功率放大器在現(xiàn)實中具備諸多適用，如A類功率放大器等。在往期文章中，小編對功率放大器的技術(shù)指標(biāo)、功率放大器的工作原理、功率放大器的定義等知識有所介紹。為增進(jìn)大家對功率放大器的認(rèn)識，本文將對功率放大器的分類予以探討。
功率放大器(簡稱：功放)(Power Amplifier)“功率放大器”，顧名思義，是將“功率”放大的放大器。進(jìn)入微弱的信號，如話筒、VCD、微波等等送到前置放大電路，放大成足以推動功率放大器信號幅度，最后后級功率放大電路推動喇叭或其它設(shè)備，它最大的功用，是當(dāng)成”輸出級”(Output Stage)使用。從另一個角度來看，它是在做大信號的電流放大，以達(dá)到功率放大的目的。從廣義上來說功率放大器不局限于音頻放大，很多場合都會用到它，如射頻、微波、激光等等。
一、純甲類功率放大器
純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(fù)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。
二、乙類功率放大器
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(fù)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(fù)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(fù)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。
三、甲乙類功率放大器
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(fù)通道都常開，這時功率有所損耗，但沒有A類功放嚴(yán)重。當(dāng)信號是正相時，負(fù)相通道在信號變強前還是常開的，但信號轉(zhuǎn)強則負(fù)通道關(guān)閉。當(dāng)信號是負(fù)相時，正負(fù)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。
四、D類功率放大器
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(dá)100%，而相比之下AB類放大器僅能達(dá)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(jìn)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。
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)速度非常快，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。
五、T類放大器
T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調(diào)制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關(guān)狀態(tài)，效率和D類功率放大器相當(dāng)。但它和普通D類功率放大器不同的是：首先，它不是使用脈沖調(diào)寬的方法，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)”的數(shù)字功率技術(shù)，它是T類功率放大器的核心。它把通信技術(shù)中處理小信號的適應(yīng)算法及預(yù)測算法用到這里。輸入的音頻信號和進(jìn)入揚聲器的電流經(jīng)過DPP數(shù)字處理后，用于控制功率晶體管的導(dǎo)通關(guān)閉。從而使音質(zhì)達(dá)到高保真線性放大。
其次，它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜并不是集中在載頻兩側(cè)狹窄的頻帶內(nèi)，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細(xì)節(jié)在整個頻帶上都清晰可“聞”。此外，T類功率放大器的動態(tài)范圍更寬，頻率響應(yīng)平坦。DDP的出現(xiàn)，把數(shù)字時代的功率放大器推到一個新的高度。在高保真方面，線性度與傳統(tǒng)AB類功放相比有過之而無不及。 |
