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放大器 - 電聲技術(shù)基礎(chǔ) - 公共廣播技術(shù)網(wǎng)

 Leo_耀子 2011-05-16

放 大 器

一、概述

放大器(Amplifier )是音響系統(tǒng)中最基本的設(shè)備,它的任務(wù)是把信號源的微弱電信號進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。由于放大器的輸人和輸出都是電信號,不牽涉到復(fù)雜的能量變換過程(如傳聲器把聲能變成電能,揚(yáng)聲器把電能變成聲能等),所以它是音響系統(tǒng)中技術(shù)比較成熟、各項(xiàng)電聲指標(biāo)比較高的設(shè)備。在國產(chǎn)專業(yè)音響設(shè)備中,進(jìn)步最快,最能替代進(jìn)口設(shè)備的產(chǎn)品就是一批國產(chǎn)名牌專業(yè)功率放大器。

放大器按其在音響系統(tǒng)中所處的位置及其分工不同,可分為前置放大器(前級)和功率放大器(后級)兩大類。前置放大器的主要任務(wù)是把從各種信號源(如話筒、唱機(jī)、CD 唱機(jī)等)輸人的信號進(jìn)行選擇和放大,并提供各種控制功能如均衡控制、音量控制、響度控制、平衡控制、音調(diào)控制和帶寬控制等。前置放大器的輸出電平一般定為0dB (即O.775V )或略高一些,它只能驅(qū)動(dòng)耳機(jī)放聲,必須經(jīng)過功率放大器進(jìn)一步放大才能驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器放出宏亮的聲音。功率放大器的主要任務(wù)則是把來自前置放大器(在專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來自調(diào)音臺)的信號進(jìn)行功率放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

在民用音響中,前級和后級的組合有兩種方式,一種把前、后級裝在一起成為一個(gè)單元,稱為合并式放大器或稱為擴(kuò)音機(jī),這種結(jié)構(gòu)較簡單,用得較普遍。另一種就把前級與后級分開裝成兩臺設(shè)備,這時(shí)的功率放大器常稱為“純后級”,這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本較高,但搭配較靈活。專業(yè)音響系統(tǒng)中則幾乎全部是前、后級分開,而且大多數(shù)情況下是由調(diào)音臺代替了前置放大器。只有少數(shù)是例外,如中、小功率的背景音樂擴(kuò)聲機(jī)、公共廣播機(jī)、卡拉OK 機(jī)等仍然是采用合并式。

下面分別敘述前置放大器和功率放大器的結(jié)構(gòu)、特性和應(yīng)用。重點(diǎn)放在功率放大器,而前置放大器僅作扼要介紹。

1 .前置放大器

2 1 是典型的立體聲前置放大器(Pre Amplifier )。因?yàn)榱Ⅲw聲放大器的左、右通道完全相同,所以只畫其中一路。

從圖中可見,信號源有:唱機(jī)、調(diào)諧器、錄音機(jī)和線路輸入(LINE IN)或輔助輸人(AUX IN ) 。 這個(gè)輔助輸人是為了增加靈活性,例如在需要時(shí),可供連接CD 機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、電子琴、電吉它、電司(低音電吉它)、合成器等高電平(100mV 以上)信號或其他線路的輸出信號等。

不同的信號源,不僅輸出電平和要求與之匹配的負(fù)載各不相同,而且它們各自的頻率特性也有很大的差異。因此,前置放大器必須根據(jù)各信號源的特性而給予相應(yīng)的放大和阻抗匹配、頻率均衡、甚至衰減,以保證不論選用何種信號源,都能達(dá)到所規(guī)定的輸出電平和獲得平坦寬闊的頻率特性。一般要求前置放大器輸出電壓能達(dá)到0dB ,即0.775V 1V 左右。表2 1 為幾種常見的信號源輸出電平和負(fù)載阻抗。從表中可見,信號源的輸出電平高至數(shù)百毫伏(如調(diào)諧器)甚至2V (如CD 機(jī)),低至1mV (如動(dòng)圈式拾音頭),相差懸殊。但我們要求前置放大器的輸出無論對任何信號源都應(yīng)達(dá)到1V 左右。因此,前置放大器對各信號的放大量就不應(yīng)該一致。例如對lmV 的動(dòng)圈式拾音頭的放大就要1000倍(60dB ) ,而對200mV 輸出的調(diào)諧器則只需放大5 14dB )。

一般來說,前置放大器中主通道的放大量不用太大,只要滿足高電平輸人的信號源能獲得1V 輸出就可以了。當(dāng)然,由于音調(diào)控制電路等有衰減作用,設(shè)計(jì)應(yīng)留有一定余量。至于低電平的信號源(如唱頭、話筒)可通過各自獨(dú)立的均衡放大器,獲得足夠的放大量,再通過信號源選擇器加至主通道中。

信號源選擇器的作用是使用戶隨心所欲地選擇各類信號源。信號源選擇器大多是旋鈕式或按鍵式,其中,輕觸式的按鍵選擇器,內(nèi)部多用微處理器管理。

大多數(shù)前置放大器都設(shè)有音調(diào)控制器和立體聲平衡調(diào)節(jié)器。典型的音調(diào)控制器特性見圖2 2 。一般來說,音調(diào)控制器都有高低音調(diào)整旋鈕,可以通過它們的調(diào)整使高、低音得到適當(dāng)提升或衰減。通常,高低音的最大提升或衰減量在±20dB 左右。進(jìn)行音調(diào)提升的主要原因是:人耳對聲音的頻率響應(yīng)是平直的,尤其是響度較低時(shí),對中頻( 1kHz3kHz)特別敏感,而對高頻與低頻則敏感性特別差。所以,通過音調(diào)控制器提升高、低頻,以補(bǔ)償人耳的不足。此外,聆聽的環(huán)境也可能對高頻或低頻有不同的損耗,音調(diào)控制器也可以補(bǔ)償這些環(huán)境之不足。

