0574-63572606
傳統(tǒng)的數(shù)字語音回放系統(tǒng)包含兩個(gè)主要過程：
?。?）數(shù)字語音數(shù)據(jù)到模擬語音信號(hào)的變換(利用高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC)實(shí)現(xiàn)；
?。?）利用模擬功率放大器進(jìn)行模擬信號(hào)放大，如A類、B類和AB類放大器。從1980年代早期，許多研究者致力于開發(fā)不同類型的數(shù)字放大器，這種放大器直接從數(shù)字語音數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)功率放大而不需要進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，這樣的放大器通常稱作數(shù)字功率放大器或者D類放大器。
1、A類放大器
A類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的工作點(diǎn)Q設(shè)定在負(fù)載線的中點(diǎn)附近,晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi)，所以瞬態(tài)失真和交替失真較小。電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。但效率較低，晶體管功耗大，功率的理論最大值僅有25％，且有較大的非線性失真。 由于效率比較低 現(xiàn)在設(shè)計(jì)基本上不在再使用。
2、B類放大器
B類放大器的主要特點(diǎn)是：放大器的靜態(tài)點(diǎn)在(VCC，0)處，當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端幾乎不消耗功率。在Vi的正半周期內(nèi)，Q1導(dǎo)通Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當(dāng)Vi為負(fù)半波正弦波(如圖虛線部分所示)，所以必須用兩管推挽工作。其特點(diǎn)是效率較高(78%)，但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點(diǎn)是"交越失真"較大。即當(dāng)信號(hào)在-0.6V~ 0.6V之間時(shí)，
Q1 Q2都無法導(dǎo)通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設(shè)計(jì)師摒棄。
3、AB類放大器
AB類放大器的主要特點(diǎn)是：晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期，必須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，晶體管功耗較小的特點(diǎn)。
4、D類放大器
D類(數(shù)字音頻功率)放大器是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或PCM數(shù)字信息變換成PWM(脈沖寬度調(diào)制)或PDM(脈沖密度調(diào)制)的脈沖信號(hào),然后用PWM或PDM的脈沖信號(hào)去控制大功率開關(guān)器件通/斷音頻功率放大器，也稱為開關(guān)放大器。具有效率高的突出優(yōu)點(diǎn).數(shù)字音頻功率放大器也看上去成是一個(gè)一比特的功率數(shù)模變換器.放大器由輸入信號(hào)處理電路、開關(guān)信號(hào)形成電路、大功率開關(guān)電路(半橋式和全橋式)和低通濾波器(LC)等四部分組成.D類放大或數(shù)字式放大器。系利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來放大音頻信號(hào)的。
1. 具有很高的效率，通常能夠達(dá)到85%以上。
2. 體積小，可以比模擬的放大電路節(jié)省很大的空間。
3. 無裂噪聲接通
4. 低失真，頻率響應(yīng)曲線好。外圍元器件少，便于設(shè)計(jì)調(diào)試。
A類、B類和AB類放大器是模擬放大器，D類放大器是數(shù)字放大器。B類和AB類推挽放大器比A類放大器效率高、失真較小，功放晶體管功耗較小，散熱好，但B類放大器在晶體管導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換過程中會(huì)因其開關(guān)特性不佳或因電路參數(shù)選擇不當(dāng)而產(chǎn)生交替失真。而D類放大器具有效率高低失真，頻率響應(yīng)曲線好。外圍元器件少優(yōu)點(diǎn)。AB類放大器和D類放大器是目前音頻功率放大器的基本電路形式?！?br/> 5、T類放大器
