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甲乙两类功率放大器的异同点

2017-08-03
类别:行业趋势
eye 206
文章创建人 拍明

  甲类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。

  甲类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(SwitchingDistortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。

  声音

  甲类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。甲类功放声音上有饱满通透的优点,晶体管功率放大器是由三极管组成的,而三极管是由多组配对(N结及P),这两个结构成的,当没有外加电压时是截止,只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压,这个N/P结才会导通,有电流通过,三极管才开始工作。甲类功放是把正向偏置定在最大输出功率的一半处,使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态,使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。甲类功放使三极管始终工作于线性区,因此甲类功放几乎无失真,听感上质感特别好,尤其是小信号时,整个声音通透细节丰富。

  耗能

  纯甲类功放它的造价也是惊人的,它电耗等于是一部空调。特别是百分之百的甲类功放就是指音箱阻抗怎样随频率变化,功放都能保持甲类工作而且输出功率足够,一对音箱虽然它的标称阻抗是8欧姆,便在工作时它的实际阻抗因素是会随频率变化的,时高时低,有时会低至1欧姆,这就要求功放的输出功率能随阻抗降低而倍增,也就是我们常看到的巨甲级数的功放所标输出功率指标,如贵丰单声道旗舰功放安替龙;175W(8Ω)350W(4Ω)700W(2Ω)1400W(1Ω),这才是百分之百纯甲功放。只有这样的功放才能使你听到纯甲类的音质。

甲类功放.jpg

  造价

  甲类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,甲类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的甲类功放供电器的能力至少够100AB类功放使用。所以甲类机的体积和重量都比甲乙类大,这让制造成本增加,售价也较贵。一般而言,甲类功放的售价约为同等功率甲乙类功放机的两倍或更多。

  乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两轮流放大输出的一类放大器,每一的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高,缺点是会产生交越失真。

  乙类功放(B类功放)放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。纯B类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。乙类功放的效率平均约为75%,产生的热量较甲类机低,容许使用较小的散热器。

  乙类互补对称功放的电路组成

  工作在乙类的放大电路,虽然管耗小,有利于提高效率,但存在严重的失真,使得输入信号的半个波形被消掉了。怎样解决上述矛盾呢?

  (a)基本互补对称电路(b)NPN管组成的射极输出器(c)PNP管组成的射极输出器

乙类的放大电路.jpg


  T1T2分别为NPN型管和PNP型管,两管的基极和发射极相互连接在一起,信号从基极输入,从射极输出,RL为负载。由于该电路无基极偏置,所以vBE1=vBE2=vi。当vi=0时,T1T2均处于截止状态,所以该电路为乙类放大电路。这个电路可以看成是由图XX_01bc两个射极输出器级合而成。

  考虑到BJT发射结处于正向偏置时才导电,因此当信号处于正半周时,vBE1=vBE2>0,则T2截止,T1承担放大任务,有电流通过负载RL;而当信号处于负半周时,vBE1=vBE2<0,则T1截止,T2承担放大任务,仍有电流通过负载RL;这样,一个在正半周工作,而另一个在负半周工作,两个管子互补对方的不足,从而在负载上得到一个完整的波形,称为互补电路。

  互补电路解决了乙类放大电路中效率与失真的矛盾。为了使负载上得到的波形正、负半周大小相同,还要求两个管子的特性必须完全一致,即工作性能对称。所以图XX_01a所示电路通常称为乙类互补对称电路。

  甲类(Class-A)放大器的输出晶体管(或电子管)的工作点在其线性部分中点,不论信号电平如何变化,它从电源取出的电流总是恒定不变,它是低效率的,用作声频放大时由于信号幅度不断变化,其实际效率不可能超过25%,可由单管或推挽工作。甲类放大器的优点是无交越失真和开关失真,而且谐波分量中主要是偶次谐波,在听感上低音厚实、中音柔顺温暖、高音清晰利落、层次感好,十分讨人喜欢。但一直因为耗电多,效率低,容易发热和对散热要求高而未能在大功率的放大器中得到广泛应用。由于器件长期工作于大电流高温下,容易引起可靠性和寿命方面的问题,而且整机成本高,所以制造甲类功率放大器出名的厂家,现在已大多停止生产晶体管甲类功率放大器。

  乙类(Class-B)放大器的偏置使推挽工作的晶体管(或电子管)在无驱动信号时,处于低电流状态,当加上驱动信号时,一对管子中的一只在半周期内电流上升,而另一只管子则趋向截止,到另一个半周时,情况相反,由于两管轮流工作,必须采用推挽电路才能放大完整的信号波形。乙类放大器的优点是效率较高,理论上可达78%,缺点是失真较大。

  甲乙类(Class-AB)放大器在低电平驱动时,放大器为甲类工作,当提高驱动电平时,转为乙类工作。甲乙类放大器的长处在于它比甲类提高了小信号输入时的效率,随着输出功率的增大,效率也增高,虽然失真比甲类大,然而至今仍是应用最广泛的晶体管功率放大器程式,趋向是越来越多的采用高偏流的甲乙类,以减少低电平信号的失真。

 


责任编辑:Davia

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标签: 功率放大器

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