立體聲平衡的簡易控制,見圖2 3 。從圖可見,通過對電位器RP 的調(diào)整可以使L (左)和R (右)聲道的音量達(dá)到平衡。如果左右聲道不平衡,人的左右兩耳就會產(chǎn)生附加的聲級差,從而使聲像產(chǎn)生不必要的偏移,立體聲的聲像還原就會失真。在工程調(diào)試時(shí),該調(diào)節(jié)器還便于人們獨(dú)立調(diào)試左、右聲道。把該調(diào)節(jié)器滿調(diào)向左,便只有左聲道信號;反之便只有右聲道信號。

前置放大器還有均衡控制、響度控制、帶寬控制等功能,此處從略。

如前所述,由于在專業(yè)音響系統(tǒng)中多配置調(diào)音臺而很少使用單獨(dú)的前置放大器,故本書對此不作深人講述。至于前后級合并式的小功率廣播擴(kuò)音機(jī),則將在下一節(jié)講述功率放大器時(shí)作為實(shí)例作一些典型產(chǎn)品介紹。而對起到“前級”作用的調(diào)音臺,以及類似前后級合并式的卡拉OK 機(jī),由于在專業(yè)音響系統(tǒng)中用得較多,特別是調(diào)音臺,本書將專門辟出一定章節(jié)作較詳細(xì)的講述。

2 .功率放大器

功率放大器(Power Amplifier )的任務(wù)是放大來自前置放大器的信號,產(chǎn)生足夠的不失真輸出功率,以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器正常工作。與前置放大器相比,功率放大器是處于大信號輸人和大信號輸出的工作狀態(tài)。功率放大器件的電壓電流動(dòng)態(tài)范圍很大,所以容易引起非線性失真。另外由于整個(gè)音響系統(tǒng)的功率損耗絕大部分都在這里,因此還有電源效率的問題。

聲頻功率放大器按工作狀態(tài)分有甲類(A 類)、甲乙類(AB 類)和乙類(B 類),還有所謂A + 類和AA類等等。甲類放大在正弦信號輸人的整個(gè)周期內(nèi)都有集電極電流流通,所以,輸出的波形失真最少,但是沒有輸人信號時(shí),依然存在著相當(dāng)大的靜態(tài)電流,所以效率很低;甲乙類放大在沒有信號時(shí)也會有小的靜態(tài)電流,效率較高,但失真較大;乙類放大器沒有輸人信號時(shí),其靜態(tài)電流為0 ,效率最高,但失真也最大。一般來說,家庭和專業(yè)音響大部分功率放大器都采用甲乙類,也有采用甲類的。

按電路形式來區(qū)分,功率放大器有:單管功率放大器和雙管推挽功率放大器,帶輸出變壓器和不帶輸出變壓器等。不帶輸出變壓器的功率放大器又分為OTL OCL (既無輸出變壓器和無輸出電容器),絕大部分的專業(yè)音響都采用OCL 電路,而背景音樂、緊急廣播用的放大器由于需要較高的電壓傳輸,故普遍采用帶輸出變壓器的放大器。

二、功率放大器的技術(shù)指標(biāo)

80 年代頒布的兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)― GB 1982 80 聲頻功率放大器(擴(kuò)音機(jī))基本參數(shù)與一般技術(shù)要求,GB 1983 80 聲頻功率放大器(擴(kuò)音機(jī))基本參數(shù)的測量方法― 對聲頻功率放大器提出了整機(jī)頻率特性、諧波失真系數(shù)、功率帶寬、最大輸出功率、信號噪聲比和阻尼系數(shù)等十多項(xiàng)基本參數(shù),并將功率放大器分為四個(gè)等級,分別提出不同的技術(shù)指標(biāo)要求。

下面參照上述兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn),對音響工程中最常用的一些主要指標(biāo)分別作出說明。另外對某些外國標(biāo)準(zhǔn)中常見的指標(biāo)也作簡介。

1 .整機(jī)頻率特性

整機(jī)頻率響應(yīng)(Frequency Response )又稱為頻率特性,簡稱“頻響”。是指整個(gè)通道(帶音調(diào)控制的擴(kuò)音機(jī)其音調(diào)控制器置于正常位置)在正常工作狀態(tài)下,在規(guī)定頻帶內(nèi)相對參考頻率的振幅傳輸頻率響應(yīng),單位用分貝(dB )表示。它是衡量一臺放大器對不同頻率音頻信號放大量的均勻度的重要指標(biāo),例如國標(biāo)規(guī)定一級功率放大器的頻響為20Hz20kHz,≤±0.5dB。而四級功率放大器頻響則為150Hz5kHz,≤2dB 。目前優(yōu)質(zhì)高保真、功率放大器的頻響可以達(dá)到20Hz 20kHz,±0.1dB 。此外,有些產(chǎn)品說明書還直接給出放大器的頻響特性曲線,更為直觀。

2 .諧波失真系數(shù)

諧波失真系數(shù),一般也稱作總諧波失真(Total Harmonic Disortion,縮寫為THD )是指在規(guī)定頻帶內(nèi),標(biāo)稱額定輸出功率及標(biāo)稱額定輸出功率以下,功率放大器輸出信號的最大諧波失真系數(shù)。其數(shù)值等于放大器輸出信號中由于失真而新增加的各諧波成份的均方根值與有用信號(基波)有效值之比的百分?jǐn)?shù)。即:

式中:V1 (基波)是有用信號的有效值;

V2、V3、V4…… 是由非線性失真引起的各次諧波成份的有效值。

國標(biāo)規(guī)定一級擴(kuò)音機(jī)在標(biāo)稱額定輸出功率時(shí),在整個(gè)音頻頻段(20Hz20kHz)的諧波失真系數(shù)不大于0 .5 %。目前優(yōu)質(zhì)擴(kuò)音機(jī)的THD 值可達(dá)到0.05 %以下。

3 .互調(diào)失真系數(shù)

