音频功率放大器设计手册（第六版）

图书标准信息

• 作者 [英]Douglas Self 著；沈雅琴 译
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2016-05
• 版次 1
• ISBN 9787115417275
• 定价 180.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 804页
• 字数 1468千字
• 正文语种 简体中文
• 丛书 《高保真音响》系列丛书

【内容简介】

音响功率放大器类的图书一直深受广大音响发烧友的追捧，Douglas Self是功率放大器设计方面的专家，他在专业领域的研究以严谨而著称。国内许多音响发烧友沉迷于他的这本设计手册，他们经常将手册中的一些电路公布在网站上供广大音响烧友享用，因此翻译和出版这本手册肯定会让国内很多音响发烧友拍手叫好的。音响界内人士普遍认为此书有好的卖点。

【作者简介】

Douglas Self在剑桥大学（Cambridge University）学习了工程专业，然后在Sussex University（苏赛克斯大学）学习了心理声学专业。他多年致力于专业级音频领域与高保真音响领域的设计，在音频领域获得了很多专利。他现在是音频设计领域的一个咨询工程师。

【目录】

第六版前言

致谢

缩略语列表

第1章　放大器与音频信号

功率放大器在经济上的重要性

假设

起点与目标

研究放大器设计

音频信号的特性

幅度随时间的分布

幅度随频率的分布

放大器的性能要求

安全性

可靠性

功率输出

频率响应

噪声

失真

“阻尼系数”

