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你不能不知道的9类音频放大器,及其最佳应用场合

发布日期:2024-06-25 15:01 浏览次数:

    音频放大器的目的是在产生声音的输出元件上重建输入的音频信号,信号音量和功率级都要理想——如实、有效且失真低。音频范围为约20Hz~ 20kHz,因此放大器在此范围内必须有良好的频率响应(驱动频带受限的扬声器时要小一些,如低音喇叭或高音喇叭)。根据应用的不同,功率大小差异很大,从耳机的毫瓦级到TVPC音频的数瓦,再到"迷你"家庭立体声和汽车音响的几十瓦,直到功率更大的家用和商用音响系统的数百瓦以上,大到能满足整个电影院或礼堂的声音要求。     

    音频放大器分类:长期以来,高品质音频放大器的工作类别,只限于A(甲类)AB类 (甲乙类)。其原因在于过去只有电子管这样的器件,B(乙类)电子管放大器产生的失真使它们甚至在公共广播用时都难于被人们所接受。所有的自称为高保真放大器均工作于推挽式的A(甲类)

    随着半导体器件的出现和发展,放大器的设计得到了更多的自由。就放大器的类别而言,已不限于(甲类)AB(甲乙类),而出现了更多类别的放大器。

    1A类(甲类)放大器——良好的线性放大器  A(甲类)放大器,是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。这种放大器,由于避免了器件开关所产生的非线性,只要偏置和动态范围控制得当,仅从失真的角度来看,可认为它是一种良好的线性放大器,但效率较低。  A类放大器在结构上,还有两类不同的工作方式:  ①是将两个射极跟随器相联工作,其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过,而不使任一器件截止。这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流,如果负载阻抗低于标定值,放大器会短期出现截止现象,在失真上可能略有增加,但不致出现直感上的严重缺陷。  ②可称作为控制电流源型(VCIS),它本质上是一个单独的射极跟随器,并带有一个有源发射极负载,以达到合适的电流泄放。这一类作为输出级时,需要在开始设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清楚。  应用:这类放大器用于要求高线性度并且可用功率能满足要求的应用。  
    2B类(乙类)放大器——最流行的放大器  B(乙类)放大器,是指器件导通时间为50%的一种工作类别。这类放大器可以说是最为流行的一种放大器,也许目前所生产的放大器有99%是属于这一类。  B类放大器采用推挽式放大器结构。B类放大器的输出采用正向和反向晶体管。为复现输入信号,每个晶体管仅在信号波形的半周期(180°)期间导通。这允许放大器在空闲时为零电流,因此比A类放大器的效率高。  应用:B类放大器是一种折衷,效率提高,音频质量下降。这是因为存在一个交越点,两个晶体管都从导通状态跳变为关断状态。众所周知,B类音频放大器在处理低电平信号时存在交越失真,不适合低功率应用。

    3AB类(甲乙类)放大器  AB(甲乙类)放大器,实际上是A(甲类)B(乙类)的结合,每个器件的导通时间在50100%之间,依赖于偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏置按B(乙类)设计,然后增加偏置电流,使放大器进入AB(甲乙类)

    AB(甲乙类)放大器在输出低于某一电平时,两个输出器件皆导通,其状态工作于A(甲类);当电平增高时,两个器件将完全截止,而另一个器件将供给更多的电流。这样在AB(甲乙类)状态开始时,失真将会突然上升,其线性劣于A(甲类)B(乙类)
    这种性能是采用以下方法实现的:将两个晶体管偏置到导通接近于零的信号输出,即
B类放大器开始呈现非线性的点。对于小信号,两个晶体管均导通,作用相当于A类放大器;对于大信号偏移,每半个波形周期内只有一个晶体管导通,因此像B类放大器一样工作。
    应用:
AB类扬声器放大器具有高信噪比(SNR)、低THD+N,典型效率高达65%,使其成为高保真扬声器驱动器的理想选择。

    4C(丙类)放大器  C(丙类)放大器,是指器件导通时间小于50%的工作类别。  
    应用:一般用于射频放大,很难找到用于音频放大的实例。

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