一、甲類(A類)功放:

輸出功率較小,耗電量大,但失真小,比較少用。

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功率放大器分類解析

功率放大器通常根據(jù)其工作狀態(tài)分為五類。即甲類(A)、乙類(B)、甲乙(AB)類、數(shù)字(D)類

一、甲類(A類)功放:

輸出功率較小,耗電量大,但失真小,比較少用。

A類放大器的輸出晶體管(或電子管)的工作點(diǎn)在其線性部分中點(diǎn),不論信號(hào)電平如何變化,它從電源取出的電流總是恒定不變,它是低效率的,用作聲頻放大時(shí)由于信號(hào)幅度不斷變化,其實(shí)際效率不可能超過(guò)25%,可由單管或推挽工作。甲類放大器的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)交越失真和開關(guān)失真,而且諧波分量中主要是偶次諧波,在聽感上低音厚實(shí)、中音柔順溫暖、高音清晰利落、層次感好,十分討人喜歡。但一直因?yàn)楹碾姸,效率低,容易發(fā)熱和對(duì)散熱要求高而未能在大功率的放大器中得到廣泛應(yīng)用。由于器件長(zhǎng)期工作于大電流高溫下,容易引起可靠性和壽命方面的問題,而且整機(jī)成本高,所以制造甲類功率放大器出名的廠家,現(xiàn)在已大多停止生產(chǎn)晶體管甲類功率放大器。

二、乙類(B)放放:

乙類(B)放大器的偏置使推挽工作的晶體管(或電子管)在無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),處于低電流狀態(tài),當(dāng)加上驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),一對(duì)管子中的一只在半周期內(nèi)電流上升,而另一只管子則趨向截止,到另一個(gè)半周時(shí),情況相反,由于兩管輪流工作,必須采用推挽電路才能放大完整的信號(hào)波形。乙類放大器的優(yōu)點(diǎn)是效率較高,理論上可達(dá)78%,缺點(diǎn)是失真較大。

三、甲乙類(AB)AB類功放:

輸出功率大,耗電量中等,但失真等比A類大,目前我們大量使用這類功放。

AB類功放放大器在低電平驅(qū)動(dòng)時(shí),放大器為甲類工作,當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電平時(shí),轉(zhuǎn)為乙類工作。甲乙類放大器的長(zhǎng)處在于它比甲類提高了小信號(hào)輸入時(shí)的效率,隨著輸出功率的增大,效率也增高,雖然失真比甲類大,然而至今仍是應(yīng)用最廣泛的晶體管功率放大器程式,趨向是越來(lái)越多的采用高偏流的甲乙類,以減少低電平信號(hào)的失真。現(xiàn)在汽車功放多數(shù)都是用這種方式。

四、數(shù)字(D)D類功放:

是近幾年出現(xiàn)的一種新型功放(數(shù)字功放)。它最大優(yōu)點(diǎn)是功耗極小。它通常采用耐二次擊穿、開關(guān)轉(zhuǎn)換效率極高的揚(yáng)效應(yīng)管。效率可達(dá)90%以上。(普通A類和AB類功放的最高效率不超過(guò)50%)這就音響著耗電小,散熱要求低,易集成化大批量生產(chǎn)。另一優(yōu)點(diǎn)是失真小,轉(zhuǎn)換時(shí)間快,瞬態(tài)反應(yīng)快、精確,特別適應(yīng)于爆發(fā)力要求較高的重低單功放,在汽車音響里有取代其它功放的趨勢(shì)。

D類功放放大器與傳統(tǒng)的模擬功放是兩種不同的工作原理,它屬于開關(guān)型的音頻功放,D類使用的是PWM技術(shù),是一種開關(guān)頻率隨著時(shí)鐘脈沖周期而變化的放大器。在大功率應(yīng)用場(chǎng)合,數(shù)字功放同時(shí)具有頻率響應(yīng)寬,大動(dòng)態(tài)范圍和良好的瞬態(tài)響應(yīng)。他的優(yōu)點(diǎn)是失真小、抗干擾能力強(qiáng)、散熱器面積小、體積小重量輕、電源功耗小、轉(zhuǎn)換效率高、具有甲乙類的音質(zhì)。目前主要是成本較貴,雖著現(xiàn)在軟硬件技術(shù)的發(fā)展成本降低,數(shù)字功放的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多

五、功放的主要性能指標(biāo):

功放的主要性能指標(biāo)有輸出功率,頻率響應(yīng),失真度,信噪比,、輸入靈敏度,輸入阻抗,輸出阻抗,阻尼系數(shù),負(fù)載能力,工作電壓等。

1.輸出功率:?jiǎn)挝粸閃,由于各廠家的測(cè)量方法不一樣,所以出現(xiàn)了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率,最大輸出功率,音樂輸出功率,峰值音樂輸出功率。

