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放大器输出输出阻抗的量测 [复制链接]

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放大器输出阻抗的量测


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文/吴立民
有读者问到输出阻抗的量测方式,我们也藉此机会讨论。
基本上,测试输出阻抗的程序如下:
电路设定如下图。注意,为了清晰明了起见,我将输出阻抗独立拉出来为Rx。
 
 
1.    在空载的情况下,输入讯号。建议选择讯号频率为1KHz正弦波,让输出电压为Vb(因为量测到的电压一定是经过放大器本身的输出电阻)。注意,当我们以示波器观察时,由于示波器的阻抗极高,因此几乎没有电流通过。
此时Rx(输出电阻)几乎没有压降的,也就是Va=Vb。把Va电压记录下来。
2.    输入讯号不变,但加上一个负载电阻(考虑使用可变电阻)。调可变电阻,当Vb(就是以示波器观测的电压)降为0.5Va时,表示Rx=R负载电阻。
3.    把R负载电阻(可变电阻)拆下来,用电表量测即可获得确实数值。
当我们使用上述方式测试时,必须注意下列几点:
1.    待测放大器是在上电状况下的。
2.    输出讯号不能太小,否则观察不易;也不能太小,否则接近切割边缘。
3.    可变电阻应该使用多转者,比较精确。
4.    如果输出阻抗偏低,譬如低于1欧姆,则使用可变电阻的方式显然不够精确,此时可以考虑使用已知精密电阻取代,然后倒算回去。
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放大器输入阻抗的量测


(5024 人次已阅读)   友善打印  
文/吴立民
上回提到放大器输出阻抗的量测,这次谈谈『输入阻抗』的量测。
输入阻抗的测试比较直观,如下图所示,把整个放大器当成一个电阻Rin,然后加上一个已知电阻,把讯号加上去即可。

已知电阻的存在意义,在于方便计算通过的『电流』,当电流已知、Rin上的电压降也已知时,即可简单的以电压除以电流计算出输入电阻实际值。
或者,我们可以将已知负载电阻改为一可变电阻,随着电阻值的变化,A-B与B-C之间的压降比例也随之改变。当A-B 与B-C之间压降『相同』时,表示Rin与已知负载电阻(现为可变电阻)阻值相同。
拆下可变电阻,量测可变电阻阻值即可。
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理论上可以这样测,但测输出电阻的方法太危险,尤其是测后级,由于后级输出电阻一般在0.5欧以下,业余条件下很容易烧坏输出管。而测前级输出电阻的精确度也很难保证,由于前级工作电流比较小,接100-200欧电阻作负载时,很低的输出电压也会令前级输出饱和,导致测量值失准。
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扩大机的输出阻抗可分为晶体机与真空管机的输出阻抗。晶体机的输出阻抗通常非常低,可以直接与喇叭耦合。而如果把喇叭的平均阻抗除以扩大机的输出阻抗(包含扩大机输出阻抗、接头阻抗、线材阻抗等等),所得到的数字就是所谓的阻尼因素。阻尼因素越高,可以看做是对低频控制越好的指针。
而一般真空管机由于功率管本身的阻抗很高,无法直接耦合喇叭,所以还要再经过一个输出变压器,将阻抗降低,以便与喇叭耦合。老式真空管机的输出变压器通常都会有四、八、十六欧姆三组抽头,以便用家可以做最佳的喇叭耦合。但是目前大部份真空管机位了省事,输出变压器都只有一个抽头,他可能订在八欧姆或四欧姆,也有订在六欧姆者。有些输出变压器预留抽头,可以经由代理商那里去改变。
为什么要预备多种不同的阻抗呢?目的就是想让喇叭与扩大机做最好的阻抗搭配。我们都知道,扩大机的输出功率与喇叭的阻抗有绝对的关系,喇叭阻抗越低,扩大机的输出功率就会越高。问题是,扩大机不能任由喇叭阻抗无限低,因为这样一来,扩大机的输出功率将会很高,原来所设计的电源供应与功率晶体等等组件会无法承受那么高的电流需求而终至烧毁。所以,理论上八欧姆的扩大机输出阻抗配八欧姆的喇叭,其功率搭配上会是最好的。
问题是,喇叭的阻抗并非固定的,如果您看过喇叭阻抗曲线图,就会发现原来喇叭的阻抗会随着频率的不同或分音器、箱体的设计而有不同高高低低的阻抗。有的喇叭标明平均阻抗为八欧姆Z,但是在低频的地方可能阻抗会高达二十几欧姆。算算看,在那么高的阻抗下,扩大机的推力马上缩水几倍,这是喇叭难推的原因之一。另外,在某些中高频可能会有低至一欧姆的阻抗,这时,扩大机的输出变得很大,事实上在这个频段扩大机已经严重失真,使得声音变得刺耳难听。
越好的喇叭其阻抗曲线越秤顺,扩大机推起来很轻松。设计越有问题的喇叭其阻抗曲线落差越大,对于扩大机而言,这种喇叭就很难缠。到底喇叭的阻抗曲线如何呢?比较负责的厂商会在说明书中附上阻抗曲线图,一般的喇叭通常不会附上这个特性规格,只是简单的告诉您一个大约的数字而已。
其实,喇叭是目前音响器材中问题最大的东西,它的失真让您看了会吓一跳,这也是为什么几乎所有的喇叭都不标失真率的原因。其实,就算标了又如何?如果大家的失真都那么高,消费者也没有多少选择。假若失真很低,卖价就很高时,消费者岂不是看了伤心?
转  刘汉盛
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号角喇叭是可以控制得很好,但一般的喇叭阻抗都很小,而管机的内阻都很大(约百欧姆到千欧姆),这就是为什么需要输出变压器的原因了!一般的晶体机输出阻抗都在0欧姆附近,所以要大动态的音乐大多用晶体机,也就是说一般的家庭电影院为什么多都用晶体机了!
一个理想的放大器的条件是:输入阻抗无限大,而输出阻抗等于零。换句话说,当输出电阻等于负载的输入电阻时,负载所得的功率最大,而管机的输出阻抗都很高,当然就"爆棚"不起来了!
如单看裸特性,真空管的内阻是高于晶体管,但是整体放大器的输出阻抗是要全面观之,不能只看单一组件.而且真空管是一以电压控制电流的组件(FET亦同),晶体管则为小电流控制大电流,在应用原理与设计概念便各不相同,不可在比较时,垄统识之. 萧先生说真空管"爆"不起来,我持反对的态度.只要适当的线路结构.5,60W的管机便可"翻天响".要设计个输出阻抗低于4瓯姆的OTL真空管扩大机,也不困难. 此外如当输出"阻抗"恰好等于负载"阻抗"时,理论上功率最大;但失真也大的可怕.并不可行.

最后编辑leslie
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