T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調(diào)制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關(guān)狀態(tài)，效率和D類功率放大器相當(dāng)。但它和普通D類功率放大器不同的是：1、它不是使用脈沖調(diào)寬的方法，Tripath公司發(fā)明了一種稱作數(shù)碼功率放大器處理器“Digital Power Processing （DPP）”的數(shù)字功率技術(shù)，它是T類功率放大器的核心。它把通信技術(shù)中處理小信號(hào)的適應(yīng)算法及預(yù)測(cè)算法用到這里。輸入的音頻信號(hào)和進(jìn)入揚(yáng)聲器的電流經(jīng)過DPP數(shù)字處理后，用于控制功率晶體管的導(dǎo)通關(guān)閉。從而使音質(zhì)達(dá)到高保真線性放大。2、它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜并不是集中在載頻兩側(cè)狹窄的頻帶內(nèi)，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細(xì)節(jié)在整個(gè)頻帶上都清晰可“聞”。3、此外，T類功率放大器的動(dòng)態(tài)范圍更寬，頻率響應(yīng)平坦。DDP的出現(xiàn)，把數(shù)字時(shí)代的功率放大器推到一個(gè)新的高度。在高保真方面，線性度與傳統(tǒng)AB類功放相比有過之而無不及。
功率放大器選購
選擇功率放大器的時(shí)候，首先要注意它的一些技術(shù)指標(biāo)：1、輸入阻抗：通常表示功率放大器的抗干擾能力的大小，一般會(huì)在5000-15000Ω，數(shù)值越大表示抗干擾能力越強(qiáng)；2、失真度：指輸出信號(hào)同輸入信號(hào)相比的失真程度，數(shù)值越小質(zhì)量越好，一般在0.05％以下；3、信噪比：是指輸出信號(hào)當(dāng)中音樂信號(hào)和噪音信號(hào)之間的比例，數(shù)值越大代表聲音越干凈。
另外，在選購功率放大器的時(shí)候還要明確自己的購買意愿，如果您希望加裝低音炮，最好購買5聲道的功放，通常2聲道和4聲道揚(yáng)聲器只能推動(dòng)前后揚(yáng)聲器，而低音炮只能再另配功放，5聲道功放就可以解決這個(gè)問題，功率放大器的輸出功率也要盡量大于揚(yáng)聲器的額定功率。
功率放大器原理
高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在 “低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360o，適用于小信號(hào)低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于 180o；丙類放大器電流的流通角則小于180o。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負(fù)載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達(dá)100％，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。如果在電路上加以改進(jìn)，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。我們已經(jīng)知道，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點(diǎn)都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對(duì)頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對(duì)頻帶寬度卻很寬。例如，自20至 20000 Hz，高低頻率之比達(dá) 1000倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負(fù)載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬MHz），但相對(duì)頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺(tái)（535－1605 kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為 10 kHz，如中心頻率取為 1000 kHz，則相對(duì)頻寬只相當(dāng)于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對(duì)頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路。由于這后一特點(diǎn)，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。近年來，寬頻帶發(fā)射機(jī)的各中間級(jí)還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負(fù)載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負(fù)載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點(diǎn)是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點(diǎn)則是二者的工作頻率與相對(duì)頻寬不同，因而負(fù)載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。