互調(diào)失真(Intermodulation Distortion ,縮寫為IMD )是指多頻率信號通過非線性的功率放大器時(shí),各不同頻率之間互相調(diào)制所產(chǎn)生的新的頻率成分,它會造成聲音尖刺,重放層次不清。IMD 的數(shù)值越小越好,其計(jì)算方法近似于THD,詳情從略。國標(biāo)對互調(diào)失真系數(shù)僅提出“由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定”,沒有具體指標(biāo)。目前優(yōu)質(zhì)功率放大器的IMD 通常小于0.05 %。

4 .功率帶寬

功率帶寬(Power Band Width )是指在二分之一額定輸出功率時(shí),諧波失真系數(shù)不超過規(guī)定值時(shí)的頻帶寬度。國標(biāo)對三、四級功率放大器的功率帶寬不作規(guī)定,而對一、二級功率放大器則提出“由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定”,其諧波失真系數(shù)分別為1 % (一級機(jī))和3 % (二級機(jī))。

5 .信號噪聲比

信號噪聲比(Signal to Nofse Ratio)簡稱信噪比,縮寫為S/N ,是指功率放大器在送人標(biāo)稱輸人電壓的參考頻率簡信號(通常為IkHz正弦信號),能在額定負(fù)載電阻上產(chǎn)生標(biāo)稱額定輸出功率的狀態(tài)下,輸人端換接規(guī)定的等效信號源內(nèi)阻抗(低阻傳聲器為200Ω ,線路輸人為600Ω) ,擴(kuò)音機(jī)在聲頻頻帶內(nèi)輸出噪聲功率比標(biāo)稱額定輸出功率降低的分貝數(shù)。計(jì)算式為:

S/N = 201g ( UoUn ) ( dB )
式中:Uo―― 為標(biāo)稱額定輸出功率時(shí)的輸出電壓有效值(V ) ;
Un
―― 為輸出噪聲電壓有效值(V )。
國標(biāo)規(guī)定一級擴(kuò)音機(jī)在線路輸人時(shí)的S/ N 94dB 。目前優(yōu)質(zhì)擴(kuò)音機(jī)的S / N 可達(dá)到105dB 或更高。

6 .等效輸入噪聲電平

等效輸人噪聲電平(Equivalent Input Noise Level ) ,是按寬帶信號噪聲比的條件,但等效信號源內(nèi)阻抗改為與輸人阻抗同模數(shù)的電阻,輸出端聲頻帶內(nèi)噪聲信號折算到輸入端時(shí)的功率電平。單位為dBm (參考功率為1mW )。
國標(biāo)規(guī)定一級功率放大器在低阻傳聲器輸人端的等效輸入噪聲功率電平不大于-123dBm

7 .阻尼系數(shù)

阻尼系數(shù)(Damping Factor)又稱阻尼因數(shù),簡稱DF ,是指功率放大器額定負(fù)載電阻對功率放大器輸出阻抗(內(nèi)阻抗)模數(shù)的比值。其表達(dá)式為:

式中:RL ― 功率放大器額定負(fù)載電阻,通常指揚(yáng)聲器的阻抗。

RO― 功率放大器輸出阻抗,其值等于功率放大器的內(nèi)阻加上揚(yáng)聲器與功率放大器之間接線的阻抗。

揚(yáng)聲器在激勵(lì)信號停止時(shí),其紙盆和音圈會因慣性而作逐漸衰減的振動(dòng),使聲音有拖尾感而失真。揚(yáng)聲器的慣性振動(dòng)可以部分地用電的方法來抑制,只要功率放大器的輸出阻抗足夠?。醋枘嵯禂?shù)足夠大),就可以將揚(yáng)聲器慣性振動(dòng)時(shí)音圈切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電勢短路,由此產(chǎn)生的短路電流能抑制揚(yáng)聲器的慣性自由振動(dòng),即起了阻尼作用。阻尼系數(shù)的名稱即由此而來。阻尼系數(shù)越大則對揚(yáng)聲器慣性振動(dòng)的抑制能力越強(qiáng)。國標(biāo)規(guī)定一級功率放大器的阻尼系≥10 。目前優(yōu)質(zhì)功率放大器的阻尼系數(shù)可達(dá)到100 以上。

8 .輸入靈敏度

輸人靈敏度(Input Sensitivity )是指功率放大器達(dá)到額定輸出功率時(shí)所需輸人的信號電平。國標(biāo)沒有此項(xiàng)指標(biāo)。目前一般專業(yè)功率放大器的輸人靈敏度為+4dB ( 1V )或0dB ( 0.775V )。

9 .瞬態(tài)響應(yīng)

瞬態(tài)響應(yīng)(Transient Response )是衡量放大器對瞬變信號跟隨能力的一項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo),通常以方波信號或具有方形包絡(luò)的正弦信號(稱為猝發(fā)聲)送人功率放大器,觀察并比較輸人、輸出波形的差別來分析功率放大器的瞬態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)不佳則輸出信號的上升沿變緩,下降沿拖尾。在播放音樂時(shí)表現(xiàn)為層次感和透明度差,低音混濁,高音發(fā)毛。功率放大器的瞬態(tài)響應(yīng)也可以用轉(zhuǎn)換速率(Slew Rate )來描述,單位為V/μs。國標(biāo)沒有此項(xiàng)指標(biāo)。目前優(yōu)質(zhì)功放的轉(zhuǎn)換速率一般為每微秒十幾伏至每微秒幾十伏。

10 .輸出功率

輸出功率(Maximum Power Output)是功率放大器最重要的又是最容易混淆不清的一個(gè)指標(biāo)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)中提出了額定輸出功率和最大輸出功率兩個(gè)不同的參數(shù),其他國家和國際組織還有各自的不同標(biāo)準(zhǔn),加上某些廠家有意無意地標(biāo)出一些浮夸不實(shí)的“功率”指標(biāo),更加造成混亂。

