前置放大器与功率放大器的性能解析9页

1 高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）的作用1.1 高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）音量控制很多高保真音频信号都很小，有的信号输出1Vrms（2.8Vpk-pk），有的信号源2Vrms，这样功放不能发挥足够的功率，需要把信号幅度放大，输入到功率放大器，然后通过高保真前级（前置放大器）调整音量，这是大部分人对前级（前置放大器的理解），当然这也是前置放大器或者前级最重要的功能，其实前级的作用远不止这些，后面会分别介绍。

前级信号幅度的放大（有些前级只是buffer，增益为0dB，1倍放大关系，常见的是10倍放大关系）是一个非常大的挑战，不仅要保证高保真信号源的原汁原味，更加重要的是要符合信号源输出的特性，引入尽量低的噪音（噪声），保持原来的信号的动态范围和信噪比，这就对电源的设计，器件的选择，系统的组装和设计提出了巨大的挑战，这也是很多前级为什么比后级昂贵的重要原因，尤其很多时候HIHG \\nEND 前级的价格都是出人意料的昂贵。

模拟HIFI 前级结构：【为什么非要用高保真前级（HIFI 前级，前置放大器）调整音量呢，利用声卡或者其他的数字方式可以实现吗？】答：数字调整音量用的数字算法，比如16bit的DAC，通过乘除实现音量的变化，但是问题在于，计算机或者数字设备存储信息的时候才用的二进制的方式，没有办法除尽（余数不准确），只能取近似的数值，尤其音量衰减比较大的时候，会引入严重的误差和错误，这个误差和错误直接导致音质和听感的本质变化，这种误差和错误可以计算出来，详细的计算（纯粹的数学运算）这里不做讨论。

采用高保真前级（前置放大器），保证数字信号的原汁原味，然后通过模拟的方式调整音量（也有部分是数字前级，采用高级的DAC技术，比如32bit\\nDAC技术），这样就可以减小上面所提到的错误和误差（这种误差和错误仍然存在，只是影响非常小），模拟的方式也并非没有缺点，模拟的处理技术会引入多余的噪声（噪音），会引入低噪，同时还会改变信号的模拟特性，这些特性很难得到一个全面的优秀，更加多时候我们只有平衡各个因素的影响进行取舍，这也造成前级设计的困难和代价的高昂。

功放基本知识：功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。

一套良好的音响系统功放的作用功不可没。

功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。

功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。

由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。

分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类.功放（又称D类）。

甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。

甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。

单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。

乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。

乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。

甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。

甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。

丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。

许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。

这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。

按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。

单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一组）完成对信号正负两个半周的放大。

晶体管放大器结构原理图解功率放大器的作用是将来自前置放大器的信号放大到足够能推动相应扬声器系统所需的功率。

就其功率来说远比前置放大器简单，就其消耗的电功率来说远比前置放大器为大，因为功率放大器的本质就是将交流电能“转化”为音频信号，当然其中不可避免地会有能量损失，其中尤以甲类放大和电子管放大器为甚。