高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制度（或信號(hào)失真度）等。這幾項(xiàng)指標(biāo)要求是互相矛盾的，在設(shè)計(jì)放大器時(shí)應(yīng)根據(jù)具體要求，突出一些指標(biāo)，兼顧其他一些指標(biāo)。例如實(shí)際中有些電路，防止干擾是主要矛盾，對(duì)諧波抑制度要求較高，而對(duì)帶寬要求可適當(dāng)降低等。功率放大器的效率是一個(gè)突出的問題，其效率的高低與放大器的工作狀態(tài)有直接的關(guān)系。放大器的工作狀態(tài)可分為甲類、乙類和丙類等。為了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙類、丙類，即晶體管工作延伸到非線性區(qū)域。但這些工作狀態(tài)下的放大器的輸出電流與輸出電壓間存在很嚴(yán)重的非線性失真。低頻功率放大器因其信號(hào)的頻率覆蓋系數(shù)大，不能采用諧振回路作負(fù)載，因此一般工作在甲類狀態(tài)；采用推挽電路時(shí)可以工作在乙類。高頻功率放大器因其信號(hào)的頻率覆蓋系數(shù)小，可以采用諧振回路作負(fù)載，故通常工作在丙類，通過諧振回路的選頻功能，可以濾除放大器集電極電流中的諧波成分，選出基波分量從而基本消除了非線性失真。所以，高頻功率放大器具有比低頻功率放大器更高的效率。高頻功率放大器因工作于大信號(hào)的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)。這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便，但計(jì)算準(zhǔn)確度較低。以上討論的各類高頻功率放大器中，窄帶高頻功率放大器：用于提供足夠強(qiáng)的以載頻為中心的窄帶信號(hào)功率，或放大窄帶已調(diào)信號(hào)或?qū)崿F(xiàn)倍頻的功能，通常工作于乙類、丙類狀態(tài)。寬帶高頻功率放大器：用于對(duì)某些載波信號(hào)頻率變化范圍大得短波，超短波電臺(tái)的中間各級(jí)放大級(jí)，以免對(duì)不同fc的繁瑣調(diào)諧。通常工作于甲類狀態(tài)。
功率放大器的性能指標(biāo)
無論AV放大器和Hi-Fi功放對(duì)功率放大器要求十分嚴(yán)格，在輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗和阻尼系數(shù)等方面都有明確要求。
（一）、輸出功率
輸出功率是指功放電路輸送給負(fù)載的功率。目前人們對(duì)輸出功率的測(cè)量方法和評(píng)價(jià)方法很不統(tǒng)一，使用時(shí)注意。
1、額定功率（RMS）
它指在一定的諧波范圍內(nèi)功放長(zhǎng)期工作所能輸出的最大功率（嚴(yán)格說是正弦波信號(hào)）。經(jīng)常把諧波失真度為1%時(shí)的平均功率稱為額定輸出功率或最大有用功率、持續(xù)功率、不失真功率等。很顯然規(guī)定的失真度前提不同時(shí)，額定功率數(shù)值將不相同。
2、最大輸出功率
當(dāng)不考慮失真大小時(shí)，功放電路的輸出功率可遠(yuǎn)高于額定功率，還可輸出更大數(shù)值的功率，它能輸出的最大功率稱為最大輸出功率，前述額定功率與最大輸出功率是兩種不同前提條件的輸出功率
3、音樂輸出功率（MPO）
音樂輸出功率MPO是英文Music Power Outpur的縮寫，它是指功放電路工作于音樂信號(hào)時(shí)的輸出功率，也就是輸出失真度不超過規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂信號(hào)的瞬間最大輸出功率。
音樂輸出功率可以用來評(píng)價(jià)功放的動(dòng)態(tài)聽音效果，例如在平穩(wěn)的音樂過程后面突然出現(xiàn)了沖擊性強(qiáng)的打擊樂器聲音，有的功放電路可在瞬間提供很大的輸出功率給以力度感有使不完的勁；有的功放卻顯得力不從心底氣不足。為了反映這瞬間突發(fā)性輸出功率的能力可以用音樂輸出功率來量度。
4、峰值音樂輸出功率（PMPO）
它是最大音樂輸出功率，是功放電路的另一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)，若不考慮失真度功放電路可輸出的最大音樂功率就是峰值音樂輸出功率。
通常峰值音樂輸出功率大于音樂輸出功率，音樂輸出功率大于最大輸出功率，最大輸出功率大于額定輸出功率，經(jīng)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，峰值音樂輸出功率是額定輸出功率的5-8倍。
（二）、頻率響應(yīng)
頻率響應(yīng)反映功率放大器對(duì)音頻信號(hào)各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應(yīng)不底于人耳的聽覺頻率范圍，因而在理想情況下，主聲道音頻功率放大器的工作頻率范圍為20-20kHz。國(guó)際規(guī)定一般音頻功放的頻率范圍是40-16 kHz±1.5dB。
?。ㄈ?、失真