下面先講述國標(biāo)對輸出功率的規(guī)定,再對某些常見的國外標(biāo)準(zhǔn)作簡介。

額定輸出功率(Rated Power Output )

國標(biāo)規(guī)定其定義是“同時(shí)滿足諧波失真系數(shù)和整機(jī)頻率特性指標(biāo),功率放大器可能輸出的連續(xù)最大簡功率。以一級功率放大器為例,國標(biāo)規(guī)定必須同時(shí)滿足諧波失真系數(shù)(≤0.5 )和頻率響應(yīng)特性(20Hz20kHz ,≤0.5dB )這兩個(gè)指標(biāo)的前提下,測出的連續(xù)輸出功率,就稱為功率放大器的額定輸出功率。

最大輸出功率(Maximum Power Output )

國標(biāo)規(guī)定分兩種情況:

( a )對于輸出端以負(fù)載阻抗標(biāo)示的功率放大器,其最大輸出功率,是指“在額定負(fù)載電阻上,能滿足基本參數(shù)表中相應(yīng)級所規(guī)定的諧波失真系數(shù)時(shí),參考頻率簡信號的連續(xù)最大輸出功率”。仍以一級功率放大器為例,國標(biāo)規(guī)定其測量方法是將1kHz正弦波信號送至被測功率放大器輸人端,功率放大器的音量控制置于最大,音調(diào)控制置于正常位置,增大輸人信號電壓,使輸出電壓的諧波失真系數(shù)達(dá)到對應(yīng)級別的規(guī)定值(一級機(jī)為1% ) ,并能在連續(xù)信號下工作十分鐘時(shí)的輸出功率,即為最大輸出功率。

其計(jì)算式為:

式中 U ― 為最大輸出電壓的有效值(V );
RL
― 為額定負(fù)載電阻(Ω )。

從以上定義可見,由于額定輸出功率的測量條件要比最大輸出功率的測量條件更為“苛刻”,所以同一臺放大器,其額定輸出功率的數(shù)值必然小于其最大輸出功率的數(shù)值。一般的規(guī)律是,前者約比后者低10 %~15%左右。

在各種書刊或說明書中經(jīng)常還會見到像正弦波輸出功率、有效輸出功率、連續(xù)輸出功率、RMS (均方根值)輸出功率等等術(shù)語,其含義并不明確,一般可作為最大輸出功率考慮。

( b )對于輸出端以電壓標(biāo)示的功率放大器(這種標(biāo)示方式常見于各種高阻抗恒壓輸出的廣播用功率放大器或廣播擴(kuò)音機(jī))中,其最大輸出功率的測量方法同前一段相似,但保持標(biāo)稱額定輸出電壓不變,降低負(fù)載電阻值,使輸出電壓的諧波失真系數(shù)達(dá)到對應(yīng)級別的規(guī)定值,并能在連續(xù)信號下工作十分鐘時(shí)的輸出功率,即為最大輸出功率。

本文后面引用一些進(jìn)口功放的技術(shù)指標(biāo)時(shí),還會用到EIAFTC等功率標(biāo)準(zhǔn),下面作簡介。

③ (美國)電子工業(yè)協(xié)會(EIA)標(biāo)準(zhǔn);輸人1kHz正弦信號,在總諧波失真≤0.05%的條件下,功率放大器所能輸出的最大功率值。

④ (美國)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(FTC)標(biāo)準(zhǔn):輸人正弦信號,在20Hz 20kHz頻段內(nèi),總諧波失真≤0.1 %的條件下,兩聲道同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)功率放大器所能輸出的最大功率值。

上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功率數(shù)值相差約為百分之幾至百分之十幾。例如美國高峰牌FA601型功率放大器,在8Ω立體聲模式下,標(biāo)稱功率FTC2×120W , EIA則為2×150W ; FA1201 型功率放大器,在8Ω 立體聲模式下,標(biāo)稱功率FTC2×280W , EIA2×300W

另外,在考慮放大器的輸出功率時(shí),還必須注意輸出功率的數(shù)值會隨著放大器所接負(fù)載阻抗的大?。?span lang=EN-US>8Ω、4Ω或2Ω)以及電路的連接方式(雙通道立體聲或單通道橋接)而有很大范圍的變化。如前述的高峰牌FA1201型功率放大器,在8Ω立體聲模式時(shí)標(biāo)稱功率每通道為280/300WFTC/EIA,下同);4Ω立體聲時(shí)為450/475W ;2Ω立體聲時(shí)為525/680W ;8Ω橋接時(shí)為960/1000W 4Ω橋接時(shí)則達(dá)到1050/1050W 。對上述關(guān)系可作如下的近似估算:負(fù)載阻抗每減小一半,輸出功率約增為1.6 ;在相同負(fù)載阻抗下,橋式接法的輸出功率約為立體聲左右通道功率之和的1.6 。

⑤ 動(dòng)態(tài)功率、瞬時(shí)功率、音樂功率和峰值音樂功率

當(dāng)功率放大器放大某一碎發(fā)脈沖信號時(shí),由于電源電壓來不及下降,還處在空載電源電壓狀態(tài),這時(shí)功率放大器的輸出功率要比連續(xù)正弦信號時(shí)大得多,這個(gè)功率稱為動(dòng)態(tài)功率(或瞬時(shí)功率,音樂功率)。美國高保真協(xié)會(IHF )制定的動(dòng)態(tài)功率測試方法是以周期為20ms 的脈沖信號輸人功率放大器,然后對功率放大器的輸出信號進(jìn)行取樣,測出在規(guī)定的諧波失真系數(shù)( 1 % )時(shí)的輸出功率。其數(shù)值約比前述的最大輸出功率大30%40%左右。

至于峰值音樂輸出功率(Peak Music Power Output ,縮寫為P . M . P . 0 ) ,通常是指在不計(jì)失真的條件下,放大器在處理音樂信號時(shí),在一個(gè)極短持續(xù)期內(nèi)能夠輸出的峰值功率。常見于家用音響的廣告或說明書中,其標(biāo)稱的數(shù)值往往達(dá)到額定輸出功率的5 甚至更高,至今未見有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。P . M . P . O 帶有濃厚的廣告宣傳色彩,目前在工程設(shè)計(jì)中尚無多大實(shí)用意義。

