功率放大器簡(jiǎn)稱(chēng)功放,它可以說(shuō)是各類(lèi)音響器材中的一個(gè)家族了。其品牌、型號(hào)之多,實(shí)在舉不勝舉。雖然都稱(chēng)為功放,但以其主要用途來(lái)說(shuō),功放可以分做兩個(gè)主要類(lèi)別,這就是專(zhuān)用功放與民用功放。
在體育館場(chǎng)、影劇場(chǎng)、歌舞廳、會(huì)議廳、公共場(chǎng)所擴(kuò)聲,以及錄音**等處所使用的功放,一般說(shuō)在其技術(shù)參數(shù)上往往會(huì)有一些獨(dú)特的要求,這類(lèi)功放通常稱(chēng)之為專(zhuān)用功放或是專(zhuān)業(yè)功放。
而用于家庭的Hi-Fi音樂(lè)欣賞,AV系統(tǒng)放音,以及卡拉OK娛樂(lè)的功放,通常我們稱(chēng)為民用功放或是家用功放。
專(zhuān)用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別,但也很難說(shuō)有一條涇渭分明的界線,比如用于音樂(lè)錄音**的功放很可能就是一臺(tái)可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。
功放分幾種類(lèi)型,功放常見(jiàn)分類(lèi)方式
首先功放的類(lèi)型可分為一下幾種功放:
1、純甲類(lèi)功率放大器
純甲類(lèi)功率放大器又稱(chēng)為A類(lèi)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(lèi)功率放大器工作時(shí),晶體管的正負(fù)通道不論有或沒(méi)有信號(hào)都處于常開(kāi)狀態(tài),這就意味著更多的功率消耗為熱量。純甲類(lèi)功率放大器在汽車(chē)音響的應(yīng)用中比較少見(jiàn),像意大利的Sinfoni高品質(zhì)系列才有這類(lèi)功率放大器。這是因?yàn)榧兗最?lèi)功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,音響發(fā)燒友們對(duì)它的聲音表現(xiàn)津津樂(lè)道。
2、乙類(lèi)功率放大器
乙類(lèi)功率放大器,也稱(chēng)為B類(lèi)功率放大器(Class B),它也被稱(chēng)為線性放大器,但是它的工作原理與純甲類(lèi)功率放大器完全不同。B類(lèi)功放在工作時(shí),晶體管的正負(fù)通道通常是處于關(guān)閉的狀態(tài)除非有信號(hào)輸入,也就是說(shuō),在正相的信號(hào)過(guò)來(lái)時(shí)只有正相通道工作,而負(fù)相通道關(guān)閉,兩個(gè)通道絕不會(huì)同時(shí)工作,因此在沒(méi)有信號(hào)的部分,完全沒(méi)有功率損失。但是在正負(fù)通道開(kāi)啟關(guān)閉的時(shí)候,常常會(huì)產(chǎn)生跨越失真,特別是在低電平的情況下,所以B類(lèi)功率放大器不是真正意義上的高保真功率放大器。在實(shí)際的應(yīng)用中,其實(shí)早期許多的汽車(chē)音響功放都是B類(lèi)功放,因?yàn)樗男时容^高。
3、甲乙類(lèi)功率放大器
甲乙類(lèi)功率放大器也稱(chēng)為AB類(lèi)功率放大器(Class AB),它是兼容A類(lèi)與B類(lèi)功放的優(yōu)勢(shì)的一種設(shè)計(jì)。當(dāng)沒(méi)有信號(hào)或信號(hào)非常小時(shí),晶體管的正負(fù)通道都常開(kāi),這時(shí)功率有所損耗,但沒(méi)有A類(lèi)功放嚴(yán)重。當(dāng)信號(hào)是正相時(shí),負(fù)相通道在信號(hào)變強(qiáng)前還是常開(kāi)的,但信號(hào)轉(zhuǎn)強(qiáng)則負(fù)通道關(guān)閉。當(dāng)信號(hào)是負(fù)相時(shí),正負(fù)通道的工作剛好相反。AB類(lèi)功率放大器的缺陷在于會(huì)產(chǎn)生交越失真,但是相對(duì)于它的效率比以及保真度而言,都優(yōu)于A類(lèi)和B類(lèi)功放,AB類(lèi)功放也是目前汽車(chē)音響中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)計(jì)。
4、D類(lèi)功率放大器