失真是重放音頻信號(hào)的波形發(fā)生變化的現(xiàn)象。波形失真的原因和種類有很多，主要有諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等。
?。ㄋ模?、動(dòng)態(tài)范圍
放大器不失真的放大最小信號(hào)與最大信號(hào)電平的比值就是放大器的動(dòng)態(tài)范圍。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，該比值使用dB來表示兩信號(hào)的電平差，高保真放大器的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)大于90 dB。
自然界的各種噪聲形成周圍的背景噪聲，而周圍的背景噪聲和演奏出現(xiàn)的聲音強(qiáng)度相差很大，在通常情況下，將這個(gè)強(qiáng)度差稱為動(dòng)態(tài)范圍，優(yōu)良音響系統(tǒng)在輸入強(qiáng)信號(hào)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生過載失真，而在輸入弱信號(hào)時(shí)，有不應(yīng)被自身產(chǎn)生的噪聲所淹沒，為此好的音響系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較大的動(dòng)態(tài)范圍，噪聲只能盡量減少，但不可能不產(chǎn)生噪聲。
?。ㄎ澹?、信噪比
信噪比是指聲音信號(hào)大小與噪聲信號(hào)大小的比例關(guān)系，將攻放電路輸出聲音信號(hào)電平與輸出的各種噪聲電平之比的分貝數(shù)稱為信噪比的大小。
?。⑤敵鲎杩购妥枘嵯禂?shù)
1、輸出阻抗
功放輸出端與負(fù)載（揚(yáng)聲器）所表現(xiàn)出的等效內(nèi)阻抗稱為功放的輸出阻抗。
2、阻尼系數(shù)
阻尼系數(shù)是指功放電路給負(fù)載進(jìn)行電阻尼的能力。
功率放大器術(shù)語詳解
工作范圍
工作范圍是指功率放大器在規(guī)定的失真度和額定輸出功率條件下的工作頻帶寬度，即功率放大器的最低工作頻率至最高工作頻率之間的范圍，單位Hz（赫茲）。放大器實(shí)際的工作頻率范圍可能會(huì)大于定義的工作頻率范圍。
工作模式
功率放大器的工作模式主要有以下幾種：
時(shí)分雙工（TDD）模式：
在TDD模式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道（即載波）的不同時(shí)隙，用保證時(shí)間來分離接收和傳送信道。
TDD系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：
?。?）不需要成對(duì)的頻率，能使用各種頻率資源，適用于不對(duì)稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
（2）上下行工作于同一頻率，電波傳播的對(duì)稱特性使之便于使用智能天線等新技術(shù)，達(dá)到提高性能、降低成本的目的；
時(shí)分多址（TDMA）模式：
TDMA是時(shí)分多址（Time Division Multiple Access）的英文縮寫。同一頻率的載波在某一特定時(shí)間內(nèi)，分成若干相等的小時(shí)間段，供多個(gè)不同號(hào)碼的用戶使用不同的小時(shí)間段來實(shí)現(xiàn)連接的通信方式。簡(jiǎn)而言之，它是將一個(gè)狹窄的無線頻道分割成框架性的時(shí)間片斷（特別是3和8），并將每一個(gè)時(shí)間片斷分配給每一個(gè)用戶的數(shù)字無線技術(shù)。
傳輸增益
指放大器輸出功率和輸入功率的比值，單位常用“dB”（分貝）來表示。功率放大器的輸出增益隨輸入信號(hào)頻率的變化而提升或衰減。這項(xiàng)指標(biāo)是考核功率放大器品質(zhì)優(yōu)劣的最為重要的一項(xiàng)依據(jù)。該分貝值越小，說明功率放大器的頻率響應(yīng)曲線越平坦，失真越小，信號(hào)的還原度和再現(xiàn)能力越強(qiáng)。
輸出功率
功率放大器的功率指標(biāo)嚴(yán)格來講又有標(biāo)稱輸出功率和最大瞬間輸出功率之分。前者就是額定輸出功率，它可以解釋為諧波失真在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)變化、能長(zhǎng)時(shí)間安全工作時(shí)輸出功率的最大值；后者是指功率放大器的“峰值”輸出功率，它解釋為功率放大器接受電信號(hào)輸入時(shí)，在保證信號(hào)不受損壞的前提下瞬間所能承受的輸出功率最大值。
接收增益
增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求，簡(jiǎn)單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。而功率放大器的接收增益值越大，則接收性能越強(qiáng)。
避雷保護(hù)
常見的直擊避雷保護(hù)措施：
