了展现该套顶级功放的最好水平，选择了出身名门但出名难推的丹拿信心C2。这对音箱我曾经用100W的纯甲类功放天逸AD-2SE来推，音质音色非常漂亮，给了我深刻的记忆。值得一提的是，丹拿信心C2虽然灵敏度有87dB，属于非常理想的高档Hi-Fi音箱，但它并不是很容易推好，以我的经验，非得要用100W以上的甲类功放方能让它出彩。高音非常纤细飘逸、中频音乐味非常醇厚圆润，低音更是量感十足，弹性惊人！播放蔡琴的渡口，那几声低音大鼓几乎有直沉地底的感觉，浓得无法再浓的音乐味中透出一股久违的高贵和优雅，让人有飘起来的轻松快感……这套组合让我见识了AD-8PRE前级搭配AD-1PA纯甲类后级功放来推丹拿C2，的确是一套让人有惊艳感受的Hi-End音乐中心，她让我领略了丹拿信心C2从未有过的最高水平！所以笔者认为，只要搭配够水准的音箱，这套功放的表现实在可以用遇强更强、好上加好、美到极致、妙到毫巅来表述！
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老蜗牛:家庭影院有没有必要上后级
来源：编辑部 阅读：
　　什么是后级?
　　在谈后级的作用之前我们先来给入门新人科普一下什么是后级。说到&后级&就有对应的&前级&。狭义的前级，指前级放大器，主要负责对来自与音源的信号进行解码、均衡、润色、电压放大等多种功能，然后送至后级放大器。
　　后级或者说后级功放，其作用就是负责对前级传过来的信号进行电流放大。还有一种就是合并式功放，相当于把前级和后级功能集成在一台机器里（集成多种功能的东西一般都不怎么样，专注才能出好效果）。
　　后级功放特点(援引百度百科)：
　　后级的输入讯号很单纯，就是承接前级的输出。但后级的负载是喇叭，这就是让许多音响迷，甚至杂志评论写手搞不定之处。后级是前级的负载，是高阻抗负载;喇叭是后级的负载，是低阻抗负载。看起来差不多，只差一个字，但阻抗的一高一低却造成「很容易推」或「推不动」现象。当前级接上高阻抗的后级，它主要提供适切的输出电压，因为后级扩大机的输入阻抗很少低于10K&O，有这种后级，但不多见，一般都是47K&O左右。当后级扩大机接上低阻抗的喇叭，它不但要提供适切的电压，也要提供足够的电流。除少数特例，目前喇叭阻抗很少高过8&O，甚至还低于4&O。而1K&O=1000&O。差异是不是很大?
　　所以Hi-End后级，不但讲求大功率输出，动辄数百瓦，每声道独立装箱，还特别注明是大电流设计，当负载阻抗降低一半，输出功率会提升至原来的两倍。若是输出电流能力不足，当负载阻抗降低时(某些喇叭在工作时，例如 Dynaudio，它的阻抗会随着讯号频率降低而降低)，若扩大机输出电流不够，就会产生切割─clipping。
　　下面是一些朋友关于后级的常见问题：
　　问：增加后级有什么意义，音质会有提升吗?
　　老蜗牛：市场经济时代，一切都已市场需求为导向。在影音行业里的直观表现就是很多用户希望用更低的价格买到器材，例如，很多功放厂家为了迎合消费者，故意生产出做工低廉，用料缩水，功率不足的器材，用户买回去之后发现根本无法发挥出音箱的性能，出来的声音绵软无力，拖泥带水，还有日系功放的功率计算标准太坑(不只是无意的还是故意的)，参数中的功率值除以三差不多才是标准功率大小(比如某款安桥功放标注功率120w，实际上能达到40w就不错了)，正是在这种情况下，后级的作用就凸显出来了，通过加后级的方式，能够极大地提升声音效果，比较明显的感觉就是声音量感更足，大动态收放自如，游刃有余，声音细节表现更好。
　　大推力后级和低端合并式功放相比，就像兰博基尼跑车和普通家用轿车发动机的区别（前提是你的车身、轮胎都能够承受并达到相应的档次，不然还是没有提升），强劲的动力可以给你&贴地飞行&的震撼体验，普通家用轿车也能跑，但是想提速总会力不从心，只能是代步水平了，还有不懂的用户用非常低端功放推大落地箱，勉强能出声，声音效果一塌糊涂，这就是&小马拉大车&的后果。
　　问：是不是用后级之后音量特别大?
