王曉宇 豐霞

摘 要：隨著國家經(jīng)濟蒸蒸日上，現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，這些使人們在物質享受之余，也有了更多的精神享受的需要。其中之一：音樂，便是一種古老的享受形式。而高保真音響就是欣賞音樂的物質基礎。本論文將以性價比為導向，兼顧基本的高保真的技術指標，討論了適合初級發(fā)燒友的高保真功放。論文由淺至深，結合圖示給出了高保真音響的相關知識，以及整個功放的工作過程的細節(jié)。同時還介紹了各個主要芯片自身的特點及如何去設計這個系統(tǒng)來滿足一定的技術指標。論文盡可能通俗地來介紹高保真音響，讓大家能從中學到基本的高保真音響的知識的同時，還能學會如何制作高保真音頻放大器。

關鍵詞：高保真;集成芯片;BTL;音調控制

1.高保真音響系統(tǒng)

1.1 高保真音響系統(tǒng)定義

談及高保真（High Fidelity，簡稱Hi—Fi）音響系統(tǒng)來，我想很多音樂愛好者，或者說很多一般的人，都在各種媒體中看到或者聽到過這概念，不過大家不一定知道做何解釋。而且大部分音樂初級愛好者一定是非常好奇“高保真”這個概念的定義。

為了給大家解惑。那么下面由專業(yè)術語來解釋：美國IEEE（電子與電機工程師協(xié)會）出的《IEEE名詞術語詞典》一書對“Hi—Fi信號”的解釋為Hi—Fi信號是指使用性能最好的先進器件，如話筒、功率放大器、音箱或耳機之類來對信號進行傳送。

1.2 高保真音響系統(tǒng)組成

總的來說，高保真音響分為三個很基本的部分：音源、功率放大器與音箱。

2 高保真功率放大器

由于高保真音響系統(tǒng)范圍太過廣泛，為了達到論文的針對性和專業(yè)性，該論文只集中闡述高保真功率放大器。

2.1 功率放大器種類

如果按電路所用器材分類可以分為三種：電子管、晶體管和集成電路。

2.2 高保真功率放大器主要技術指標

3 功放電源

3.1 功放電源概述

功放電源也是屬于高保真功率放大器的一部分，它將市電轉換成音頻設備需要的紋波系數(shù)很小的平滑直流電。所以將這部分獨立出一個篇章來描述，是因為要突顯其重要性。至于有多重要，下文將仔細的闡述。

我們都知道，在一臺高質量的功率放大器中，需要電源系統(tǒng)能夠供給功放電路平穩(wěn)純凈的電壓，因為我們都知道功放中的后級放大是相當大的倍數(shù)的，只要有一點點電流的雜波就有可能被放大幾十上百倍。這樣的話，我們就不是在聽音樂而是在“忍受噪音”了。功放電源的重要性由此可見一斑。

所以對我們一般所見的功放電源進行探討很有必要，所以現(xiàn)在來探討一下如何才能制造出電壓穩(wěn)定、沒有雜波的電源系統(tǒng)。

3.2 功放電源組成

電源系統(tǒng)通常由變壓器、濾波電容器、濾波電感器、整流二極管、穩(wěn)壓電路等構成。

3.2.1電源變壓器

一臺好的功放必須有一只好的電源變壓器，這已經(jīng)是業(yè)內的共識。但是選用什么樣的變壓器才能使功放的聲音更符合你的口味，對于不少初級DIY愛好者來說，也許并不是很清楚。本文簡述幾種常用電源變壓器，希望能夠對喜歡焊機初入此道的發(fā)燒友有所幫助。

變壓器的出現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史了，六十年代以前，世界上普遍使用的變壓器鐵芯結構為e形或c形，截面為矩形，采用插片式或中間切割工藝制造，鐵芯的質量和一致性都很差。變壓器的電性能參數(shù)難以得到提高。隨著科學技術的進步，變壓器鐵芯的結構經(jīng)過了幾次大的改進。變壓器鐵芯材料也由熱軋低硅片發(fā)展到熱軋高硅片、冷軋取向硅片、非晶態(tài)合金片等。電磁性能參數(shù)也有了較大的提高。

