《探讨》功放耳放：瞬态响应能力和电流输出能力。再说说开关电源
总起:同样的电路，好功放和劣质仿功放主要差距在瞬态；专门的功放和移动设备内置功放主要差距在电流驱动能力。坏的电容，变压器，线材，影响的都是瞬态，负载突变的时候不能稳住电压，及时输出大电流。电源对于电路来说是一个至关重要的因素。经过一直以来的了解，元件，市电，线材什么的都是表面上的东西。影响好坏电源的本质因素，是电压的稳定性。这个稳定性，常说的是电阻负载的或者空载的波纹。
但是今天不是讲的这个，而是一个更重要的概念，瞬态响应能力。就是说在电流瞬间变化时，电压保持恒定的能力。其实耳放的20khz方波图像，展示的就是耳放的瞬态响应能力。在音频信号里，有时候会出现极大幅度的电压变化，而这电压变化作用到耳机线圈，与运动线圈的反向电动势一叠加，就会产生很大的电流变化。这就要求好耳放能瞬间响应，输出极大的电流。大耳机的反向电动势更厉害，因此更难推。顺便提一下，耳机的阻抗不等同于电阻，和电动机在带负载和空载时电流大相径庭是一个原理，感应电动势。 这就是为什么运放在空载或者带电阻时失真极小但是直接接耳机时恶声，因为没有大电流输出能力，因此缺乏控制力。在功放领域有一个重要的阻尼系数概念，就是指的电流输出能力。
因此，一个理想的耳放，应当是能够及时且准确地输出大电流，精准地控制住耳机的设备。往一个形象的例子上讲，如果输入信号是一个方波，没有高瞬态的电流控制力的耳放完全不可能驱动线圈振膜做出方波形的运动，以达到还原信号的功能。而理想的耳放，可以在方波上升段瞬间以极大的电流让振膜线圈瞬间运动到顶点，又能迅速输出强大反向电流克服惯性使线圈停在最高点。所以控制力强的耳放，能最大程度地使线圈振膜的运动与电信号相同，这样才能输出与电信号波形一致的声音信号。 再讲讲电阻负载和线圈在磁场里运动的这种负载的区别。
先给出电信号，电阻负载内的电流曲线就是电信号电压除以电阻。
磁场中的线圈不一样的。如果线圈在磁场中做匀速运动，线圈正负极产生的电压正好是1伏，此时我们加1伏的电压上去，线圈不会有电流。而如果我们加反向的1伏电源上去，产生的电流却是2除以线圈内阻。如果要控制一个高速向外运动的振膜迅速改变方向向内运动，就需要特别大的电流，电流输出能力越好，就越能及时地让振膜受我们控制地运动。 从了解到电流输出和瞬态响应这两个专业概念之后，我通过平时的逛，找到了一些很厉害的电路，在此分享：
一个是现在的电脑内部的cpu供电。有几个很惊人的困难:首先是几十瓦的功率，其次是个位数的电压，两三伏？就意味着有几十安的电流。而且处理器是工作在Ghz频率的，也就是说有很多开关在几微秒甚至纳秒就会产生几十安倍级别的电流瞬间变化。在如此短的时间，如此高的电流输出要求下，还要保持电压在mV的波动，太惊人。他们是怎么供电的呢？主板供电常说四相六相供电啥的。具体每一相是这样的:运行频率为100khz以上的pwm开关电源控制芯片输出方波电，再通过一电感加两电容的滤波电路，最终输出。也就是说这种电源，先不说滤波，他就有10us以内的瞬态响应。
另一个是B&O的 icepower asx2的电源设计，也是开关电。最近得知拜亚动力A20也换成开关式供电了。其供电电路与cpu供电结构几乎一样: 市电经过EMC滤波电路(共模电感和电容滤波去除市电的高频杂波)再通过开关电路，再通过LC滤波产生初级电源。这个初级电源通过pwm芯片和电容电感的滤波电路最终为耳放供电。另外，之前买过的乐之邦旗舰Md30也是开关电源，不过没研究过具体电路。感觉开关电源已经成为趋势了？耗电少，而且能满足数字集成电路那么苛刻的供电要求 而且在了解了专业领域的开发手段之后越来越觉得纯靠感性的野路子较调不怎么靠谱了。
