膽機產(chǎn)生失真的原因及消除的方法

　　膽機工作時常會產(chǎn)生諧波失真。通過頻譜分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)膽機的低次諧波較強，且以二次諧波為主，各次諧波降冪減弱。高次諧波很小，聽感豐滿而明亮，充滿生氣，透明感好，聲底純靜，這是有益的一面。但是，如果我們在制作膽機時，因調(diào)整不當(dāng)或使用的元件質(zhì)量不好時，也會產(chǎn)生其他一些與Hi-Fi理念格格不人的失真現(xiàn)象。那么應(yīng)如何“揚長避短，打造精品”呢？

　　一、非線性失真

　　非線性失真主要是由于電子管工作在特性曲線的彎曲部分而引起的。這又有兩種情形．一是工作點選擇得不當(dāng)（偏高或偏低），二是信號電壓過大。

　　如圖1所示：非線性失真（a）柵負(fù)壓過大，工作點（Q）過低，使電子管工作到動特性曲線的下端彎曲部分，結(jié)果陽極電流的負(fù)半周變得扁平，產(chǎn)生顯著的失真。圖1（b）柵負(fù)壓又太小，使電子管工作到動特性曲線上端彎曲部分，結(jié)果陽極電流的正半周變得扁平，產(chǎn)生失真。圖1（c）柵負(fù)壓雖然選得正確，但信號電壓過強，因此陽極電流正半周、負(fù)半周都變得扁平，也出現(xiàn)失真。圖1（d）柵負(fù)壓和信號振幅選擇適當(dāng)，所以失真很小。

　　圖1 非線性失真波形圖

　　由上可知：當(dāng)放大器有了非線性失真時，如果輸入的是正弦波，那么放大了的信號就成了非正弦波，而非正弦波又可以分解成直流、基波及高次諧波成分。所以非線性失真的特點是放大器的輸出端出現(xiàn)了新的頻率成分。

　　實驗證明，只要低頻放大器非線性失真系數(shù)不超過一定范圍，人耳是不易覺察的，在一般情況下．放大器的非線性失真系數(shù)不應(yīng)超過10%，最大不超過15%。

　　根據(jù)以上分析，我們可以肯定非線性失真對音質(zhì)是有害的，通過實踐證明：這種失真使放大器在放大語言時，音質(zhì)變壞，出現(xiàn)嘶啞聲，語言模糊。為了減小非線性失真，就必須正確地選擇工怍點（Q）及信號電壓，使放大器工作在電子管動特性曲線的直線部分，也就是在甲類工怍狀態(tài)（這一點尤其對初學(xué)者來說非常重要），而乙類和甲乙類都會產(chǎn)生較大的非線性失真，必須采用推挽電路加以減小，才能應(yīng)用。

　　二、頻率失真

　　放大器所要放大的信號在很多情況下并不是單純的正弦波，比如語言，就是由許多頻率不同的正弦波按一定比例關(guān)系疊加而成的，要使放大后的波形和輸入的波形一樣，就要求放大器對所有頻率成分都有相同的放大倍數(shù)，如果對不同頻率成分放大倍數(shù)不同，那么各頻率分量之間原來的比例關(guān)系就發(fā)生變化，從而使輸出波形與輸入波形不一致。如圖2所示：頻率失真（a）表示柵極輸入信號包含基波和二次諧波，圖2（b）表示經(jīng)過放大后的輸出信號，它也有基波和二次諧波．但因放大器對二次諧波的放大倍數(shù)超過了對基波的放大倍數(shù)，因而經(jīng)放大后的合成波形變形了，產(chǎn)生了頻率失真。

　　圖2 頻率失真波形圖

　　我們常用頻率特性曲線來表示放大器的頻率失真，所謂頻率特性曲線就是放大器的放大倍數(shù)K與頻率f的關(guān)系曲線。一個理想的沒有頻率失真的放大器，頻率特性曲線是一條平行橫軸的直線，如圖3中的虛線。而Hi-Fi放大器的實際頻率特性曲線，如圖3中的實線。這條曲線表明，在（fn-fm）音頻范圍以內(nèi)，放大倍數(shù)是均勻的，放大器所產(chǎn)生的頻率失真很小。但是，變壓器耦合的電壓放大器頻率特性就不是一條平坦的直線，如圖4實線部分所示。隨著頻率的降低，變壓器初級線圈的感抗要下降。變壓器初級線圈兩端的電壓和次級線圈電壓隨著減小，放大器的放大倍數(shù)下降。隨著頻率的升高，在某一頻率，可使Co（等效電容，它不但包括下級電子管的輸入電容和接線的分布電容，還包括次級線圈的分布電容）與漏電感產(chǎn)生串聯(lián)諧振，因此輸出電壓增高，放大倍數(shù)升高，出現(xiàn)峰值。頻率再升高，由于Co所呈現(xiàn)的阻抗很小，放大量很快下降。

