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  • 功率放大器分類圖文詳解
    • 發(fā)布時間:2023-04-08 18:04:43
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    功率放大器分類圖文詳解
    功率放大器(Power Amplifier,PA,簡稱“功放”)是指在給定失真率條件下,能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動某一負載(例如揚聲器)的放大器。功率放大器在整個音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用,在某種程度上主宰著整個系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。
    功率放大器分類
    功率放大器按照導(dǎo)通角度與效率可分類為:
    (1)甲類(A類)
    甲類功率放大器又稱為A類功率放大器(Class A),它是一種完全的線性放大形式的放大器。在純甲類功率放大器工作時,晶體管的正負通道不論有或沒有信號都處于常開狀態(tài),這就意味著更多的功率消耗為熱量。
    純甲類功率放大器在汽車音響的應(yīng)用中比較少見,像意大利的Sinfoni高品質(zhì)系列才有這類功率放大器。這是因為純甲類功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,音響發(fā)燒友們對它的聲音表現(xiàn)津津樂道。
    功率放大器 分類
    (2)乙類(B類)
    乙類功率放大器,也稱為B類功率放大器(Class B),它也被稱為線性放大器,但是它的工作原理與純甲類功率放大器完全不同。
    B類功放在工作時,晶體管的正負通道通常是處于關(guān)閉的狀態(tài)除非有信號輸入,也就是說,在正相的信號過來時只有正相通道工作,而負相通道關(guān)閉,兩個通道絕不會同時工作,因此在沒有信號的部分,完全沒有功率損失。
    但是在正負通道開啟關(guān)閉的時候,常常會產(chǎn)生跨越失真,特別是在低電平的情況下,所以B類功率放大器不是真正意義上的高保真功率放大器。在實際的應(yīng)用中,其實早期許多的汽車音響功放都是B類功放,因為它的效率比較高。
    功率放大器 分類
    (3)甲乙類(AB類)
    甲乙類功率放大器也稱為AB類功率放大器(Class AB),它是兼容A類與B類功放的優(yōu)勢的一種設(shè)計。
    當(dāng)沒有信號或信號非常小時,晶體管的正負通道都常開,這時功率有所損耗,但沒有A類功放嚴重。當(dāng)信號是正相時,負相通道在信號變強前還是常開的,但信號轉(zhuǎn)強則負通道關(guān)閉。當(dāng)信號是負相時,正負通道的工作剛好相反。
    AB類功率放大器的缺陷在于會產(chǎn)生交越失真,但是相對于它的效率比以及保真度而言,都優(yōu)于A類和B類功放,AB類功放也是目前汽車音響中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)計。
    功率放大器 分類
    (4)丙類(C類)
    C類放大器主要特點是:晶體管僅在輸入信號每個周期的很短時間內(nèi)工作。電路工作時通常會給放大管提供一個負偏壓,以確保晶體管不會工作在乙類狀態(tài)。
    它的集電極負載不是電阻而是一個LC并聯(lián)諧振回路,所以C類放大器也叫諧振放大電路。通過調(diào)節(jié)電容器的容值或電感器的感值從而達到選頻功能。C類放大器的轉(zhuǎn)換效率極高,可以達到98%。
    但是因為負載是諧振電路,電路經(jīng)常工作在高頻狀態(tài)所以失真很大,因此C類放大器并不適合作為音頻功率放大器,反而因為它的可選頻率特性而被無線電界廣泛采用,所以通常作為射頻放大器、調(diào)諧放大器和倍頻器。
    (5)D類
    D類放大器與上述A,B或AB類放大器不同,其工作原理基于開關(guān)晶體管,可在極短的時間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。兩只晶體管不會在同一時刻導(dǎo)通,因此產(chǎn)生的熱量很少。
    這種類型的放大器效率極高(90%左右),在理想情況下可達100%,而相比之下AB類放大器僅能達到78.5%。不過另一方面,開關(guān)工作模式也增加了輸出信號的失真。D類放大器的電路共分為三級:輸入開關(guān)級、功率放大級以及輸出濾波級。
    D類放大器工作在開關(guān)狀態(tài)下可以采用脈寬調(diào)制(PWM)模式。利用PWM能將音頻輸入信號轉(zhuǎn)換為高頻開關(guān)信號,通過一個比較器將音頻信號與高頻三角波進行比較,當(dāng)反相端電壓高于同相端電壓時,輸出為低電平;當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時,輸出為高電平。
    功率放大器 分類
    在D類放大器中,比較器的輸出與功率放大電路相連,功放電路采用金屬氧化物場效應(yīng)管(MOSFET)替代雙極型晶體管(BJT),這是由于前者具有更快的響應(yīng)時間,因而適用于高頻工作模式。D類放大器需要兩只MOSFET,它們在非常短的時間內(nèi)可完全工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)下。
    當(dāng)一只MOSFET完全導(dǎo)通時,其管壓降很低;而當(dāng)MOSFET完全截止時,通過管子的電流為零。兩只MOSFET交替工作在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的開關(guān)速度非???,因而效率極高,產(chǎn)生的熱量很低,所以D類放大器不需要很大的散熱器。
    D類功放還有其它許多的稱法,如T類等,它們都是D類功放的一種變形。在實際應(yīng)用中,直到1980以后,由于MOSFET的出現(xiàn),這種開關(guān)式功放才得以迅速發(fā)展。在實際的發(fā)展過程中,雖然有高效率,但同時也有高失真,高噪聲以及較差的阻尼因素。隨著技術(shù)的發(fā)展,這類缺陷將越來越少,估計未來D類功放在汽車音響領(lǐng)域中會得到更加廣泛的應(yīng)用。
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