　　老蜗牛：这是很多入门用户认识上的一个误区。可以这样理解：音量的大小与功率大小、声压大小成正向关系，但不是正比例增长。
　　老丁的这个例子很好：一个自来水龙头的开启角度(相当于音量旋钮的位置)不代表水流的大小，人们肯定是根据实际感受的水流大小(耳朵的感受)来调节龙头的，还没见有谁会去在龙头上标上刻度每次按照刻度行事吧。实际上，龙头旋转的角度不但与你的龙头本身出口的结构有关(相当于后级部分的放大倍数增益)，而且还与进入龙头前的水压有关(相当于前级输出的电平高低)。君不见有些地方的水龙头开足了水流还是很小的呢!
　　增加后级后的效果就是水流更粗了，洗起手来感觉水流充沛舒适。
　　问：什么情况适合增加后级?
　　老蜗牛：请注意，不是所有人都需要后级的，盲目认为增加后级就会效果翻倍那是妄想，很重要的一个参数就是灵敏度，如果你的音箱灵敏度都90以上了，胆机都能推得很好，预算又有限还买个毛的后级，而经常有人问我的某威某某型号怎么样的朋友，推荐你们了解一下后级吧，有些音箱确实不好推，需要在功放上增加预算。如果你有不好推的音箱，那么添加一台后级应该会有很大提升（关于音箱不好推是什么意思，详见：《》）：
　　1.已经拥有带前级输出的合并式功放，打算升级，更低成本来提升音质;
　　2.组建家庭影院或高保真HIFI音响系统希望获得高品质效果;
　　3.希望已有家庭影院效果全面提升，购入前级+后级的方式获得强大动力。
　　问：老牛有哪些性价比高的后级推荐?
　　老蜗牛：国际上后级品牌多如牛毛，比较知名的多声道后级如莱斯康、ATI、FM acoustics等等，但是谈到惠普大众，真正老百姓买得起的超值后级功放，我个人推荐超音，五声道的旗舰型号HD5350(详细介绍：《》)性能可比肩进口十万元级别器材，七声道的HD7250后级（详细介绍：《》）只要几千块，性价比非常高，另外老秦的后级也可以考虑。
　　如果你在选购和组建家庭影院的过程中遇到任何疑问，都可以加微信：cnhifi，影音专家免费为您解答。更多新鲜好玩的家庭影院资讯请关注家庭影院网.cn ，全国极具影响力的家庭影院音响玩家互动媒体网站。
注：本文版权归属家庭影院网，作者：家庭影院网特约嘉宾老蜗牛，转载请注明作者与出处。
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到现在还是弄不明白，为什么音频信号输入端要接耦合电容呢？
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为了让T工作在一个由RL.Rb提供的正常的偏流状态中；
电容两端直流电位不一样的。
没加电容还一样的话，多半是前一级的电路已经有输出耦合电容了。
<p id="rate_44" onmouseover="showTip(this)" tip="&经验 + 1 点
" class="mtn mbn">
楼上正解，还可隔离直流起保护作用
避免前后级直流工作状态的相互影响，楼主做的简单功放没加一样能工作，可能是你的音源有输出隔直电容吧？
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banzhixiezi 发表于
是的，是从电脑后面的音频线出来的信号。。
虽然不加电容会使直流工作点不稳定，但是这种不稳定会有很 ...
如电路设计合理，可以采取直偶合电路，不用电容，有时两机器或两级放大器输入输出直流电位差较大，直连会互相牵制，影响机器正常工作，采用电容偶合就可以避免这种影响
如果输入信号带有直流成分，轻则工作不正常，严重甚至会烧毁器材。所以在前面加个耦合电容是最保险的办法。当然如果你确定上一级输出有电容隔离，你也可以不用输入电容。
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banzhixiezi 发表于
多谢指教！明白了，再问个问题，如果是场效应管放大电路，场效应管输入端是开路的，是否就不需要耦合电容 ...
