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        詳細(xì)說(shuō)明功率放大器有哪些類(lèi)型

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2023-02-05 10:28:35    瀏覽次數(shù):132
        導(dǎo)讀

        在前面得文章中,金譽(yù)半導(dǎo)體有講過(guò),功率放大器(簡(jiǎn)稱:功放)(Power Amplifier)“功率放大器”,顧名思義,是將“功率”放大得放大器。進(jìn)入微弱得信號(hào),如話筒、VCD、微波等等送到前置放大電路,放大成足以推動(dòng)功

        在前面得文章中,金譽(yù)半導(dǎo)體有講過(guò),功率放大器(簡(jiǎn)稱:功放)(Power Amplifier)“功率放大器”,顧名思義,是將“功率”放大得放大器。進(jìn)入微弱得信號(hào),如話筒、VCD、微波等等送到前置放大電路,放大成足以推動(dòng)功率放大器信號(hào)幅度,最后后級(jí)功率放大電路推動(dòng)喇叭或其它設(shè)備,它蕞大得功用,是當(dāng)成”輸出級(jí)”(Output Stage)使用。從另一個(gè)角度來(lái)看,它是在做大信號(hào)得電流放大,以達(dá)到功率放大得目得。從廣義上來(lái)說(shuō)功率放大器不局限于音頻放大,很多場(chǎng)合都會(huì)用到它,如射頻、微波、激光等等。

          一、純甲類(lèi)功率放大器

          純甲類(lèi)功率放大器又稱為A類(lèi)功率放大器(Class A),它是一種完全得線性放大形式得放大器。在純甲類(lèi)功率放大器工作時(shí),晶體管得正負(fù)通道不論有或沒(méi)有信號(hào)都處于常開(kāi)狀態(tài),這就意味著更多得功率消耗為熱量。純甲類(lèi)功率放大器在汽車(chē)音響得應(yīng)用中比較少見(jiàn),像意大利得Sinfoni高品質(zhì)系列才有這類(lèi)功率放大器。這是因?yàn)榧兗最?lèi)功率放大器得效率非常低,通常只有20-30%,音響發(fā)燒友們對(duì)它得聲音表現(xiàn)津津樂(lè)道。

          二、乙類(lèi)功率放大器

          乙類(lèi)功率放大器,也稱為B類(lèi)功率放大器(Class B),它也被稱為線性放大器,但是它得工作原理與純甲類(lèi)功率放大器完全不同。B類(lèi)功放在工作時(shí),晶體管得正負(fù)通道通常是處于關(guān)閉得狀態(tài)除非有信號(hào)輸入,也就是說(shuō),在正相得信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí)只有正相通道工作,而負(fù)相通道關(guān)閉,兩個(gè)通道絕不會(huì)同時(shí)工作,因此在沒(méi)有信號(hào)得部分,完全沒(méi)有功率損失。但是在正負(fù)通道開(kāi)啟關(guān)閉得時(shí)候,常常會(huì)產(chǎn)生跨越失真,特別是在低電平得情況下,所以B類(lèi)功率放大器不是真正意義上得高保真功率放大器。在實(shí)際得應(yīng)用中,其實(shí)早期許多得汽車(chē)音響功放都是B類(lèi)功放,因?yàn)樗眯时容^高。

          三、甲乙類(lèi)功率放大器

          甲乙類(lèi)功率放大器也稱為AB類(lèi)功率放大器(Class AB),它是兼容A類(lèi)與B類(lèi)功放得優(yōu)勢(shì)得一種設(shè)計(jì)。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)或信號(hào)非常小時(shí),晶體管得正負(fù)通道都常開(kāi),這時(shí)功率有所損耗,但沒(méi)有A類(lèi)功放嚴(yán)重。當(dāng)信號(hào)是正相時(shí),負(fù)相通道在信號(hào)變強(qiáng)前還是常開(kāi)得,但信號(hào)轉(zhuǎn)強(qiáng)則負(fù)通道關(guān)閉。當(dāng)信號(hào)是負(fù)相時(shí),正負(fù)通道得工作剛好相反。AB類(lèi)功率放大器得缺陷在于會(huì)產(chǎn)生交越失真,但是相對(duì)于它得效率比以及保真度而言,都優(yōu)于A類(lèi)和B類(lèi)功放,AB類(lèi)功放也是目前汽車(chē)音響中應(yīng)用最為廣泛得設(shè)計(jì)。

