放大器的基本原理和流程

一、什么是放大器

放大器是用于描述產生和增加其輸入信號版本的電路的通用術語。但并非所有放大電路都相同，因為它們是根據其電路配置和操作模式進行分類的。

在“電子"中，小信號放大器是常用的設備，因為它們能夠將相對較小的輸入信號(例如來自傳感器(如光電設備))放大為更大的輸出信號，以驅動繼電器、燈或以揚聲器為例。

有許多形式的電子電路被歸類為放大器，從運算放大器和小信號放大器到大信號和功率放大器。放大器的分類取決于信號的大小、其物理配置以及它如何處理輸入信號，即輸入信號與負載中流動的電流之間的關系。

二、放大器的分類和原理

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wan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(tài)，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(fā)燒友們對它的聲音表現(xiàn)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wan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(tài)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，wan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(yōu)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(yōu)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wan全導通或wan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ji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(tài)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wan全工作在導通或截止狀態(tài)下。當一只MOSFETwan全導通時，其管壓降很低;而當MOSFETwan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(tài)的開關速度非?？?，因而效率ji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(xiàn)，這種開關式功放才得以迅速發(fā)展。在實際的發(fā)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(fā)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。

5、T類放大器

T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關狀態(tài)，效率和D類功率放大器相當。但它和普通D類功率放大器不同的是：首先，它不是使用脈沖調寬的方法，Tripath公司發(fā)明了一種稱作數(shù)碼功率放大器處理器“Digital Power Processing (DPP)"的數(shù)字功率技術，它是T類功率放大器的核心。它把通信技術中處理小信號的適應算法及預測算法用到這里。輸入的音頻信號和進入揚聲器的電流經過DPP數(shù)字處理后，用于控制功率晶體管的導通關閉。從而使音質達到高保真線性放大。

其次，它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜并不是集中在載頻兩側狹窄的頻帶內，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細節(jié)在整個頻帶上都清晰可“聞"。此外，T類功率放大器的動態(tài)范圍更寬，頻率響應平坦。DDP的出現(xiàn)，把數(shù)字時代的功率放大器推到一個新的高度。在高保真方面，線性度與傳統(tǒng)AB類功放相比有過之而無不及。

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