當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀] A、B類放大電路是真正的模擬放大電路,只是其效率相對較低,分別為50%和78.5%。特別在作為功放時(shí),效率的高低直接影響到電源和功放級(jí)的散熱器體積。而D類放大電路為了提高效率,采用了調(diào)制開關(guān)和選頻濾波技術(shù),使放

 

A、B類放大電路是真正的模擬放大電路,只是其效率相對較低,分別為50%和78.5%。特別在作為功放時(shí),效率的高低直接影響到電源和功放級(jí)的散熱器體積。而D類放大電路為了提高效率,采用了調(diào)制開關(guān)和選頻濾波技術(shù),使放大電路的效率提高到90%以上,因而從晶體管工作區(qū)域來看實(shí)際是開關(guān)狀態(tài)的。

D類放大電路有電壓開關(guān)型和電流開關(guān)型兩種,要講清楚D類放大電路工作原理,并非三言兩語所能為之。這里簡單說一下D類功放設(shè)計(jì)步驟:

1.確定輸出功率;

2.考慮工作頻率;

3.供電方式和調(diào)制問題。

4.工作可靠性設(shè)計(jì),主要考慮附加保護(hù)電路設(shè)計(jì);

一、A類(甲類)放大器,是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。 這種放大器,由于避免了器件開關(guān)所產(chǎn)生的非線性,只要偏置和動(dòng)態(tài)范圍控制得當(dāng),僅從失真的角度來看,可認(rèn)為它是一種良好的線性放大器。 A類,它本質(zhì)上是一個(gè)單獨(dú)的射極跟隨器,并帶有一個(gè)有源發(fā)射極負(fù)載,以達(dá)到合適的電流泄放。這一類作為輸出級(jí)時(shí),需要在開始設(shè)計(jì)之前就把所要驅(qū)動(dòng)的阻抗是多低搞清楚。

二、B類(乙類)放大器,是指器件導(dǎo)通時(shí)間為50%的一種工作類別。這類放大器可以說是最為流行的一種放大器,也許目前所生產(chǎn)的放大器有99% 是屬于這一類。

三、D類(丁類)放大器,這類放大器,其特點(diǎn)是斷續(xù)地轉(zhuǎn)換器件的開通,其頻率超過音頻,可控制信號(hào)的占空比以使它的平均值能代表音頻信號(hào)的瞬時(shí)電平,這種情況被稱為脈寬調(diào)制(PWM),其效率在理論上來說是很高的。

但是,實(shí)際困難還是非常大的,因?yàn)?00kHz的高功率方波是不是好的出發(fā)點(diǎn)尚不清楚;從失真的角度來看,為保證采樣頻率的有效性,必須將一個(gè)陡峭截止頻率的低通濾波器插入放大器與揚(yáng)聲 器之間,以消除絕大部分的射頻成分,這至少需要4個(gè)電感(考慮立體聲), 成本自然不會(huì)低。此外,表現(xiàn)在頻響方面,它只能對某一特定負(fù)載阻抗保證平坦的頻率響應(yīng)。

為何今日會(huì)盛行D類放大器呢?

在此我們不再詳述電路的細(xì)節(jié)運(yùn)作原理,單就結(jié)果特性來說明,A類放大具有最佳的信號(hào)傳真性(電壓波形幾乎無失真),但卻相當(dāng)耗用電能,一般來說電能利用率只有20%∼30%,舉例而言,倘若供應(yīng)100W電力給A類放大機(jī)(擴(kuò)大機(jī)),最后真正輸出到喇叭發(fā)聲功率的只有25W,其余的75W統(tǒng)統(tǒng)是放大系統(tǒng)運(yùn)作過程中的耗用,而且此一高耗能也會(huì)產(chǎn)生高廢熱,需要在放大晶體管上配裝厚高的散熱片來幫助散熱。雖然A類電能利用率差,但信號(hào)完整是其可取之處,所以依然用在高檔專業(yè)音響中,發(fā)燒友為了享受無失真的完美音質(zhì),不會(huì)太在乎多耗3倍的電能。

至于B類放大,其電能利用率較高,理想上可至75%,但卻有交越失真的問題,上下波形中有一者會(huì)遭部分截?cái)?,而無法全波完整放大,如此若用在音響系統(tǒng)就會(huì)有明顯的聲音粗糙變質(zhì)。至于C類放大比B類更糟,上下兩波形都失真,因此更無法用于傳真性的放大應(yīng)用中,多半只用在無線通信的RF射頻系統(tǒng)上。