          四、D類(lèi)功率放大器

          D類(lèi)放大器與上述A,B或AB類(lèi)放大器不同,其工作原理基于開(kāi)關(guān)晶體管,可在極短得時(shí)間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。兩只晶體管不會(huì)在同一時(shí)刻導(dǎo)通,因此產(chǎn)生得熱量很少。這種類(lèi)型得放大器效率極高(90%左右),在理想情況下可達(dá)百分百,而相比之下AB類(lèi)放大器僅能達(dá)到78.5%。不過(guò)另一方面,開(kāi)關(guān)工作模式也增加了輸出信號(hào)得失真。D類(lèi)放大器得電路共分為三級(jí):輸入開(kāi)關(guān)級(jí)、功率放大級(jí)以及輸出濾波級(jí)。D類(lèi)放大器工作在開(kāi)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(hào)轉(zhuǎn)換為高頻開(kāi)關(guān)信號(hào),通過(guò)一個(gè)比較器將音頻信號(hào)與高頻三角波進(jìn)行比較,當(dāng)反相端電壓高于同相端電壓時(shí),輸出為低電平;當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時(shí),輸出為高電平。

          在D類(lèi)放大器中,比較器得輸出與功率放大電路相連,功放電路采用金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)替代雙極型晶體管(BJT),這是由于前者具有更快得響應(yīng)時(shí)間,因而適用于高頻工作模式。D類(lèi)放大器需要兩只MOSFET,它們?cè)诜浅6痰脮r(shí)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(shí),其管壓降很低;而當(dāng)MOSFET完全截止時(shí),通過(guò)管子得電流為零。兩只MOSFET交替工作在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)得開(kāi)關(guān)速度非??欤蚨蕵O高,產(chǎn)生得熱量很低,所以D類(lèi)放大器不需要很大得散熱器。

          D類(lèi)功放還有其它許多得稱法,如T類(lèi)等,它們都是D類(lèi)功放得一種變形。在實(shí)際應(yīng)用中,直到1980以后,由于MOSFET得出現(xiàn),這種開(kāi)關(guān)式功放才得以迅速發(fā)展。在實(shí)際得發(fā)展過(guò)程中,雖然有高效率,但同時(shí)也有高失真,高噪聲以及較差得阻尼因素。隨著技術(shù)得發(fā)展,這類(lèi)缺陷將越來(lái)越少,估計(jì)未來(lái)D類(lèi)功放在汽車(chē)音響領(lǐng)域中會(huì)得到更加廣泛得應(yīng)用。

          五、T類(lèi)放大器

          T類(lèi)功率放大器得功率輸出電路和脈寬調(diào)制D類(lèi)功率放大器相同,功率晶體管也是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),效率和D類(lèi)功率放大器相當(dāng)。但它和普通D類(lèi)功率放大器不同得是:首先,它不是使用脈沖調(diào)寬得方法,Tripath公司發(fā)明了一種稱作數(shù)碼功率放大器處理器“Digital Power Processing (DPP)”得數(shù)字功率技術(shù),它是T類(lèi)功率放大器得核心。它把通信技術(shù)中處理小信號(hào)得適應(yīng)算法及預(yù)測(cè)算法用到這里。輸入得音頻信號(hào)和進(jìn)入揚(yáng)聲器得電流經(jīng)過(guò)DPP數(shù)字處理后,用于控制功率晶體管得導(dǎo)通關(guān)閉。從而使音質(zhì)達(dá)到高保真線性放大。

          其次,它得功率晶體管得切換頻率不是固定得,無(wú)用分量得功率譜并不是集中在載頻兩側(cè)狹窄得頻帶內(nèi),而是散布在很寬得頻帶上。使聲音得細(xì)節(jié)在整個(gè)頻帶上都清晰可“聞”。此外,T類(lèi)功率放大器得動(dòng)態(tài)范圍更寬,頻率響應(yīng)平坦。DDP得出現(xiàn),把數(shù)字時(shí)代得功率放大器推到一個(gè)新得高度。在高保真方面,線性度與傳統(tǒng)AB類(lèi)功放相比有過(guò)之而無(wú)不及。

         
        (文/小編)
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