功率放大器還有其他一些指標(biāo),不再一一列舉。

下面摘錄部分常見的國產(chǎn)和進(jìn)口功率放大器型號及其性能指標(biāo),供設(shè)計(jì)選用參考。

三、典型功率放大器特性及調(diào)整使用

本節(jié)舉出幾款比較典型的專業(yè)功率放大器,說明其型號、特性、面板結(jié)構(gòu)及使用方法。

1 . DSP MX 系列功率放大器
DSP 是國內(nèi)組裝功率放大器中“性價(jià)比”較高的品牌,主要產(chǎn)品有MX 系列純后級專業(yè)功率放大器和MP 系列前后級合并式廣播功率放大器兩大類。MP 系列將在本章后半部另行介紹,這里先對MX 系列作簡介。

( l )主要特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)

DSP - MX 系列包括MX1000、MX 1 500 、MX2000MX2500 四個(gè)型號,其主要技術(shù)指標(biāo)已列于表2 2 。本機(jī)具有較完善的保護(hù)裝置及明晰的工作狀態(tài)指示,包括電源開、關(guān)時(shí)的保護(hù),LED 發(fā)光指示,輸出端出現(xiàn)直流信號時(shí)自動(dòng)切斷輸出使喇叭免遭損壞的“直流保護(hù)”以及輸出端短路時(shí)自動(dòng)停機(jī)使功放管免遭損壞的“短路保護(hù)”等多種功能。面板的指示燈分別顯示電源(POWER)、削波(CLIP )、有信號輸入(SIGNAL )、直流保護(hù)(DC )和高溫保護(hù)(TEMP )等幾種工作狀態(tài)以提醒操作者及時(shí)調(diào)控功放使其保持正常工作狀態(tài)。
( 2
)面板、背板說明
2 4 MX 系列功放的面板圖,該圖的標(biāo)注說明如下:

ACP Power Switeh 交流電源開關(guān)
CH . AB POWER LED A 、B 通道電源指示
CH . AB SIGNAL LED A 、B 通道削波指示
CH . AB PROT LED A 、B 通道輸出信號電平指示
CH . AB TEMP LED A 、B 通道直流保護(hù)或高溫保護(hù)指示

CH . A B TEMP LED A 、B 通道高溫指示
VOLUME A A 通道音量控制(輸人衰減器)
VOLUME B B 通道音量控制(輸入衰減器)
FAN 排氣扇通風(fēng)口。
注:此紅燈亮?xí)r表示送往揚(yáng)聲器的信號波形已出現(xiàn)過荷削波,此時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)低放大器的增益,即把VOlume 調(diào)?。ɑ蚪档颓岸苏{(diào)音臺的增益)。

2 5 MX 系列功率放大器的背板圖,說明如下:
CH . A FAN A 通道風(fēng)扇
CH . B AC FUSE B 通道交流保險(xiǎn)絲
CH . B OUTPUT+” B 通道輸出正端
CH . B OUTPUT-” B 通道輸出負(fù)端
CH . A OUTPUT-” A 通道輸出負(fù)端
CH . A OUTPUT+” A 通道輸出正端
CH . A AC FtUSE A 通道交流保險(xiǎn)絲
220VAC POWER CABLE 電源線
CH . B XLR INPUT B 通道輸入卡農(nóng)插口
CH . B 6.35mm SOCKET INPUT B 通道6.35mm輸人插口
CH . A 6.35mm SOCKET INPUT A 通道6.35mm輸人插口
CH . A XLR INPUTA A通道輸入卡農(nóng)插口
Mode . select SWITCH 工作模式選擇開關(guān)(立體聲或橋接)
20VAC POWER FUSE 電源保險(xiǎn)絲
CH.B FAN B通道風(fēng)扇

( 3 )工作模式選擇

① 雙通道立體聲(STEREO )模式:選擇開關(guān)⑩ 置于“2CH  ,位置,此時(shí)A B 兩個(gè)通道獨(dú)立工作。此時(shí)每個(gè)通道輸出端的負(fù)載(揚(yáng)聲器)阻抗不宜小于4Ω 。

② 單通道橋接(BRIDGED )模式:選擇開關(guān)置于“BTL ”位置,輸人信號接到A 通道輸人端(B 通道輸入端空置),揚(yáng)聲器則跨接在A 、B 兩個(gè)通道的“熱端”(正端)。此時(shí)輸出功率比雙通道輸出時(shí)增大(見表2 2 )。

2 . JBL MPA 系列功率放大器

JBL MPA 系列功率放大器屬高檔專業(yè)級產(chǎn)品,包括MPA 275 、MPA400MPA 600 、MPA 750 MPA1100 等五種型號,其電氣特性列于表2 11 ,此處主要介紹它們的面板、背板結(jié)構(gòu)和使用方法。

2 6 MPA 275 、4006 00的面板和背板圖;圖2 7 MPA 750 1100 的面板和背板圖。

2 8 MPA 系列功放面板上各種指示燈所代表的狀態(tài)。操作者必須熟悉它們的意義才能正確進(jìn)行調(diào)控,使功率放大器始終處于正常工作狀態(tài),而不至于造成損毀。

2 8 (a)是說明各符號代表的動(dòng)作:全部涂黑表示不亮,全白(空)表示全亮,有點(diǎn)點(diǎn)的標(biāo)記表示亮度變化或偶然閃亮,外面加上發(fā)光狀線表示閃亮或全亮。

