直流伺服电路学习笔记

    一、音响放大器输出中点直流电压过高有什么危害？

    我们知道，在音响放大器的输出端，从理论上讲是不能有直流电压输出的，但是因为这样或那样的原因，使得输出端或多或少的会存在一些直流电压，那这个直流电压有什么危害呢？

    1、现今的音响电路，多数由差动电路或各种形式的对称电路构成（如A100，E305，PM8003等），放大电路输出中点直流电压偏高，至少说明放大器的差动电路或对称电路已经偏离了对称的工作状态，这样的电路状态，肯定不能完美的放大对称的音频信号，也就是说，输出中点有偏移的电路，本身就存在着明显的失真，经它放大的信号已经是一个失真的信号。

   2、放大器输出的直流电压最终是要加在喇叭或耳机的音圈上的，这个直流电压会使喇叭的纸盆或耳机的振膜偏离中心位置，也就是说，还没有加交流信号之前，纸盆或振膜就已经偏离了中心位置。当有音乐信号加在喇叭或耳机上后，喇叭的纸盆或耳机的振膜就在已经偏离中心位置的地方做往复运动，显然这个本已经失真的信号，又加在偏离中心位置的喇叭纸盆上，那真是雪上加霜，使得失真进一步的加剧。

   3、放大器输出的直流电压长时间加在喇叭或耳机的音圈上，会使音圈发热加剧，如果电压过高，随时都有可能烧毁昂贵的喇叭和耳机。

    从上面的简单分析，我们知道放大器如果输出包含直流成分，那是百害而无一利的，因此设法降低输出的直流电压，就成为一个重要的课题。

二、降低中点输出直流电压的五大措施

1、电源电压严格对称，是基本措施；

2、元件质量保证并严格配对，是重要措施；

3、精心的调试，是给力措施；

4、加装调零电路，是补救措施；

5、使用直流伺服电路，是一个完善的措施。

加装调零电路，就是加一个可以产生与原有偏离相反的电压或电流的电路，用手工的方法调整它，用来抵消原有的偏差。但是它对以后因为温度，器件变化等原因产生的新偏移是没有作用的，除非你再次人工调整它，也就是说调零电路没有“自动跟踪，自动纠偏”的功能。

而直流伺服电路，可以自动跟踪中点电压的变化，自动纠正中点直流电压的偏移。所以它是一个比较完善的措施。

三、直流伺服电路的工作原理 

1、积分电路简介

     常见的直流伺服电路主要是由低通滤波器和积分电路构成，积分电路教科书上多有讲解，现简单分析一下它的工作原理，为了简明扼要，我们不谈它的数学公式，也不涉及它的波形变换作用，仅就和音响电路有关的问题做一简要说明。

     下面以一个反相输入的积分器为例来说明，反相输入积分电路和反相放大器有些相似，只是将反馈电阻换成了一个电容，伺服电路中的反馈电容一般比较大（0.1-1U),由于电容的充放电是一个需要时间的过渡过程，所以，它的输出和一般的反相放大器是有区别的。

图一：

 

 

    图一就是一个典型的反相输入的积分器，其中C就是反馈电容。

    假如我们在积分器的输入端输入一个阶跃信号，对于这个阶跃电压，我们姑且可以看成是在放大器的输出端出现的一个直流偏移电压。

    此时它的输出如下：在t1-t2间，输出一个向负向增长的线性电压（因为是反相积分器），但到了t2以后，输出就是一个平行于X轴的大小不变的电压，为什么在t2以后，电压就不再增长了呢？因为运放都有一个最大输出电压，达到这个最大输出电压后，电压就不可能无限制的增长了。

    我们正式利用这个输出电压，将其反馈到放大器的输入端，来达到纠正中点偏移的目的。

 

2、低通滤波器

    加入伺服电路后，它不能对放大电路的正常工作产生影响，即不能对被放大的音频信号产生作用，为此，在积分电路的输入端还要加入低通滤波器，使积分电路的工作在音频之外。

    如在积分电路的输入端加一个低通，其由R1=1M、C2=0.1U构成，根据公式F=1/(2πRC),可得到：F=1.6HZ ,这样低的频率，远低于音频频率，所以加入伺服电路后，对音频放大是没有影响的。见下图。

  

此主题相关图片如下：图四.jpg

 

3、再加一级低通和电压跟随器

     在积分电路的后面，还可以再加一级低通滤波器和一级电压跟随器，目的是进一步滤除音频信号和对积分器的输出电压进行进一步的调理，见上图。

 

四、直流伺服电路和放大电路的相位关系

     由伺服电路产生的控制电压和放大电路之间连接必须有正确的相位关系，才能起到纠正偏移的作用，否则会适得其反。

    伺服电路中的积分器，可以是正相输入，也可以是反相输入，这由伺服电路输出的控制电压加在放大电路的何处来确定。

    对于流行的放大电路，其输入级一般都是由差分电路构成，对于这样的电路，伺服控制电压应该加在差分的负端。这时伺服电路的积分器应该使用正相输入方式。

    而对于何生前几版的BPM7110电流模块（何生现在的CAST电路已有IN-端），因为只有一个正输入端，所以伺服控制信号只能加在正相输入端，这时，伺服电路中的积分器必须采用反相输入方式，才能得到正确的控制电压。

    有些不便从负端输入的放大器电路，伺服控制电压也可以从正端输入。

    弄清相位关系是至关重要的。

C11-D中的伺服电路：

这个伺服电路为了能兼容电流模块和电压模块，所以比较复杂些，第一级是一个反相输入的积分器，给电流模块用，第二级用了一个反相比例放大器，取其放大倍数小于等于1，主要作用是将积分器的输出倒向，以适合电压模块的相位。

   为了两者兼容，安排了多处跳线，可以方便的予以设置。