集成功放沒有測(cè)試配對(duì)的煩惱,外圍電路簡(jiǎn)潔,制作的成功率高,是愛好者DIY的首選,在IC種類、指標(biāo)越做越理想的今天,可供選擇的元器件非常豐富,音質(zhì)、音效也越來越好,制作得當(dāng)?shù)脑,效果不輸分發(fā)燒友推崇的分立件放大電路。集成電路存在主要問題是,功率IC的功率、電流輸出能力往往不盡如人意,在驅(qū)動(dòng)一些低阻抗或靈敏度低的“大食”音箱時(shí)往往力不從心。
為解決集成電路輸出功率不足、輸出電流不夠的問題,BTL(橋接)、并聯(lián)等電路被開發(fā)出來,在很大程度上彌補(bǔ)了以上缺點(diǎn),最著名的例子當(dāng)屬jeff roland,使用NS公司的LM3886并聯(lián)橋接,做出了價(jià)值12萬元人民幣的頂級(jí)放大器,聽過的人都對(duì)其強(qiáng)勁的驅(qū)動(dòng)能力和音色贊不絕口。這里有個(gè)有趣的小故事,筆者有一位長(zhǎng)期為音響雜志供稿的音響評(píng)論人朋友,在廣州海印聽jeff roland驅(qū)動(dòng)B&W801,氣勢(shì)、音質(zhì)沒什么可挑剔的,一曲做罷,音響店老板得意的炫耀:“jeff roland設(shè)計(jì)就是沒的說!用LM3886能做出這樣的機(jī)器來,勘稱絕技。”對(duì)電路有一定研究的朋友當(dāng)即暈倒在沙發(fā)上……不知道這位朋友了解價(jià)值3萬多元的MBL5010和價(jià)值5萬多元的MBL6010是用1元多一片的NE5534做主放大電路后,會(huì)有怎樣的表現(xiàn)。
集成電路一般輸出功率有限,除了最近幾年出現(xiàn)的DRV/MAP系列IGBT放大組件外,一般IC大多只能做到5、60W的輸出功率,這還是在最好的外圍環(huán)境下達(dá)到的極限值。一般來說,最進(jìn)簡(jiǎn)單的增大輸出功率的方式是使用橋接電路,常見的橋接電路如下:
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312107.jpg)
這個(gè)是最典型、應(yīng)用也最多的橋接電路,工作很穩(wěn)定,缺點(diǎn)是下臂信號(hào)從上臂輸出選取,在相位上肯定要滯后一些,因此相位失真大一些。
改進(jìn)型的BTL電路如下:
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312198.jpg)
這個(gè)電路上、下臂取信號(hào)在同一個(gè)點(diǎn)上,因此基本不存在相位失真問題,但反相電路輸入不能開路,否則等效于開環(huán)放大,必然發(fā)生自激,也就是說,這種電路結(jié)構(gòu)最好是有個(gè)前級(jí)電路。需要注意的是,反相電路的增益計(jì)算公式與同相電路不同,切記Rf2與Rf1不能取相同值,否則電路上、下臂波形不對(duì)稱。
第二個(gè)電路如果進(jìn)行深入分析的話,還存在一個(gè)問題:反相放大電路的音色受外圍電路、特別是阻抗的影響很大,大多數(shù)條件下,很難做的與同相放大電路完全一致。筆者曾用一只LM4766T做實(shí)驗(yàn),一路做同相放大、一路做反相放大,使用兩只完全相同的無源音箱來聽音,結(jié)果是兩者在音色上區(qū)別非常明顯。
橋接電路因?yàn)樯舷卤鄯糯蟊稊?shù)、相位、音色上的差異,往往不能精確對(duì)稱,因此很多人說到全平衡放大器時(shí),往往都覺得聲音比較“粗”。有人試圖用完全一致的兩個(gè)同相放大電路做電流輸出,在電路前使用非平衡---平衡轉(zhuǎn)換電路來避免此類問題,但常見的轉(zhuǎn)換電路實(shí)際也存在上述的弊病,最理想的非平衡轉(zhuǎn)平衡電路實(shí)際上是帶中心抽頭的變壓器,可完全避免相位不對(duì)稱問題。但使用變壓器做轉(zhuǎn)換器的話,音色、頻響則非常依賴于變壓器自身質(zhì)量,必須使用性能優(yōu)異的產(chǎn)品,jeff roland使用的是JENSEN變壓器。
橋接電路理想狀態(tài)下,輸出功率是OCL電路的四倍,但是因?yàn)殡娏鬏敵瞿芰Φ葐栴},一般只能做到2—3倍數(shù)。同時(shí)橋接狀態(tài)下,等效是負(fù)載阻抗降低了一半。功放電路對(duì)揚(yáng)聲器的控制能力一般是用阻尼系數(shù)來表示,可簡(jiǎn)單的認(rèn)為阻尼系數(shù)等于揚(yáng)聲器(音箱)阻抗除功放電路內(nèi)阻,阻尼系數(shù)高的放大器對(duì)音箱控制能力強(qiáng),低頻不拖泥帶水,大動(dòng)態(tài)失真小。集成電路內(nèi)阻高,電流輸出能力較差,阻尼系數(shù)本就不高,再降低的話,對(duì)揚(yáng)聲器的控制能力就更差了。
為解決阻尼系數(shù)、電流輸出能力的問題,人們開發(fā)出了并聯(lián)電路,最簡(jiǎn)單的并聯(lián)電路示意圖如下:
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312182.jpg)
并聯(lián)電路等效是在放大倍數(shù)不變的情況下,電流輸出能力增強(qiáng)2倍(當(dāng)然也可以是多倍),電流輸出能力增強(qiáng)后,電路的阻尼系數(shù)、對(duì)音箱的控制能力都明顯增強(qiáng)了。理論上說并聯(lián)電路的輸出功率與OCL電路沒有區(qū)別,實(shí)際考慮到一般集成電路的電流輸出能力有限,大功率狀態(tài)下往往電流輸出跟不上,失真比較大,因此來說并聯(lián)電路的輸出功率往往要大于OCL電路。
并聯(lián)電路因?yàn)槭嵌嗦稯CL并聯(lián),并且有各自的反饋環(huán)路,因此一旦有某一路輸出有直流漂移、或者是增益不一致的話,很容易因?yàn)榉答佇U脑蛟诩呻娐分g形成強(qiáng)烈的短路電流,造成上電瞬間集成電路炸毀。
解決這個(gè)問題的方法,一是使用高精度電阻來保證各路增益保持一致,并在輸出端使用均流電路;其次是使用直流伺服電路來校正輸出零漂,典型電路如下:
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312123.jpg)
處理好并聯(lián)的增益精度、輸出零漂問題,橋接電路的增益、相位問題后,就可以搭建具有大功率、強(qiáng)電流輸出的并聯(lián)+橋接電路了,簡(jiǎn)單的示意圖如下:
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312104.jpg)
上圖為簡(jiǎn)便起見,只畫出了4片IC的并聯(lián)+橋接電路,實(shí)際在解決好并聯(lián)與橋接的問題后,完全可以搭建更多路的并聯(lián)橋接電路,jeff roland的放大器其實(shí)就是每聲道16片LM3886,上、下臂各8只的設(shè)計(jì),在電源充沛、散熱良好的情況下,能將B&W801推的虎虎生風(fēng),可謂電路設(shè)計(jì)的頂尖之作。
![](http://www.itime.cn/Article/pic/201001/2010012111312186.jpg)
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