2 8 (b)表示無信號輸人狀態(tài)時(shí)的顯示。

2 8 ( c)、(d)、(e)分別表示信號電平為-30dB -20dB -10dB 時(shí)的顯示。

2 8 ( f ) CLIP 燈偶然閃亮,表示偶然出現(xiàn)削波失真。

圖(b)~圖(f)五種狀態(tài)都屬于放大器的正常工作狀態(tài)。

圖(g)~圖(k)五種狀態(tài)則屬于非正常狀態(tài),需要引起操作者注意并及時(shí)找出原因進(jìn)行處理,如短路則應(yīng)找出短路點(diǎn)及時(shí)排除;如過熱則應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)散熱,必要時(shí)暫停運(yùn)行;如連續(xù)出現(xiàn)削波,則應(yīng)將輸人電平適當(dāng)降低,如此等等。

2 8 (g)表示保護(hù)電路動(dòng)作,輸出“默音”( MUTING ) ,即無輸出。

2 8 (h)表示負(fù)載短路(SHDRTED LOAD)或負(fù)載不正常。

2 8 (i) CLlP 燈連續(xù)閃亮,表示削波(CLIPPING )失真。

2 s (j)表示過熱(OVERHEATING )保護(hù)。

2 8 (k)表示溫度(THERMAL)保護(hù)動(dòng)作,輸出“默音”( MUTING )。

3 .公共廣播放大器系列

公共廣播放大器(Public Address Amplifier)亦稱為商業(yè)音響放大器(Commercial Sound Amplifier) ,是用于有線廣播、背景音樂、緊急廣播等公共廣播系統(tǒng)的重要設(shè)備。它和一般專業(yè)“純后級”功率放大器的最主要的不同點(diǎn)是在末級放大器中接有音頻輸出變壓器,把輸出阻抗由幾個(gè)歐姆升高至幾十歐到幾百歐,亦即把輸出電壓升高并穩(wěn)定于70V l00V 的數(shù)值(稱為恒壓輸出),以便于連接數(shù)量較多(幾十個(gè)至一百個(gè)以上)的揚(yáng)聲器作較遠(yuǎn)距離的傳輸。到達(dá)終端揚(yáng)聲器(天花板揚(yáng)聲器或床頭柜揚(yáng)聲器)時(shí)則通過線間變壓器再把阻抗及電壓降低,達(dá)到與揚(yáng)聲器匹配。

公共廣播放大器結(jié)構(gòu)亦有“純后級”和前后級合并式之分。功率在.幾百瓦以上的較大功率的廣播放大器多數(shù)是“純后級”功放結(jié)構(gòu),使用時(shí)仍需配上調(diào)音臺或前置級才能與傳聲器、CD 機(jī)等信號源相接,例如后面要講到的DSP MA 系列和英橋PA 系列。至于功率在一、兩百瓦以下的廣播放大器,則多數(shù)是前后級合并式結(jié)構(gòu),通常被稱為公共廣播擴(kuò)聲機(jī)或簡稱為廣播機(jī),可以方便地直接接入多路話筒以及CD 機(jī)、錄音機(jī)等信號源而省去調(diào)音臺。更有一些廣播機(jī)在前后級放大器的基礎(chǔ)上再增加收音的功能(稱為廣播收音放大器)或收音、磁帶錄放音甚至CD 放音等多種功能,給用戶帶來很大方便。下面介紹國內(nèi)組裝DSP 牌、韓國英橋牌(NIKEL) 和美國博士牌(BOSE )等幾種公共廣播放大器系列產(chǎn)品的型號、技術(shù)特性和操作使用方法,供參考。

( 1 ) DSPMP 系列廣播擴(kuò)音機(jī)

DSP MP 系列廣播擴(kuò)音機(jī)是專門設(shè)計(jì)用于公共廣播、背景音樂系統(tǒng)的前后級合并式放大器,設(shè)置有3 個(gè)話筒輸人(MIC )插孔,以便于連接多支話筒,適合各類會議或小型演出。兩個(gè)輔助輸人(AUX )插孔便于連接CD 機(jī)或錄音機(jī)等信號源。以上五路輸入信號均分別設(shè)有獨(dú)立的音量控制電位器。輸出端分別l00V 、70V 4Ω 等3 種不同的輸出電壓及阻抗,以適應(yīng)不同的廣播系統(tǒng)。此外還有一個(gè)輔助輸出(AUX OUT )插孔,輸出600Ω0dB 的信號,可用于外接另一臺大功率放大器或連接一臺錄音機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場錄音。

本機(jī)還設(shè)有自動(dòng)默音(MUTING )的功能,即當(dāng)接在MICI 插孔上的話筒有聲音信號輸人時(shí),能自動(dòng)切斷MlC2 、MIC3 AUX 的信號,使之處于默音(或靜音)狀態(tài),亦即MICI 具有優(yōu)先發(fā)言的功能,這給緊急廣播、尋呼以及會議主持人掌握會場氣氛和控制發(fā)言次序帶來很大方便。

在本機(jī)背板專設(shè)一個(gè)MUTE 衰減調(diào)節(jié),可以從OdB -30dB 的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)靜音功能的控制電平。
DSP
MP 系列擴(kuò)音機(jī)包括MP200P 、300P 600P 1000P 四個(gè)型號,其技術(shù)指標(biāo)見表2 17

2 9 MP 系列擴(kuò)音機(jī)的面板,說明如下:

POWER 電源指示燈

LED LEVEL METER 輸出電平表

POWER SWITCH 電源開關(guān)

BASS CONTROL 低音音調(diào)控制

TREBLE CONTROL 高音音調(diào)控制

MIC VOLUME CONTROL 話筒輸人音量控制

AUX VOLUME CONTROL 輔助輸人音量控制

MIC1 INPUT 話筒1 輸人插孔
② 注:此表指示輸出電平的大小。本機(jī)正常工作時(shí),輸出電平宜保持在+sdB 以下,如果電平達(dá)到+10dB 時(shí)將出現(xiàn)削波失真,應(yīng)適當(dāng)調(diào)低各音量控制旋鈕的位置。

2 10 MP系列擴(kuò)音機(jī)的后板,說明如下:

