纯甲类功率扩展器又称为A类功率扩展器(Class A),它是一种彻底的线性扩展办法的扩展器。在纯甲类功率扩展器作业时,晶体管的正负通道不管有或没有信号都处于常开状况,这就意味着更多的功率耗费为热量。纯甲类功率扩展器在汽车音响的运用中比较少见,像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率扩展器。这是由于纯甲类功率扩展器的功率十分低,一般只要20-30%,音响发烧友们对它的声响体现津津有味。
小信号扩展器首要包括:共射极扩展器、共基极扩展器、共集极扩展器,假如这种小信号扩展器能够对信号进行完好扩展,那就就能够称为ClassA扩展器。
在信号输入周期都是导通的状况(包括正周波和负周波),因而即使是没有信号输入时,功放也是继续在耗电,也因而A类有最好的线性度,而不会发生B类、AB类的交互失真(Crossover Distortion)问题。A类扩展能在扩展输入信号(蓝色)的一同,到达最小失真的输出信号(绿色)
虽然A类能供给最低失真的音色,但它的功率只在15%-30%之间,大部分的电能都化作温度流失了,所以机身温度都很烫,根据散热考虑机器也只能做的很大台又粗笨,在高温高电流的环境下扩展组件(晶体管or真空管)也经常需求替换。
由于A类扩展的声响有十分低的失真度,即使缺点甚多,仍有许多音响发烧友乐意花大钱寻求几乎没有失真的音色。
小信号扩展器的输入信号起伏很小,而且输出的改变起伏也很有限,如图所示,Ic以及Vce在各自的静态作业点(ICQ、VCEQ)上、下有限的规模内改变,而ClassA扩展器不同,如图所示,为了取得最大极限的功率输出,它的Ic以及Vce都都在各自的极限规模内进行改变,关于Ic来说,这个极限规模是0~Ic(sat);关于Vce来说,这个极限规模是0~Vce(cutoff)。
从上图的右图能够揣度,假如Q点在 AC负载线的中心,则ClassA扩展器能够取得最大的输出信号,在抱负情况下,Ic能够从静态作业点ICQ变大到其饱满值Ic(sat)处,或变小到截止值0。假如输入信号的改变起伏超越必定规模,使得扩展器进入饱满或许截止状况,则会呈现下图所示的失真。
假如Q点违背中心而趋向饱满区或许截止区,则会呈现下图所示的饱满失真或截止失真——Q点偏饱满区时为饱满失真,Q点倾向截止区的为截止失真。
功率扩展器与小信号扩展器相同,在对信号扩展的一同需确保输出与输入的一致性。所以,把Q点放到AC负载线中心关于ClassA扩展器来说能够取得最大的输出信号且防止失真。
乙类功率扩展器,也称为B类功率扩展器(Class B),它也被称为线性扩展器,可是它的作业原理与纯甲类功率扩展器彻底不同。B类功放在作业时,晶体管的正负通道一般是处于封闭的状况除非有信号输入,也便是说,在正相的信号过来时只要正相通道作业,而负相通道封闭,两个通道绝不会一同作业,因而在没有信号的部分,彻底没有功率丢失。可是在正负通道敞开封闭的时分,常常会发生跨过失真,特别是在低电平的情况下,所以B类功率扩展器不是真实意义上的高保真功率扩展器。在实践的运用中,其实前期许多的汽车音响功放都是B类功放,由于它的功率比较高。
由于A类扩展实在是很没功率,B类扩展就选用不同的规划办法,别离有两个输出扩展器来处理音频信号的正波和负波,再由晶体整合输出,处理正波的在作业时,担任负波的就中止,反之亦然。因而B类扩展能够有挨近80%的转化功率。
但B类扩展有一个首要的问题是在两个输出扩展器一开一关之间,会导致正负波交点的线性不接连,也便是前面说到的交越失真(Crossover Distortion),使声响较为粗糙。
纯B类功放较少,由于在信号十分低时失真十分严峻,所以交越失真令声响变得粗糙。B类功放的功率均匀约为75%,发生的热量较A类机低,容许运用较小的散热器。乙类功放一般的作业办法分为OCL和BTL,BTL能够供给更大的功率,现在绝大部分的功率集成电路都能够用两块组成BTL电路。