一、功率放大器的结构功率放大器的方框图如图1-1所示。

1、差分对管输入级输入级主要起缓冲作用。

输入输入阻抗较高时，通常引入一定量的负反馈，增加整个功放电路的稳定性和降低噪声。

前置激励级的作用是控制其后的激励级和功劳输出级两推挽管的直流平衡，并提供足够的电压增益。

激励级则给功率输出级提供足够大的激励电流及稳定的静态偏压。

激励级和功率输出级则向扬声器提供足够的激励电流，以保证扬声器正确放音。

此外，功率输出级还向保护电路、指示电路提供控制信号和向输入级提供负反馈信号（有必要时）。

一、放大器的输入级功率放大器的输入级几乎一律都采用差分对管放大电路。

由于它处理的信号很弱，由电压差分输入给出的是与输入端口处电压基本上无关的电流输出，加之他的直流失调量很小，固定电流不再必须通过反馈网络，所以其线性问题容易处理。

事实上，它的线性远比单管输入级为好。

图1-2示出了3种最常用的差分对管输入级电路图。

图1-2种差分对管输入级电路1、加有电流反射镜的输入级在输入级电路中，输入对管的直流平衡是极其重要的。

为了取得精确的平衡，在输入级中加上一个电流反射镜结构，如图1-3所示。

它能够迫使对管两集电极电流近于相等，从而可以对二次谐波准确地加以抵消。

此外，流经输入电阻与反馈电阻的两基极电流因不相等所造成的直流失调也变得更小了，三次谐波失真也降为不加电流反射镜时的四分之一。

在平衡良好的输入级中，加上一个电流反射镜，至少可把总的开环增益提高6Db。

而对于事先未能取得足够好平衡的输入级，加上电流反射镜后，则提高量最大可达15dB。

另一个结果是，起转换速度在加电流反射镜后，大致提高了一倍。

2.1声道音箱电路设计中前置放大器电子音频分频原理说明自从数字技术进人音频领域，音源和输入系统的音质得到了很大的改善，前置放大器变成几乎只是音源选择开关和音量电位器的简单东西。

但与此相反，输出系统却与模拟时代时一样变化不大，其原因主要是扬声器的原理并无大变。

由于声频范围宽至九至十个倍频程，要使扬声器的振动系统在如此宽的频率范围内，完全线性地按照电信号振动十分困难．再要求具有线性的声辐射特性，几乎是不可能的。

一个解决的途径是把声频范围分成数段，再用数只扬声器分段放音，这即是多扬声器系统，常见的是二单元和三单元系统。

但是分割频带需要分频网络．一般是在功率放大器和扬声器之间插入L、C滤波器。

由于扬声器并非纯电阻成分，给分频器的设计带来困难，不易得到良好的性能；且优质的分频器需要选用优质的电感器和电容器，价格不菲。

此外，由于各种扬声器的效率不同(高音扬声器比低音扬声器约高6分贝)，为了平衡整个频带的声压，需要在分频器中插入衰减器，以降低高效率扬声器的电平，其结果是整个扬声器系统成为几个最低效率扬声器的组合。

为了改变这种情况，产生了多通道放大器方式。

在前置放大器之后用有源滤波器分割频带，各频段有自己的功率放大器和扬声器，各频段的电平在各功率放大器之前用电位器调整。

这种方式的优点是显而易见的，它取消了前述LC网络，又能有效地利用各个扬声器的效率；同时，也降低了对功率放大器的频率要求，输出功率也可以小一些；这种结构示于图1。

其关键电路是有源滤波器。

滤波器有低通、高通、带通滤波器以及带阻滤波器。

低通滤波器容许从零频至其截止频率的分量通过，而阻止高于截止频率的分量；高通滤波器阻止低于其截止频率的分量，而容许高于它的分量通过；带通滤波器容许界于其低截止频率和高截止频率之间的频率分量通过，而阻止这一频率范围外的所有频率分量。

使用运算放大器的有源滤波器可以取消电感元件。

并能获得电压或电流增益。

按滤波器截止特性不同可分为贝塞尔型、契比雪夫型和巴特沃斯型，其特性曲线见图2，主要表现在截止频率附近，贝塞尔型下降缓慢，契比雪夫型下降陡峭，而巴特沃斯型界于二者之间。

功率放大器的基本结构和工作原理功率放大器的基本结构和工作原理功率放大器的基本结构和工作原理扩音机是一种对声音信号进行放大的电子设备，其基本结构如图5-1所示，常分为前置放大器(简称前级)和功率放大器(简称后级)两大部分。

前置放大器通常由输人选择与均衡放大电路、等响音量控制电路、音调控制电路等组成，而功率放大器常由功率放大电路和扬声器保护电路组成。

扩音机工作时，输人选择电路主要对收音调谐器、录音座、CD唱机和Av辅助输入等信号源的信号进行选择切换控制，得出所需的信号输入，输入后的信号经均衡放大电路进行频率特性的校正和放大，使输入信号的频率特性变得较为平坦，同时使各种信号源输入的信号电平基本趋于一致，避免在转换不同的信号源时，声音响度出现较大的变化，影响使用效果。

