一款前级平衡放大电路

2012-3-20 11:05| 发布者: 松林| 查看: 398| 评论: 1|原作者: 远波

摘要: 音频线路传输分析 1.音频线路信号的0dBm电平 0dBm电平是指在600Ω的负载电阻上耗散了1mW的功率，表示是0dBm电平强度，通过有关的换算所得，在600Ω的负载电阻上产生775mV的电压。为了使用方便有时也会使用0dBV， ...

音频线路传输分析
1.音频线路信号的0dBm电平
0dBm电平是指在600Ω的负载电阻上耗散了1mW的功率，表示是0dBm电平强度，通过有关的换算所得，在600Ω的负载电阻上产生775mV的电压。为了使用方便有时也会使用0dBV，0dBV=1V。音频信号经常使用0dB来说明信号是否正常，比0dB小的信号表示没有受到电路输出动态限制，不会产生过载削波失真，但电平过低会使信噪比降低，比0dB大（指示在红色位置）会产生严重削波失真。音频线路使用600Ω的负载阻抗是非常合适的，这样可得到较低的失真和较高的信噪比。

图1两级放大平衡前级

2.猠慞信号的优点

音频信号线路传输有两种类型，第一类是非平衡（单端信号）传输，它由一个信号端和一个地端组成，传输信号线是由芯线和屏蔽网线组成，在长距离信号传输中，信号较容易感应空间的电磁波干扰而降低信噪比。第二类是平衡（双端信号）传输，它由一个正相信号端和一个负相信号端与一个地端组成，传输信号线是由两条芯线和屏蔽网线组成；两条芯线虽然同样也会感应干扰，但是两条芯线感应的干扰是共模信号，而平衡输入放大电路只对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，两条芯线感应的干扰噪声会自动衰减掉。

3.錠斏与输出阻抗匹配

在《电工基础》理论中说道阻抗匹配时，即后级输入电阻等于前级输出电阻，后级负载可获得到最大的功率，阻抗匹配能得到较低失真和较高信噪比。在《电子电路基础》理论中有反相放大电路输入电阻较低，较容易实现阻抗匹配一说，而且电路增益可大于1倍也可小于1倍，利用该增益特点可实现音量控制调节。

电路分析

电路信号接口使用卡农接头作平衡信号输入、输出，RCA接头为单端信号输入、输出。RCAIN与RCAOUT+是同相，与RCAOUT-是反相，这样进行相位调整，扩展了前级放大器适用于其他器材的通用性。
S1-1、S1-2为平衡与非平衡信号输入选择开关，使两种类型的输入信号都能工作于本电路。
S2-1、S2-2、 S3-1、S3-2为电路增益控制开关，也是该电路的音量调节开关，S2-1、S2-2为主音量调节，S3-1、S3-2为副音量调节，两组开关配合使用能有效扩大音量调节范围。对于一款性能要求高的前级放大电路，音量电位器的设置是一件较难处理的问题，音量电位器若安装在前级放大电路的输入端。由于一开始就对输入信号进行衰减，因此对信号的动态处理控制是有利的，但是会降低信噪比，也会增大开机冲击噪声。音量电位器若安装在前级放大电路的输出端，则与安装在输入端的效果相反。虽然输入端与输出端都可安装衰减式电位器，但是电位器的线性度差会严重影响左右声道的平衡，为此，本电路决定采用调节电路的增益量来调节音量。降低电路的增益可以带来有效的降低电路的失真度、提高电路信噪比、展宽电路的频率响应等优点。
基极偏置稳压电路，集成电路稳压IC虽然有很高的稳压精度，但是它的高频噪声也很大。本电路只有两级放大，相对三级以上的放大电路，其直流总增益低，而且信号的工作电平较低，虽然普通稳压二极管的稳压度较低，但是噪声值也较低，综合平衡，普通稳压二极管较适合本电路使用。
电路相关元件作用，R1、R2、R3、R53、R54、C1、C2、C3、C8、C9组成低通滤波电路，减小射频信号对电路的干扰，提高信噪比，对音色也有一定调整作用。隔离电阻R55、R56、R57、R58减小两组输出的相互影响。R4、R5、R6、R59、R60下拉电阻能有效降低耦合电容漏电产生的直流电压，使开关在转换时的冲击噪声降到最低。