?、?避雷針：避雷針用來保護(hù)工業(yè)與民用高層建筑以及發(fā)電廠、變壓所的屋外配電裝置、輸電線路個(gè)別區(qū)段、在雷電先導(dǎo)電路向地面延伸過程中，由于受到避雷針畸變電路的影響，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向并擊中避雷針，從而避免了雷電先導(dǎo)向被保護(hù)設(shè)備，擊毀被保護(hù)設(shè)備和建筑的可能性。由此可見，避雷針實(shí)際上是引雷針，它將雷電引向自己，從而保護(hù)其它設(shè)備免遭雷擊。
?、?避雷線：避雷線也叫架空地線，它是沿線路架設(shè)在桿塔頂端，并具有良好接地的金屬導(dǎo)線，避雷線是輸電線路的主要防雷保護(hù)措施。
?、?避雷帶、避雷網(wǎng)：在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷擊部位敷設(shè)的金屬網(wǎng)格，主要用于保護(hù)高大的民用建筑。
浪涌保護(hù)
浪涌也叫突波，顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質(zhì)上講，浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖，?？赡芤鹄擞康脑蛴校褐匦驮O(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動(dòng)機(jī)。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量，以保護(hù)連接設(shè)備免于受損。
浪涌保護(hù)器，也叫信號(hào)防雷保護(hù)器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。
阻抗匹配及防護(hù)措施（圖）
對(duì)于主要作用是向負(fù)載提供功率的放大電路通常稱為功率放大電路，其主要特點(diǎn)如下：一是輸出功率是指交變電壓和交變電流的乘積，即交流功率；二是交流功率是在輸入為正弦波、輸出波形基本不失真時(shí)定義的；三是輸出功率大，因而消耗在電路內(nèi)的能量和電源提供的能量也大；四是晶體管常常工作在極限應(yīng)用狀態(tài)，由此要考慮必要的散熱措施和過電流、過電壓的保護(hù)措施。下面就功率放大器的阻抗匹配及防護(hù)措施作以扼要介紹。
一、功率放大器的阻抗匹配
在所有電子音像設(shè)備中，都有一個(gè)功率輸出的最佳方案問題，即為了獲得最大的功率輸出而又不增加電路的投資經(jīng)費(fèi)，這就是功率放大器與揚(yáng)聲器系統(tǒng)的最佳組合。
功率放大器組合的目的是為了達(dá)到最小的設(shè)備投資而獲得最大的功率輸出，以圖1互補(bǔ)型功率放大電路為例：和為功放朱級(jí)，工作于低偏置甲乙類互補(bǔ)狀態(tài)。它的輸出功率近似于乙類狀態(tài)。
為了達(dá)到最大輸出功率，所以負(fù)載的大小應(yīng)該使功率管的電流輸出和電壓輸出的乘積最大，這時(shí)的狀態(tài)稱為功率匹配狀態(tài)。在音響設(shè)備的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中音響的輸出阻抗應(yīng)為揚(yáng)聲器組合狀態(tài)的總阻抗，這樣音響的輸出功率才是標(biāo)明的額定標(biāo)準(zhǔn)功率，否則音響的輸出功率就達(dá)不到要求。
例如：音響標(biāo)準(zhǔn)接頭上標(biāo)明是4Ω、100W，那么該接頭上的阻抗就是兩個(gè)8Q揚(yáng)聲器的并聯(lián)，每個(gè)揚(yáng)聲器可得到50W，這樣綜合揚(yáng)聲器系統(tǒng)，就是4Ω、100W，否則不能實(shí)現(xiàn)100w的功率輸出。
二、功率放大器的防護(hù)
功率管是功率放大電路中最容易受到損壞的器件，損壞的大部分原因是由于管子的實(shí)際耗散功率超過了額定數(shù)值。另外，若功率放大器與揚(yáng)聲器失配或揚(yáng)聲器使用中長(zhǎng)期過載，也極易損壞揚(yáng)聲器(或音箱)，因此，在音響設(shè)備中，防護(hù)的目的是保護(hù)昂貴的功放和揚(yáng)聲器，所以對(duì)電源、功放、音箱的過載和短路保護(hù)是完全必要的。
1．電源保護(hù)：圖2是分立元件穩(wěn)壓電路，電路中Ri的是過載電流取樣電阻，當(dāng)其電壓大于0.7V時(shí)，V13導(dǎo)通，集電極電位下降，調(diào)整管V11斷開，限制電源輸出電流。
圖3是可調(diào)輸出電壓模塊，功耗達(dá)70W，電流可達(dá)10A，電壓調(diào)整率為20.8％，輸出電壓為1.25～15V，且有短路保護(hù)。
當(dāng)使用開關(guān)電源時(shí)(例如芯片CWl225)，則有專門的保護(hù)控制端第⑩腳，只要輸入過電流或過電壓信號(hào)，即可達(dá)到保護(hù)目的。
2．功放級(jí)晶體管保護(hù)：功率放大晶體管除在使用中必須注意環(huán)境溫度及選用合適的散熱器外，主要是考慮過電流和過電壓保護(hù)問題，目前應(yīng)用的集成電路都設(shè)有限流保護(hù)和熱切斷保護(hù)功能(如HAl350、HA2211、LM2879等)，所以在自制功放時(shí)須注意過壓保護(hù)，如圖4所示。依靠R內(nèi)(電源內(nèi)阻)和Vl、V2的擊穿，使過電壓不能升高而保護(hù)Vl、V2。