均衡放大后的信号则由等响音量控制电路控制信号的强弱，从而调节音量的大小。

等响控制的目的主要是在音量较小时提升高、低频信号成分，以补偿人耳听觉的不足，在低响度时得到较丰满的声音信号。

而音调控制电路则主要是根据个人的喜好调节电路的频率特性，适当提升或衰减声音中的高、低频成分，以满足听音者的需求。

经前置放大器放大处理后的信号被送人功率放大器进行功率放大，以推动扬声器重放出声音。

扩音机中为了保护扬声器免受电路冲击电流的干扰，或在电路出现故障时烧毁扬声器，常在功率放大器中加入扬声器保护电路。

在高保真的音响设备中，扩音机常有两种组合结构形式，一种是把前置放大器和功率放大器组合在一起，称作合并式扩音机，这种形式把“前置”和“功放”合并在一起，这时由于小信号电压放大的前置级和大信号电流放大的功率放大在电性能上不能互相兼顾，因而不能使扩音机达到最佳的工作状态，特别是前、后级的电源馈电，电源变压器的电磁干扰，印制电路板的走线排列，共用地线的走向等方面总会存在一定的相互干扰，影响整机性能的提高。

另一形式是在设计制造上把前置放大器和功率放大器彻底分开，分别使用独立电源，单独的机壳，使前、后级之间互不干扰，形成前、后级分体式的结构，在使用时再把它们用信号传输线连接起来，这种分体式结构的扩音机可获得极高的性能指标。

功率放大器‎、线路放大器‎和前置放大‎器的区别和‎应用是由前置放‎大器放大输‎入的信号，比如通过麦‎克风拾取的‎声音信号，由于它比较‎弱，需要先被放‎大到一定的‎电平才可以‎到其它级上‎。

通常前置具‎有较高的电‎压增益，可以将小信‎号放大到标‎准电平上。

线路放大器‎是为了传输‎使用的，为了减小输‎送衰减，使接收方得‎到足够强的‎信号，输送时要进‎行电流放大‎和推动，有时也需要‎提高电压输‎送，比如定压广‎播就是利用‎这个原理的‎。

功率放大器‎主要是放大‎电流，这样才能推‎动低阻的扬‎声器发出声‎音。

当然，这个例子是‎按音频实例‎讲的，若是射频信‎号，和这个讲法‎会有些出入‎，但是意思差‎不多，像发射机的‎功放，输出是输出‎到天线上的‎。

单增益前级‎一开头提到‎，主动式扩大‎机内部具有‎放大电路，一般的增益‎为0至十倍‎，而被动式前‎级使用音量‎电位器衰减‎，其最大输出‎即等于输入‎。

也有一种主‎动式前级，其放大倍率‎与被动式前‎级一样，这就是单增‎益前级。

单增益前级‎的目的在于‎：将前级想象‎成一个缓冲‎器（Buffe‎r），在英文意义‎里，Buffe‎r具有隔离‎、缓冲的作用‎，亦即不改变‎讯源器材的‎信号强度，但以高输入‎阻抗接收，以低阻抗输‎出的观念将‎讯号送出，因此单增益‎前级便具有‎阻抗转换的‎功能。

市面上的单‎增益前级并‎不多，最主要原因‎在于增益往‎往不足，音量开至最‎大依旧意犹‎未尽，国产厂商交‎直流工作室‎推出的En‎c ore前‎级，正是单增益‎前级的具体‎代表。

这部前级使‎用孪生场效‎应晶体管做‎输入，以ZTX双‎极性晶体管‎做输出，具有高输入‎阻抗、低输出阻抗‎的特性，由于零件极‎少，因此S/N比奇高，将音量开至‎最大，耳朵贴近高‎音单体听不‎到任何嘶声‎，音色通透无‎染，细节呈现自‎然，是一部价格‎极其便宜音‎质极其优异‎的单增益前‎级。