绝对相位

放大器的形式

音频中的错误信息

科学与主观主义

主观主义立场

主观主义的简短历史

试听的局限性

听力的极限范围：相位的感知

有关信仰的文章：主观主义的信条

音频链的长度

含义

原因

前景展望

技术错误

参考文献

第2章　失真的基本原理

非线性失真模型

三次失真

三次+线性失真

平方律失真

平方根失真

软削波失真

硬削波失真：对称失真

硬削波失真：非对称失真

交越失真模型

其他失真模型

选择一个失真模型

无源器件的SPICE模型

一阶电压系数失真模型

二阶电压系数失真模型

其他电压系数失真模型

测量电阻失真

金属膜电阻、金属箔电阻以及绕线电阻

金属氧化物电阻

碳膜电阻

碳膜电阻的使用

碳质电阻

反馈网络中的电阻

其他无源器件的模型化失真

参考文献

第3章　负反馈

放大器中的负反馈

有关负反馈的常见错误概念

负反馈与放大器稳定性

反馈交调失真

使负反馈量达到最大化

整体负反馈与局部负反馈

使反馈之前的线性达到最大化

放大器中的正反馈

参考文献

第4章　放大器结构、分类和各种变异

放大器结构

三阶放大器结构

二阶放大器结构

四阶放大器结构

五阶放大器结构

功率放大器工作分类

放大器类别的组合

A类

AB类

B类

C类

D类

E类

F类

G类

H类

S类

XD类

埃德温（Edwin）放大器

分类的局限性

放大器的各种变异

误差校正放大器

辅助放大器

非开关类放大器

布鲁利（Blomley）原理

铝带式扬声器放大器

功率放大器与音调控制的组合

运放阵列式放大器

电流驱动式放大器

放大器桥接

分数式桥接

消除桥接反相器

提高桥接可靠性

交流耦合放大器与直流耦合放大器

交流耦合的优点

直流耦合的优点

参考文献

扩展阅读参考

第5章　基本原理与失真机制

三阶放大器中的增益与反馈

常规放大器的优点

失真机制

失真一：输入级失真

失真二：VAS（电压放大级）失真

失真三：输出级失真

失真四：VAS（电压放大级）负载失真

失真五：电源去耦合失真

失真六：感应失真

失真七：NFB（负反馈）起始点失真

失真八：电容器失真

失真九：磁场失真

失真十：输入电流失真

失真十一：提前过载保护失真

不存在的或者可忽略的失真

一个标准放大器的性能

开环线性与如何确定此参数

开环增益的直接测量

采用样板放大器

无缺陷放大器的概念

参考文献

第6章　输入级

输入级的作用

输入级产生的失真

用于输入级的BJT（半导体三极管）与FET（场效应晶体管）

FET（场效应晶体管）输入级的优点

FET（场效应晶体管）输入级的缺点

单个输入级与差分对输入级

输入级失真的隔离？单独测量输入级失真

输入级均衡

镜像电流源的优点

更好的镜像电流源

提高输入级的线性

进一步提高输入级线性

提高输出能力

输入级共发共基型放大器的配置

双输入级

输入级共模失真

输入电流失真

噪声

功率放大器中的噪声源

双极型晶体管中的噪声

减少输入晶体管噪声

偏置与匹配：直流精度问题

输入级与转换速率

输入级结论

参考文献

第7章　电压放大级

电压放大级（VAS）

零部件的命名

基本的单端电压放大级（VAS）

引导电压放大级（VAS）

电流源电压放大级（VAS）

电压放大级（VAS）的工作及其开环增益

一个样板放大器中的简单电压放大级（VAS）

电压放大级（VAS）失真的原理

由电压放大级（VAS）晶体管Cbc所产生的高频（HF）失真

改变放大器的工作点

改变电源电压

双电压放大级（VAS）

由箝位二极管所产生的电压放大级（VAS）失真

非线性Cbc失真的历史

由电压放大级（VAS）晶体管厄利效应（Early Effect）而产生的低频（LF）失真

简单的电压放大级（VAS）中的厄利效应（Early Effect）

简单的电压放大级（VAS）中厄利效应（Early Effect）失真的模拟

减少电压放大级（VAS）失真的方法

发射级跟随器（EF）型电压放大级（VAS）

发射级跟随器型电压放大级（EF-VAS）的工作原理

发射级跟随器型电压放大级（EF-VAS）的简要历史介绍

箝位二极管与发射级跟随器型电压放大级（EF-VAS）

发射级跟随器型电压放大级（EF-VAS）的优点

