功率放大器自激故障有哪些现象和原因？如何检查与排除？

功率放大器出现自激振荡，是自制功率放大器最常见的故障。引起自激的原因很多，排除也较困难。自激的形式大致有两种：一是接通电源后马上出现连续自傲，这多是所用元件不当或布线、焊接上的错误所引起。二是有信号输入时才自激，并且其振荡大小与波形会随音量、音调等控制旋钮的调节位置以及负载扬声器的接入情况而变化。这后一种自激往往涉及到电路内的多种因素，需要花费较多时间才能查出产生的原因。

　1、自激的故障现象

　现象一、散热器和一些电阻发烫。这现象在上面已介绍过。但如前置放大器出现自激，经功率放大器放大后也会出现类似现象。此时多可把功率放大器与前置放大器之间的接线断开，如上述现象消除，便说明自激是前置放大器产生，或因前置与功率放大器之间连接不当而引起。

　现象二、功放级静态电流无法调整。功放级自激使功率输出管产生大电流，即使自激振荡比较弱，功放级也不会工作于“静态”。此时如调节有关偏置电阻，将出现“静态”电流无法调整的现象。

　在调整功率输出级工作点的时候，有时还会出现一种怪现象：输出级静态电流较小（例如10毫安以下）时调节正常，但如再调上一点，电流便突然猛增。或者与此相反，开始时电流很大，调到某一点时电流突然减小。这些都是功放电路处于临界自激的迹象，只要工作条件有少许改变，自激便会马上发生，所以也要把它排除。

　现象三、扬声器里出现振荡叫声。如果自激振荡的频率不在超音频，我们便可以从扬声器里听到振荡叫声，并可根据振荡频率的高低来判断自激产生的原因，例如是通过导线之间的感应还是通过电源内阻的有害耦合等等。

　　现象四、音量较大时出现啸叫声。 这是一种有条件的自激。即信号较大时才把自激诱发出来，信号幅度减小后，自激也随之消失。此故障多由已由接地不良或印刷电路板布局不当所引起。 这类潜在故障往往被忽视，等到播放大音量的音乐试听时，轻微的自激还每每被误认为是放步器的失真．

　现象五、重放声音带有拖尾。放大器的频率特性不均匀，频响曲线在某段频率出现突出的尖峰，便会使节目信号在该频率附近激起一段减幅振荡（振铃现象），听起来象是节目信号的背后附有拖尾。

　 如果变压器的容量不够，电源内阻便增大。在开机时或强信号输出之后，会出现减幅振荡，听起来也好象声音带有拖尾。

实际直流电源的内阻决不会等于零，况且因滤波电解电容器的容量浪制，以及电容器内 （包括连接导线）感抗成份的存在，使低频和高频时的电源内阻更加升高。功率放大器的输出电流通过直流电源的内阻时，将产生相应的电压降。如前、后级共用一电源，则该电压降将会通过电源内阻耦合到前级，形成低频（俗称汽船声）或高频的自激振荡，有时还会出现高频调制于低频的间歇振荡。

2、 抑制一般自激的方法

（1）前、后级各用独立的电源供给。

（2）加强退耦措施。

（3）采用稳压电。

（4）减短电源输出接往功放级的连接线。

（5）采用无感电解电容器作滤波电容器。

　可在滤波电容器的两端，以及输出级集电极与地之间加接0.1～1微法的涤纶薄膜电容器作高频通路，以降低高频时的电源内阻。

如果放大器的输入线（或元件）与输出线、电源线相邻太近，通过它们之间的寄生电容、寄生电感（互感）便会产生有客耦合，轻则使扩音机的高频特性不规则，重则形成高频自激振荡。

要防止这类自激发生，装配时要注意下列问题：

输入接线决不要靠近输出线和电源线，更不要捆扎在一起。如前级输入线的长度超过5厘米，最好用金属屏蔽线。

通过大电流的输出线、电源线要粗而短。 绘制印刷电路板时也要注意上述原则，宁可加用跨接线也不要让印刷导线绕大弯。检修功率放大器时，如果拨动放大器的输入、输出线，自激振荡的情况会跟着改变，便可判定是这一类自傲。

　　3、抑制放大器的高频自激

　放大器自激往往与反馈有关。它是个加有级间负反馈的三级放大器模式，常见的功率放大器大都可归结成这种模式。由于受晶体管截止频率的限制，再加上电路结构与装配工艺上的其他原因，每一级都必然存在一个高频上限频率，并引起高频输出的相依滞后（上限频率的相位滞后450。显然，各级滞后叠加的结果在某个频率以上，输出信号的相位滞后将超过1800，反馈变成正反馈，此时如放大器的增益仍大于 1，便会出现连续的高频自激振荡。

　因此，抑制高频自激的途径便是：设法降低放大器的高频增益；设法减小输出信号的相位滞后；设法拉开各放大级的高频上限频率间隔，以破坏高频自激的幅值条件和相位条件，一些常见的做法如下。

