制作功放必备知识.doc

初级音响爱好者制作功放必备知识 一、常见Hi-Fi集成功放 而今市面上常见的Hi-Fi集成功放，主要是以下三家公司的产品： 1美国国家半导体公司（NSC），代表产品有LM1875、LM1876、LM3876、LM3886、LM4766等。 2荷兰飞利浦公司（S），代表产品是TDA15系列，比较著名的是TDA1514及TDA1521。 3意法微电子公司（SGS），比较著名的是TDA20系列及S管的TDA7294、TDA7295、TDA7296。 NSC公司与SGS公司的产品音色中性偏暖，飞利浦公司的产品则较为明亮。 二、功放输出功率的选取 爱好者可按通常使用功率的两倍来确定，不要盲目追求大功率。功率过大，不仅成本上升（变压器、散热器、滤波电容，甚至机壳都得加大），而且散热设计、抗干扰、布局等也变得困难。费的功夫多，却造成不必要的浪费。集成功放的自带散热片有绝缘与非绝缘两类。绝缘类，比如LM系列后缀为的品种，采用整体塑封工艺，只需将集成块与散热器直接固定即可。金属散热片外露的大部分集成功放属非绝缘类，其散热片一般与负电源相通，使用中切勿将其与功放其他部分接触（尤其是机壳与地线），否则集成块会马上损坏。非绝缘类功放块由于热阻较低，输出功率要稍大。 三、功放电路形式的选择 厂家推荐的电路以电压反馈型居多，且给出的指标也是在此基础上测试出来的，既然推荐，该电路应该能比较好地发挥集成块的性能，实际上也是如此。电流反馈与直流伺服是对集成功放应用的有益尝试，但结果不应作过分夸大。用LM1875分别制作两种反馈形式的功放，主观听感并无多少差别。直流化是必要的，对于低失调电压的品种（如LM1875），可以直接取消反向输入端对地电容实现直流化。直流伺服电路使线路复杂化，没有必要采用。 直流电压不宜取得过高，否则不仅集成块发热严重，而且音质劣化，还可能引发过压保护电路的误动作。应优先使用厂家推荐电压，若没有，可用极限电压85得到直流电压，再以直流电压除以1.25得交流电压。 功放无需使用稳压电源，但电源的功率容量一定要足够。变压器的功率可取总输出功率的两倍，并作好屏蔽。整流管要选低内阻的，且在每个管子两端并上一只小电容。滤波电容容量要适可而止，不要盲目求大，可按每102200计算。若资金充裕，用在变压器上效果更明显。 集成功放使用的外围元件不多，应精选优质品。耦合电容以MKP为佳，不宜使用电解，较大容量的旁路电容可使用钽电解，小电容使用CBB或MKP。电阻尽量使用五环金属膜的，功率不能小于1/4，有条件使用1/2的。在装机前应对元件进行检查，注意误差与配对性。不要盲目追求进口补品，补品元件性价比低，况且假货很多。 四、功放线路布局 功放线路布局要遵循3个原则： 1一点接地。集成电路地、输入地、输出地都要单独接到滤波电容地的“一点”上，不要任意搭接，以免引入噪声。 2大小信号分离。即输入信号应远离输出信号及电源，具体设计印板时，有两种方法，一种是信号单一流向法，即信号自印板一端输入，另一端输出；另一种是地线隔离法，即大小信号间用地线隔离。 3传输屏蔽。传输小信号的线一定要用屏蔽线，并将屏蔽层单端接地。其他方面，如元件对称布局，加大地线面积，增加大电流铜箔宽度（甚至上锡等）也对减小噪声有利。 由于当今数字音源的输出电压摆幅已足以达到大部分集成功放的输入灵敏度，所以，应用中前级只需起缓冲、音量控制与音色调配的作用。常用的前级有两类，一类是运放型前级，它的指标较高，音质较好，但须用优质电位器；另一类是由专用音量音调集成电路构成的前级，如LM1036、LM4610、TDA1524等，它们成本低廉，简单易制，使用普通电位器不影响音质，效果也令人满意，爱好者可根据实际情况取舍。如今的各类集成功放都采用了相关保护措施，相比之下，NSC公司的LM系列要完善些，但并非万无一失，尤其是对喇叭的保护比较脆弱，建议安装喇叭保护器。五、通用初级好声功放制作标准 1.选用各个IC厂家提供的标准应用电路； 2.尽量不要用发烧级的电容，但是一定要选性能稳定的； 3.各种低通，补偿，吸收电容一定要加，而且在没有可测试仪器的情况下，按标准值1.2-1.5倍选取; 4.输出端的茹贝尔网络一定要用，电阻电容加电感； 5.输出端的电感和IC输出脚的距离尽量短； 6.不要在反馈电容2端并联小电容； 7.尽量采用涤纶电容； 8.电源滤波电容4700-10000UF就足够了，耐压有要求，尽量接近工作电压，如果工作电压略超过电容的耐压更好，如果电容爆炸了，说明你买到了劣质产品； 9.IC的静态工作电压尽量接近极限电压，但还是要留点余量，因为市电是有波动，一般取极限值的85%； 10.喇叭的地线要接在电源滤波电容的接地点上； 11.从信号输入插座的地点，一点接机壳； 12.