AC FUSE 交流保險(xiǎn)絲
AC POWER CONNECTOR 交流電源線插座
OUTPUT TERMINALS 輸出接線柱,接揚(yáng)聲器
MIC2,3 INPUT 話筒2 , 3 輸人插孔
AUX 1 AND AUX2 INPUT 輔助輸人1 2 插孔
AUX OUT 輔助輸出插孔
MUTE CONTROL 默音控制
( 2
)博士牌(BOSE ) BMA-125 廣播擴(kuò)聲機(jī)

BMA 125 廣播擴(kuò)聲機(jī)是前后級合并式放大器,設(shè)置有6 個(gè)輸人信號接口,可分別連接話筒、CD 機(jī)和錄音機(jī)等多種信號源。輸出接口共有8 個(gè),包括揚(yáng)聲器輸出接口4 個(gè)(輸出變壓器有3 個(gè)抽頭,輸出3 種不同的電壓,還有一個(gè)直接輸出接口),和功能輸出接口4 個(gè)。

所謂功能輸出是屬于高阻抗線路輸出接口,如均衡輸出(IV ,600Ω )用于外接均衡器,磁帶輸出(650mV , 10 kΩ)用于連接錄音機(jī)進(jìn)行錄音,還有線路輸出和混合器輸出(均為IV ,600Ω )可用于連接分會場信號或連接其他功率放大器等使用。

BMA 125 廣播擴(kuò)聲機(jī)屬較高檔次的專業(yè)級產(chǎn)品,價(jià)格較昂貴。表2 18 列出BMA 125 的主要技術(shù)指標(biāo),供參考。

( 3 )英橋PA93 系列廣播功率放大器

英橋PA93 系列廣播功率放大器是適用于公共廣播、背景音樂系統(tǒng)的高阻抗輸出純后級功率放大器,配置帶抽頭的輸出變壓器,具有從幾十伏到100 伏等多種高電壓(高阻抗)輸出,并內(nèi)置有過流和過熱高溫保護(hù)電路,低噪聲雙速冷卻風(fēng)扇,平衡輸人接口,多臺功放并聯(lián)工作接口以及輸人電平調(diào)節(jié)旋鈕等,屬中檔次的專業(yè)級產(chǎn)品。該機(jī)正常情況下由220V 市電供電,在緊急事故狀態(tài)下亦可改由直流24V 電源(通常用蓄電池)供電以保證連續(xù)運(yùn)行。

PA以系列包括PA 9312 PA 9324 ,其主要技術(shù)特性如下:
功率輸出(THDI % ) :
PA9312: 120W ( 22V/4
Ω , 25V/5.2Ω,70V/42Ω , 100V/83Ω )
PA9324
240W ( 31V/4Ω,25V/2.6Ω、70V/21Ω 、l00V/42Ω )
頻率響應(yīng) + 1-3dB )   70Hz20kHz
諧波失真 小于10 %
高通濾波器(H · P · F - 3dB 400Hz
信噪比 大于95dB
輸人靈敏度 1V/10kΩ平衡
輸人電平調(diào)節(jié) -12dB OdB
PA9312 / 9324
面板及背板圖見圖2 11 ,各附件說明如下:
CLIP LED 削波失真指示燈
OUTPUT LEVEL LED 輸出電平指示燈
PROTECTION LED 保護(hù)指示燈
POWER SWITCH 電源開關(guān)
INPUT LEVEL ADJUSTMENT 輸人電平調(diào)整
SPEAKER OUTPUT TERMINALS 揚(yáng)聲器輸出接口

(4)英橋PA2000/4000型收音廣播擴(kuò)音機(jī)

英橋PA2000、2000R、4000、4000R收音廣播擴(kuò)音機(jī)是專門設(shè)計(jì)用于公共廣播、背景音樂的中、小功率前后級合并放大器。它包括前置放大器、功率放大器、收音、鐘聲、警報(bào)和五段均衡器等多種功能,在廣播通知講話之前,按一下鐘聲按鈕,能發(fā)出“1-2-5-i”的悅耳鐘琴聲,起提示作用。當(dāng)發(fā)生各種意外情況時(shí),按一下警報(bào)按鈕,即產(chǎn)生響亮而逼真的警笛聲,起告警作用;如再按一次該按鈕,則警笛聲逐漸變?nèi)踔钡酵V埂?/span>

該放大器還設(shè)有6個(gè)分區(qū)揚(yáng)聲器開關(guān),用戶可自由選擇5個(gè)(或5組)揚(yáng)聲器,分別工作或全部工作。如果只播放電臺音樂,則只需用一臺PA2000/4000再配上一支話筒,即可組成最簡單的公共廣播、背景音樂和緊急廣播系統(tǒng)。如果擴(kuò)展其功能,可再加接錄音座、CD機(jī)、電唱機(jī)、單的公共廣播、背景音樂和緊急廣播系統(tǒng)。如果擴(kuò)展其功能,可再加接錄音座、CD、電唱機(jī)、電子樂器、調(diào)音臺和電話轉(zhuǎn)接系統(tǒng)等。其面板及背板圖見圖2-122-13,連接示意圖見圖2-14.

