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    • 發(fā)布時(shí)間:2020-12-09 17:49:04
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    功率放大器的類(lèi)型與區(qū)別的介紹
    隨著音頻技術(shù)的不斷發(fā)展,功率放大器已經(jīng)不再像以往那樣只有電子管放大器可選,隨著晶體管機(jī)(電晶體,又名“石機(jī)”)的發(fā)展,眾多的放大類(lèi)型都被提及,因?yàn)樗麄兇碇碌姆糯竽J?,并展現(xiàn)出新世代的聲音特質(zhì)。其中最具代表性的自然是歐洲派系的NAD,當(dāng)然,除了NAD之外還有B&O、Lyngdorf、Trinnov Audio等等,以專(zhuān)注D類(lèi)或數(shù)字放大電路的研究,以兼顧環(huán)保和好聲音設(shè)計(jì)為目的,事實(shí)上專(zhuān)注這方面的廠家還有不少,在此就不一一列舉了。
    功率放大器
    在介紹新世代的放大器類(lèi)型前,我還是先介紹一下我們傳統(tǒng)的放大器類(lèi)型。依照三極管在放大信號(hào)時(shí)的信號(hào)工作狀態(tài)和三極管靜態(tài)電流大小的劃分,放大器電路主要有3種類(lèi)型:一是甲類(lèi)(A類(lèi))放大器電路、二是乙類(lèi)(B類(lèi))放大器電路、三是甲乙類(lèi)(AB類(lèi))放大器電路、D類(lèi)放大電路、H類(lèi)放大電路等。
    功率放大器
    甲類(lèi)(A類(lèi))放大器就是給功率管加上合適的靜態(tài)偏置電流,這樣用一只三極管同時(shí)放大信號(hào)的正、負(fù)半周。在功率放大器電路中,功率輸出級(jí)中的信號(hào)幅度已經(jīng)很大,如果仍然讓信號(hào)的正、負(fù)半周同時(shí)用一只三極管來(lái)放大,這種電路我們稱(chēng)為甲類(lèi)放大器。這種電路有一個(gè)很大的特點(diǎn),由于屬于線性放大,所以保真程度會(huì)很高,幾乎達(dá)到100%,但同時(shí)由于線性放大,所以放大效率不會(huì)很高,一般只有20-30%。它還有一個(gè)問(wèn)題,如果一直讓晶體管處于帶電狀態(tài),那么在沒(méi)有音頻信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí),它就像一個(gè)烤爐,持續(xù)發(fā)熱,嚴(yán)重發(fā)熱,這就需要大型的散熱設(shè)備來(lái)散熱,而這些散熱設(shè)備使得功放增加了重量、體積以及價(jià)格。
    功率放大器
    第二種就是乙類(lèi)放大器,也就是我們經(jīng)常說(shuō)的B類(lèi)放大器,所謂乙類(lèi)放大器就是不給三極管加靜態(tài)偏置電流,且用兩只性能對(duì)稱(chēng)的三極管來(lái)分別放大信號(hào)的正半周和負(fù)半周,正、負(fù)半周再在放大器的負(fù)載上將正、負(fù)半周信號(hào)合成一個(gè)完整的周期信號(hào)。由于這種放大器沒(méi)有給功放輸出管加入靜態(tài)電流,它會(huì)產(chǎn)生交越失真,這種失真是非線性失真的一種,對(duì)聲音的音質(zhì)破壞嚴(yán)重。所以乙類(lèi)放大器電路很少被音頻電路設(shè)計(jì)所采納,但是乙類(lèi)依然尤其很好的優(yōu)點(diǎn)。
    功率放大器
    把上述的說(shuō)法通俗了解一下,鑒于甲類(lèi)在運(yùn)作時(shí)晶體管一直處于帶電狀態(tài),并發(fā)出大量熱量,那就讓它在“休息”的時(shí)候不工作,這能節(jié)省不少散熱成本,而且因?yàn)榫w管不工作不帶電,放大器效率留下更大的“空間”,放大效能達(dá)到70-80%,從理論上確實(shí)讓人感到興奮。但是在音質(zhì)上卻讓人受不了,本來(lái)是少女吟詩(shī),現(xiàn)在變成了潑婦罵街,變得吵吵鬧鬧,有所失態(tài)。歸根到底就是由于電流在兩支晶體管上切換的速度跟不上音頻信號(hào)相位的轉(zhuǎn)換速度,導(dǎo)致失真,交越失真厲害。音質(zhì)都混濁了,功放效率再大也沒(méi)有什么用處,所以乙類(lèi)功放慢慢就被棄用。
