HenryYuan 發表於 2015-6-2 11:45

淺談功放原理和分類

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首先根據功放不同的放大類型可分為:
Class A(A類也稱為甲類)、Class B(B類也稱為乙類)、Class AB(AB類也稱為甲乙類)、Class D(D類也稱為數碼類)。
1、A類功率放大器
在音響領域裡人們一直堅守著A類功放的陣地。認為A類功放聲音最為清新透明,具有很高的傳真度。但是,A類功放的低效率和高損耗卻是它無法克服的先天缺陷。A類功率放大器又稱為純甲類功率放大器(Class A),它是一種完全線性放大形式的放大器。在純甲類功率放大器工作時,晶體管的正負通道不論有或沒有訊號都處於常開狀態,這就意味著更多的功率消耗為熱量,但失真率極低。純甲類功率放大器在汽車音響的應用中比較少見,像美國JET CITY高級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%,但音響發燒友們對它的聲音表現津津樂道。


2、B類功率放大器
B類功率放大器,也稱為乙類功率放大器(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,晶體管的正負通道通常是處於關閉的狀態除非有訊號輸入,也就是說,在正相的訊號過來時只有正相通道工作,而負相通道關閉,兩個通道絕不會同時工作,因此在沒有訊號的部分,完全沒有功率損失。但是在正負通道開啟關閉的時候,常常會產生跨越失真,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傳真功率放大器,在實際的應用中,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。B類功放雖然在效率提高很多,但實際效率僅為50%左右,在小型移動式音響設備;如汽車功放、筆記型電腦音訊系統和專業超大功率功放場合,仍感到效率偏低不能令人滿意。所以,效率極高的D類功放,因其符合綠色革命的潮流正受著各方面的重視。
由於集成電路技術的發展,原來用分立元件製作的複雜調製電路,現在無論在技術上還是在價格上均已不成問題。而且近年來數碼音響技術的發展,人們發現D類功放與數碼音響有很多相通之處,進一步顯示出D類功放的發展優勢。

3、AB類功率放大器
AB類功率放大器也稱為甲乙類功率放大器(Class AB),它是相容A類與B類功放的優勢的一種設計。當沒有訊號或訊號非常小時,晶體管的正負通道都常開,這時功率有所損耗,但沒有A類功放嚴重。當訊號是正相時,負相通道在訊號變強前還是常開的,但訊號轉強則負通道閉。當訊號是負相時,正負通道的工作剛好相反。AB類功率放大器的缺陷在於會產生一丁點的交越失真,但是相對於它的效率比以及傳真度而言,都優於A類和B類功放,AB類功放也是目前市場中應用最為廣泛的設計,像是德國著名音響品牌Burmester及加拿大Bryston均採用的是AB類設計,而且在音色與傳真度方面都能達到十分理想的水平。

4、數碼功放
D類功放是放大元件處於開關工作狀態的一種放大模式。無訊號輸入時,放大器處於截止狀態,不耗電。工作時,靠輸入訊號讓晶體管進入飽和狀態,晶體管相當於一個接通的開關,把電源與負載直接接通。理想的晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電,實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與晶體管的特性有關,而與訊號輸出的大小無關,所以特別有利於超大功率的場合。

在理想情況下:
D類功放的效率為100%,
AB類功放的效率為78.5%,
A or B類功放的效率才25%或50%(按負載方式而定)。
D類功放實際上只具有開關功能,早期僅用於繼電器和電機等執行元件的開關控制電路中。然而,開關功能(也就是產生數碼訊號的功能)隨著數碼音頻技術研究和不斷深入,用與Hi-Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀60年代,設計人員開始研究D類功放用於音頻的放大技術,70年代Bose公司就開始生產D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率,另一方面空間小無法放入有大散熱板結構的功放,兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻訊號。其中關鍵的一步就是對音頻訊號的調製。
功放的工作原理其實很簡單,就是將音源播放的各種聲音訊號進行放大,以推動音箱發出聲音。從技術角度看,功放好比一台電流的調製器,它將交流電轉變成直流電,然後受音源播放的聲音訊號控制,將不同大小的電流,按照不同的頻率傳送給音箱,這樣音箱就發出與音頻訊號相應大小、相應頻率的聲音了。由於考慮功率、阻抗、失真、動態以及不同的使用範圍和控制調節功能,不同的功放在內部的訊號處理、線路設計和生產工藝上也各不相同。按當前音響消費的需求,民用音響中的功放已基本定型為兩大類,即純音樂功放和家庭影院AV功放。

5、純音樂功放
純音樂功放在設計上強調最低的訊號失真,忠實地表現出音樂的場面、細節和演奏、錄製的技巧以滿足人們對音樂的最佳欣賞要求,這就是人們常說的Hi-Fi(hi-fidelity,高傳真)。在設計和生產上,純音樂功放的要求極為嚴格。純音樂功放品質的高低並不完全由它的技術指標所決定,不能簡單地看它標注的功率多高,頻響有多寬,失真有多低,而應該特別注重其設計生產工藝和對音樂的分析力。比如技術指標並不太高的真空管機就要比很多晶體管功放聲音好聽。

6、AV功放
一般來說包括功放部分和訊號處理部分。其功放部分原理上與傳統功放沒有什麼區別,只不過增加了幾個聲道,也就是將幾個功放結合在了一起;其訊號控制處理部分涉及訊號的音頻、視頻選擇、訊號解碼處理、訊號聲場處理以及收音、監聽等功能。
在一般情況下,一部高素質的AV功放首先應該在影視節目的訊號處理上有較好的聲場還原,聲道隔離度要高,氣氛渲染也不能太誇張;其次在功放部分的音質表現上,尤其是主聲道的音質要求儘量接近較好的純音樂功放。

7、放大器的分類
放大器一般分為前級放大、後級放大與合併式放大,合併機就是將前級、後級集於一身的機器。前級是用來將訊號作初步放大、調節音量;而後級則是將前級的訊號作大幅放大來推動揚聲器。
前級也分為有源與無源兩種。有源的前級是使用放大器將訊號放大,而無源的前級則只有調節音量的功效。在現實的狀況,成功的無源前級不多,因為音源與後級的輸入內阻有很大分別,只靠一個音量控制把音源與後級連接起來,輸出與輸入的內阻沒經過很好的匹配,會將音樂的動態、細節、頻率響應劣化!有源的前級除了調節音量外,還可作初步放大及音源與後級之間的阻抗匹配,即用作緩衝。
後級是從前級送來的訊號放大之後送入揚聲器用的,後級必須夠力去推動揚聲器。所謂夠力,不是指越大聲越夠力。必須有能力去控制整個樂團的大場面而不失其細節。將前、後級分開的做法會比合併機好,因為各自有更大的空間去造得更精密。而兩者間也能避免干擾,聲音細節表現較多;而且,分開前後級使音響發燒友有更多驅動音箱的後級選擇,有更多種機器配搭選擇的玩味。
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