3．音箱揚(yáng)聲器系統(tǒng)保護(hù)：音響系統(tǒng)的保護(hù)有兩種意義：一種是音響揚(yáng)聲器的過載；另一種不是音頻功率的過大、而是直流電位的偏移，導(dǎo)致無電容隔離的OCL或BTL電路揚(yáng)聲器燒毀。過載時(shí)，功放電路已經(jīng)有保護(hù)無須另外考慮，這里僅介紹直流偏移組合音響保護(hù)電路。
圖5為組合音響保護(hù)電路。從圖中可以看出，當(dāng)左、右聲道送入音箱的聲音信號(hào)，經(jīng)過R1、R2被電容C2、C3旁路而無直流偏移時(shí)，整流橋無直流輸出，V11截止，V12、V13導(dǎo)通，繼電器K吸合，左、右聲頻信號(hào)經(jīng)保險(xiǎn)絲F輸出；當(dāng)存在直流偏移時(shí)，整流橋輸出使V11導(dǎo)通，V12、V13截止，繼電器K釋放切斷了音頻信號(hào)，保護(hù)音箱。
電路中C2、C3是濾波電容，C4具有開關(guān)機(jī)時(shí)延時(shí)接通音箱功能，避免開機(jī)時(shí)的沖擊噪聲，V則具有短路K的斷電反電動(dòng)勢(shì)作用，保護(hù)V12、V13晶體管。
功率放大電流的特點(diǎn)
對(duì)功放電路的了解或評(píng)價(jià)，主要從輸出功率、效率和失真這三方面考慮。
1、為得到需要的輸出功率，電路須選集電極功耗足夠大的三極管，功放管的工作電流和集電極電壓也較高。電路設(shè)計(jì)使用中首先要考慮怎樣充分地發(fā)揮三極管功能而又不損壞三極管。由于電路中功放管工作狀態(tài)常接近極限值，所以功放電流調(diào)整和使用時(shí)要小心，不宜超限使用。
2、從能耗方面考慮，功放輸出的功率最終是由電源提供的，例如收音機(jī)中功放耗電要占整機(jī)的2/3，因此要十分注意提高電路效率，即輸出功率與耗電功率的比值。
3、功放電路的輸入信號(hào)已經(jīng)幾級(jí)放大，有足夠強(qiáng)度，這會(huì)使功放管工作點(diǎn)大幅度移動(dòng)，所以要求功放電路有較大的動(dòng)態(tài)范圍。功放管的工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，輸出會(huì)有嚴(yán)重失真。
國(guó)內(nèi)和國(guó)際功率放大器廠商：
1. 北京瑯拓科電子設(shè)備有限公司是專業(yè)生產(chǎn)射頻及微波功率放大器的廠商，其頻率覆蓋100KHz 到18GHz，功率從1W - 1KW不等，同時(shí)接受其他公司的訂購。
2.國(guó)際上有AR，RFHIC ，Alfa，Acom等公司
作為測(cè)試工程師，測(cè)試方案(Test Plan 我們暫時(shí)將TP作為它的簡(jiǎn)稱)的建立是我們一項(xiàng)必不可少的工作，那么如何才能建立一個(gè)比較完美的TP呢，接下來我們將簡(jiǎn)單闡述一下TP的相關(guān)問題，以幫助初學(xué)者掌握TP的建立過程。
首先，在建立TP之前，我們必須了解它的作用，也就是為什么需要建立一個(gè)TP，大家知道：在整個(gè)測(cè)試開發(fā)中，無論是寫測(cè)試程序已經(jīng)調(diào)試，乃至后期的測(cè)試維護(hù)，我們都會(huì)拿著一個(gè)TP作為參考，沒有了TP就感覺沒了方向，這也是TP最重要的作用，它類似于一個(gè)向?qū)У淖饔茫?dāng)我們調(diào)試中出現(xiàn)問題時(shí)，可以拿來參考，參考里面的測(cè)試原理圖，參考里面的測(cè)試規(guī)格（spec），參考里面的測(cè)試方法等等，這都是需要參考的內(nèi)容。另外，有了TP，在別人看到你的測(cè)試程序時(shí)就更容易理解，有了TP，設(shè)計(jì)工程師也能夠看出這些測(cè)試項(xiàng)目是否可以保證芯片的性能，甚至有時(shí)候，我們的客戶也能從中受益，所以TP的重要性不言而喻。
由此，我們可以簡(jiǎn)單的概括TP的作用：TP是作為測(cè)試開發(fā)以及后期維護(hù)過程中的一種重要參考文件，能夠起到指導(dǎo)和幫助測(cè)試工程師順利開展工作的作用，同時(shí)，也可以作為不同TE之間的一種重要溝通工具。
在了解了TP的作用之后，接下來我們了解一下TP的主要內(nèi)容，其中最主要的內(nèi)容莫過于測(cè)試原理圖、測(cè)試項(xiàng)目及方法描述、測(cè)試參數(shù)的規(guī)格(Test spec)，另外還可以包含芯片功能簡(jiǎn)單介紹，芯片極限工作條件，TP歷史修改記錄，版本等信息，以方便閱讀者理解。下面我們就每一項(xiàng)內(nèi)容分別說明如下：
1、測(cè)試原理圖：也就是DUT板或者loadboard的原理圖，其中包括了芯片測(cè)試時(shí)所用到的外圍器件，繼電器，測(cè)試機(jī)資源以及測(cè)試時(shí)所需要的輔助電路等，從原理圖中我們可以可以清楚的看到使用的測(cè)試機(jī)型號(hào)，以及測(cè)試機(jī)配置等信息，關(guān)于原理圖的設(shè)計(jì)一般可參考芯片的應(yīng)用圖，再根據(jù)要測(cè)試的項(xiàng)目，以及選定的測(cè)試機(jī)來完成。具體實(shí)例可參考：音頻功放測(cè)試實(shí)例