B类扩展器的晶体管只在半个周期或许说正弦波的180度内导通,看上图,这样的扩展器看似没有什么用途,由于它导致了信号的失真。不过,假如你将两个晶体管结合起来运用,一个用来扩展正半周,另一个用来扩展负半周,然后再将两者组合起来,那个整个波形就都得到了扩展。这样的扩展器称作推挽式扩展器。
像B类扩展器这种规划的长处是电路的功率更高,不过此类扩展器在正弦波过零点的邻近会导致信号的交越失真,这是由于晶体管不或许精确地在零点方位上导通和封闭。为了去掉交越失真,人们规划了AB类扩展器,它容许晶体管在输入正弦波信号高于180度导通,它容许小电流不间断地活动,其结果是失真根本消除但功率较低。
甲乙类功率扩展器也称为AB类功率扩展器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种规划。当没有信号或信号十分小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放功率损耗严峻。当信号是正相时,负相通道在信号变强前仍是常开的,但信号转强则负通道封闭。当信号是负相时,正负通道的作业刚好相反。AB类功率扩展器的缺点在于会发生交越失真,可是相关于它的功率比以及保真度而言,都优于A类和B类功放,AB类功放也是现在汽车音响中运用最为广泛的规划。
和B类扩展相同,AB类扩展也有两个输出扩展器别离处理正波和负波,不同的是输出扩展器导通的时间大于B类的半个周期,在音量小时用A类的扩展办法,音量大时运用B类的扩展办法,因而能够有更佳的线性度,让交越失真(Crossover Distortion)的程度小于B类。
规划具有高功率和低失真的扩展器的最佳办法便是AB类扩展器,它是B类装备和A类装备的结合,然后发生了AB类扩展器电路。因而该扩展电路的输出级结合了A类和B类扩展器的长处,也削减了失真和低功率的问题。
AB类扩展器电路规划考虑了两个晶体管T1和T2。晶体管T1为NPN型,晶体管T2为PNP型。两个正向偏置二极管D1和D2串联衔接,以操控VBE(发射极-基极电压)由于温度改变引起的改变,如下面电路图所示。电阻R1与D1串联,电阻R2与D2串联。
普通机10瓦的AB类功扩展约在5瓦以内用A类作业,由于倾听音乐时所需求的功率只要几瓦,因而AB类功放在大部分时间是用A类功放作业方式,只在呈现音乐瞬态强音时才转为B类。这种规划能够取得优秀的音质并提高功率削减热量,是一种较为合乎逻辑的规划。有些AB类功放将偏流调得甚高,令其在更宽的功率规模内以A类作业,使声响挨近纯A类机,但发生的热量亦相对添加。
其实ClassC是作业在失真状况的!丙类前期是用于射频功率扩展的~由于调频类射频输出是能够运用的,通过调理频率来载波,一切信号即使是失真,可是并不影响其频率~可是近期有部分发烧友,由于它的高功率,也有在研讨把它运用于音频的方向。可是最近比较盛行的D类功率也很高,还有T类功放。
C类扩展器用于射频信号,且一般是功率扩展器。它们只容许晶体管在输入正弦波信号的不到180度内导通,一般在90度到150度的规模。它发生的失真极大,但是由于这种扩展器的输出级是由电感器和电容器构成的LC调谐电路,它谐振在作业频率上,因而能够消除失真。这类扩展器具有极高的功率。
在C类扩展器中,MOS管起着开关的效果,由输入信号来注册和关断,如图所示,当MOS管导通时,电容会充电到直流电源的电压,与此一同,电流流过电感,在其周围树立一个磁场。当晶体管关断时,电感和电容开端交流能量,并在这个LC电路中树立起一个频率为谐振频率的振动。这便是所谓的储能电路,所以储存在储能电路中的能量发生出一个扩展的正弦波输出。
换一种办法来看,晶体管开关使输入失真,发生的脉冲波形富含谐波,但储能电路起到了带通滤波器的效果,它只让基波通过,而谐波被滤掉了。