由于放大器的實際負(fù)載并不是純電阻，而是含有電感成分的。所以實際負(fù)載阻抗ZL將隨信號頻率的增減而增減，因而使得陽極負(fù)載阻抗Za也隨著信號頻率的增減而作相應(yīng)的增減。這樣會引起兩種不良現(xiàn)象：

　?。?）頻率失真增大；

　?。?）非線性失真增大（因陽極負(fù)載阻抗不等于電子管所需要的最佳負(fù)載阻抗了）。

　　當(dāng)放大器有了比較嚴(yán)重的頻率失真時，放大后的語言將會模糊不清，如果語言中低頻部分不能得到很好的放大，那么聲音就變得尖銳刺耳，很不耐聽。為了克服上述缺點，通常用一個RC電路并聯(lián)在輸出變壓器初級端，如圖5所示，使放大器總的負(fù)載阻抗盡可能不隨頻率變化而變化。

　　圖5 放大器有比較嚴(yán)重的頻率失真的應(yīng)當(dāng)方案

　　RC的常用數(shù)值是：

　　C=0.001 uF～0.01uF

　　R=（1.5～2）Za最佳

　　有時候在輸出變壓器初級端，只并上一個（0.001uF～0.005uF）電容器，同樣能起到補償負(fù)載阻抗在高頻時的升高作用。

　　在阻容耦合放大電路中；一般采用高品質(zhì)大容量（3.3uF～10uF）的銅膜或者銀膜極品電容（如丹麥的JENSEN電容）作為耦合電容，以增強對低頻信號的驅(qū)動能力，使其頻率特性曲線趨于一條直線，確保Hi-Fi放大。

　　三、相位失真

　　由于放大器中有電抗元件存在，非正弦波信號中各頻率成分間的相位關(guān)系發(fā)生變化，從而使得輸出波形與輸入波形不一致，這就是相位失真，如圖6所示。

　　圖6 相位失真波形

　　圖6相位失真（a）是輸入信號波形，圖6（b）是輸出信號波形。輸入時，信號中的基波和二次諧波相位都從零開始，但輸出時相位關(guān)系發(fā)生了變化，二次諧波產(chǎn)生了相移，所以合成波形與原來的不一樣了，這就產(chǎn)生了相位失真。解決的辦法：與頻率失真的解決辦法基本一樣。

　　以上分析了非線性失真、頻率失真和相位失真，它們的一個共同點，就是輸出波形產(chǎn)生失真，它們之間本質(zhì)的區(qū)別是：

　　（1）產(chǎn)生失真的原因不同。頻率失真和相位失真是由于電路中存在電抗元件（電感、電容）引起，而非線性失真則是由電路中非線性元件（電子管、鐵心變壓器等）引起的。

　　（2）放大器輸出信號中頻率成分不同。頻率失真和相位失真只能改變信號中各頻率成分的幅度和相位關(guān)系，而輸出信號的頻率成分和輸入信號一樣，沒有改變。非線性失真則要在輸出信號中產(chǎn)生新的頻率成分。

　　在認(rèn)識了它們的區(qū)別以后，我們就可以根據(jù)各種失真的特點和產(chǎn)生的原因，去減小或消除失真。

　　實際上，三種失真可能在同一放大器中出現(xiàn)，哪一種失真對放大器工作影響最大，必須作具體的分析，例如對語言信號進行放大，人耳對相位失真就沒有明顯的感覺，就是非線性失真和頻率失真，人耳的感覺也不同，人耳對非線性失真更為靈敏。因此在音頻放大器中，應(yīng)特別注意減小非線性失真，其次再考慮減小頻率失真，而對相位失真一般都不必注意它。