音频功放的种类与D类功放的工作原理
来源:本站整理 作者:佚名 2014-07-14 11:22:07
音响功放又称音频功率放大器,它主要由前置级、音调级、功率放大级这几部分组成,如图1所示。前置级的要求是输入阻抗高、输出阻抗小、频带宽、噪声小;音调级的作用是对输入信号进行调节,使输入信号提升和衰减;而功率放大级则是音频放大器的主要部分,它决定了输出功率的大小,要求具有输出效率高,输出功率大的特点。对于整个功率放大器而言,要求其失真小、噪声低,有较好的扩音效果。
近几十年来,A类、B类、AB类音频功率放大器(额定输出功率)一直占“统治”地位,所用器件从电子管、晶体管到集成电路;电路组成从单管到推挽电路;电路形式从变压器到OTL、OCL、BTL。这类功放的的最大缺点是效率低:A类音频功率放大器的最高工作效率为50%、B类音频功率放大器的最高工作效率为78.5%、 AB类音频功率放大器的工作效率则介于两者之间。但是无论A类、B类还是AB类音频功率放大器,当它们的输出功率小于额定值时,效率就会明显降低,在播放动态的语言、音乐时,平均工作效率只有30%左右。
近年来,随着数字音响技术的发展,效率极高(理论上可达到100%)的D类功放应运而生,并得到了广泛的应用。
提示:BTL (Bridge-Tied-load)意为桥接式负载。负载的两端分别接在两个放大器的输出端,一个放大器的新出是另外一个放大器的镜像输出,也就是说,加在负载两端的信号仅在相位上相差180°,负载上将得到原来单端输出的2倍电压,理论上的输出功率为双通道输出的4倍。
BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一个放大器放大的信号都是完整的信号,只是两个放大器的输出信号反相而已。BTL形式能充分利用系统电压,因此BTL形式多用于低电压供电系统或电池供电系统中。
一、普通音频放大器的种类
按照信号导通角的不同,普通音频功率放大器可分为A、B、C和AB类共四类,各类的具体特点如一下:
1.A类放大器
A类放大器的晶体管输入特性曲线如图2所示,其静态工作点为Q点。输入正弦音频信号,当其幅度未超出特性曲线的线性范围时,集电极工作状态处于截止区和饱和点之间,集电极电流为完整的全周导通的正弦波,此时导通角为180°(导通角是以最小值至最大值之间占全周的部分来计算,全周导通时为180°),这种放大状态失真度较小。当无交流信号输入时,放大器中有约一半幅度(Q点)的直流电流流过,故效率最低,低于50%。
A类功率放大器主要用于小功率的收音机、助听器中,也有部分高级的Hi -Fi功率放大器采用此方式。
2.B类放大器
B类放大器的晶体管输入特性曲线如图3所示,其静态工作点为Q点,位于截止点上。功率管只在信号半周内导通(导通角为90°),其集电极输出半个正弦波。为了减少失真,B类放大器均用双管做成推挽式,每只功率管工作一个半周,从而构成完整的正弦波。
B类状态的最大优点是无信号时理论上没有直流电流流过功率管,即没有直流功率损耗,效率超过50%。由于三极管特性曲线起始端为非线性,为了减少失真,常在推挽放大器的两只三极管的基极加上正向偏置电压,如图4所示,则每只功率管的导通角大于半周,其效率为60%~70%,工作状态介于A、B类之间,故又称之为AB类功率放大器。
3.C类放大器
C类放大器的晶体管输入特性曲线如图5所示,其静态工作点为Q点,位于截止点之下,只有输入信号中超过偏置点的部分,功率管才导通。这种方式虽效率更高,但由于失真过大,难用于音频功放,一般多用于高频功放电路中,作为倍频器使用,因为在该类放大器的功率管的集电极谐波丰富,用高Q电路调谐于二次谐波,即可输出完整波形的倍频正弦波。
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