D類(lèi)放大器與上述A,B或AB類(lèi)放大器不同,其工作原理基于開(kāi)關(guān)晶體管,可在極短的時(shí)間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。兩只晶體管不會(huì)在同一時(shí)刻導(dǎo)通,因此產(chǎn)生的熱量很少。這種類(lèi)型的放大器效率(90%左右),在理想情況下可達(dá),而相比之下AB類(lèi)放大器僅能達(dá)到78.5%。不過(guò)另一方面,開(kāi)關(guān)工作模式也增加了輸出信號(hào)的失真。D類(lèi)放大器的電路共分為三級(jí):輸入開(kāi)關(guān)級(jí)、功率放大級(jí)以及輸出濾波級(jí)。D類(lèi)放大器工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下可以采用脈寬調(diào)制(PWM)模式。利用PWM能將音頻輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻開(kāi)關(guān)信號(hào),通過(guò)一個(gè)比較器將音頻信號(hào)與高頻三角波進(jìn)行比較,當(dāng)反相端電壓高于同相端電壓時(shí),輸出為低電平;當(dāng)反相端電壓低于同相端電壓時(shí),輸出為高電平。
在D類(lèi)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(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)替代雙極型晶體管(BJT),這是由于前者具有更快的響應(yīng)時(shí)間,因而適用于高頻工作模式。D類(lèi)放大器需要兩只MOSFET,它們?cè)诜浅6痰臅r(shí)間內(nèi)可完全工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)下。當(dāng)一只MOSFET完全導(dǎo)通時(shí),其管壓降很低;而當(dāng)MOSFET完全截止時(shí),通過(guò)管子的電流為零。兩只MOSFET交替工作在導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的開(kāi)關(guān)速度非???,因而效率,產(chǎn)生的熱量很低,所以D類(lèi)放大器不需要很大的散熱器。
D類(lèi)功放還有其它許多的稱(chēng)法,如T類(lèi)等,它們都是D類(lèi)功放的一種變形。在實(shí)際應(yīng)用中,直到1980以后,由于MOSFET的出現(xiàn),這種開(kāi)關(guān)式功放才得以迅速發(fā)展。在實(shí)際的發(fā)展過(guò)程中,雖然有率,但同時(shí)也有高失真,高噪聲以及較差的阻尼因素。隨著技術(shù)的發(fā)展,這類(lèi)缺陷將越來(lái)越少,估計(jì)未來(lái)D類(lèi)功放在汽車(chē)音響領(lǐng)域中會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。
功放常見(jiàn)分類(lèi)方式
一、按用途分
1、AV功放
AV功放是專(zhuān)門(mén)為家庭影院用途而設(shè)計(jì)的放大器,從誕生到現(xiàn)在,經(jīng)歷了杜比環(huán)繞,杜比定向邏輯,AC-3,DTS,以及現(xiàn)在的次時(shí)代音頻格式的進(jìn)程,以及畫(huà)龍點(diǎn)睛的數(shù)字聲場(chǎng)[DSP]電路,為各種節(jié)目播放提供不同的聲場(chǎng)效果。
但是由于AV功放在電路的信號(hào)流通環(huán)節(jié)上,經(jīng)過(guò)了太多而且復(fù)雜的處理電路,使聲音的純凈度”受到了過(guò)多的“染色”,所以用AV功放兼容HI-FI重放時(shí)效果不理想。這也是很多 HI-FI發(fā)燒友對(duì)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(xiàn)音樂(lè)的本來(lái)面目而設(shè)計(jì)的放大器,一般為兩聲道設(shè)計(jì),且沒(méi)有顯示屏。它的輸出功率一般大都在2X150瓦以下。設(shè)計(jì)上以“音色優(yōu)美,高度保真”為宗旨。各種高新技術(shù)集中體現(xiàn)在這種功放上。價(jià)格也從千余元到幾十萬(wàn)元不等。
二、按功能分
1、前級(jí)
是功放之前的預(yù)放大和控制部分,用于增強(qiáng)信號(hào)的電壓幅度,提供輸入信號(hào)選擇,音調(diào)調(diào)整和音量控制等功能。前置放大器也稱(chēng)為前級(jí)。
2、后級(jí)
