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A类B类AB类和D类功率放大器有什么区别

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标签:晶体管(1034)放大电路(537)功率放大器(825)MOSFET(1467)

  首先根据功放不同的放大类型可分为:Class A(A 类也称甲类)、Class B(B 类也称乙类)、Class AB(AB 类也称甲乙类)、Class D(D 类也称数字类)。以上都是汽车上常见的功放器

  1、纯甲类功率放大器

  纯甲类功率放大器又称为A 类功率放大器(Class A),它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时,晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量,但失真率极低。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见,像意大利的Sinfoni 高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

  2、乙类功率放大器

  乙类功率放大器,也称为B 类功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器,但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B 类功放在工作时,晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说,在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭,两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分,完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候,常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下,所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中,其实早期许多的汽车音响功放都是B 类功放,因为它的效率比较高。

  3、甲乙类功率放大器

  甲乙类功率放大器也称为AB 类功率放大器(Class AB),它是兼容A 类与B 类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A 类功放严重。当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时,正负通道的工作刚好相反。AB 类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真,但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A 类和B 类功放,AB 类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。

  4、D 类功率放大器

  D 类放大器与上述A,B 或AB 类放大器不同,其工作原理基于开关晶体管,可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通,因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右),在理想情况下可达100%,而相比之下AB 类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面,开关工作模式也增加了输出信号的失真。D 类放大器的电路共分为三级:输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。D 类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。利用PWM 能将音频输入信号转换为高频开关信号,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。

  在 D 类放大器中,比较器的输出与功率放大电路相连,功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代双极型晶体管(BJT),这是由于前者具有更快的响应时间,因而适用于高频工作模式。D 类放大器需要两只MOSFET,它们在非常短的时间内可完全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFET 完全导通时,其管压降很低;而当MOSFET 完全截止时,通过管子的电流为零。两只MOSFET 交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快,因而效率极高,产生的热量很低,所以D 类放大器不需要很大的散热器。

  D 类功放还有其它许多的称法,如T 类等,它们都是D 类功放的一种变形。在实际应用中,直到1980 以后,由于MOSFET 的出现,这种开关式功放才得以迅速发展。在实际的发展过程中,虽然有高效率,但同时也有高失真,高噪声以及较差的阻尼因素。随着技术的发展,这类缺陷将越来越少,估计未来D 类功放在汽车音响领域中会得到更加广泛的应用。

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