集成功放沒有測試配對的煩惱,外圍電路簡潔,制作的成功率高,是愛好者DIY的首選,在IC種類、指標越做越理想的今天,可供選擇的元器件非常豐富,音質、音效也越來越好,制作得當的話,效果不輸分發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,在驅動一些低阻抗或靈敏度低的“大食”音箱時往往力不從心。
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)、并聯等電路被開發出來,在很大程度上彌補了以上缺點,最著名的例子當屬jeff roland,使用NS公司的LM3886并聯橋接,做出了價值12萬元人民幣的頂級放大器,聽過的人都對其強勁的驅動能力和音色贊不絕口。這里有個有趣的小故事,筆者有一位長期為音響雜志供稿的音響評論人朋友,在廣州海印聽jeff roland驅動B&W801,氣勢、音質沒什么可挑剔的,一曲做罷,音響店老板得意的炫耀:“jeff roland設計就是沒的說!用LM3886能做出這樣的機器來,勘稱絕技啊!”對電路有一定研究的朋友當即暈倒在沙發上……不知道這位朋友了解價值3萬多元的MBL5010和價值5萬多元的MBL6010是用1元多一片的NE5534做主放大電路后,會有怎樣的表現。
集成電路一般輸出功率有限,除了最近幾年出現的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境下達到的極限值。一般來說,最進簡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:

這個是最典型、應用也最多的橋接電路,工作很穩定,缺點是下臂信號從上臂輸出選取,在相位上肯定要滯后一些,因此相位失真大一些。
改進型的BTL電路如下:

這個電路上、下臂取信號在同一個點上,因此基本不存在相位失真問題,但反相電路輸入不能開路,否則等效于開環放大,必然發生自激,也就是說,這種電路結構最好是有個前級電路。需要注意的是,反相電路的增益計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、下臂波形不對稱。
第二個電路如果進行深入分析的話,還存在一個問題: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做實驗,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,結果是兩者在音色上區別非常明顯。
橋接電路因為上下臂放大倍數、相位、音色上的差異,往往不能精確對稱,因此很多人說到全平衡放大器時,往往都覺得聲音比較“粗”。有人試圖用完全一致的兩個同相放大電路做電流輸出,在電路前使用非平衡---平衡轉換電路來避免此類問題,但常見的轉換電路實際也存在上述的弊病,最理想的非平衡轉平衡電路實際上是帶中心抽頭的變壓器,可完全避免相位不對稱問題。但使用變壓器做轉換器的話,音色、頻響則非常依賴于變壓器自身質量,必須使用性能優異的產品,jeff roland使用的是JENSEN變壓器。
橋接電路理想狀態下,輸出功率是OCL電路的四倍,但是因為電流輸出能力等問題,一般只能做到2—3倍數。同時橋接狀態下,等效是負載阻抗降低了一半。功放電路對揚聲器的控制能力一般是用阻尼系數來表示,可簡單的認為阻尼系數等于揚聲器(音箱)阻抗除功放電路內阻,阻尼系數高的放大器對音箱控制能力強,低頻不拖泥帶水,大動態失真小。集成電路內阻高,電流輸出能力較差,阻尼系數本就不高,再降低的話,對揚聲器的控制能力就更差了。
為解決阻尼系數、電流輸出能力的問題,人們開發出了并聯電路,最簡單的并聯電路示意圖如下:

并聯電路等效是在放大倍數不變的情況下,電流輸出能力增強2倍(當然也可以是多倍),電流輸出能力增強后,電路的阻尼系數、對音箱的控制能力都明顯增強了。理論上說并聯電路的輸出功率與OCL電路沒有區別,實際考慮到一般集成電路的電流輸出能力有限,大功率狀態下往往電流輸出跟不上,失真比較大,因此來說并聯電路的輸出功率往往要大于OCL電路。
并聯電路因為是多路OCL并聯,并且有各自的反饋環路,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,很容易因為反饋校正的原因在集成電路之間形成強烈的短路電流,造成上電瞬間集成電路炸毀。
解決這個問題的方法,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:

處理好并聯的增益精度、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、強電流輸出的并聯+橋接電路了,簡單的示意圖如下:

上圖為簡便起見,只畫出了4片IC的并聯+橋接電路,實際在解決好并聯與橋接的問題后,完全可以搭建更多路的并聯橋接電路,jeff roland的放大器其實就是每聲道16片LM3886,上、下臂各8只的設計,在電源充沛、散熱良好的情況下,能將B&W801推的虎虎生風,可謂電路設計的頂尖之作。

我司長期致力于功放IC的推廣銷售,詳細的產品資料及銷售信息請查閱:http://www.wujiu5zhuce.cn/product_1001.htm
|