电路的计算

1.相关参数的计算：

前级放大电路的最大输入信号一般在0dBm电平，现时最高输出的音源是CD机的电压（达2V）。前级放大电路的最高电压增益为10倍，按最大限度来计算前级放大电路的最高输出电压UO（达20V）。考虑到放大电路对电源的利用率，工作供电直流电压VCC应该比20V大一些，安全一些就取VCC为36V。

2.直流计算：

根据UO、RL计算各级静态工作电流。前级放大电路和静态工作电流较小的电路，要得到低的失真时都要工作在甲类状态。输出负载电阻若按600Ω来计算，那么VT5的集电极静态工作电流的下限为（UO/600Ω）/2≈33mA/2，考虑到电路实际输出电压比20V高一些，于是IC5就取50mA。现时的中功率管和小功率管的β都会高于100倍，当β5=100倍时，则有IB5=50/100=0.5（mA），IC1一般要比IB5大些，则有IC1为1mA，当β1=200倍时，则有IB1=0.5 /200=0.0025（mA）。

根据VCC、IC1、IC5计算电路中各电阻的阻值，三极管共发射极放大电路采用分压式偏置工作，为了能较稳定地工作，其偏置电路的电流一般是IB1的5~10倍，用100倍来计算，则有IR27= IR31=0.0025×100=0.25（mA），R27+R31=24/0.25 =96（kΩ）。第一级VT1、VT3的主要作用是差分放大，它的交流电压放大倍数Au1可在5~10倍，表示VT1工作在深度负反馈，Au1可约等于R35/R39的比值，VT1和VT5工作在线性放大区，UBE1与UBE5约为0.7V，迭加上R39产生的电压，UB1必须大于0.7V，可将UB1选为1V，则有R31=（1/24）（R27+R31）=4kΩ，R27=96kΩ-4kΩ=92kΩ。IC1≈IE1=1mA，R39=（UB1-UBE1）/ IE1=（1-0.7）/0.001=300（Ω）。R35=Au1×R39=10×300Ω=3kΩ。电阻R35的电压为UR35=IC1×R35=1mA×3kΩ=3V，UR43=UR35-UBE5=3V-0.7V=2.3V，R43=UR43/ IC5=2.3/0.05=46（Ω）。因为实际使用的三极管的β值会比计算的值大得多，UBE会比0.7V小，所以计算的电阻值与电路图的电阻值有些差异。

3.交流计算：

前级的音量控制是通过调节电路的增益来改变声音大小的，电路是电压并联型负反馈，电路增益由R50与R25来改变，最高增益是Au=R50/R25=15/1.5=10（倍），音量处-3dB挡位时，增益为Au=R50/（R25+R7）=15/（1.5+0.6）≈7（倍）。人耳的听觉特性是在较大和较小音量时敏感度较低，约3dB的变化量时才有感觉。中等音量时对2dB的变化量就有感觉了。由于开关挡位有限，一般在20挡左右，为此可在前5挡和后5挡时，使用3dB的变化，在中间10挡时，使用2dB的变化，这样可在有限的挡位做出最大的变化量。

R0=R25+R7，当R0变化1.1225倍就有1dB的变化，n表示挡位（是正整数），n为3时，根据公式Rn=1.1225nR0，则R3=1.12253R0=1.414R0，约产生3dB的变化。电阻器是按E24和E96系列生产，E24每级的变化是0.8dB，E96每级的变化是0.2dB，这样可自行计算使用。若认为开关制作比较困难也可使用一个（100~250kΩ）四联指数式变化的电位器，国外用A型来表示指数式电位器。

制作注意事项

1.电阻R25、R26安装位置要按照电路原理图，尽量靠近VT1~VT4三极管，可减小S2感应的噪声而防止寄生自激振荡。
2.电容器C10并联在R47或R50上，不能不并，也不能同时并联两只电容器，否则会出现自激振荡。
3.嘠吀5、VT6、VT7、VT8每个三极管的功耗达1.8W，必须安装散热器散热。对VT1、VT2、VT3、VT4增设热平衡处理电路稳定性会更佳。
4. 獟卑2安装图片，见图片2。