2、測(cè)試項(xiàng)目及方法描述：測(cè)試項(xiàng)目一般包括open/short，功耗ICC或IDD、直流參數(shù)，交流參數(shù)以及功能測(cè)試，數(shù)字芯片一般還會(huì)包涵數(shù)字向量測(cè)試，大規(guī)模SOC芯片一般都會(huì)包括SCAN和JTAG向量，再加上一些功能向量，而測(cè)試方法描述可以理解為每項(xiàng)參數(shù)是如何測(cè)試實(shí)現(xiàn)的，如電源加多少電壓，多少電流，各引腳狀態(tài)，繼電器狀態(tài)等，比如測(cè)試open/short，VDD加0V，可以從每個(gè)引腳拉出100～200UA電流，然后測(cè)試引腳電壓，描述的時(shí)候一定要清楚，不要有歧義。
另外，測(cè)試項(xiàng)目的順序也是很有講究的，我們一般將open-short作為測(cè)試的第一項(xiàng)，為什么要這么做呢？其原因主要有以下兩條：A、測(cè)試之前，首先要保證測(cè)試機(jī)資源和DUT（被測(cè)芯片device under test）的硬件連接是否完好，由于基本上每個(gè)引腳都會(huì)測(cè)試O/S，所以通過此項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試，基本可以看出硬件連接是否有問題，所以此項(xiàng)參數(shù)有時(shí)也稱為通斷測(cè)試（continuity）測(cè)試O/S的原理可參見：open-short測(cè)試原理，
B、可以迅速檢驗(yàn)出IC是否失效，而不必浪費(fèi)大量的測(cè)試時(shí)間在其他測(cè)試項(xiàng)上，一般情況下O/S失效，有兩種情況，其一為測(cè)試機(jī)資源和IC引腳接觸不良，可使用萬用表檢查連接情況解決，其二，為IC本身失效，如果是FT測(cè)試，特別是經(jīng)過CP測(cè)試后的FT測(cè)試，大部分都是封裝的問題，可以直接做FA以確定問題所在，如果是CP測(cè)試，在排除了探針接觸問題后，基本上可以定位在wafer的問題上。在測(cè)試完O/S后，我們一般會(huì)安排ICC作為第二項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試，以檢驗(yàn)IC的靜態(tài)電流或工作電流是否正常，如果IC有關(guān)斷功能的，可以考慮在ICC之前進(jìn)行測(cè)試。后面可以再安排一些直流參數(shù)的測(cè)試，再次為功能測(cè)試，最后為關(guān)鍵性能測(cè)試，這樣安排測(cè)試順序的好處在于可以節(jié)省大量的測(cè)試時(shí)間，因?yàn)樵贗C的量產(chǎn)測(cè)試中，測(cè)試機(jī)一般會(huì)設(shè)置成fail stop的模式，也就是其中一項(xiàng)參數(shù)失效后就不在繼續(xù)測(cè)試后面的參數(shù)，而前面的測(cè)試參數(shù)比較簡(jiǎn)單，測(cè)試時(shí)間也比較少，后面的參數(shù)復(fù)雜，而且時(shí)間長(zhǎng)，所以會(huì)節(jié)省很多時(shí)間，在出貨量很大的時(shí)候，這點(diǎn)尤其重要！望初學(xué)者予以重視！
3、測(cè)試參數(shù)的規(guī)格：也叫test spec，就是定義每項(xiàng)參數(shù)測(cè)試值的上下限，比如ICC < 6mA，有時(shí)測(cè)試規(guī)格可以無上限或者無下限，或者都可以有，但不能都沒有，測(cè)試規(guī)格我們可以從芯片的手冊(cè)上得到，一般要比手冊(cè)上的規(guī)格要嚴(yán)一些，以保證芯片測(cè)試后的質(zhì)量，比如手冊(cè)上VOS在+-50mv之間，我們?cè)诙xFT的測(cè)試spec時(shí)可以在+-45MV之間，正規(guī)的TP里面還應(yīng)該包含QA的測(cè)試規(guī)格，QA規(guī)格是為了檢驗(yàn)FT測(cè)試后是否有誤測(cè)，漏測(cè)的IC，其規(guī)格可以在FT的spec基礎(chǔ)上適當(dāng)放寬即可，可能的情況下，可以在spec中加上各參數(shù)的一個(gè)典型值，以更容易知道調(diào)試時(shí)得到的測(cè)試值是否正確，也有利于日后的測(cè)試維護(hù)工作。
4、測(cè)試bin的定義：BIN定義其實(shí)也是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，可以分為硬件BIN可軟件BIN，硬件BIN主要在handler（機(jī)械手）在分選不同失效項(xiàng)時(shí)起到作用，而軟件BIN最大的作用在于TE對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，我們必須對(duì)每一項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分BIN，也可以將一大類的參數(shù)分為一個(gè)BIN，總之是為了我們TE日后的分析服務(wù)，當(dāng)我們拿到datalog或者summary之后，從其中的各BIN的失效情況，就能夠知道那些參數(shù)失效，從失效參數(shù)中，我們可以推測(cè)出是IC的問題，還是測(cè)試機(jī)的問題，還是loadboard的原因等，這當(dāng)然需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累，已經(jīng)對(duì)IC的理解，才能準(zhǔn)確的推測(cè)出原因，在此奉勸各位初學(xué)者要養(yǎng)成不斷總結(jié)的習(xí)慣，對(duì)于同一顆IC出現(xiàn)的各種問題要予以不斷的總結(jié)，分析，找出其內(nèi)在的原因，這樣才能夠運(yùn)籌帷幄，決勝千里！