后級(jí)是把從前級(jí)來(lái)的信號(hào)放大給楊聲器用的,后級(jí)必須夠力去推動(dòng)揚(yáng)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(gè)樂(lè)團(tuán)的大場(chǎng)面而不失其細(xì)節(jié)。
3、合并機(jī)
將前置放大器和后置放大器兩部分安裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi)的放大器稱(chēng)為合并式放大器,我們家中常見(jiàn)的功放機(jī)一般都是合并式的。
功放分幾種類(lèi)型,功放常見(jiàn)分類(lèi)方式
三、按功放管類(lèi)型分
1、石機(jī)
石機(jī)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(zhǎng)處在于大電流、寬頻帶,低頻控制力、處理大場(chǎng)面時(shí)的分析力、層次感和明亮度等要比電子管功放優(yōu)越,但電子管機(jī)的高音較平滑,有足夠的空氣感,具有一種相當(dāng)部分人所喜歡的聲染色,盡管聲音細(xì)節(jié)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(jī)
膽機(jī)是指以電子管為放大元件的音頻功率放大器。它是音響業(yè)界最古老而又經(jīng)久不衰的長(zhǎng)青樹(shù),其顯著的優(yōu)點(diǎn)是聲音甜美柔和、通透自然,尤其動(dòng)態(tài)范圍之大,線性之好,絕非其他器件所能輕易替代。
四、按導(dǎo)電方式分
1、甲類(lèi)功放(又稱(chēng)A類(lèi))
甲類(lèi)功放是指在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)(正弦波的正負(fù)兩個(gè)半周),放大器的任何功率輸出元件都不會(huì)出現(xiàn)電流截止(即停止輸出)的一類(lèi)放大器。
特點(diǎn):甲類(lèi)放大器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高熱,效率很低,但固有的優(yōu)點(diǎn)是不存在交越失真。單端放大器都是甲類(lèi)工作方式,推挽放大器可以是甲類(lèi),也可以是乙類(lèi)或甲乙類(lèi)。
2、乙類(lèi)功放(又稱(chēng)B類(lèi))
乙類(lèi)功放是指正弦信號(hào)的正負(fù)兩個(gè)半周分別由推挽輸出級(jí)的兩“臂”輪流放大輸出的一類(lèi)放大器,每一“臂”的導(dǎo)電時(shí)間為信號(hào)的半個(gè)周期。
特點(diǎn):乙類(lèi)放大器的優(yōu)點(diǎn)是效率高,缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生交越失真。
3、甲乙類(lèi)功放(又稱(chēng)AB類(lèi))
甲乙類(lèi)功放界于甲類(lèi)和乙類(lèi)之間,推挽放大的每一個(gè)“臂”導(dǎo)通時(shí)間大于信號(hào)的半個(gè)周期而小于一個(gè)周期。
特點(diǎn):甲乙類(lèi)放大有效解決了乙類(lèi)放大器的交越失真問(wèn)題,效率又比甲類(lèi)放大器高,因此獲得了極為廣泛的應(yīng)用。
4、丁類(lèi)功放(又稱(chēng)D類(lèi))
丁類(lèi)功放也稱(chēng)數(shù)字式放大器,利用頻率的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路來(lái)放大音頻信號(hào)。
特點(diǎn):具有效率高,體積小的優(yōu)點(diǎn)。許多功率高達(dá)1000W的丁類(lèi)放大器,體積只不過(guò)像VHS錄像帶那么大。這類(lèi)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(yīng)用。
五、按元件數(shù)量分
1、單端功放
輸出級(jí)由一只放大元件(或多只元件但并聯(lián)成一組)完成對(duì)信號(hào)正負(fù)兩個(gè)半周的放大。單端放大機(jī)器只能采取甲類(lèi)工作狀態(tài)。
2、推挽功放
輸出級(jí)有兩個(gè)“臂”(兩組放大元件),一個(gè)“臂”的電流增加時(shí),另一個(gè)“臂”的電流則減小,二者的狀態(tài)輪流轉(zhuǎn)換。對(duì)負(fù)載而言,好像是一個(gè)“臂”在推,一個(gè)“臂”在拉,共同完成電流輸出任務(wù)。盡管甲類(lèi)放大器可以采用推挽式放大,但更常見(jiàn)的是用推挽放大構(gòu)成乙類(lèi)或甲乙類(lèi)放大器。