共发共基型电压放大级（Cascode VAS）

共发共基型电压放大级（Cascode VAS）的工作原理

共发共基型电压放大级（Cascode VAS）的简要历史介绍

共发共基型电压放大级（Cascode VAS）的优点

电压放大级（VAS）缓冲器

由于输出电压负载而产生的电压放大级（VAS）失真

电压放大级（VAS）的更多变异形式

电压放大级（VAS）的工作条件

电压放大级（VAS）的电流限制

AB类电压放大级（VAS）以及进一步的发展

控制开环带宽

结论

参考文献

第8章　推拉式电压放大级

推拉式电压放大级（VAS）

推拉式电压放大级（VAS）的单输入级

日立公司的推拉式电压放大级（VAS）

日立公司的推拉式电压放大级（VAS）：热漂移

日立电路：交流增益

日立公司的推拉式电压放大级（VAS）：失真

日立公司的推拉式电压放大级（VAS）：非对称式削波

兰德尔（Lender）推拉式电压放大级（VAS）

兰德尔（Lender）推拉式电压放大级（VAS）：热漂移

一个单输入推拉式电压放大级（VAS）的单输入级

串联输入级型推拉式电压放大级（VAS）

单输入推拉式电压放大级（VAS）电路：结论

双输入级推拉式简单电压放大级（VAS）

双输入级推拉式简单电压放大级（VAS）：开环增益

双输入级推拉式简单电压放大级（VAS）：失真

双输入级推拉式简单电压放大级（VAS）：噪声

双输入级推拉式简单电压放大级（VAS）：PSRR（电源抑制比）

双输入级推拉式电压放大级（VAS）的简要历史

双输入级推拉式发射级跟随器电压放大级（EF-VAS）

双输入级推拉式发射级跟随器电压放大级（EF-VAS）：开环增益

双输入级推拉式发射级跟随器电压放大级（EF-VAS）：失真

双输入级推拉式发射级跟随器电压放大级（EF-VAS）：转换速率

带有镜像电流源和推拉式简单电压放大级（VAS）的双输入级

双输入级推拉式电压放大级（VAS）：结论

一个更加先进的推拉式电压放大级（VAS）

折叠式共发共基型电压放大级（Cascode　VAS）

推拉式电压放大级（VAS）：最后的结论

参考文献

第9章　输出级

分类与器件

输出的失真

由交越失真所产生的谐波

输出级的比较

发射极跟随器（EF）的输出

多个输出器件：发射极跟随器（EF）输出

CFP输出

多个输出器件：CFP输出

带有增益的输出级

准互补输出

基于三级电路的输出配置

三级射极跟随器（EF）输出

四级输出

串联输出级

选择一个输出级

输出级结论

参考文献

第10章　输出级失真

输出级失真及其机制

大信号失真（失真3a）

负载不变的概念

LSN（大信号非线性）机制

带有双输出器件的LSN（大信号非线性）

带有更好输出器件的LSN（大信号非线性）

带有前向反馈二极管的LSN（大信号非线性）

带有三输出级的LSN（大信号非线性）

低于4Ω的负载

更好的8Ω负载的性能

一个实用的负载不变设计

有关多输出器件的更多信息

负载不变：综述

交越失真（失真3b）

输出级静态

有关交越失真的一个试验

Vq作为重要的静态参数

开关失真（失真3c）

热失真

一个功率放大器集成电路中的热失真

闭环：一个完整放大器中的失真

参考文献

第11章　更多的失真机制

失真四：VAS（电压放大级）负载失真

失真五：电源去耦合失真

失真六：感应失真

失真七：NFB（负反馈）起始点失真

失真八：电容器失真

失真九：磁性失真

失真十：输入电流失真

失真十一：提前过载保护

设计实例：一个50W的B类放大器

参考文献

第12章　进行仔细研究的放大器：设计实例

放大器设计实例

放大器一：发射级跟随器电压放大级（EF-VAS），CFP输出级，米勒（Miller）补偿

放大器二：简单的电压放大级（VAS），CFP输出级，米勒（Miller）补偿

放大器三：发射级跟随器电压放大级（EF-VAS），CFP输出级，相容补偿

放大器四：发射级跟随器电压放大级（EF-VAS），CFP输出级，米勒（Miller）补偿

放大器五：发射级跟随器电压放大级（EF-VAS），CFP输出级，相容补偿

结论

参考文献

第13章　补偿与稳定性

补偿与稳定性

主极点补偿

最大负反馈

主极点米勒补偿

高增益的主极点米勒补偿

主极点并联补偿

输出相容补偿

输出相容问题