有關(guān)芯片trim之poly fuse 和metal fuse
傳統(tǒng)的Fuse主要有三種：以大電流燒斷的金屬熔線(Metal Fuse)和多晶硅熔線(Poly Fuse)，或是以激光燒斷之金屬熔線(Laser Fuse)。Fuse為電子產(chǎn)品中之關(guān)鍵性零組件，其功能為掌管備用內(nèi)存(Redundancy Memory)切換，或用于射頻電路(RF)中，提供可調(diào)整之電阻與電容特性(RC trimming)，以及常見使用于安全碼(Security Code)、電子卷標(biāo)之低字碼(Low Bit Count)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。現(xiàn)有市售產(chǎn)品因使用激光燒斷、大電流燒斷等制程，往往面臨不可回復(fù)性等問題，如以大電流燒斷之金屬熔線(Metal Fuse)或是復(fù)晶硅熔線(Poly Fuse)，需以較大電流進(jìn)行，將受限于燒錄設(shè)備與接腳的設(shè)計(jì)，而以激光燒斷之金屬熔線(Laser Fuse) 僅能在芯片封裝前進(jìn)行，應(yīng)用范圍受限，且制程的良率較差。傳統(tǒng)制程所衍生之不可回復(fù)性與不便利性俱為產(chǎn)業(yè)界亟欲改良之缺點(diǎn)，且隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)需要快速適應(yīng)變化與突破限制的零組件?！ ix電路中常常要用到FUSE，用來trim電路的電阻、電容，以精確修調(diào)電壓/電流基準(zhǔn)源的精度；實(shí)際CP燒Poly Fuse和燒Metal Fuse方法基本都一樣，都是使用探針probe引接 大電流（視線寬不同，一般150mA，50mS足亦）熔斷，一旦熔斷之后便不可恢復(fù)；（但實(shí)際良率可能不大好，會(huì)有燒不斷的情況發(fā)生）這個(gè)成本低，使用很普遍。而Laser Fuse的燒斷需要專門的Laser Trimming 設(shè)備，Laser trim電路的精度比燒Poly Fuse和燒Metal Fuse要好，不過，成本自然也高得多。具體使用哪一種純粹是公司/個(gè)人的偏好，有的人喜歡搞poly，有的人喜歡搞metal。
1、在trim的過程中經(jīng)常會(huì)遇到燒不斷或燒壞芯片的問題。
這個(gè)問題相信只要做trim的芯片都可能會(huì)遇到這樣的問題，只不過有些圓片這種問題出 現(xiàn)的少，沒有引起測(cè)試者的注意，其中燒不斷的主要原因在于電流太小，一般燒鋁要在 100-500MA左右，甚至更大些，其中MOS工藝的芯片，適當(dāng)小一些，雙極的工藝，可以大 一些，另外還要看鋁線的寬度，越寬電流要越大，還有燒時(shí)候的等待時(shí)間一般5-15MS， 最后，一般做trim的PAD間距很近，探針容易碰到一起，造成短路，那就肯定燒不斷了， 這種情況一般出現(xiàn)在針卡用了一段時(shí)間之后，造成針偏而短路。
燒壞芯片的原因就更復(fù)雜一些，一般燒熔絲控制的嵌位電壓為5V左右，但實(shí)際上在燒的瞬間，trim PAD上的電壓可能會(huì)達(dá)到10V左右（不相信的兄弟可以用示波器抓一下看看），為什么呢，這就是你的引線中存在寄生電感，以及寄生電容，從而構(gòu)成一個(gè)升壓電路，抬高了你的電壓，這個(gè)電壓雖然是瞬間的，但對(duì)于5V以下工藝的芯片來講，可能會(huì)存在致命的打擊！最好、最方便的解決辦法是，在靠近trim PAD的位置加上一個(gè)較大的電容（可以從0.01～0.1uf之間）來濾掉這個(gè)尖峰電壓，如果效果還是不佳，可以嘗試在trim的源上串一個(gè)5歐姆左右的功率電阻（功率要足夠大，不然會(huì)冒煙的哦）來限制一下電流，另外請(qǐng)注意鋁的熔絲電阻在2歐姆左右，多晶的熔絲電阻在100歐姆左右，所以在選擇電阻和電容的大小時(shí)候要注意一下，兩者是有區(qū)別的。
2、trim后封裝引起的電壓偏差問題
此問題也是很頭疼的一個(gè)綜合問題，它涉及到測(cè)試、封裝工藝、封裝材料等因素，總的說來是封裝后電壓偏差主要是封裝造成的，但又不可避免，尤其是當(dāng)芯片尺寸很小的時(shí)候，在封裝劃片、塑封時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力將會(huì)導(dǎo)致電壓的變化，可以通過晶圓減薄的厚度不同，和封裝材料來控制，作為測(cè)試工程師要注意數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)成測(cè)的結(jié)果來調(diào)整中測(cè)的規(guī)范。這里有一篇關(guān)于封裝導(dǎo)致電壓偏移的文章可以參考：Package Shift in Plastic-packaged bandgap references.pdf