专业领域可以用示波器显示电路的频率，响应，测出失真。可以用电声测试设备精确查出喇叭的共振峰和失真区域频率，再通过分析找到这个峰产生的原因并且修改结构。耳朵却做不到，只能大概感觉出某个频率的声音有问题。 电脑主板过去采用电解电容，现在一律用的固态电容。下文摘录自百科
鉴于液态电解电容的诸多问题，固态铝电解电容应运而生。20世纪90年代以来，铝电解电容采用固态导电高分子材料取代电解液作为阴极，取得了革新性发展。导电高分子材料的导电能力通常要比电解液高2~3个数量级，应用于铝电解电容可以大大降低ESR、改善温度频率特性;并且由于高分子材料的可加工性能良好，易于包封，极大地促进了铝电解电容的片式化发展。目前商品化的固态铝电解电容主要有两类:有机半导体铝电解电容(OS-CON)和聚合物导体铝电解电容(PC-CON)。
导电能力高两三个数量级(百倍千倍)就是说ESR，电容的内部电阻极大降低，意味着电容的瞬态能力大大提高 用方波测功放我一直有个疑问，比如20kHz的方波，傅立叶展开之后，其除了基频是20kHz以外，其他的都远离20kHz范围，那用20kHz的方波来测试功放意义在哪？随便抓一首歌来看频谱，特别是数字的，其频率都不可能高于fs/2。比如最常见的CD，fs=44.1kHz，那么其频谱不可能有超过22.05kHz的有效信号。 还是说我理解有误？ 固体铝电容用在模拟部分声音会怪，不知道这是什么原因。 引用第5楼zzb1991于2016-05-05 15:29发表的 :
用方波测功放我一直有个疑问，比如20kHz的方波，傅立叶展开之后，其除了基频是20kHz以外，其他的都远离20kHz范围，那用20kHz的方波来测试功放意义在哪？随便抓一首歌来看频谱，特别是数字的，其频率都不可能高于fs/2。比如最常见的CD，fs=44.1kHz，那么其频谱不可能有超过22.05kHz的有效信号。 还是说我理解有误？
第一测量SR，第二测量闭环稳定性。。 “如果要控制一个高速向外运动的振膜迅速改变方向向内运动，就需要特别大的电流”
用数学表达式来代替你的文学描写吧， 好歹这里是技术区。
希望你学过极限，福利也变换和交流电的表达式， 以及怎么求导。 引用第5楼zzb1991于2016-05-05 15:29发表的 :
用方波测功放我一直有个疑问，比如20kHz的方波，傅立叶展开之后，其除了基频是20kHz以外，其他的都远离20kHz范围，那用20kHz的方波来测试功放意义在哪？随便抓一首歌来看频谱，特别是数字的，其频率都不可能高于fs/2。比如最常见的CD，fs=44.1kHz，那么其频谱不可能有超过22.05kHz的有效信号。 还是说我理解有误？
看放大器对方波前后沿的响应有无过冲、有无振铃是马上判断它的稳定性设计有无问题的简单有效方法。
我用锁相环设计制作过一个简单的正弦长城波信号发生器，是一个稍严酷些的脉冲测试信号，它是一个低频大幅度的正弦信号上叠加了一个低幅度方波，这样可以观察放大器在输出电压接近电源电压时对突变信号的响应有无异常。因通常当输出电压接近电源电压时，反馈放大器的相位裕量和增益裕量都会劣化，而日常使用中的音频信号和一般的测试信号比较难于暴露这种劣化的程度，也比较难于判断这种劣化是否对反馈环的稳定性构成威胁。用这个正弦长城，可以让稳定性设计的缺陷立刻露出马脚。
图中正弦频率是1.7KHz，方波频率锁定在它的32倍。
两块板子右边的是正弦长城发生器，左边的是个测试中的单位增益缓冲器。 引用第9楼hd600240df于2016-05-07 05:35发表的 :
看放大器对方波前后沿的响应有无过冲、有无振铃是马上判断它的稳定性设计有无问题的简单有效方法。
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是这样的吗 引用第10楼笨鸟先肥于2016-05-07 06:32发表的 :
