功率放大器簡稱功放,它可以說是各類音響器材中最大的一個家族了。其品牌、型號之多,實在舉不勝舉。雖然都稱為功放,但以其主要用途來說,功放可以分做兩個主要類別,這就是專用功放與民用功放。
在體育館場、影劇場、歌舞廳、會議廳、公共場所擴聲,以及錄音**等處所使用的功放,一般說在其技術參數上往往會有一些獨特的要求,這類功放通常稱之為專用功放或是專業功放。
而用于家庭的Hi-Fi音樂欣賞,AV系統放音,以及卡拉OK娛樂的功放,通常我們稱為民用功放或是家用功放。
專用功放與民用功放盡管在一些特性參數上有所差別,但也很難說有一條涇渭分明的界線,比如用于音樂錄音**的功放很可能就是一臺可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。
首先功放的類型可分為一下幾種功放:
1、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,晶體管的正負通道不論有或沒有信號都處于常開狀態,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用中比較少見,像意大利的Sinfoni高品質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%,音響發燒友們對它的聲音表現津津樂道。
2、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,晶體管的正負通道通常是處于關閉的狀態除非有信號輸入,也就是說,在正相的信號過來時只有正相通道工作,而負相通道關閉,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保真功率放大器。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。
3、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類功放的優勢的一種設計。當沒有信號或信號非常小時,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。當信號是正相時,負相通道在信號變強前還是常開的,但信號轉強則負通道關閉。當信號是負相時,正負通道的工作剛好相反。AB類功率放大器的缺陷在于會產生交越失真,但是相對于它的效率比以及保真度而言,都優于A類和B類功放,AB類功放也是目前汽車音響中應用最為廣泛的設計。
4、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晶體管,可在極短的時間內完全導通或完全截止。兩只晶體管不會在同一時刻導通,因此產生的熱量很少。這種類型的放大器效率極高(90%左右),在理想情況下可達100%,而相比之下AB類放大器僅能達到78.5%。不過另一方面,開關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:輸入開關級、功率放大級以及輸出濾波級。D類放大器工作在開關狀態下可以采用脈寬調制(PWM)模式。利用PWM能將音頻輸入信號轉換為高頻開關信號,通過一個比較器將音頻信號與高頻三角波進行比較,當反相端電壓高于同相端電壓時,輸出為低電平;當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管(MOSFET)替代雙極型晶體管(BJT),這是由于前者具有更快的響應時間,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可完全工作在導通或截止狀態下。當一只MOSFET完全導通時,其管壓降很低;而當MOSFET完全截止時,通過管子的電流為零。兩只MOSFET交替工作在導通和截止狀態的開關速度非常快,因而效率極高,產生的熱量很低,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。在實際應用中,直到1980以后,由于MOSFET的出現,這種開關式功放才得以迅速發展。在實際的發展過程中,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。隨著技術的發展,這類缺陷將越來越少,估計未來D類功放在汽車音響領域中會得到更加廣泛的應用。
功放常見分類方式
一、按用途分
1、AV功放
AV功放是專門為家庭影院用途而設計的放大器,從誕生到現在,經歷了杜比環繞,杜比定向邏輯,AC-3,DTS,以及現在的次時代音頻格式的進程,以及畫龍點睛的數字聲場[DSP]電路,為各種節目播放提供不同的聲場效果。
但是由于AV功放在電路的信號流通環節上,經過了太多而且復雜的處理電路,使聲音的純凈度”受到了過多的“染色”,所以用AV功放兼容HI-FI重放時效果不理想。這也是很多 HI-FI發燒友對AV功放不肖一顧的原因。
2、HIFI功放
HIFI功放是為高保真地重現音樂的本來面目而設計的放大器,一般為兩聲道設計,且沒有顯示屏。它的輸出功率一般大都在2X150瓦以下。設計上以“音色優美,高度保真”為宗旨。各種高新技術集中體現在這種功放上。價格也從千余元到幾十萬元不等。
二、按功能分
1、前級
是功放之前的預放大和控制部分,用于增強信號的電壓幅度,提供輸入信號選擇,音調調整和音量控制等功能。前置放大器也稱為前級。
2、后級
后級是把從前級來的信號放大給楊聲器用的,后級必須夠力去推動揚聲器。所謂夠力,不是指越大聲越夠力。必須有能力去支持整個樂團的大場面而不失其細節。
3、合并機
將前置放大器和后置放大器兩部分安裝在同一個機箱內的放大器稱為合并式放大器,我們家中常見的功放機一般都是合并式的。
三、按功放管類型分
1、石機
石機是指以晶體管為放大元件的音頻功率放大器。晶體管功放長處在于大電流、寬頻帶,低頻控制力、處理大場面時的分析力、層次感和明亮度等要比電子管功放優越,但電子管機的高音較平滑,有足夠的空氣感,具有一種相當部分人所喜歡的聲染色,盡管聲音細節和層次少了些,但那種柔和而稍帶模糊的聲音卻是美麗的。
2、膽機
膽機是指以電子管為放大元件的音頻功率放大器。它是音響業界最古老而又經久不衰的長青樹,其顯著的優點是聲音甜美柔和、通透自然,尤其動態范圍之大,線性之好,絕非其他器件所能輕易替代。
四、按導電方式分
1、甲類功放(又稱A類)
甲類功放是指在信號的整個周期內(正弦波的正負兩個半周),放大器的任何功率輸出元件都不會出現電流截止(即停止輸出)的一類放大器。
特點:甲類放大器工作時會產生高熱,效率很低,但固有的優點是不存在交越失真。單端放大器都是甲類工作方式,推挽放大器可以是甲類,也可以是乙類或甲乙類。
2、乙類功放(又稱B類)
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周期。
特點:乙類放大器的優點是效率高,缺點是會產生交越失真。
3、甲乙類功放(又稱AB類)
甲乙類功放界于甲類和乙類之間,推挽放大的每一個“臂”導通時間大于信號的半個周期而小于一個周期。
特點:甲乙類放大有效解決了乙類放大器的交越失真問題,效率又比甲類放大器高,因此獲得了極為廣泛的應用。
4、丁類功放(又稱D類)
丁類功放也稱數字式放大器,利用極高頻率的轉換開關電路來放大音頻信號。
特點:具有效率高,體積小的優點。許多功率高達1000W的丁類放大器,體積只不過像VHS錄像帶那么大。這類放大器不適宜于用作寬頻帶的放大器,但在有源超低音音箱中有較多的應用。
五、按元件數量分
1、單端功放
輸出級由一只放大元件(或多只元件但并聯成一組)完成對信號正負兩個半周的放大。單端放大機器只能采取甲類工作狀態。
2、推挽功放
輸出級有兩個“臂”(兩組放大元件),一個“臂”的電流增加時,另一個“臂”的電流則減小,二者的狀態輪流轉換。對負載而言,好像是一個“臂”在推,一個“臂”在拉,共同完成電流輸出任務。盡管甲類放大器可以采用推挽式放大,但更常見的是用推挽放大構成乙類或甲乙類放大器。
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