Class A/B/C/D ??

Kevin36 · 發表於 2009-11-15 00:19

乙類功放（B類功放）放大的工作方式是當無訊號輸入時，輸出電晶體不導電，所以不消耗功率。當有訊號時，每對輸出管各放大一半波形，彼此一開一關輪流工作完成一個全波放大，在兩個輸出電晶體輪換工作時便發生交越失真，因此形成非線性。純B類功放較少，因為在訊號非常低時失真十分嚴重，所以交越失真令聲音變得粗糙。乙類功放的效率平均約為75%，產生的熱量較甲類機低，容許使用較小的散熱器。
　　乙類功放是指正弦信號的正負兩個半周分別由推挽輸出級的兩“臂”輪流放大輸出的一類放大器，每一“臂”的導電時間為信號的半個週期。乙類放大器的優點是效率高，缺點是會產生交越失真。

Kevin36 · 發表於 2009-11-15 00:23

乙類互補對稱功放的電路組成
　　工作在乙類的放大電路，雖然管耗小，有利於提高效率，但存在嚴重的失真，使得輸入信號的半個波形被消掉了。怎樣解決上述矛盾呢？
　　（a）基本互補對稱電路（b）由NPN管組成的射極輸出器（c）由PNP管組成的射極輸出器（圖）　
　　圖XX_01下面來研究一下圖XX_01a所示的互補對稱電路。T1和T2分別為NPN型管和PNP型管，兩管的基極和發射極相互連接在一起，信號從基極輸入，從射極輸出，RL為負載。由於該電路無基極偏置，所以vBE1=vBE2=vi。當vi=0時，T1、T2均處於截止狀態，所以該電路為乙類放大電路。這個電路可以看成是由圖XX_01b、c兩個射極輸出器級合而成。
　　考慮到BJT發射結處於正向偏置時才導電，因此當信號處於正半周時，vBE1=vBE2>0，則T2截止，T1承擔放大任務，有電流通過負載RL；而當信號處於負半周時，vBE1=vBE2<0，則T1截止，T2承擔放大任務，仍有電流通過負載RL；這樣，一個在正半周工作，而另一個在負半周工作，兩個管子互補對方的不足，從而在負載上得到一個完整的波形，稱為互補電路。
　　互補電路解決了乙類放大電路中效率與失真的矛盾。為了使負載上得到的波形正、負半周大小相同，還要求兩個管子的特性必須完全一致，即工作性能對稱。所以圖XX_01a所示電路通常稱為乙類互補對稱電路。