场效应管输入阻抗太高，必须在前面加一级驱动，他们之间可以不用电容耦合。
隔直啊，神了
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
本帖最后由 轻风掠影 于
09:34 编辑
由于音频设备属于广域的音频接续设备，所以要顾及到多种音源的输入状态及形式。为了防止前级设备与后级设备之间的相互影响（输出及输入阻抗、压降等）。而隔直电容对上述前（后）级设备的输出（输入）阻抗及压降等因素的影响最小，所以均加上隔直电容进行隔离而只允许交流信号通过。较讲究的设备在其输出（或输入）端并有一只与输入（或输出）端并联的阻抗电阻，用来固定输入（或输出）设备的阻抗值，以使之无论是接入何种输入（或输出）设备，均能使该设备处于最佳的设计值上。
在同一设备中，同样是为了兼顾各级之间的工作最佳状态，也会使用隔直电容来隔离一下而不会影响信号的传输（多级直流放大电路除外）。
避免前后级直流工作状态的相互影响
避免前后级直流工作状态的相互影响，试想，如果前级有一点直流漂移，放大多倍后会严重影响到后级的工作点，所以必须要隔直通交。
微信：caoyin513 E-mail：
Powered by基于D类放大的高效率音频功率放大器设计
基于D类放大的高效率音频功率放大器设计
1 系统方案论证与选择
　　1.1 整体方案
　　方案①：数字方案。输入信号经前置放大调理后，即由A/D采入单片机进行处理，三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成，然后由单片机输出两路完全反向的PWM波给入后级功率放大部分，进行放大。此种方案硬件电路简单，但会引入较大数字噪声。
　　方案②：硬件电路方案。三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现，此方案噪声较小、且幅值能做到更
　　1 系统方案论证与选择
　　1.1 整体方案
　　方案①：数字方案。输入信号经前置放大调理后，即由A/D采入单片机进行处理，三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成，然后由单片机输出两路完全反向的PWM波给入后级功率放大部分，进行放大。此种方案硬件电路简单，但会引入较大数字噪声。
　　方案②：硬件电路方案。三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现，此方案噪声较小、且幅值能做到更大，效果较好，故采用此方案。
　　1.2 三角波产生电路设计
　　方案①：利用NE555产生三角波。该电路的特点是采用恒流源对电容线性冲、放电产生三角波，波形线性度较好、频率控制简单，信号幅度可通过后加衰减电位器控制。
　　方案②：对方波积分产生三角波。积分器与比较器级联，通过对比较器产生的方波积分得到三角波，频率与幅值控制只需调整某些电阻值，控制简单。但考虑积分电路存在积分漂移。
　　此处采用选择方案①。
　　1.3 PWM波产生方案设计
　　方案①：直接比较。取偏重与输入音频信号信置相同，幅度略大的三角波信号与音频信号直接比较，产生PWM波，后再经反向器产生一路与之完全反向的PWM波信号给后级放大电路。
　　方案②：双路比较。用两路偏置不同的三角波信号与音频信号的上下半部分别比较。此种方案可减少后缀H桥电路中CMOS管的开合次数，减少功率损耗，提高效率。
　　方案③：将音频信号直接反向。在对音频输入信号进行放大调理后直接将其反向，再对处理后信号分别进行三角波比较，从而产生两路反向的PWM波。
　　因方案②的效率较高且对抑制共模噪声有一定作用，故选用方案②。
　　1. 4 短路保护方案设计
　　方案①：电流互感器法。用电流互感器感应出通过负载电阻的电流，在对此电流进行处理，以判断电路过不过流。
　　方案②：采样电阻法。将一小值电阻串入电路中采出系统流过负载的电流，以判断电路过不过流。该方案实现简单，且接入小值电阻对此系统影响很小，故采用此方案。
　　2 系统总体设计方案及实现框图