前级放大器‎线路越简略‎就是越理想‎吗？有非常多的‎废话谈论前‎级放大器，因此，现在是该为‎它澄清的时‎候了。

第一节前置放大器与功率放大器一、前置放大器1.前置放大器的功能与主要性能在歌舞厅、会堂以及家庭等场合，广泛使用的放大器分为音频放大器（亦称声频放大器）TAV放大器（视听放大器）两类。

音频放大器又分前置放大器和功率放大器两种，它们只接收、放大、处理音频信号；而AV放大器可以接收、放大、处理音频和视频信号。

在音频放大器中，前置放大器（又称电压放大器、控制放大器）的作用是对它的输入各种音频节目源信号进行选择和放大，并调整输入信号的频响、幅度等，以美化音质。

功率放大器则是将前置放大器送来的信号进行无失真的单纯功率放大，以推动扬声器放音。

前置放大器和功率放大器可以独立装成两台机器，也可以组装在一台机器内。

组装在一起的称为综合功率放大器或综合放大器港台或市场上则称为合并式功放，而把分开做成两台机器的有时又称为前级和后级功放。

①对各种节目源信号（如激光唱机、电唱机、调谐器、录音机或传声器）进行选择与处理；②将微弱的输入信号放大到0.5-1V，以推动后续的功率放大器；③进行各种音质控制、以美化音色。