变压器的容量有总功率的80%就够了，不要超过150%，记住，质量好比功率大更重要； 13.先不要考虑前级了，CD的输出足够驱动你的功放； 14.桥堆不要太小气，大了好处多多； 15.信号线喇叭线要用铜的，多少N你自己看，尽量不要用银线，如果用了银线的声音比铜线好，恭喜你，做了一台好功放！六、制作过程中元器件及功放电路的选择1电源变压器电源变压器应根据机内各部电路的总功耗作合理的选择。为了使整机有足够的功率储备，电源变压器的功率至少应为机内各部电路总耗散功率的两倍以上，如果功放为甲类放大电路，那么电源变压器的功率应在此基础上再增加一倍。无论型、型以及型和环型电源变压器，只要是质量上乘且功率足够者均可选择。如果有条件的话，可用开关电源一试，相信会得到意想不到的收获，因为笔者用开关电源制作的几台功率放大器也均取得了较好的效果。2电阻、电容、连接导线1）电阻电阻应尽量选择精密五色环金属膜电阻，误差应控制在以下，其设计功率余量应尽可能的大，一般功率应在14以上，其中一些特殊部位（如功率管的射极电阻或电流负反馈电路的取样电阻）的电阻功率应在125之间，以提高整个电路工作时的稳定性。2）电容电容应尽量选择音响专用型的品种，其中以进口优质电容为首选。大容量（如电源滤波及退耦电容）应使用耐压高于电源电压且容量尽可能大的音响专用电解电容，以提高滤波效果。小容量的电容，如电源高频退耦、信号耦合、负反馈网络中的隔直电容等，应尽量使用高品质、介质损耗小的CBB电容或钽电容，此举可使音频信号高低端的衰减量降至最低，以使音乐的高低频段信息得到充分的延伸。3）连接导线在制作功放时连接导线的选择往往被人们所忽视。大电流（如电源线、功率输出线及地线）的连接导线应尽可能选择绝缘性能好、线径粗且芯线为多股细导线经绞合而成的铜质导线，以尽量克服电流通过导线时的趋肤效应。小电流的连接导线可以使用线径细一些的导线。各部连线应使用不同颜色的导线加以区分，一般情况下，正电源用红色导线，负电源用绿色或蓝色导线，地线为黑色导线。放大器中的信号通路应使用优质的双芯屏蔽线，绝对不允许用单股导线或排线代替，以杜绝外部干扰噪声的侵入。3功放电路相对来说，在制作功率放大器时，功放电路的选择应该说是比较重要的。首先应根据自己的听音环境和对重放音色偏好（冷艳、温暖或冷暖兼顾）来决定所选功放电路的结构（甲类、甲乙类或其他类型）和电路中各器件或元件（电容、电阻、放大管等）的型号。 再根据自己对功率放大器的结构和原理等知识的掌握情况来决定是自制功放电路还是购买成品电路板。如果你对功放电路的结构有深刻的了解并有一定的摩机功底，那么你应该选择自己信任或适合口味的优质元器件自制或购买成品的功放电路。如果你对音乐的音色要求不太苛刻，有一定的动手能力且不太知道功放电路的结构和原理，那么我劝你还是购买电路结构成熟、由分立元件组装的功放板或以集成电路为核心构成的功放电路板为好。 现在以集成电路如LM3886、LM4766和TDA7294等为核心构成的功放电路不论在输出功率、还音质量以及工作稳定性方面均能令人满意，与由分立元件组装的功放板相比，具有电路简单、调试容易和造价低廉的特点。七、制作过程中的功放电路设计在设计功放电路时，电路应设计得简洁一些。如追求音乐的原汁原味，则尽量减少或摒弃信号输入电路与功放电路之间的环节，如音调、平衡或其他功能电路。如喜欢对音乐进行修饰，那么除加入上述电路外，还可以再加入如BBE、3D以及SRS等能对音乐信号进行大幅度修饰的电路。在安排电路板上各元器件的位置及布线方面，请遵循以下几个原则：1按照信号传输路径以由小到大的顺序在电路板上合理地布置各元器件的位置，尽量缩短各元器件之间的距离（距离过大或遇到障碍时可使用跳线），以减少外部干扰的引入。2在供电线路中，不可以将大电流的印刷电路或导线交*布置在小电流通路的中间或附近，以免造成对小电流线路的干扰。3电路板上大电流通过的路径（印刷线路或导线）应设计得宽（粗）一些，以使电流能顺利通过。八、制作工艺1选择一台沉稳而又扎实的机箱且最好为金属结构的，以避免因机箱变形造成内部电路短路或外部干扰噪声的侵入。2合理布置各单元在机箱内的位置并注意整机重心。电源部分应远离小信号放大电路，最好把电源部分与放大电路隔离，做法是把电源部分放在一个由金属构成的独立小室内，以此降低电源对放大电路的影响。3各元器件在上板之前应用工具将引线上的氧化层刮除，并用数字表测量其实际数值是否与标称值相符，误差是否在允许范围内。元件上板之后，应仔细检查有无错焊、漏焊或搭锡之处，若有则应及时排除之。4在焊接时，应根据元器件的大小而选择功率合适的电烙铁并使用优质的焊锡和腐蚀性小的助焊剂，以保证焊点大小合适、光滑明亮且无假焊、虚焊现象。