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D类放大:更高的体积与用电效益

作者:时间:2012-10-21来源:网络收藏

A、B类电路是真正的模拟电路,只是其效率相对较低,分别为50%和78.5%。特别在作为功放时,效率的高低直接影响到电源和功放级的散热器体积。而电路为了提高效率,采用了调制开关和选频滤波技术,使放大电路的效率提高到90%以上,因而从晶体管工作区域来看实际是开关状态的。

  放大电路有电压开关型和电流开关型两种,要讲清楚放大电路工作原理,并非三言两语所能为之。这里简单说一下D类功放设计步骤:

  1。考虑工作频率;

  2。确定输出功率;

  3。工作可靠性设计,主要考虑附加保护电路设计;

  4。供电方式和调制问题。

  一、A类(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。 A类,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。

  二、B类(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。

  三、D类(丁类)放大器,这类放大器,其特点是断续地转换器件的开通,其频率超过音频,可控制信号的占空比以使它的平均值能代表音频信号的瞬时电平,这种情况被称为脉宽调制(PWM),其效率在理论上来说是很高的。但是,实际困难还是非常大的,因为200kHz的高功率方波是不是好的出发点尚不清楚;从失真的角度来看,为保证采样频率的有效性,必须将一个陡峭截止频率的低通滤波器插入放大器与扬声 器之间,以消除绝大部分的射频成分,这至少需要4个电感(考虑立体声), 成本自然不会低。此外,表现在频响方面,它只能对某一特定负载阻抗保证平坦的频率响应。

  为何今日会盛行D类放大器呢?

  在此我们不再详述电路的细节运作原理,单就结果特性来说明,A类放大具有最佳的信号传真性(电压波形几乎无失真),但却相当耗用电能,一般来说电能利用率只有20%∼30%,举例而言,倘若供应100W电力给A类放大机(扩大机),最后真正输出到喇叭发声功率的只有25W,其余的75W统统是放大系统运作过程中的耗用,而且此一高耗能也会产生高废热,需要在放大晶体管上配装厚高的散热片来帮助散热。虽然A类电能利用率差,但信号完整是其可取之处,所以依然用在高档专业音响中,发烧友为了享受无失真的完美音质,不会太在乎多耗3倍的电能。

  至于B类放大,其电能利用率较高,理想上可至75%,但却有交越失真的问题,上下波形中有一者会遭部分截断,而无法全波完整放大,如此若用在音响系统就会有明显的声音粗糙变质。至于C类放大比B类更糟,上下两波形都失真,因此更无法用于传真性的放大应用中,多半只用在无线通信的RF射频系统上。

  既然A类波形佳、用电高,而B类却是用电佳、波形稍差(介于A类与C类间),因此人们有了截补的想法,同时用上2个B类放大电路,将两者所剩的完整半波予以合并,以此达到与A类相同的全波效果,此即是所谓的AB类放大(运作电路来自2个B类,呈现效果却近A类),且用电上依然低于A类,若要同样实现一个输出放大达25W的系统,A类整体需要100W,AB类约只要66W,如此连散热片的体积也可以因此精简。今日绝大多数的消费性音响及视听设备都是用AB类。

  D类放大:争取更高的体积与用


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关键词: D类 放大 电效益
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