　　1、电容滞后补偿：

　在晶体管的集电极与基极之间接上一只小电容器CBC，即可使CBC对高频的负反馈作用，达到降低该级高增益的目的。一般的OTL和OCL功率放大电路中，以第二级（激励级）的电压增益为最高，把CBC加在对该级对抑制高频自激较为有效，如图下图所示

多级直接耦合前置放大器的消振电容，也加在第二级为多，CBC的容量不宜超过100微微法，通常只要10~50微微法即可。

　　CBC的加入，使第二级在高频时的增益明显降低，并把本来比较接近的第一、二级的截止频率拉开，达到较好的消振效果。

　　CBC的加入却也会使整个放大器的高频输出的相位滞后，如果CBC的容量较大，还会使放大器的高频响应变差，瞬态互调失真加大。因此在使放大器不产生自激的前提下，CBC的容量越小越好。

　　2、电容超前补偿：

如果在级间反馈电阻上并上一个小容量的电容器即可把输出端提取的高频反馈信号的相位提前，从而抑制高频自激。

　 3．负载阻抗补偿

　为了保证功率放大器的安全运行，一般均在其输出瑞接上RC阻抗补偿网络，用以补偿扬声器的感抗成分，当负载扬声器的阻抗为8Ω时，补偿网络的R常取10Ω，C取以0.47～0.15微法。此时，补偿网络对1000千赫以上的超高频才有衰减作用。

由于该网络能抵偿扬声器的电感分量，使放大器的实际负载阻抗在高频时并无明显增高，再加上该网络对超高频的衰减作用，使得放大器在通频带以外的高频增益下降，所以从抑制高频自傲的角度来考虑，该网络也是有效的。

　 为了使扬声器导线的分布电容不致给扩音机带来高领不稳定因素，我们还可以在功率放大器的输出端上串接一个RL并联网络。用以防止容性负载对放大器和影响。

　　另外，还可采用使改用频率特性好的晶体管、减小晶体管的电流放大系数等手段来达到抑制放大自激的目的。

自激振荡有何用？自激振荡产生的原因及其解决方法！

自激振荡

自激振荡指电路不外加任何激励信号时，自行产生恒稳和持续的振荡。如果在运算放大器的输入端不加任何激励信号，输出端仍然输出一定幅值和频率的输出信号，这就是自激振荡。

自激振荡利或弊

自激振荡在电路中既有利，也有弊。

自激振荡的应用：波形发生器中利用的就是自激振荡原理组成一个正弦波振荡电路来产生一个正弦波。

自激振荡的弊处：在应用中，我们常常引用深度负反馈来改善电路的多方面性能。但是，对于某些放大电路，会因为引入负反馈不当而引起自激振荡，不能正常工作。

自激振荡的条件

由于电路从起振到动态平衡有一个正反馈的过程，即输出量幅值在每一次反馈后都比原来增大，直至稳幅，所以起振条件是 |AF| > 1。所以只有同时满足起振条件和相角条件才会产生自激振荡。

自激振荡产生的原因

基本的放大电路都是由多级放大电路组成，以实现很高的开环放大倍数和其他参数。每级放大器都存在分布电容、输入阻抗、输出阻抗，所以每级放大器都构成了一个一阶RC网络。当信号通过每级放大器时，都会产生一定的附加相移。每级放大器的最大附加相移是-90°，很容易满足自激振荡的产生条件。一些电路自激振荡产生的原因还与外接因素有关，例如PCB布线、元器件的布局等，因为这都会引入电容。

如何消除自激振荡

我们很少去消除正反馈的自激振荡，因为正反馈的自激振荡一般是用来做正弦波发生电路。消除负反馈放大电路自激振荡的根本方法就是破坏产生自激振荡的条件，若通过一定的手段在附加相移为±180°时|AF|<1,则不会自激振荡；如果通过一定的手段使电路不存在±180°的附加相移，电路也不会自激振荡。采用相位补偿的方法可以实现上述想法。

消除自激振荡的方法

1、电容滞后补偿

2、RC滞后补偿

常见自激振荡及其处理方法

1、OPA847芯片在放大倍数低于12时很容易自激振荡，这和它的内部结构有关，可以参考它的数据手册。所以，在应用OPA847时，要合理将放大倍数放到合适的位置。

2、用示波器测量时，由于探头是容性的，运放驱动容性负载时，后级电路的输入电容和运放的输出电阻会产生一个极点，影响了运放原来的开环特性曲线，造成自激振荡。解决方法：在运放的输出端串联一个小电阻(十几欧姆～几十欧姆)再连接至后级电路。

谈谈我个人所遇到的自激振荡问题。有一次在应用功放电路时(TDA2030的电路)，我参考的是数据手册上的电路图，但自己做出PCB板出来后，测出了自激振荡。后来直接在后面加了补偿电容就好了。过后我回头看，发现我的PCB布局布线有很大的问题，没有按照数据手册给的建议来做，而且电源线回环太大、太多，滤波电容隔的太远(超出了电容的去耦半径)。

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