　　如图1所示为系统的整体实现框图，系统由高效率功率放大、信号变换电路、过流保护及功率测量4个主要模块组成。其中最核心的高效率功率放大器又由前置放大、三角波产生电路、比较器电路、驱动电路、H桥互补对称放大5部分构成。输入音频信号经过前置放大电路进行放大调理后，分上下部与两路三角波信号进行比较，得到两路相互对应的PWM波；即对音频信号进行脉宽调制，而后经驱动电路增加其信号的驱动能力，再给入H桥模块，利用占空比的变化控制功率开关管的导通与截止，实现功率放大，之后再对负载上的输出进行低通滤波滤出原音频信号。在负载上将信号给入信号变化电路，将双端信号转化为单端信号，经一截止频率为20 kHz的RC滤波器后接测试仪表测试。同时在此处将单端信号真有效值检波，经AD采样后送入单片机内进行功率计算及显示。系统还有过流保护功能，0.1&O采样电阻与负载串联，采出流过负载的电流值，经放大比较后，用继电器控制功率放大部分的供电，从而实现保护作用。系统最大不失真输出功率大于等于1 W，可实现电压放大倍数1~20连续可调，因采用D类放大方案，可达到较高的效率，输出噪声很小，功率显示误差很小。
图1 系统整体框图
　　1 系统方案论证与选择
　　1.1 整体方案
　　方案①：数字方案。输入信号经前置放大调理后，即由A/D采入单片机进行处理，三角波产生及与音频信号的比较均由软件部分完成，然后由单片机输出两路完全反向的PWM波给入后级功率放大部分，进行放大。此种方案硬件电路简单，但会引入较大数字噪声。
　　方案②：硬件电路方案。三角波产生及比较、PWM产生仍由硬件电路实现，此方案噪声较小、且幅值能做到更大，效果较好，故采用此方案。
　　1.2 三角波产生电路设计
　　方案①：利用NE555产生三角波。该电路的特点是采用恒流源对电容线性冲、放电产生三角波，波形线性度较好、频率控制简单，信号幅度可通过后加衰减电位器控制。
　　方案②：对方波积分产生三角波。积分器与比较器级联，通过对比较器产生的方波积分得到三角波，频率与幅值控制只需调整某些电阻值，控制简单。但考虑积分电路存在积分漂移。
　　此处采用选择方案①。
　　1.3 PWM波产生方案设计
　　方案①：直接比较。取偏重与输入音频信号信置相同，幅度略大的三角波信号与音频信号直接比较，产生PWM波，后再经反向器产生一路与之完全反向的PWM波信号给后级放大电路。
　　方案②：双路比较。用两路偏置不同的三角波信号与音频信号的上下半部分别比较。此种方案可减少后缀H桥电路中CMOS管的开合次数，减少功率损耗，提高效率。
　　方案③：将音频信号直接反向。在对音频输入信号进行放大调理后直接将其反向，再对处理后信号分别进行三角波比较，从而产生两路反向的PWM波。
　　因方案②的效率较高且对抑制共模噪声有一定作用，故选用方案②。
　　1. 4 短路保护方案设计
　　方案①：电流互感器法。用电流互感器感应出通过负载电阻的电流，在对此电流进行处理，以判断电路过不过流。
　　方案②：采样电阻法。将一小值电阻串入电路中采出系统流过负载的电流，以判断电路过不过流。该方案实现简单，且接入小值电阻对此系统影响很小，故采用此方案。
　　2 系统总体设计方案及实现框图
　　如图1所示为系统的整体实现框图，系统由高效率功率放大、信号变换电路、过流保护及功率测量4个主要模块组成。其中最核心的高效率功率放大器又由前置放大、三角波产生电路、比较器电路、驱动电路、H桥互补对称放大5部分构成。输入音频信号经过前置放大电路进行放大调理后，分上下部与两路三角波信号进行比较，得到两路相互对应的PWM波；即对音频信号进行脉宽调制，而后经驱动电路增加其信号的驱动能力，再给入H桥模块，利用占空比的变化控制功率开关管的导通与截止，实现功率放大，之后再对负载上的输出进行低通滤波滤出原音频信号。在负载上将信号给入信号变化电路，将双端信号转化为单端信号，经一截止频率为20 kHz的RC滤波器后接测试仪表测试。同时在此处将单端信号真有效值检波，经AD采样后送入单片机内进行功率计算及显示。系统还有过流保护功能，0.1&O采样电阻与负载串联，采出流过负载的电流值，经放大比较后，用继电器控制功率放大部分的供电，从而实现保护作用。系统最大不失真输出功率大于等于1 W，可实现电压放大倍数1~20连续可调，因采用D类放大方案，可达到较高的效率，输出噪声很小，功率显示误差很小。