输入相容补偿

稳定的输出相容补偿：历史

稳定的输出相容补偿：实现

带有输出相容补偿的试验

超低失真性能比较

双极补偿

影响双极环路增益响应的因子

双极补偿对闭环增益的影响

消除双极中频环路增益峰值

双极补偿与电源抑制比（PSRR）

双极补偿：综述

将双极补偿与输出相容补偿结合在一起

其他形式的补偿

稳定性与电压放大级（VAS）的集电极到地电容

嵌套的反馈环路

嵌套的差分反馈环路

参考文献

第14章　输出网络与负载效应

输出网络

放大器输出阻抗

将放大器输出阻抗最小化

茹贝尔（Zobel）网络

输出电感器

设计输出电感器：单层线圈

设计输出电感器：多层线圈

放大器输出电感器中的串扰

线圈串扰结论

线圈布局问题

电缆阻抗效应

电抗负载与扬声器模拟

电抗负载

模拟实际的扬声器负载

扬声器负载与输出级

单路扬声器负载

双路扬声器负载

提高扬声器电流

放大器稳定性

高频（HF）不稳定性

低频（LF）不稳定性

参考文献

第15章　速度与转换速率

音频放大器中的速度与电压转换速率

放大器电压转换速率限制的基本原理

电压转换速率测量技术

提高电压转换速率

模拟电压转换速率限制

实际中的电压转换速率限制

一些其他的复杂问题

有关非对称式的电压转换速率

其他改进与其他配置

参考文献

第16章　放大器中的功率损耗

输出级状态

数学方法

模拟损耗

功分图

B类：CFP与EF（射频跟随器）功分

AB类功分

A类功分

XD类功分：连续电流型与推拉型

G类功分

带有电抗负载的B类EF（射频跟随器）

电抗负载的结论

音乐的峰值-平均值之比

概率密度函数（PDF）

累积分布函数（CDF）

测量PDF

推导实际的功率损耗

B类CFP的实际功率损耗

AB类CFP的实际功率损耗

A类推拉式放大器的实际功率损耗

G类的实际功率损耗

带有电抗负载的实际功率损耗

损耗综述

一个功率放大器的设计步骤

设计步骤的结果

参考文献

第17章　A类功率放大器

A类功率放大器介绍

A类功率放大器配置与效率

A类功率放大器的输出级

静态电流控制系统

一种新型的静态电流控制器

一种A类功率放大器设计

三模放大器

负载阻抗与工作模式

效率

三模偏置

A类/AB类模式

B类模式

模式切换系统

散热设计

一个完整的三模放大器电路

电源

性能

进一步的设计可能性

参考文献

第18章　XD类功率放大器：交越置换

交越置换原理

交越置换的实现

交越置换的电路技术

一个完整的交越置换功率放大器电路

性能测量

负载变化的影响

交越置换的效率

推拉式置换控制的其他方法

综述：优点与缺点

参考文献

第19章　G类功率放大器

G类功率放大器的原理

G类功率放大器系列介绍

G类功率放大器的效率

实用性

偏置要求

G类功率放大器系列的线性问题

静态线性

实用的G类功率放大器设计

控制小信号失真

性能

推导出一种新型的放大器：A+C类

带有双极补偿的G类功率放大器

带有输出相容补偿的G类功率放大器

G类功率放大器模式的表示

G类功率放大器的更多变化

参考文献

第20章　D类功率放大器

一点历史知识

基本原理

D类功率放大器技术

输出滤波器

D类功率放大器中的负反馈

保护

效率

其他调制系统

D类功率放大器实例

进一步的发展前景

参考文献

第　21章 FET（场效应晶体管）输出级

功率场效应晶体管的特性

FET（功率场效应晶体管）与BJT（半导体三极管）的输出级对比

FET（功率场效应晶体管）的优点

FET（功率场效应晶体管）的缺点

IGBT（绝缘栅双极晶体管）

功率FET（功率场效应晶体管）的输出级

功率FET（功率场效应晶体管）与双极型晶体管：线性的比较

A类电路级中的FET（功率场效应晶体管）

参考文献

第22章　热补偿与热力学

为什么静态很重要

热补偿的精度要求

基本型热补偿

评估偏置误差

热模拟

发射级跟随器（EF）输出级的模块化

CFP输出级的模块化

整体绝对误差判据

改进的热补偿：射极跟随器（EF）级

CFP输出级的改进补偿

更好的传感器位置

结点温度估算器

带有动态特性的结点温度估算器

模拟的结论

带有积分温度传感器的功率晶体管

可变温度系数偏置发生器

创建一个更高的温度系数