Kevin36 · 發表於 2009-11-15 00:29

甲類功放與乙類功放
　　電晶體功放輸出級電晶體的工作狀態，可以分做甲類與乙類。所謂甲類，簡單地說就是使輸出級電晶體在正弦交流信號的正負半周時均工作在線性區，而乙類則是僅使輸出級的電晶體在正弦交流信號的正半周(或是負半周)工作在線性區。由於輸出級電晶體的工作狀態不同，使得輸出級的電源利用效率(即輸出功放與耗電功率之比)也不同。在實用的輸出電路中，乙類的效率要比甲類的效率高2—3倍。比如馬蘭士PM80電晶體功放，在確定的供電電源條件下，工作在乙類時輸出功率有100W，而在甲類時只有20W。
　　甲類功放不存在交越失真，而且不論實際輸出功率大小，輸出級晶體的內阻均為恒定。而乙類功放總會有一定的交越失真(儘管這種失真可能極小)，另外，在大輸出時輸出級電晶體的內阻較小，但在小輸出時輸出級電晶體的內阻卻比較大。這些不同，造成聽感上也有不同，甲類功放的聲音相對乙類功放而言比較柔和，另外對音箱的低頻控制力也比乙類功放強，尤其是在小音量時低音的質感要好一些。甲類功放的這些特點，使得甲類功放在實際應用中不需要很大的輸出功率餘量，一台20W—30W的甲類功放已經能夠把大多數的音箱推動得很不錯了。
　　前面提到了甲類功放的電源效率低，這一原因造成甲類功放工作時要散發大量的熱量。為了使電晶體的工作溫度不超過一定限度，需要較大體積和面積的散熱器，這使得甲類功放的體積、重量都比較大。比如KRELL的KSD-50S甲類功放，輸出為50W+50W，重量卻有近30Kg，馬蘭士PM-80在工作狀態下輸出為20W+20W，重量也有13Kg。
　　純後級功放與單聲道功放我們常見的功放都是把放大小信號的前置放大器(前級)與功率放大器(後級)做在一個機殼中，這種功放常被稱為“合併功放”。合併功放使用方便，又有比較好的性能價格比。但這種合併功放有它一些固有的缺點，其中最不好克服的就是前級與後級之間的相互干擾問題了。為了解決這一問題，於是便把前級與後級分別做在兩個機殼中，這樣就有了純後級功放。大多的純後級功放都是雙聲道的結構形式，但這種結構形式使得兩個聲道相互干擾問題又不太好解決，為了解決兩個聲道相互間的干擾便又出現了把兩個聲道分開的單聲道純後級功放。
　　把功率放大器這樣一塊塊地分割開，最主要的意義是要提高功放的素質，而不是追求這種形式。如果僅僅在形式上實現了相互分開，儘管可以解決相互干擾問題，但其他參數並未明顯改善，那麼這種分開對功放提高整體素質來說還是有限的。
　　對於大多數的純後級功放和單聲道功放來說，都需要配接一台前級。因純後級功放與單聲道功放是為了提高功放素質出現的，所以對前級的素質要求也應與其相適應。
　　功率放大器有電晶體與電子管之分，前級同樣也有電晶體和電子管之分。對於音響愛好者與音樂愛好者而言，在選用前級與後級上有多種的組合形式，而不同的組合形式又有不同的音效特點，這使得使用者又多了一些選擇的空間。
　　與純後級功放配接的前級對整個音響系統的優劣影響比較大。首先它必須具有一定的素質，否則，純後級或是單聲道的優點便發揮不出來，甚至有可能把一台劣質前級的“毛病”突出出來，整體音效反而更差了。再有，不同的前級後級配合其音色特點不同，使用者可以根據個人的偏愛選擇不同的組合形式。
　　比如，很多音響與音樂愛好者就喜歡用“膽前、石後”(即電子管前級，電晶體後級)的組合方式，覺得這樣組合既發揮了電晶體後級功率輸出大，瞬態回應好的特點，又領略了電子管前級音色甜美、醇厚的“韻味”。不過這種搭配也並不是“金科玉律”，因為具體的前級與後級都有各自的特點，而對音色的偏愛又因人而異，使用者可以依據具體的情況找出自己所喜愛的組合方式。
　　甲類機功放同乙類功放相比，為何聽感上好於乙類功放呢？
　　在靜態時，甲類功放和乙類功放接上純電阻負載，測試時可能指標差不多，甚至熱雜訊甲類大一些。但是實際應用時，接的卻是真負載（動負載）——揚聲器，而且不同頻率時揚聲器的阻抗也不一樣，這時的綜合電聲指標將劣於純電阻負載時的指標，產生瞬態失真。由於負反饋的存在又會回饋到前級，這種瞬態失真關鍵是揚聲器系統品質關型設計受到有效的、不間斷的阻尼（控制）所引起，並且信號的電壓上升率越高，這種失真越嚴重。對於高保真而言，重要的是揚聲器系統的品質慣性能否受到擴音機有效的阻尼（控制）。
　　乙類功放的阻尼不能有效的控制揚聲器，對任意半周只有一臂輸出在工作，或推或挽，但不能同時工作，所以它的阻尼是單方向的，即無論正半周或負半周，他只有產生推動揚聲器工作的動力，而不能產生控制回來的拉力，要全方位阻尼，驅動電流必須及時換向，問題就在這裏。以輸入方波為例，可能工作時輸入信號比方波還要複雜，當信號上升時，揚聲器可以按照信號波形去工作，但當信號突然停止時，揚聲器由於品質的慣性作用，卻不會立刻停止，此時它的音圈產生反電動勢造成正在導通的A臂輸出管反偏而截止，而原來處於截止的B臂卻導通，同時這個反電動勢又由負反饋送回前級被放大後從而激勵B臂輸出管加速導通，共同完成乙類功放這種特殊的阻尼，因為這個過程要過零點，有一瞬間失去阻尼自由振盪。這個過程完畢，B臂導通變截止，原本導通又被反偏的A臂輸出管才恢復導通，又經歷一次過零點失去阻尼的瞬間才恢復阻尼。因此說乙類功放的阻尼在任意瞬間都是單方向的，對揚聲器的阻尼是靠反反復複的過零點換相來實現的，幾乎時刻都產生著失真。
　　甲類功放正負兩臂均導通，阻尼係數的雙方向的，在突發性高電壓上升時，音圈按照波形去動作，信號停止時，反電勢經導通的B臂完成通路，慣性被阻尼，無法產生自由振盪，反電勢也建立不了，甲類功放這種全方向的阻尼，迫使揚改朝換代器的振動始終根據信號的波形去振動。這好比一輛正在預勢的摩托車，說走就走，說停就停。

Kevin36 · 發表於 2009-11-15 00:30

AB類功放（又稱甲乙類功放）
　　與前兩類功放相比，AB類功放可以說在性能上的妥協。AB類功放通常有兩個偏壓，在無訊號時也有少量電流通過輸出電晶體。它在訊號小時用A類工作模式，獲得最佳線性，當訊號提高到某一電平時自動轉為B類工作模式以獲得較高的效率。普通機10瓦的AB類功放大約在5瓦以內用A類工作，由於聆聽音樂時所需要的功率只有幾瓦，因此AB類功放在大部分時間是用A類功放工作模式，只在出現音樂瞬態強音時才轉為B類。這種設計可以獲得優良的音質並提高效率減少熱量，是一種頗為合乎邏輯的設計。有些AB類功放將偏流調得甚高，令其在更寬的功率範圍內以A類工作，使聲音接近純A類機，但產生的熱量亦相對增加。