反饋在擴音機電路設計中的應用分析
研究甲類功率放大器性能優化問題,依據甲類功放自身的工作特性,功率管在工作狀態存在高熱量帶來非線性失真.為解決上述問題,提出了一種在典型的甲類功放中引入負反饋的電路優化方案.下面是小編搜集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：日常生活的很多電器的工作都離不開擴音設備，例如音響，耳機，話筒，電視等。擴音設備將話筒等設備中接收的微弱信號放大成可以推動揚聲器發聲的大功率信號。在放大電路中采用反饋機制能夠改善電路的放大性能，本文主要介紹了反饋在電路中的接入形式和作用，介紹了擴音機放大電路的設計，并分析了擴音機電路中對反饋的應用。
關鍵詞：擴音機電路設計;反饋;放大電路
擴音機可以把來自前一級的較弱的信號進行放大，在音響電話等發聲設備中發揮著巨大的作用。擴音機由前置放大器，音調控制器，功率放大器三部分組成，這三部分電路設計中均采用放大器。由于放大器的工作常常受到溫度等外界因素的影響而不能穩定工作，因此需要引入反饋機制。
一、反饋的類型和作用
反饋是電路中常用的一種調節機制，它是我們通過閉環把電路中輸出回路的電流或電壓中的一部分或全部送回到輸入回路的過程。
(一)反饋的類型
在對電路的影響上反饋可以分為正反饋和負反饋兩種：正反饋在電路中表現為增強凈輸入信號，而負反饋可以減小凈輸入信號，正反饋使放大電路工作不穩定，極易產生震蕩，一般用于信號發生器等電路中，而負反饋可以達到提高增益的穩定性，減小非線性失真，抑制環內噪音，拓展頻帶的效果。所以在放大電路中引入負反饋可以改善放大電路的各項性能指標，相比正反饋有更穩定的作用效果。
(二)反饋的作用
1、提高放大倍數的穩定性。在中頻段的表達式可寫成等式兩端同時對求導并同除可得，也就是說變化率減小為原來的倍，因此，穩定性是開環電路的倍，起到了提高放大倍數穩定性的作用。
2、減小非線性失真。由于組成放大電路的半導體元器件具有非線性特性，會使部分幅值過大的，或者靜態工作點不恰當的輸入信號，產生非線性失真。在引入負反饋后，輸出的信號會減小到原來的倍，并且疊加的負反饋信號與輸出信號的失真情況相同，抵消了原來嚴重的失真結果，從而使正負半周的幅值接近從而減小了非線性失真。
3、拓寬頻帶。加入負反饋使放大器的閉環通頻帶比開環時展寬，也就是當輸入信號減小時，反饋信號也隨之減小，使相對凈輸入信號增大，反之輸入信號增大時，反饋信號也隨之增大，是相對凈輸入信號減小，從而帶到了展寬通頻帶的效果。
4、改變輸入電阻和輸出電阻。由于電阻的串并聯分別具有分壓和分流的特點，我們可以很容易地推斷出：串聯負反饋增大輸入電阻，并聯負反饋減小輸入電阻;電流負反饋增大輸出電阻，電壓負反饋減小輸出電阻。
5、抑制反饋環內噪聲和干擾。因為引入了負反饋機制，噪聲和干擾可以通過負反饋的形式在輸入端相減抵消。
二、擴音機電路簡介
擴音機的電路由前置放大電路，音頻控制電路，功率放大電路三部分組成。前置放大電路主要完成對小信號的放大，通常需要輸入阻抗大，輸出阻抗低，頻帶寬，噪音小等特性;音調控制電路作用是實現對輸入信號不同頻率內容的放大和衰減;功率放大器主要用于提供足夠的輸出功率來帶動外接揚聲器的負載部分。
(一)前置放大器