环境温度变化

创建一个更低的温度系数

电流补偿

输出级的厄利效应（Early Effect）

热力学试验

交越失真随时间的变化：一些结果

更多的测量：传统测量与Thermal　Trak测量

参考文献

第23章　直流伺服系统的设计

直流偏移调整

通过伺服系统环路进行直流偏置控制

直流伺服系统的优点

基本伺服系统配置

噪声、补偿值与滚降

同相积分器电路

2C积分器电路

1C积分器电路

积分器电路的选择

运算放大器的选择

伺服系统的工作范围

低频（LF）滚降点的设计

伺服系统过载

伺服系统测试

性能问题

多极伺服系统

第　24章 放大器与扬声器保护

放大器保护的分类

半导体故障模式

过载保护

通过保险丝进行的过载保护

电子过载保护

画出过载保护轨迹

简单的电流限幅

单斜率VI限幅

双斜率VI限幅

与时间有关的VI限幅

替代式VI限幅器的实现

VI限幅与温度效应

模拟过载保护系统

测试过载保护

扬声器短路检测

箝位二极管

直流偏置保护

通过保险丝进行的直流偏置保护

继电器直流偏置保护与静音控制

用于直流保护的滤波

单个RC滤波器

双RC滤波器

二阶有源滤波器

双向直流检测

输出继电器选择

由输出继电器引起的失真

输出短路器直流保护

通过电源关闭进行的保护

测试直流偏置保护

热保护

输出瞬态抑制

削波检测

通过电源传感方式进行削波检测

通过输入-输出比较方式进行削波检测

放大器保护专利

为辅助电路供电

参考文献

第25章　电路布局、接地与冷却

音频放大器PCB设计

串扰

电源引入的失真

输出器件的安装

单边与双边PCB

PCB布线电阻以及如何减小这一电阻

电缆电阻

电源PCB布局

功率放大器PCB布局详细信息

音频PCB布局序列

放大器接地

接地环路：接地环路如何工作以及如何处理接地环路

通过电源接地电流引入的哼声

通过变压器杂散磁场引入的哼声

通过变压器杂散电容引入的哼声

设备内的接地电流

对称的电源

I类与II类

警告

冷却

对流冷却

风扇冷却

热导管

机械布局与设计考虑

线路配置图

半导体的安装

参考文献

第　26章 电源与PSRR（电源抑制比）

电源技术

简单的非稳压电源

线性稳压电源

开关式电源

稳压电源的一种非正规的替代方式

电源的设计考虑

电源连接器

电源变压器

变压器与哼声

外部电源

冲击电流

保险丝熔化

整流

来自于桥式整流器的射频辐射

继电器电源

放大器中的电源抑制

电源抑制的设计原则

正电源抑制

负电源抑制

参考文献

第27章　功率放大器输入系统

外部信号电平

内部信号电平

不对称输入

对称互联

对称连接器

对称输入：电子输入与变压器输入

对称输入及其共模抑制比

基本对称输入

实用的共模抑制

实用的对称输入

不对称输入与对称输入的组合

可变增益的对称输入

测量放大器

变压器对称输入

输入过压保护

噪声与输入系统

低噪声对称输入

运算放大器的选择

采用一个内部对称功率放大器接口

参考文献

第28章　输入处理与辅助系统

去除接地开关

反相设施

增益控制

超低音滤波：高通

超声滤波：低通

组合滤波器

电子交叉

数字信号处理

信号出现指示

输出电平指示

信号激活

12V触发激活

红外遥控

其他放大器设施

参考文献

第29章　测试与安全

模拟放大器

制作放大器原型机

测试与故障查找

第一次加电

用于测试的电源

使用设备时的安全

警告

安全法规

电气安全

由电源插头引起的电击

接触电流

机箱开口

设备温度与安全

触摸热的零部件

操作说明书

第30章　固态功率放大器的简要历史

第一个开始：1953年

变压器耦合的晶体管功率放大器：20世纪60年代

Lin　6W 放大器：1956年

Tobey　& Dinsdale 放大器：1961年

Bailey　30W 放大器：1968年

Hardcastle　& Lane 15W放大器：1969年

电压放大级（VAS）改进的历史

其他技术特性的历史

晶体管与FET（场效应晶体管）

放大器技术的死胡同1：超声偏置

放大器技术的死胡同2：可调整偏置放大器

参考文献

索引

信号传送公司（The　Signal Transfer Company）