中国电子技术网

设为首页 网站地图 加入收藏

 
 

大佬带你认识功率放大器,功率放大器5大分类介绍

关键词:功率放大器 指数 分类

时间:2020-11-19 09:38:29      来源:网络

功率放大器在现实中具备诸多适用,如A类功率放大器等。在往期文章中,小编对功率放大器的技术指标、功率放大器的工作原理、功率放大器的定义等知识有所介绍。为增进大家对功率放大器的认识,本文将对功率放大器的分类予以探讨。

功率放大器在现实中具备诸多适用,如A类功率放大器等。在往期文章中,小编对功率放大器的技术指标、功率放大器的工作原理、功率放大器的定义等知识有所介绍。为增进大家对功率放大器的认识,本文将对功率放大器的分类予以探讨。

功率放大器(简称:功放)(Power Amplifier)“功率放大器”,顾名思义,是将“功率”放大的放大器。进入微弱的信号,如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路,放大成足以推动功率放大器信号幅度,最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备,它最大的功用,是当成”输出级”(Output Stage)使用。从另一个角度来看,它是在做大信号的电流放大,以达到功率放大的目的。从广义上来说功率放大器不局限于音频放大,很多场合都会用到它,如射频、微波、激光等等。

一、纯甲类功率放大器

纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A),它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时,晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见,像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

二、乙类功率放大器

乙类功率放大器,也称为B类功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器,但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时,晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说,在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭,两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分,完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候,常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下,所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中,其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放,因为它的效率比较高。

三、甲乙类功率放大器

甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放严重。当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时,正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生交越失真,但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A类和B类功放,AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。

四、D类功率放大器

D类放大器与上述A,B或AB类放大器不同,其工作原理基于开关晶体管,可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通,因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右),在理想情况下可达100%,而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面,开关工作模式也增加了输出信号的失真。D类放大器的电路共分为三级:输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。D类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号,通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较,当反相端电压高于同相端电压时,输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时,输出为高电平。

在D类放大器中,比较器的输出与功率放大电路相连,功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代双极型晶体管(BJT),这是由于前者具有更快的响应时间,因而适用于高频工作模式。D类放大器需要两只MOSFET,它们在非常短的时间内可完全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFET完全导通时,其管压降很低;而当MOSFET完全截止时,通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快,因而效率极高,产生的热量很低,所以D类放大器不需要很大的散热器。

D类功放还有其它许多的称法,如T类等,它们都是D类功放的一种变形。在实际应用中,直到1980以后,由于MOSFET的出现,这种开关式功放才得以迅速发展。在实际的发展过程中,虽然有高效率,但同时也有高失真,高噪声以及较差的阻尼因素。随着技术的发展,这类缺陷将越来越少,估计未来D类功放在汽车音响领域中会得到更加广泛的应用。

五、T类放大器

T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同,功率晶体管也是工作在开关状态,效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是:首先,它不是使用脉冲调宽的方法,Tripath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing (DPP)”的数字功率技术,它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后,用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。

其次,它的功率晶体管的切换频率不是固定的,无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内,而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。此外,T类功率放大器的动态范围更宽,频率响应平坦。DDP的出现,把数字时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面,线性度与传统AB类功放相比有过之而无不及。

  • 分享到:

 

猜你喜欢

  • 主 题:新基建风口下Arrow如何助力客户快速地实现智能联网和车路协同
  • 时 间:2020年12月08日
  • 公 司:arrow&molex&nxp&Vishay

  • 主 题:助推动力电池行业高速成长——ADI应用于电池化成高集成方案介绍
  • 时 间:2020年12月10日
  • 公 司:ADI&digikey

  • 主 题:恩智浦超高性价比伺服驱动方案
  • 时 间:2020年12月15日
  • 公 司:NXP