在功放中最為常見的電源變壓器為EI型、環(huán)型，其次為雙柱型、r型、c型。

3.3 整流濾波電路

我們所用的功放需要的電源都是先將交流市電經(jīng)變壓器降壓或升壓后，通過整流器變?yōu)槊}動直流電，然后經(jīng)過電容、電感、電阻或三極管構成的濾波電路濾波，使之變?yōu)椴y系數(shù)很小的平滑直流電，方可為音響設備使用，以上的過程中涉及到了“整流”和“濾波”兩個過程。

3.4 穩(wěn)壓電路

3.3中介紹的整流濾波電路用于給功率放大器供電可以確保系統(tǒng)性能的發(fā)揮，但是如果用來直接為前置放大器供電，其波紋系數(shù)偏大，會影響放大器的信噪比指標。所以高質量的前置放大器，一般都要采用穩(wěn)壓電源供電，即主整流濾波電路的輸出電壓經(jīng)一個穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓之后，再供放大器使用。這樣，所輸出的直流電壓不僅波紋系數(shù)更小，而且相當穩(wěn)定，不會受負載電流和市電變化影響、使放大器的信噪比和穩(wěn)定性大大提高。

4 方案論證及闡述

4.1 設計要求

（1）額定功率大于雙30w

（2）總諧波失真小于0.5%

（3）頻率響應為40HZ到20KHZ

（4）噪聲電壓小于5mv

（5）整機效率大于60%

4.2 方案論證

根據(jù)設計的要求，結合我們前面對功率放大器的介紹，我們這個功率放大器可以用分立元件組成，也可以用集成電路完成?，F(xiàn)在我就具體情況具體分析，針對我們這種高保真初級制作者，分立元件的方案比較有難度，因為做分立元件，要選好電路，參數(shù)恰當，元件性能優(yōu)秀，甚至要求一些元件具有極端的對稱性，而且最好還要制作調試得好才行。所以我選擇用集成芯片來做這個設計。下面我將在集成芯片這個范圍來選擇我的方案。

5整體調試

接上電腦音源，及標準的無源揚聲器，發(fā)現(xiàn)噪聲及其劇烈，音樂的聲音完全淹沒在刺耳的尖剌聲音，關上電源。接到耳塞上仍然是如此，排除了音箱的問題。

所以再度仔細檢查電路后，還是沒有發(fā)現(xiàn)任何的器件極性問題，或者是短路問題，想到可能是集成芯片有，所以檢測各個芯片電源端（正電源端和負電源端）、音頻輸入端、音頻輸出端及反饋端對地的電壓值和電阻值。測得各引腳的數(shù)據(jù)值與正常值相差不大，集成芯片沒問題?；艘幌挛纾€是沒有找到原因。于是問一些科協(xié)的同學，得知有可能是電壓截止造成的。被告知看看是不是有哪塊集成芯片的輸入電壓過大。于是查閱該芯片的pdf文檔，發(fā)現(xiàn)LM1036只是在小電壓輸入0.3Vrms時，失真才是很小，但是當從NE5532放大11倍后的電壓加上去以后，失真大到了無法忍受的狀況.

6 總結

6.1 完成程度

這次高保真音頻功率放大器的設計完成的沒有很完美，雖然接上它聽音樂效果不錯，但是參數(shù)沒有完全的符合，只是基本上滿足了給定的技術指標。

6.2 技術優(yōu)點

本次設計做成的高保真音頻放大器采用的是集成芯片，所以技術都是相當成熟，在前置放大器電路中用到的NE5532采用了負反饋的技術，如此便可以很小的諧波失真度和寬闊平坦的頻率響應，減小瞬態(tài)互調失真。

6.3 技術缺陷

·后級芯片LM1875是采用傳統(tǒng)的電壓負反饋方式來處理BTL接法，如果采用電流負反饋技術的話，能使低頻重放力度增強。后級的散熱片沒有獨立地散熱，所以功放長時間工作會導致溫度上升很大。

·由于布線是手動布線，自己又缺乏自動布線經(jīng)驗，所以板子上存在很多跨接線，需要改進。

參考文獻

[1] 張維園.高保真放大器與音箱制作精選 [M]. 北京：人民郵電出版社，2001

[2] 李東生.Protel 99SE 電路設計技術入門與應用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2002