2-12面板圖說明如下:

POWER SWITCH 電源開關(guān)

SPEAKER selectOR 揚(yáng)聲器選擇(分區(qū)選擇)

SIREN BUTTON() 警報(bào)聲按鈕

CHIME BUTTON 鐘聲按鈕

MASTER VOLUME 主音量控制

CH6/PHONO VOLUME CH6/唱機(jī)音量

CH1-CH5 VOLUME CH1CH5音量

CHANNEL 1 INPUT JACK CH1輸入插孔

EQUALIZER VOLUME 均衡器音量

PROTECT LED 保護(hù)指示

LEVEL INDIGATOR 電平指示

TUNING FREQUENCY DISPLAY 調(diào)諧頻率顯示

TUNER POWER ON SWITCH 調(diào)諧器電源開關(guān)

BAND selectOR(FM,MUTR,AM) 波段選擇

ADDRESS select SWITCH 地址選擇開關(guān)

SHIFT SWITCH (A OR B) 分區(qū)A、B選擇

MEMORY SWITCH 記憶開關(guān)

UP AND DOWN SWITCH 頻率調(diào)諧按鈕

RADDIO VOLUME 收音音量

2-13背板說明如下:

AC CORO 電流電源線

SPEAKER OUTPUT TERMINAL 揚(yáng)聲器輸出端子

&nbs, p; LINK OUT JACK 鏈接輸出插孔(連接同型號功率放大器)

LINK IN JACK 鏈接輸入插孔

PRE AMP OUT JACK 前置放大器輸出

AMP IN JACK 放大器輸入

GND TERMINAL 地線端子

CH6/PHONO selectOR CH6/唱機(jī)選擇

INPUT GAIN CONTROL 輸入增益控制

OPTION 平衡輸入(任選)

PHONO INPUT TERMINAL 唱機(jī)輸入

TELEPHONE IN TERMINAL 電話系統(tǒng)輸入

EXT MUTE 外接遙控靜音開關(guān)

EXT CHIME 外接遙控鐘聲開關(guān)

MUSIC-ON HOLD(PA-2000R,4000R,NOLY)音樂保持,用于電話系統(tǒng)(只有PA-2000R,4000R設(shè)置)

ANTENNA TERMINAL 天線端子

FUSE HOLDERS(AC) 保險(xiǎn)絲座

IMPEDANCE selectOR SWITCH 阻抗選擇開關(guān):PA-2000,165Ω(100V),
83
Ω(70V);
PA-40000,83
Ω(100V),42(70V)

技術(shù)特性:

放大器部分:

功率輸出 PA-2000R:60W(RMS)

PA-4000R:120W(RMS)

頻響 60Hz20kHz

諧波失真 0.5%

均衡(100Hz,330Hz,1kHz,3.3kHz,10kHz ±12dB

輸入靈敏度/阻抗:

CH1CH6 0.25Mv 80Mv/600Ω

PHONO 2mV/22kΩ

LINE IN 100mV/15kΩ

TELEPHONE IN 0.775V/600Ω

AMP IN 1V/47Kω

揚(yáng)聲器輸出/阻抗 120W:4Ω,8Ω,42Ω(70V);83Ω(100V)600W:4Ω,8Ω,83Ω(70V);165Ω(100V)

線路輸出/阻抗 1V/600Ω

收音機(jī)部分:

調(diào)諧部分: FM:87.5MHz108MHz AM:522kHz1710kHz

天線輸入 FM:300ΩBALANCED平衡或75ΩUNBALANCED不平衡

靈敏度 FM:2μV AM:4μV

信噪比 FM: 65dB AM:50dB

(5)英橋POP-30/60/120型錄音、收音廣播擴(kuò)聲機(jī)

POP系列是專門設(shè)計(jì)用于公共廣播、背景音樂的小功率放大器,它兼有前置放大、功率放大、收音、錄音卡座和鐘聲等多種功能,圖2-15是其面板,說明如下:

PAUSE 暫停

REC 錄音

COUNTER/RESET 計(jì)數(shù)器/復(fù)位

CASSETTE DOOR 倉門

EJECT 開盒

FAST FORWARD/RE 快進(jìn)/復(fù)繞

STOP 停止

REVERSE MODE selectOR 自動(dòng)反轉(zhuǎn)模式選擇

FORWARD PLAY/REVERSE PLAY 前進(jìn)放音/倒轉(zhuǎn)放音

MIC INPUT 話筒輸入插孔

TUNING FREQUENCY DISPLAY 調(diào)諧頻率顯示

MEMORY SWITCH 記憶開關(guān)

BAND selectOR 波段選擇

ADDRESS select SWITCH 地址選擇開關(guān)

UP/DOWN SWITCH 頻率調(diào)諧按鈕

OUTPUT LEVEL DISPLAY 輸出電平顯示

SPEAKER selectOR 揚(yáng)聲器選擇

POWER SWITCH 電源開關(guān)

TUNER VOLUME 收音音量控制

DECK VOLUME 錄音機(jī)音量控制

21 MASTER VOLUME 主音量控制

22 AUX VOLUME 輔助音量控制

23 CHIME BUTTON 鐘聲按鈕

24 MIC VOLUME 話筒音量控制

25 TONE CONTROL 音調(diào)控制

POP-30/60/120的主要技術(shù)特性如下:

放大器部分:

輸出功率 30W,60W,120W(RMS)

頻響 80Hz20kHz

諧波失真 1%

音調(diào)控制 ±12dB

信噪比 90dB

輸入靈敏度/抗阻

MIC1 MIC3 1mV/10kΩ

AUX 350Mv/10kΩ

LINE IN 1V/10kΩ

揚(yáng)聲器輸出/阻抗:

POP30 30W:11V/4Ω,25V/21Ω

70V/63Ω 100V/333Ω

POP60 60W:15.5V/4Ω,25V/10.5Ω

70V/82Ω 100V/166Ω

POP120 120W:22V/4Ω,25V/5.2Ω

70V/40Ω 100V/83Ω

線路輸出/阻抗 1V/600Ω

收音機(jī)部分:

調(diào)諧范圍 FM:87.5MHz108MHz

AM:522kHz1620kHz

天線輸入 FM:300ΩBalanced平衡或75ΩUnbalanced 不平衡

靈敏度 FM: 2μV

AM: 12μV

信噪比: FM: 60dB

AM: 50dB

卡座部門:

聲軌 2

偏磁 交流偏磁

帶速 4.76cm/s

抖晃 0.05%

頻響 125Hz6.3kHz

信噪比 50dB

除以上列舉的例子外,英橋公司還生產(chǎn)一系列不同功能的廣播擴(kuò)音機(jī)。表2-19列出常用的一些型號及其所配置的功能,供設(shè)計(jì)選用參考。

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