5机内各板块（包括信号输入、输出插座在内）不可以单独接地，而是应采取整机一点接地的方式，即在机壳上找到接地点后，用粗壮的黑色导线从各板地线上引出并汇集于此点。当此接地点与机壳脱离后，以万用表测量电路板上任意一点与机壳间的阻值均应呈无限大状态。6各单元在机箱内固定好后，应用尼龙扣把各连接线束扣紧并做相应固定。整机制作完毕后，应用万用表测量各关键点与地之间的阻值，各声道的对应点与地之间的阻值应相同或非常接近，如发现有异常之处，一般是电路中有错焊、漏焊或所用元件数值不对所致，经仔细检查或测量，一般不难发现问题所在。 如上述检查没发现任何问题，则可给整机通电（此时不可接入音箱）并观察有无异常情况（如元器件过热、冒烟、保护继电器能否正常吸合等）。 如目视正常，则可用万用表测量各关键点的电压，如有电压与设计值不符的情况，应及时进行排除。各部电路经检查确认无误后才可接入音源和音箱试听。功率放大器选购 选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000，数值越大表示抗干扰能力越强；2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05以下；3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。 另外，在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿，如果您希望加装低音炮，最好购买5声道的功放，通常2声道和4声道扬声器只能推动前后扬声器，而低音炮只能再另配功放，5声道功放就可以解决这个问题，功率放大器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。功率放大器的性能指标 无论AV放大器和Hi-Fi功放对功率放大器要求十分严格，在输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面都有明确要求。 （一）、输出功率 输出功率是指功放电路输送给负载的功率。目前人们对输出功率的测量方法和评价方法很不统一，使用时注意。 1、额定功率（RMS） 它指在一定的谐波范围内功放长期工作所能输出的最大功率（严格说是正弦波信号）。经常把谐波失真度为1%时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、持续功率、不失真功率等。很显然规定的失真度前提不同时，额定功率数值将不相同。 2、最大输出功率 当不考虑失真大小时，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率，前述额定功率与最大输出功率是两种不同前提条件的输出功率 3、音乐输出功率（MPO） 音乐输出功率MPO是英文Music Power Outpur的缩写，它是指功放电路工作于音乐信号时的输出功率，也就是输出失真度不超过规定值的条件下，功放对音乐信号的瞬间最大输出功率。 音乐输出功率可以用来评价功放的动态听音效果，例如在平稳的音乐过程后面突然出现了冲击性强的打击乐器声音，有的功放电路可在瞬间提供很大的输出功率给以力度感有使不完的劲；有的功放却显得力不从心底气不足。为了反映这瞬间突发性输出功率的能力可以用音乐输出功率来量度。 4、峰值音乐输出功率（PMPO） 它是最大音乐输出功率，是功放电路的另一个动态指标，若不考虑失真度功放电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率。 通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率，音乐输出功率大于最大输出功率，最大输出功率大于额定输出功率，经实践统计，峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8倍。 （二）、频率响应 频率响应反映功率放大器对音频信号各频率分量的放大能力，功率放大器的频响范围应不底于人耳的听觉频率范围，因而在理想情况下，主声道音频功率放大器的工作频率范围为20-20kHz。国际规定一般音频功放的频率范围是40-16 kHz1.5dB。 （三）、失真 失真是重放音频信号的波形发生变化的现象。波形失真的原因和种类有很多，主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等。 （四）、动态范围 放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范围。实际运用时，该比值使用dB来表示两信号的电平差，高保真放大器的动态范围应大于90 dB。 自然界的