因此它的控制旋钮多、性能高，对改善整个音响系统的性能，提高音质、音色，以高保真的指标对音频信号进行切换、放大、处理并传递到功放级，具有极为重要的作用。

它的地位和重要性相当于调音台，因为它的输入接自各种节目源信号，它的输出传输给功放和扬声器放大器也可以说是整个音响系统的控制中心。

显然，在设计和选用音响系统设备时，采用前置放大器就不必再用调音台，或者反之，采用了调音台就不必选用前置放大器。

从结构、能以及功能来说，前置放大器要比调音台简单些。

2.前置放大器的主要性能前置放大器的主要性能指标有：失真度、信噪比、频率响应、转换速率（SR）、输入阻抗和动态范围等。

①失真度。

失真包括谐波失真和互调失真等，当然其值越小越好。

作为高保真前置放大的最低要求，其谐波失真应≤0.5%。

目前，前置放大器的指标可做得很高。

谐波失真一般能做到小于0.01%，瞬态互调失真大多在0.05%以下。

放大超声波电压的方法放大超声波电压是在超声波传感器应用中常见的需求。

放大超声波电压有助于提高信号的强度和质量，从而增强超声波传感器的性能。

本文将介绍几种常见的放大超声波电压的方法。

一、前置放大器前置放大器是一种常用的放大超声波电压的方法。

它位于超声波传感器和后续电路之间，可以放大超声波电压的幅度和增强信号的强度。

前置放大器通常使用低噪声放大器，以确保放大过程中不会引入额外的噪声。

二、运放放大器运放放大器是另一种常见的放大超声波电压的方法。

它是一种高增益、高输入阻抗的放大器，可以放大超声波信号的幅度。

运放放大器通常具有多个放大级别，可以根据需要调整放大倍数。

此外，运放放大器还可以提供不同的输入和输出模式，以适应不同的应用需求。

三、滤波器滤波器是一种常用的放大超声波电压的方法。

超声波信号通常会受到噪声的干扰，使用滤波器可以去除噪声，提高信号的质量。

滤波器可以根据需要选择不同的频带，以过滤掉不需要的信号。

四、功率放大器功率放大器是一种特殊的放大超声波电压的方法。

它可以放大超声波信号的功率，使其能够驱动更大的负载或传输到更远的距离。

功率放大器通常具有较高的输出功率和较低的失真，以确保信号的准确传输。

五、反馈放大器反馈放大器是一种常见的放大超声波电压的方法。

它通过引入反馈回路，将一部分输出信号重新引入到输入端，以增强放大效果。

反馈放大器通常具有较高的增益和较低的失真，可以提供更稳定的放大效果。

六、变压器变压器是一种传统的放大超声波电压的方法。

它通过变换电压的比例来实现信号的放大。

变压器通常由多个线圈组成，可以根据需要选择不同的变压比。

总结起来，放大超声波电压的方法有很多种，不同的方法适用于不同的应用场景。

前置放大器、运放放大器、滤波器、功率放大器、反馈放大器和变压器等方法可以单独使用，也可以组合使用，以满足不同的需求。

在选择合适的放大方法时，需要考虑信号的强度、质量、功率和失真等因素，以及应用的特定要求。

前置放大器
前置放大器是各种音源设备（包括普通音源如CD机、调谐器、卡座、MP 3播放器等，特殊音源如报警器以及各种话筒音源）和功率放大器之间的连接设备。

因为如CD机、调谐器以及话筒等音源设备的输出信号电平都比较低，不能推动功率放大器正常工作，而前置放大器正是起到了信号放大的作用。

音源信号在经过前置放大器的放大后，就可以直接送入功率放大器，使功率放大器能正常工作。

此外，除了有信号放大作用外，前置放大器还有音质控制的作用，如通过其音调控制电路或等响控制电路，对信号的频率特性进行调节和控制，起到修饰和美化声音的作用，使功率放大器放出来的声音能满足聆听者的喜好要求。

如果是用在公共广播系统的前置放大器，除了具有以上所介绍的作用外，还有这些功能：A、各输入音源的音量可独立调节；B、具有优先排序功能，即可以根据要求对输入音源进行优先级排序；C、具有内置钟声发生器，可为寻呼提供提示音。

前置放大器除了有以上的功能外，还有以下的性能指标要求：
A、输入阻抗：由产品规定；
B、输出阻抗：由产品规定；
C、过载源电动势：≥20dB
D、最大电动势增益：由产品规定；
E、频率响应：20Hz-20kHz（±1dB）
F、总谐波失真：≤0.1％（1kHz，额定输出条件）
G、信噪比：≥85dB
系统连接示意图
前置放大器实物图片1、面板
2、后板。

前置放大器与功率放大器的性能解析前置放大器与功率放大器的性能解析2011-05-31 11：34第一节前置放大器与功率放大器一、前置放大器1.前置放大器的功能与主要性能在歌舞厅、会堂以及家庭等场合，广泛使用的放大器分为音频放大器(亦称声频放大器)TAV放大器(视听放大器)两类。

音频放大器又分前置放大器和功率放大器两种，它们只接收、放大、处理音频信号；而AV放大器可以接收、放大、处理音频和视频信号。

在音频放大器中，前置放大器(又称电压放大器、控制放大器)的作用是对它的输入各种音频节目源信号进行选择和放大，并调整输入信号的频响、幅度等，以美化音质。

功率放大器则是将前置放大器送来的信号进行无失真的单纯功率放大，以推动扬声器放音。

前置放大器和功率放大器可以独立装成两台机器，也可以组装在一台机器内。

组装在一起的称为综合功率放大器或综合放大器港台或市场上则称为合并式功放，而把分开做成两台机器的有时又称为前级和后级功放。

①对各种节目源信号(如激光唱机、电唱机、调谐器、录音机或传声器)进行选择与处理；②将微弱的输入信号放大到0.5-1V，以推动后续的功率放大器；③进行各种音质控制、以美化音色。

因此它的控制旋钮多、性能高，对改善整个音响系统的性能，提高音质、音色，以高保真的指标对音频信号进行切换、放大、处理并传递到功放级，具有极为重要的作用。

它的地位和重要性相当于调音台，因为它的输入接自各种节目源信号，它的输出传输给功放和扬声器放大器也可以说是整个音响系统的控制中心。

显然，在设计和选用音响系统设备时，采用前置放大器就不必再用调音台，或者反之，采用了调音台就不必选用前置放大器。

从结构、能以及功能来说，前置放大器要比调音台简单些。

2.前置放大器的主要性能前置放大器的主要性能指标有：失真度、信噪比、频率响应、转换速率(SR)、输入阻抗和动态范围等。

①失真度。

失真包括谐波失真和互调失真等，当然其值越小越好。

作为高保真前置放大的最低要求，其谐波失真应≤0.5%。