功率放大器 简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统 的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺 口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种 程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 ②英文名称:Power Amplifier 功率放大器简介 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率 转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流 信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的阝倍,阝是三极管的交流放 大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电 流的B倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原 先的阝倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大,就 完成了功率放大。 编辑本段功率放大器种类 传统的数字语音回放系统包含两个主要过程: (1)数字语音数据到模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器DAC) 实现 (2)利用模拟功率放大器进行模拟信号放大,如A类、B类和AB类放 大器。从1980年代早期,许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器,这种 放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换,这样的放大器 通常称作数字功率放大器或者D类放大器。 1.A类放大器 A类放大器的主要特点是:放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近, 晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作,也可以推挽工作!
功率放大器 简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统 的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺 口,而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用,在某种 程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。 英文名称:Power Amplifier 功率放大器简介 利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率 转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流 信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的 β 倍,β 是三极管的交流放 大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电 流的 β 倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原 先的 β 倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大,就 完成了功率放大。 编辑本段功率放大器种类 传统的数字语音回放系统包含两个主要过程: (1)数字语音数据到模拟语音信号的变换(利用高精度数模转换器 DAC) 实现 (2)利用模拟功率放大器进行模拟信号放大,如 A 类、B 类和 AB 类放 大器。从 1980 年代早期,许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器,这种 放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换,这样的放大器 通常称作数字功率放大器或者 D 类放大器。 1.A 类放大器 A 类放大器的主要特点是:放大器的工作点 Q 设定在负载线的中点附近, 晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作,也可以推挽工作
由于放大器工作在特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。电路 简单,调试方便。但效率较低,晶体管功耗大,功率的理论最大值仅有25%,且 有较大的非线性失真。由于效率比较低现在设计基本上不在再使用。 2.B类放大器 B类放大器的主要特点是:放大器的静态点在(WCC,0)处,当没有信号 输入时,输出端几乎不消耗功率。在Vi的正半周期内,Q1导通Q2截止,输出 端正半周正弦波:同理,当V为负半波正弦波(如图虚线部分所示),所以必须 用两管推挽工作。其特点是效率较高(78%),但是因放大器有一段工作在非线性 区域内,故其缺点是“交越失真"较大。即当信号在-0.6V~0.6V之间时, Q1Q2都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃 3.AB类放大器 AB类放大器的主要特点是:晶体管的导通时间稍大于半周期,必须用 两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大,可以抵消偶次谐波失真。有 效率较高,晶体管功耗较小的特点。 4.D类放大器 D类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息 变换成PM(脉冲宽度调制或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PM或PDM 的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关放大器。 具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数 模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半 桥式和全桥式)和低通滤波器LC)等四部分组成。D类放大或数字式放大器。系 利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。 1.具有很高的效率,通常能够达到85%以上。 2.体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间。 3。无裂噪声接通 4.低失真,频率响应曲线好。外围元器件少,便于设计调试
由于放大器工作在特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。电路 简单,调试方便。但效率较低,晶体管功耗大,功率的理论最大值仅有 25%,且 有较大的非线性失真。由于效率比较低 现在设计基本上不在再使用。 2.B 类放大器 B 类放大器的主要特点是:放大器的静态点在(VCC,0)处,当没有信号 输入时,输出端几乎不消耗功率。在 Vi 的正半周期内,Q1 导通 Q2 截止,输出 端正半周正弦波;同理,当 Vi 为负半波正弦波(如图虚线部分所示),所以必须 用两管推挽工作。其特点是效率较高(78%),但是因放大器有一段工作在非线性 区域内,故其缺点是"交越失真"较大。即当信号在-0.6V~ 0.6V 之间时, Q1 Q2 都无法导通而引起的。所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。 3.AB 类放大器 AB 类放大器的主要特点是:晶体管的导通时间稍大于半周期,必须用 两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大,可以抵消偶次谐波失真。有 效率较高,晶体管功耗较小的特点。 4.D 类放大器 D 类(数字音频功率)放大器是一种将输入模拟音频信号或 PCM 数字信息 变换成 PWM(脉冲宽度调制)或 PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用 PWM 或 PDM 的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器,也称为开关放大器。 具有效率高的突出优点。数字音频功率放大器也看上去成是一个一比特的功率数 模变换器.放大器由输入信号处理电路、开关信号形成电路、大功率开关电路(半 桥式和全桥式)和低通滤波器(LC)等四部分组成。D 类放大或数字式放大器。系 利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号的。 1. 具有很高的效率,通常能够达到 85%以上。 2. 体积小,可以比模拟的放大电路节省很大的空间。 3. 无裂噪声接通 4. 低失真,频率响应曲线好。外围元器件少,便于设计调试