图1 系统整体框图
　　3 主要功能电路设计
　　3.1 前置放大模块
　　前置放大电路采用高效率、轨对轨、低噪声运放芯片OPA350构成同相宽带放大电路。信号输入端串联电容达到隔直耦合作用。同时因单电源供电，在运放同向端给2.5V偏置。设置反馈电阻为电位器，可动态改变放大器的增益1~20倍增益连续可调。
　　3.2 三角波产生电路
　　三角波产生电路如图2所示。采用NE555芯片构成三角波电路，通过恒流源对电容C1实现线性充放电从而获得三角波。开始工作时，555芯片3号脚为高电平，二极管D4导通，D3截止，从而D1导通，D2截止，由T1、T2、R1构成的恒流源通过D1对C1线性充电，当充电使C1两端电压达到2/3Vcc时，3号脚输出电平发生反转，变为低电平，此时D1、D2、D3、D4导通状态也完全相反，由下方T3、T4、R2构成的恒流源通过D2对C1线性放电，当放电使C1两端电压达1/3Vcc时，3号脚又反转为高电平，如此循环往复，实现周期三角波信号产生。由C1两端引出输出，即可得到线性度良好的三角波信号，后接一级同相跟随器已达到前后级隔离的目的。C1采用漏电流低、响应速度快的聚苯乙烯电容，保证较好性能。
图2 三角波产生电路
　　三角波频率、幅值计算如下：记通过电阻R1、R2的充放电电流为Io，此处Io=Vbe/R（其中Vbe为三极管的导通电压），则有
　　三角波周期T=t1+t2，频率为f=1/T，此电路经实测产生三角波频率为120 kHz（会与计算值有所偏差，因为三极管导通压降不严格为0.7 V）。
　　3.3 双路比较器电路（PWM波产生电路）
　　双路比较器电路采用低功耗、可单电源工作的双路比较器芯片LM393构成。此处为提高系统效率，减少后级H桥中CMOS管不必要的开合，用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比较，产生两路相互对应的PWM波信号给后级驱动电路进行处理，双路比较波形图如图3所示。此处值得注意的是将上半部比较处理为音频信号接比较器的负向端、三角波信号接正向端；下半部比较则相反，这样形成相互对应，在音频信号的半部形成相应PWM波时，另半部为低电平，可保征后级H桥中的CMOS管没有不必要的开合，以减少系统功率损耗。利用电位器将上半部比较三角波偏置调至3 V，下半部比较三角波偏置调至2 V.还需注意，三角波信号应比需比较范围内的音频信号幅度稍大一些，且偏置调节要较准确，以防音频信号某些点比较不到，后续滤波还原原信号时产生失真。
图3 双路比较波形图
　　3. 4 H桥互补对称输出电路（后加四阶巴特沃斯滤波）
　　H桥互补对称电路如图4.采用低导通电阻、开关速率快、受温度影响小的场效应对管IRF9540和IRF540组成互补推挽放大电路。运用对称输出方式，充分利用电源电压，浮动输出载波峰峰值量大可达10 V，有效地提高了输出功率。
图4 H桥互补对称输出电路
　　经H轿互补对称电路放大后的两路信号分别通过一四阶巴特沃斯滤波器低通滤波，从而滤去高频载波，得出放大后的音频信号加在8 &O负载两端。滤波器上线截止频率约为20 kHz，通频带内特性平坦，效果较好。注意此处应选择大功率电感，否则会对信号幅值有削减作用，不能达到较高功率。
　　3. 5 短路保护模块
　　短路保护电路如图5.将一0.1&O小电阻接入系统中，与8 &O负载电阻串联，通过对采样电阻两端取样电压进行放大，而后再与设定的基准电压进行比较从而控制功效部分的供断电，起到保护作用。放大部分采用芯片NE5532构成减法放大器，放大的同时可将电阻两端的双端信号变为单端信号，放大器放大倍数为：