既然A類波形佳、用電高,而B類卻是用電佳、波形稍差(介于A類與C類間),因此人們有了截補(bǔ)的想法,同時(shí)用上2個(gè)B類放大電路,將兩者所剩的完整半波予以合并,以此達(dá)到與A類相同的全波效果,此即是所謂的AB類放大(運(yùn)作電路來自2個(gè)B類,呈現(xiàn)效果卻近A類),且用電上依然低于A類,若要同樣實(shí)現(xiàn)一個(gè)輸出放大達(dá)25W的系統(tǒng),A類整體需要100W,AB類約只要66W,如此連散熱片的體積也可以因此精簡。今日絕大多數(shù)的消費(fèi)性音響及視聽設(shè)備都是用AB類。

D類放大:爭取更高的體積與用電效益

很明顯的,AB類是兼顧用電(也包含散熱、體積)要求及音質(zhì)要求的妥協(xié)性設(shè)計(jì),而本文所要談?wù)摰腄類也是如此,只是這次更加偏重在電路體積與電能利用率。

在此我們要稍微詳細(xì)地說明D類放大的原理,與ABC三類不同的,D類不是利用功率晶體管的線性工作區(qū)間特性來放大,不是用模擬原理來放大,而是用上電壓比較、脈寬調(diào)變等技術(shù)來放大,也因此有人稱D類放大為數(shù)字式功率放大或數(shù)字功放。

首先,D類放大會(huì)將原始的模擬信號(hào)波形,與比它更高頻率的三角波(或鋸齒波)進(jìn)行電壓比較(透過電壓比較器),如此便可將以振幅高低性表示的信號(hào)調(diào)變成以脈波寬窄性表示的信號(hào),此即是脈寬調(diào)變(Pulse Width Modulation;PWM),之后將PWM信號(hào)輸出到MOSFET場效晶體管上的閘極,以控制晶體管的導(dǎo)通、關(guān)閉,同時(shí)也在這個(gè)階段進(jìn)行信號(hào)功率放大,最后MOSFET的輸出端連接LC(電感、電容)低通濾波電路,將PWM的載波濾除,使原始信號(hào)波形重新呈現(xiàn)。

了解原理后,再進(jìn)一步去了解D類方式所呈現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)是以調(diào)變程序所形成的放大必然與原始信號(hào)有些出入,但在一般消費(fèi)性的音樂播放上依然可被接受,相對的D類放大提供了更多的益處,主要是極高的電能利用率,純理論上是100%運(yùn)用,實(shí)務(wù)上也經(jīng)常在80%、90%的層級(jí),比AB類更佳,也因此可再降低散熱片的倚賴性,甚至在低功率時(shí)可完全將散熱片舍棄。此外連同其相關(guān)組件所需占用的電路面積、體積,以及電路簡易性等,亦都是D類較優(yōu)異。

更簡單說,D類與AB類一樣是妥協(xié)性的設(shè)計(jì),在仍不錯(cuò)的音質(zhì)下進(jìn)行大幅的用電、體積精省,這正是今日掌上型、行動(dòng)式、手持式裝置所最鐘意的特質(zhì),現(xiàn)在絕大多數(shù)的手機(jī)、數(shù)字隨身聽、口袋電視、PDA、PMP等,其音效部分都實(shí)行D類放大器。

至此各位可能會(huì)說:我沒有設(shè)計(jì)手持裝置,不需要講究用電及電路體積,所以依然可用AB類放大器。但其實(shí)非行動(dòng)運(yùn)用也逐漸有實(shí)行D類放大器的趨勢,過去傳統(tǒng)模擬映像管電視有很大的體積,其機(jī)內(nèi)仍有寬??臻g可設(shè)計(jì)音效電路,散熱及用電也與映像管系統(tǒng)一并考慮,然而如今數(shù)字平面液晶電視、平面喇叭盛行,力求短小輕薄與低用電,這時(shí)就難以堅(jiān)持續(xù)用AB類放大器,一樣需要考慮用D類放大器。

同樣的,車內(nèi)音響及車用娛樂系統(tǒng)也是如此,車用電瓶的電力雖多于掌上型裝置的電池,但畢竟少于家用供電插座,加上車體與內(nèi)裝空間的限制,一樣有用電與體積的精省壓力,這時(shí)也會(huì)考慮用D類放大器。事實(shí)上市場也是如此發(fā)展,最迫切需要D類放大器的是手持裝置,因此初期的D類放大器皆屬低功率,即1W∼3W的數(shù)瓦層級(jí),之后開始有中功率(10W∼30W的數(shù)十瓦層級(jí))的出現(xiàn),而今更是達(dá)100W∼200W的高功率,D類放大器正日漸普遍,不再只是行動(dòng)設(shè)計(jì)需要,日益講究省電、短小輕薄的消費(fèi)性產(chǎn)品都有需求。
 

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