    功率放大器
    第三種就是甲乙類(lèi)放大器,也稱(chēng)為AB類(lèi)放大器,是甲類(lèi)(A類(lèi))和乙類(lèi)(B類(lèi))放大器的折衷組合,他也使用偏置電流,但它遠(yuǎn)小于單純的甲類(lèi)放大器,小的偏置電流足以防止交越失真,從而能提供良好的音質(zhì)。其功耗介于甲類(lèi)和乙類(lèi)放大器之間,但是通常更接近于乙類(lèi)(B類(lèi))放大器,與乙類(lèi)放大器電路類(lèi)似,甲乙類(lèi)放大器也需要一些控制電路以使其提供或吸收更大的輸出電流。不過(guò),精心設(shè)計(jì)的甲乙類(lèi)放大器也有很大的功耗,因?yàn)槠渲械确秶妮敵鲭妷和ǔ_h(yuǎn)離正電源和負(fù)電源。由于漏源極之間的電壓降很大,所以會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)功率LDS×VDS。通俗來(lái)說(shuō),甲類(lèi)和乙類(lèi)都有各自的優(yōu)勢(shì),前者線性好但功率小,后者則與之相反,因此兩者技術(shù)結(jié)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)肯定是必然趨勢(shì)。而事實(shí)上市面使用甲乙類(lèi)放大類(lèi)型的廠家確實(shí)不少,例如美國(guó)著名的Krell也使用了甲乙類(lèi)的設(shè)計(jì),但以專(zhuān)利的iBias A類(lèi)技術(shù),在保證大功率下更令提高偏置電流的特點(diǎn),令聲音的線性和模擬度更高更好。
    功率放大器
    數(shù)字放大電路,PWM信號(hào)傳輸
    D類(lèi)的設(shè)計(jì),很多朋友會(huì)說(shuō)在低音炮上見(jiàn)得特別多,是的!D類(lèi)的特點(diǎn)就是可以制造極高的輸出功率,且功耗極低。D類(lèi)放大器的輸出級(jí)在正電源和負(fù)電源之間切換從而產(chǎn)生一串電壓脈沖,這種波形有利于降低功耗,因?yàn)楫?dāng)輸出晶體管在不導(dǎo)通時(shí)具有零電流,并且在導(dǎo)通時(shí)具有很低的VDS,因而產(chǎn)生較小的功耗LDS×VDS。由于大多數(shù)音頻信號(hào)不是脈沖串,因此必須包括一個(gè)調(diào)制器將音頻輸入轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào),脈沖的頻率成份包括需要的音頻信號(hào)和與調(diào)制過(guò)程相關(guān)的重要的高頻能量。經(jīng)常在輸出級(jí)和揚(yáng)聲器之間輸入一個(gè)低通濾波器以將電磁干擾(EMI)將至最小,并且避免太多的高頻能量驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。
    功率放大器
    不過(guò)說(shuō)到D類(lèi),目前的放大器大部分都應(yīng)用了著名的荷蘭Hypex Ncore放大器組件,這個(gè)公司專(zhuān)門(mén)研發(fā)D類(lèi)放大模組,其組件都被廣泛應(yīng)用到不同品牌的產(chǎn)品上。除此之外,丹麥的一家ICE Power也十分著名,北歐很多放大器及有源揚(yáng)聲器產(chǎn)品如B&O就是使用這一組件的品牌。不過(guò)今天的D類(lèi)技術(shù)已經(jīng)不同以往,從技術(shù)成熟程度以及聲音表現(xiàn)上都十分超前,甚至超越了傳統(tǒng)甲類(lèi)/甲乙類(lèi)的音質(zhì)效果,例如NAD放大器這些產(chǎn)品都深受新一代發(fā)燒友的喜愛(ài),憑借小巧的體積,極低的能耗以及出色的功能表現(xiàn),很多時(shí)候都令傳統(tǒng)的放大器汗顏。
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