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对！用这个信号对设计作瞬态分析可在仿真设计阶段解决问题。我在LT-SPICE里是用三个电压源叠加，你用描述语句，比我的干净简练，赞！
-----又看了一眼，你的也是三个电压源叠加，并不比我的干净简练啊:)) 不过你是用算式把它们叠加，我是用导线连，还是你的好。:D 引用第9楼hd600240df于2016-05-07 05:35发表的 :
看放大器对方波前后沿的响应有无过冲、有无振铃是马上判断它的稳定性设计有无问题的简单有效方法。
我用锁相环设计制作过一个简单的正弦长城波信号发生器，是一个稍严酷些的脉冲测试信号，它是一个低频大幅度的正弦信号上叠加了一个低幅度方波，这样可以观察放大器在输出电压接近电源电压时对突变信号的响应有无异常。因通常当输出电压接近电源电压时，反馈放大器的相位裕量和增益裕量都会劣化，而日常使用中的音频信号和一般的测试信号比较难于暴露这种劣化的程度，也比较难于判断这种劣化是否对反馈环的稳定性构成威胁。用这个正弦长城，可以让稳定性设计的缺陷立刻露出马脚。
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好方法。其实测量瞬态互调失真和这个类似 引用第12楼2b青年爱发烧于2016-05-07 12:16发表的 :
好方法。其实测量瞬态互调失真和这个类似
BB，有木有兴趣，搞一个 我也很好奇，楼主说的这个特别大的电流，到底需要多大，没有量化的描述，总让我有一种软文的赶脚！！ 引用第9楼hd600240df于2016-05-07 05:35发表的 :
看放大器对方波前后沿的响应有无过冲、有无振铃是马上判断它的稳定性设计有无问题的简单有效方法。
我用锁相环设计制作过一个简单的正弦长城波信号发生器，是一个稍严酷些的脉冲测试信号，它是一个低频大幅度的正弦信号上叠加了一个低幅度方波，这样可以观察放大器在输出电压接近电源电压时对突变信号的响应有无异常。因通常当输出电压接近电源电压时，反馈放大器的相位裕量和增益裕量都会劣化，而日常使用中的音频信号和一般的测试信号比较难于暴露这种劣化的程度，也比较难于判断这种劣化是否对反馈环的稳定性构成威胁。用这个正弦长城，可以让稳定性设计的缺陷立刻露出马脚。
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所以方波的主要意义是在于测试功放的稳定性吗？，那么照楼主所说用来测试瞬态或者音频性能是不是就意义不大呢？特别是在数字音频这种频谱已经被限定死的。 引用第7楼黑袍雷斯林于2016-05-06 13:02发表的 :
第一测量SR，第二测量闭环稳定性。。
黑大，那对于楼主所说的功放的瞬态响应到底应该怎么定义才好？ 引用第16楼zzb1991于2016-05-07 14:21发表的 :
黑大，那对于楼主所说的功放的瞬态响应到底应该怎么定义才好？
就是SR. 引用第13楼zhangdu于2016-05-07 12:43发表的 :
BB，有木有兴趣，搞一个
不会pll啊，频率合成怎么搞？ PLL用的是老掉牙的74HC4046，VCO后面跟个74HC4520计数器构成倍频环，倍频倍数用个拨码开关切换，2倍-256倍。正弦波也是老掉牙，是用运放搭的环形移相振荡器产生，整形后去锁PLL。PLL的倍频输出再回来跟正弦波叠加。附件有电原理图，是第二版，我加了个BNC插座，可用跳针选择不用板子上的正弦发生器，用外接信号，比如函数发生器什么的。第二版还加了个电位器，可以大范围调整PLL的捕获范围，这样就可以接受、锁定相当宽频率范围的外接信号。要是诸位有兴趣，我可把Gerber加工数据包贴上来。板子尺寸 100x80 mm^2.
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