A类、B类和AB类放大器是模拟放大器,D类放大器是数字放大器。B 类和B类推挽放大器比A类放大器效率高、失真较小,功放晶体管功耗较小, 散热好,但B类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不 佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而D类放大器具有效率高低失真,频 率响应曲线好。外围元器件少优点。AB类放大器和D类放大器是目前音频功率 放大器的基本电路形式。 5.T类放大器 T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同,功率 晶体管也是工作在开关状态,效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率 放大器不同的是:1、它不是使用脉冲调宽的方法,Tripath公司发明了一种称 作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing(DPP)”的数字功率技 术,它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测 算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DP数字处理后,用于 控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶 体管的切换频率不是固定的,无用分量的功率谱并不是集中在载颊两侧狭窄的频 带内,而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。 3、此外,T类功率放大器的动态范围更宽,频率响应平坦。DDP的出现,把数字 时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面,线性度与传统B类功放 相比有过之而无不及。 编辑本段组成 射频功率放大器(FPA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射 机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的 放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能 馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放 大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技 术指标是输出功率与效率。除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以 避免对其他频道产生干扰
A 类、B 类和 AB 类放大器是模拟放大器,D 类放大器是数字放大器。B 类和 AB 类推挽放大器比 A 类放大器效率高、失真较小,功放晶体管功耗较小, 散热好,但 B 类放大器在晶体管导通与截止状态的转换过程中会因其开关特性不 佳或因电路参数选择不当而产生交替失真。而 D 类放大器具有效率高低失真,频 率响应曲线好。外围元器件少优点。AB 类放大器和 D 类放大器是目前音频功率 放大器的基本电路形式。 5.T 类放大器 T 类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制 D 类功率放大器相同,功率 晶体管也是工作在开关状态,效率和 D 类功率放大器相当。但它和普通 D 类功率 放大器不同的是:1、它不是使用脉冲调宽的方法,Tripath 公司发明了一种称 作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing (DPP)”的数字功率技 术,它是 T 类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测 算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过 DPP 数字处理后,用于 控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。2、它的功率晶 体管的切换频率不是固定的,无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频 带内,而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻”。 3、此外,T 类功率放大器的动态范围更宽,频率响应平坦。DDP 的出现,把数字 时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面,线性度与传统 AB 类功放 相比有过之而无不及。 编辑本段组成 射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射 机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的 放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能 馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放 大器。 射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技 术指标是输出功率与效率。除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以 避免对其他频道产生干扰
编辑本段功率放大器选购 [1]选择功率放大器的时候,首先要注意它的一些技术指标:1、输入阻 抗:通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小,一般会在5000-150000,数值 越大表示抗干扰能力越强:2、失真度:指输出信号同输入信号相比的失真程度, 数值越小质量越好,一般在0.05%以下:3、信噪比:是指输出信号当中音乐信 号和噪音信号之间的比例,数值越大代表声音越干净。 另外,在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿,如果您希望 加装低音炮,最好购买5声道的功放,通常2声道和4声道扬声器只能推动前后 扬声器,而低音炮只能再另配功放,5声道功放就可以解决这个问题,功率放大 器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。 编辑本段功率放大器原理 高频功率放大器用于发射级的末级,作用是将高频己调波信号进行功率 放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域 内的接收级可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率 放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频 功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤 波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器 宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又 称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的 直流能量转换成为高须交流输出。在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以 按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的 流通角为3600,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多 工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大, 只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力, 回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来 分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁
编辑本段功率放大器选购 [1]选择功率放大器的时候,首先要注意它的一些技术指标:1、输入阻 抗:通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小,一般会在 5000-15000Ω ,数值 越大表示抗干扰能力越强;2、失真度:指输出信号同输入信号相比的失真程度, 数值越小质量越好,一般在 0.05%以下;3、信噪比:是指输出信号当中音乐信 号和噪音信号之间的比例,数值越大代表声音越干净。 另外,在选购功率放大器的时候还要明确自己的购买意愿,如果您希望 加装低音炮,最好购买 5 声道的功放,通常 2 声道和 4 声道扬声器只能推动前后 扬声器,而低音炮只能再另配功放,5 声道功放就可以解决这个问题,功率放大 器的输出功率也要尽量大于扬声器的额定功率。 编辑本段功率放大器原理 高频功率放大器用于发射级的末级,作用是将高频已调波信号进行功率 放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域 内的接收级可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率 放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频 功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤 波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器; 宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又 称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的 直流能量转换成为高频交流输出。在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以 按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。甲类放大器电流的 流通角为 360o,适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o;丙类放大器电流的流通角则小于 180o。乙类和丙类都适用于大功率工作。 丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多 工作于丙类。但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大, 只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力, 回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。除了以上几种按电流流通角来 分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。丁
类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率 受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。 如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频 率可以提高。这就是戊类放大器。我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足 够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种 将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功 率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽 度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低, 但相对频带宽度却很宽。例如,自20至20000Hz,高低频率之比达1000倍。 因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率 高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万z),但相对频带很窄。例如,调 幅广播电台(535-1605kz的频段范围)的频带宽度为10kz,如中心频率取 为1000kz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高,则相 对频宽越小。因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这 后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于 甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙 类(某些特殊情况可工作于乙类)。近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采 用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频 率响应很宽的传输线作负载。这样,它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不 必重新调谐。综上所述可见,高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要 求输出功率大,效率高:它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同, 因而负载网络和工作状态也不同。 高频功率放大器的主要技术指标有:输出功率、效率、功率增益、带宽 和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的,在设计放大 器时应根据具体要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路 防止干扰是主要矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等。功 率放大器的效率是一个突出的问题,其效率的高低与放大器的工作状态有直接的 关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效 率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状
类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达 100%,但它的最高工作频率 受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。 如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频 率可以提高。这就是戊类放大器。我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足 够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种 将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。高频功率放大器和低频功 率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽 度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。低频功率放大器的工作频率低, 但相对频带宽度却很宽。例如,自 20 至 20000 Hz,高低频率之比达 1000 倍。 因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。高频功率放大器的工作频率 高(由几百 kHz 一直到几百、几千甚至几万 MHz),但相对频带很窄。例如,调 幅广播电台(535-1605 kHz 的频段范围)的频带宽度为 10 kHz,如中心频率取 为 1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。中心频率越高,则相 对频宽越小。因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。由于这 后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于 甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙 类(某些特殊情况可工作于乙类)。近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采 用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频 率响应很宽的传输线作负载。这样,它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不 必重新调谐。综上所述可见,高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要 求输出功率大,效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同, 因而负载网络和工作状态也不同。 高频功率放大器的主要技术指标有:输出功率、效率、功率增益、带宽 和谐波抑制度(或信号失真度)等。这几项指标要求是互相矛盾的,在设计放大 器时应根据具体要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标。例如实际中有些电路, 防止干扰是主要矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等。功 率放大器的效率是一个突出的问题,其效率的高低与放大器的工作状态有直接的 关系。放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。为了提高放大器的工作效 率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。但这些工作状