D类扩展器与上述A,B或AB类扩展器不同,其作业原理根据开关晶体管,可在极短的时间内彻底导通或彻底截止。两个晶体管不会在同一时间导通,因而发生的热量很少。这种类型的扩展器功率极高(90%左右),在抱负情况下可达100%,而比较之下AB类扩展器仅能到达78.5%。不过另一方面,开关作业方式也添加了输出信号的失真。D类扩展器的电路共分为三级:输入开关级、功率扩展级以及输出滤波级。D类扩展器作业在开关状况下能够选用脉宽调制(PWM)方式。运用PWM能将音频输入信号转化为高频开关信号,通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较,当反相端电压高于同相端电压时,输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时,输出为高电平。
D类功放的运作原理比较特别一些,运用从模仿波形信号和开关式电源快速导通和封闭的高频三角波形进行电压的比较,透过两个波形的交点,能够取得用宽窄表明的脉波信号Pulse Width Modulation(PWM),这归于一种数字采样。这个高振幅的输出通过低通滤波器(LowPass Filter)进行把三角波的高频滤掉,变回能推进喇叭单体的模仿信号。
采样三角波(赤色)和讯源波形(蓝色)的交点,转化成宽窄纷歧的矩形脉冲波信号。
D类的长处在于有十分高的功率(约90%),高功率也意味着不会有过多的散热需求,机身也能做的更轻盈。虽然前期的D类声响体现较差,但技能的前进也让他的音色越来越优异。D类功放常用于耳机扩展器、地板型音箱头号便携型的产品。
D类扩展器是一种特别的扩展器,精确的来说它不是一种真实的线性扩展器,它是由晶体管开关组成的。如上图所示,这种扩展器对输入的模仿信号进行斩波,得到不同宽度的高频脉冲,这个进程叫做PWM脉宽调制。
要扩展的正弦波音频信号同一个高频三角波一同,被送到比较器的输入端,当三角波和正弦波值持平时,比较器的输出就会发生切换,由此发生的PWM信号再被反应到MOS管开关,以使信号更大。然后,这个高振幅的输出通过一个电容和电感构成的低通滤波器进行滤波,变回模仿信号。
大多数D类扩展器是音频扩展器,它们的负载是喇叭。在功率低于几瓦的时分,一切电路都是做成集成电路的,而关于大功率的时分,MOS管较大,需求做成插件的办法。
此类扩展器的最大长处在于,相同的输出功率下,它们更为高效。AB类的功率或许只要百分之二十到三十,而D类扩展器能够超越百分之九十。这意味着此类扩展器体积较小,耗电更少,发热较少。而且十分适合于便携式设备,如手机和MP3等。
D 类扩展器是A、B、AB、C 和 D 段中功率功率最高的扩展器类别。它具有较小的散热量,因而需求较小的散热器。该电路需求各种开关元件,例如具有低导通电阻的 MOSFET。
它是数字音频播放器或操控电机中广泛运用的拓扑。但咱们应该记住,它不是数字转化器。虽然关于更高的频率,D 类扩展器并不是一个完美的挑选,由于它在少量情况下具有带宽约束,详细取决于低通滤波器和转化器模块的功用。
通过微机和I2C总线的操控,它完成对音量、音色、灵敏度、高音、低声、平衡音的主动调理,完成了智能化的“数字功率扩展器”。
1、Tripath公司发明晰一种称作数码功率扩展器处理器“Digital Power Processing (DPP)”的数字功率技能,它是T类功率扩展器的中心。它把通讯技能中处理小信号的习惯算法及猜测算法用到这儿。输入的音频信号和进入扬声器的电流通过DPP数字处理后,用于操控功率晶体管的导通封闭。然后使音质到达高保真线性扩展。
2、T类功率扩展器的动态规模更宽,频率响应平整。DDP的呈现,把数字年代的功率扩展器推到一个新的高度。在高保真方面,线性度与传统AB类功放比较有过之而无不及。
3、它的功率晶体管的切换频率不是固定的,无用重量的功率谱并不是会集在载频两边狭隘的频带内,而是分布在很宽的频带上。
E类扩展器是一种选用开关拓扑结构、作业在射频的高效功率扩展器。单极开关元件和调谐电抗网络是与 E 类扩展器一同运用的首要组件。
F类是谐波方面的高阻抗扩展器。它能够运用方波或正弦波驱动。关于正弦波输入,该扩展器能够运用电感器进行调谐,并可用于添加增益。