胆机产生失真的原因及消除的方法,amplifier distortion

胆机产生失真的原因及消除的方法,amplifier distortion

关键字：胆机产生失真的原因及消除的方法

胆机产生失真的原因及消除的方法

胆机工作时常会产生谐波失真。通过频谱分析发现，多数胆机的低次谐波较强，且以二次谐波为主，各次谐波降幂减弱。高次谐波很小，听感丰满而明亮，充满生气，透明感好，声底纯静，这是有益的一面。但是，如果我们在制作胆机时，因调整不当或使用的元件质量不好时，也会产生其他一些与Hi-Fi理念格格不人的失真现象。那么应如何“扬长避短，打造精品”呢?

一、非线性失真
非线性失真主要是由于电子管工作在特性曲线的弯曲部分而引起的。这又有两种情形．一是工作点选择得不当(偏高或偏低)，二是信号电压过大。
如图1所示：非线性失真(a)栅负压过大，工作点(Q)过低，使电子管工作到动特性曲线的下端弯曲部分，结果阳极电流的负半周变得扁平，产生显著的失真。图1(b)栅负压又太小，使电子管工作到动特性曲线上端弯曲部分，结果阳极电流的正半周变得扁平，产生失真。图1(c)栅负压虽然选得正确，但信号电压过强，因此阳极电流正半周、负半周都变得扁平，也出现失真。图1(d)栅负压和信号振幅选择适当，所以失真很小。

 

由上可知：当放大器有了非线性失真时，如果输入的是正弦波，那么放大了的信号就成了非正弦波，而非正弦波又可以分解成直流、基波及高次谐波成分。所以非线性失真的特点是放大器的输出端出现了新的频率成分。
实验证明，只要低频放大器非线性失真系数不超过一定范围，人耳是不易觉察的，在一般情况下．放大器的非线性失真系数不应超过10%，最大不超过15%。
根据以上分析，我们可以肯定非线性失真对音质是有害的，通过实践证明：这种失真使放大器在放大语言时，音质变坏，出现嘶哑声，语言模糊。为了减小非线性失真，就必须正确地选择工怍点(Q)及信号电压，使放大器工作在电子管动特性曲线的直线部分，也就是在甲类工怍状态(这一点尤其对初学者来说非常重要)，而乙类和甲乙类都会产生较大的非线性失真，必须采用推挽电路加以减小，才能应用。

二、频率失真
放大器所要放大的信号在很多情况下并不是单纯的正弦波，比如语言，就是由许多频率不同的正弦波按一定比例关系叠加而成的，要使放大后的波形和输入的波形一样，就要求放大器对所有频率成分都有相同的放大倍数，如果对不同频率成分放大倍数不同，那么各频率分量之间原来的比例关系就发生变化，从而使输出波形与输入波形不一致。如图2所示：频率失真(a)表示栅极输入信号包含基波和二次谐波，图2(b)表示经过放大后的输出信号，它也有基波和二次谐波．但因放大器对二次谐波的放大倍数超过了对基波的放大倍数，因而经放大后的合成波形变形了，产生了频率失真。

 

我们常用频率特性曲线来表示放大器的频率失真，所谓频率特性曲线就是放大器的放大倍数K与频率f的关系曲线。一个理想的没有频率失真的放大器，频率特性曲线是一条平行横轴的直线，如图3中的虚线。而Hi-Fi放大器的实际频率特性曲线，如图3中的实线。这条曲线表明，在(fn-fm)音频范围以内，放大倍数是均匀的，放大器所产生的频率失真很小。但是，变压器耦合的电压放大器频率特性就不是一条平坦的直线，如图4实线部分所示。随着频率的降低，变压器初级线圈的感抗要下降。变压器初级线圈两端的电压和次级线圈电压随着减小，放大器的放大倍数下降。随着频率的升高，在某一频率，可使Co(等效电容，它不但包括下级电子管的输入电容和接线的分布电容，还包括次级线圈的分布电容)与漏电感产生串联谐振，因此输出电压增高，放大倍数升高，出现峰值。频率再升高，由于Co所呈现的阻抗很小，放大量很快下降。

 

由于放大器的实际负载并不是纯电阻，而是含有电感成分的。所以实际负载阻抗ZL将随信号频率的增减而增减，因而使得阳极负载阻抗Za也随着信号频率的增减而作相应的增减。这样会引起两种不良现象：
(1)频率失真增大；
(2)非线性失真增大(因阳极负载阻抗不等于电子管所需要的最佳负载阻抗了)。
当放大器有了比较严重的频率失真时，放大后的语言将会模糊不清，如果语言中低频部分不能得到很好的放大，那么声音就变得尖锐刺耳，很不耐听。为了克服上述缺点，通常用一个RC电路并联在输出变压器初级端，如图5所示，使放大器总的负载阻抗尽可能不随频率变化而变化。

 

RC的常用数值是：
C=0.001 uF～0.01uF
R=(1.5～2)Za最佳
有时候在输出变压器初级端，只并上一个(0.001uF～0.005uF)电容器，同样能起到补偿负载阻抗在高频时的升高作用。
在阻容耦合放大电路中；一般采用高品质大容量(3.3uF～10uF)的铜膜或者银膜极品电容(如丹麦的JENSEN电容)作为耦合电容，以增强对低频信号的驱动能力，使其频率特性曲线趋于一条直线，确保Hi-Fi放大。

三、相位失真
由于放大器中有电抗元件存在，非正弦波信号中各频率成分间的相位关系发生变化，从而使得输出波形与输入波形不一致，这就是相位失真，如图6所示。

 

图6相位失真(a)是输入信号波形，图6(b)是输出信号波形。输入时，信号中的基波和二次谐波相位都从零开始，但输出时相位关系发生了变化，二次谐波产生了相移，所以合成波形与原来的不一样了，这就产生了相位失真。解决的办法：与频率失真的解决办法基本一样。
以上分析了非线性失真、频率失真和相位失真，它们的一个共同点，就是输出波形产生失真，它们之间本质的区别是：
(1)产生失真的原因不同。频率失真和相位失真是由于电路中存在电抗元件(电感、电容)引起，而非线性失真则是由电路中非线性元件(电子管、铁心变压器等)引起的。
(2)放大器输出信号中频率成分不同。频率失真和相位失真只能改变信号中各频率成分的幅度和相位关系，而输出信号的频率成分和输入信号一样，没有改变。非线性失真则要在输出信号中产生新的频率成分。
在认识了它们的区别以后，我们就可以根据各种失真的特点和产生的原因，去减小或消除失真。
实际上，三种失真可能在同一放大器中出现，哪一种失真对放大器工作影响最大，必须作具体的分析，例如对语言信号进行放大，人耳对相位失真就没有明显的感觉，就是非线性失真和频率失真，人耳的感觉也不同，人耳对非线性失真更为灵敏。因此在音频放大器中，应特别注意减小非线性失真，其次再考虑减小频率失真，而对相位失真一般都不必注意它。