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甲乙类功率放大器,甲乙类功率放大器电路图

妄想 325

随着音频技术的不断发展,功率放大器不再像过去那样只是电子管放大器。随着晶体管(transistor,又称“石头机”)的发展,很多放大类型被提及,因为它们代表了新的放大模式,展现了新一代的声音特性。最具代表性的自然是欧洲派系的NAD。当然,除了NAD,还有B&O、林道夫、特林诺夫音频等。为了专注于D类或数字放大器电路的研究,兼顾环保和声音设计,其实还是有很多厂商专注于这方面,这里就不一一列举了。


在介绍新一代放大器类型之前,让我先介绍一下我们的传统放大器类型。根据三极管放大信号时的信号工作状态和三极管静态电流的划分,放大电路主要有三种类型:A类(A类)放大电路、B类(B类)放大电路、AB类(AB类)放大电路、D类放大电路、H类放大电路等。


A类(A类)放大器是给功率管增加适当的静态偏置电流,使一个晶体管可以同时放大信号的正负半周。在功率放大器电路中,功率输出级中的信号幅度已经非常大。如果信号的正半周和负半周仍然同时被三极管放大,这个电路称为A类放大器。这个电路有一个很大的特点。因为属于线性放大,保真度会很高,几乎达到100%。但同时由于线性放大,放大效率不会很高,一般只有20-30%。还有一个问题。如果晶体管保持在充电状态,在没有音频信号到来时,它会像一个烤箱一样,持续升温,严重升温。这就需要大规模的散热设备来散热,增加了功率放大器的重量、体积和价格。


第二种是B类放大器,我们通常称之为B类放大器。所谓B类放大器,是指它不给晶体管增加静态偏置电流,用两个性能对称的晶体管分别放大信号的正半周和负半周,正半周和负半周将正、负半周信号组合成一个完整的周期信号加在放大器的负载上。由于这种放大器没有给功率放大器的输出管增加静态电流,会产生交叉失真,这是一种非线性失真,严重损害音质。因此,B类放大器电路很少被音频电路设计采用,但B类仍然有特别好的优势。


让我们大致了解一下上面的说法。鉴于A类的晶体管在工作时总是处于充电状态,放出大量的热量,让它在“静止”时停止工作,可以节省大量的散热成本。而且由于晶体管不工作不充电,放大效率保持较大“空”,放大效率达到70-80%,理论上确实令人兴奋。但是从音质上来说,人们是无法忍受的。本来是少女的诗,现在却变成了泼妇在街上咒骂,变得喧闹无礼。归根结底,两个晶体管之间电流的切换速度跟不上音频信号相位的切换速度,导致失真和严重的交越失真。音质浑浊,功率放大器的效率再高也没用,于是B类功率放大器逐渐被抛弃。


第三种是A类和B类放大器,也称为B类放大器,是A类(A类)和B类(B类)放大器的折中组合。他也用偏置电流,但远不如纯A类放大器。小偏置电流足以防止交叉失真,从而提供良好的音质。它的功耗介于A类和B类放大器之间,但通常更接近B类(B类)放大器。与B类放大器电路类似,A类和B类放大器也需要一些控制电路来提供或吸收更大的输出电流。然而,设计良好的A类和B类放大器也有很大的功耗,因为中间范围的输出电压通常远离正负电源。由于漏极和源极之间的大电压降,将产生大的瞬时功率LDS×VDS。总的来说,甲类和乙类各有优势。前者线性度好但功耗低,后者则相反。因此,结合两种技术的优势是必然趋势。事实上,市场上使用A类和B类放大类型的厂家相当多。比如著名的美国Krell也采用A级和B级设计。但有了专利的iBias A技术,可以在大功率下提高偏置电流,声音的线性度和模拟度可以越来越好。


数字放大电路,脉宽调制信号传输

D级设计,很多朋友会说你在低音炮上看到很多,没错!D类的特点是可以产生极高的输出功率和低功耗。D类放大器的输出级在正电源和负电源之间切换,产生一系列电压脉冲。该波形有利于降低功耗,因为输出晶体管不导通时电流为零,导通时VDS极低,从而产生低功耗LDS×VDS。由于大多数音频信号不是脉冲序列,因此需要包括调制器,以将音频输入转换成脉冲信号,并且脉冲的频率分量包括所需的音频信号和与调制过程相关的重要高频能量。输出级和扬声器之间通常输入一个低通滤波器,以最大限度地减少电磁干扰(EMI),避免过多的高频能量驱动扬声器。


然而,说到D类,目前大多数放大器都使用著名的荷兰Hypex Ncore放大器模块。这家公司专门开发D类放大器模块,其元器件广泛应用于不同品牌的产品中。此外,一款丹麦ICE Power也非常有名,北欧的很多功放和有源音箱产品,比如B&O,都是使用这款元器件的品牌。然而,今天的D级技术与过去不同。在技术成熟度和音质表现方面都非常先进,甚至超越了传统的A级/A级和B级音质效果。比如NAD功放,深受新一代发烧友的喜爱。传统放大器体积小、能耗极低、功能性能优异,往往令人汗颜。

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