　　经过放大后的信号经过由D1、C1、R5组成的峰值检波部分，检出信号幅度值送至比较器与设定的基准电压进行比较。比较器选用低功耗、响应速度较快的双路比较芯片LM393.比较器负端用稳压管D6及C3、R7设置为5.1V，比较器接成迟滞比较方式，一旦过流，即可自锁。此时比较器输出的高电平使三极管T1导通，继电器的地控制端与地联通，继电器吸合，切断功放部分的供电，达到保护目的。因比较器自锁，所以在解决过流问题后，关断保护模块的电源，才能重新进入保护状态。D2、D3、R6、C2组成开机延时电路，在断电后，C2通过D2快速放电，防止开始瞬间C2上的残余电压对3号脚影响，防止比较器在非正常状态下进入自锁状态，使保护模块不能发挥正常作用。
图5 短路保护电路
　　3. 6 功率测量及显示电路（有效值检波及AD转换电路）
　　功率测量电路采用真有效值检波芯片AD637检出信号真有效值，再经12位串行接口、20kHz采样率AD芯片ADS1286采样后邀至FPGA内由程序进行处理，计算出功率并显示。如图6所示。
图6 功率测量及显示电路
　　输入缀用OPA604构成一射极跟随器已达到隔离前后级的作用。改变平均电容的值可设定平均时间常数，并决定低频准确度、输出波纹的大小和稳定时间。交流波纹分量可以用增大此电容的值来减少，但这样会使建立时间增大，所以选择用后接一个二阶有源低通滤波器的方法来减少输出的纹波。得出真有效值后直接给入ADS1286进行模数转换，再由FPGA处理，计算出系统的输出功率并进行显示。
　　4 系统软件的设计
　　根据题目要求，要实现对系统功率的测量和显示功能，硬件上采用8位CPU AT89S52，通过C51编程实现。单片机圭要完成对ADS1286的控制、采入数据、计算功率和送显示的功能。而FPGA（采用Atera公司的Cyclone系列的EP1C6QC240）则作为一个总线控制器，对液晶和A/D与单片机之间的数据交换进行管理。采用VerilogHDL语言在Quartus9.1的环境下编程实现。
　　5 测试方法和结果
　　5.1 测试仪器
　　15 MHz函数信号发生器 型号：Agilent33120A
　　数字示波器 型号：Tektronix TDS 1002，双通道，60 MHz
　　直流电源 型号：SG173SB3，稳压稳流型
　　四位半数字多用表 型号：Fluke 45 dual display multimeter
　　5.2 测试方案及结果分折
　　1）功率显示误差测量 用Agilent信号源给出输入音频信号，示波器在单端输出测试点测负载上电压峰值Vo，据式计算出实际功率，进而计算出显示误差，结果见表1所示。
　　表1 放大电路通频带性能测试数据表
　　从表中数据可知，系统功率显示模块具有4位数字显示，精度优于5%，且误差较小。
　　2）噪声 用Agilent信号源给出输入音频信号（保证信号频率20 kHz以下），用0.1&F电容进行输入端对地交流短路，用示波器在输出端测量噪声大小。此时测得噪声为2.96mV.
　　3）效率测量 用直流电源对功放电路单独供电，以便测试效率。供电电压+5 V.用与测通频带相同的方法给出给出输入信号，用示波器观察输出信号幅值，调整输出为200 mW及500 mW，将四位半数字多用表串入放大器电路中，测出电路电流I.根据式计算出功率放大器效率，结果见表2所示。
表2功率放大电路效率测试数据表
　　从表中可以看出，在输出功率为500mW时，功率放大电路效率高达64.10%，大大满足了题目要求；在输出为200 mW时，效率也达到了43.96%.系统可以实现高效率音频放大。
　　4）过流保护测量 用与测通频带相同的方法给出给出输入信号，用示波器观察输出信号幅值，将负载两端短路，可看到短路模块警示灯亮，功率放大部分的电源被切断，输出变为零，达刭保护目的。
　　6 结论
　　系统实现了对音频信号的放大处理，完成了高效率功率放大、信号变换、功率测量及显示、过流保护等功能。系统性能良好，在功率及效率方面的指标较高。放大电路、信号变换、功率测量及短路保护等部分都收到了较好的效果。尤其在功率方面可达到1.16 W，效率可达到64%，噪声很低，功率测量显示误差较小。操作简单，人机交互灵活。
型号/产品名
深圳市福田区亿江微电子商行
深圳市科尔胜电子
深圳中航电子
深圳中诺晶微科技有限公司}