由于功率放大器具有輸入靈敏度的限制，輸入的信號強度過小，將得不到放大作用，輸入的信號強度過大，將造成輸出信號嚴重失真。因此我們需要在擴音機電路中引入前置放大器，使得放大器適應不同的輸入信號，為不同強度的聲音源信號提供放大，衰減，或阻抗變換，從而與功率放大器匹配。此外，對于聲音源的頻率差別，比如磁帶中的低音衰減，高音提升的效果，將在頻率均衡網絡放大器中得到補償，使輸入信號的頻率特性曲線近乎平坦。前置放大器可匹配話筒的輸出阻抗和前置放大器的輸入阻抗，同時使得前置放大器輸出信號的幅度與功率放大器的輸入靈敏度匹配。由于聲音源信號微弱，前置放大器中輸入級噪聲對于放大作用的影響將非常大，因此前置放大器的輸入級往往采用低噪聲電路，采用低噪聲晶體管，并合理設置靜態工作點。在采用集成運算放大器作為前置電路的時候，需要保證采用低噪聲、低漂移的集成運算放大器。另外，前置放大器需要保證足夠寬的頻帶來避免放大時造成的失真。
(二)音調控制電路
音調控制電路通過控制放大器的頻率響應曲線形狀控制放音音色，來適應不同聽眾對銀色的不同需求。同時，音調通知電路還有補償欠缺頻率分量的作用進而提高音質的效果。高保真放音電路中，通常采用對高音低音進行調節，而對中頻音不進行明顯控制的電路，從而保證音量在調控過程中不會過高或過低。當音調控制電路是通過RC元件組成的，通過RC電路的傳輸特性使得某一頻段的音頻信號獲得調整，達到了控制音調的效果。音調控制電路分為衰減式和負反饋式，其中衰減式音調控制電路的調節范圍比較寬，產生的.噪聲和失真也比較大;負反饋式音調控制電路的噪音和失真都比較小，并在調節音調時其轉折頻率可以固定不變.
(三)功率放大器
在擴音機電路中，功率放大器的作用是為音響放大器的負載提供所需輸出功率。功率放大器的主要功能指標有最大輸出不失真功率、失真度、信噪比、頻率響應和效率。相對于分立的元件晶體管，集成運算放大器具有使用方便、體積小、成本低、溫度穩定性好，功耗低，電源利用率高，失真小，過流保護、過熱保護、過壓保護、自啟動、消噪等優點。
三、擴音機各級電路反饋分析
(一)前置放大器
由圖1可知，該前置放大電路中引入了兩個電壓串聯反饋。第一個運算放大器的輸出電壓一部分分壓在R3和C2的并聯支路兩端上，另一部分在R2兩端構成反饋網絡，并將R2兩端電壓作為反饋網絡的輸出電壓疊加到輸入回路中。第二個運算放大器的輸出電壓一部分分壓在R6兩端，另一部分分壓在R5和C4的串聯支路上，并將R5和C4兩端電壓作為反饋網絡的輸出疊加到第二個運算放大器的反相輸入端。因此，前置放大器運用了兩個電壓串聯負反饋穩定了電路的表現。，將運算放大器的輸出電壓短路，反饋信號也將消失，同時反饋信號和電路的輸入信號并入同一支路，因此，我們可以判斷音調控制電路對運算放大器進行了電壓并聯負反饋，這樣的設計使放大器工作在線性區，并提高了電路的穩定性。降低了噪音和失真，構成了穩定的負反饋式音調控制電路。
(二)功率放大器圖
3中展示的是一種集成的功率放大電路。由圖可知該功率放大器有一個電壓串聯反饋電路組成，的電壓一部分電壓分在R16上，另一部分電壓分在R13和C14的串聯支路上，并由R13和C14兩端電壓作為反饋電路的輸出電壓輸入到反相輸入端中，提升了功率放大器的表現性能。
四、結論
擴音器設計的各個電路中均采用了反饋電路，并通過電路中的負反饋達到了提高放大倍數的穩定性，減小非線性失真，拓寬頻帶，控制輸入電阻和輸出電阻的目的，從而減小了噪音等對擴音機的不利影響，改善了擴音機的各項性能指標，使設計的電路表現達到人們對擴音設備的設計需求。
參考文獻：
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