音樂功率(PMPO):是指輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下,功放對(duì)音樂信號(hào)的瞬間最大輸出功率。音樂信號(hào)瞬間能達(dá)到的峰值電壓來(lái)計(jì)算的輸出功率,其商業(yè)意義大于實(shí)際作用。PMPO功率可以比國(guó)際公認(rèn)的有效值額定輸出功率(RMS)高出3至4倍,例如早期的手提式收錄機(jī)每聲道RMS功率僅4、5瓦,但采用PMPO來(lái)標(biāo)示,數(shù)值一下就可以增大到20W左右。

峰值功率:是指在不失真條件下,將功放音量調(diào)至最大時(shí),功放所能輸出的最大音樂功率。

額定輸出功率:當(dāng)諧波失真度為10%時(shí)的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。額定功率對(duì)功放來(lái)說(shuō),額定功率一般指能夠連續(xù)輸出的有效值(RMS)功率;對(duì)音箱來(lái)說(shuō),額定功率通稱指音箱能夠長(zhǎng)期承受這一數(shù)值的功率而不致?lián)p壞,這不意味著一定需要這么大功率的功放才推得動(dòng),音箱的驅(qū)動(dòng)難易主要由其靈敏度和阻抗特性來(lái)決定。也不意味著不能配輸出功率大于音箱額定功率的功放。正如開汽車一樣,駕駛300公里時(shí)速的跑車不等于就會(huì)發(fā)生車禍,你可以不開那么快。同樣,只要音量不盲目加大,大功率功放一樣可以配小功率音箱通常來(lái)說(shuō),峰值功率大于音樂功率,音樂功率大于額定功率,一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。

2.頻率響應(yīng):表示功放的頻率范圍,和頻率范圍內(nèi)的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝[db]表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20HZ--20KHZ正負(fù)1db.這個(gè)范圍越寬越好。一些極品功放的頻響已經(jīng)做到0--100KHZ。

失真度:理想的功放應(yīng)該是把輸入的訊號(hào)放大后,毫無(wú)改變的忠實(shí)還原出來(lái)。但是由于各種原因經(jīng)功放放大后的信號(hào)與輸入信號(hào)相比較,往往產(chǎn)生了不同程度的畸變,這個(gè)畸變就是失真。用百分比表示,其數(shù)值越小越好。HI-FI功放的總失真在0。03%--0。05%之間。功放的失真有諧波失真,互調(diào)失真,交叉失真,削波失真,瞬態(tài)失真,瞬態(tài)互調(diào)失真等。

3.信噪比:是指功放輸出的各種噪聲電平與信號(hào)電平之比,用db表示,這個(gè)數(shù)值越大越好。一般家用HI-FI功放的信噪比在60db以上。

輸入靈敏度:這是針對(duì)不同廠家,不同品牌的主機(jī)、前級(jí)音源而設(shè)置的調(diào)校電平,范圍由100mv~4V甚至更高,調(diào)音時(shí)須與音源匹配。

輸入阻抗:一般要求功放輸入阻抗要高,輸出阻抗要低,輸入阻抗越高,能更有效地阻隔各類雜訊,常見值為10KΩ或更高。

4.輸出阻抗:對(duì)揚(yáng)聲器所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻,稱做輸出阻抗。

阻尼系數(shù):該系數(shù)由額定負(fù)載(4Ω)輸出阻抗計(jì)算出來(lái),普遍認(rèn)為:輸出阻抗越小,阻尼系數(shù)越高,則該功放越好。事實(shí)上高素質(zhì)的功放,比值大多在50以上,個(gè)別甚至超過(guò)500,雖然有專家認(rèn)為50左右的阻尼系數(shù)已經(jīng)足夠,但以我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷,系數(shù)高,則線材要求可放寬。相對(duì)地,系數(shù)過(guò)高會(huì)影響音色,但對(duì)低音表現(xiàn)有幫助。

負(fù)載能力:家用功放一般是8Ω/4Ω兩種;車用功放在立體聲時(shí)為2Ω至8Ω;橋接時(shí)為4Ω至8Ω。但個(gè)別特別設(shè)計(jì)的功放,阻抗可以低至0.1Ω,能力不凡。這個(gè)時(shí)候,一臺(tái)功放,則可以并接幾十個(gè)低音單元,營(yíng)造理想的聲壓級(jí)(聲壓指聲音對(duì)人耳產(chǎn)生的壓強(qiáng),它是衡量音響系統(tǒng)能力的標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)槁晧涸礁邔?duì)系統(tǒng)的要求越高,國(guó)內(nèi)最高記錄越為141.5dB、國(guó)外為176.5dB)。就如那些車內(nèi)幾十個(gè)低音喇叭,能把玻璃都震爛的面包車,不過(guò)這個(gè)場(chǎng)境,恐怕要在音響比賽時(shí)才能見到。

五、汽車功放

一般在10V~15V范圍內(nèi)正常工作。

①功放的基本設(shè)置功能:

從功能上看,現(xiàn)時(shí)的功放產(chǎn)品大多數(shù)都已具備下列功能。

電子分音(Crossover)。此項(xiàng)功能設(shè)置分三種選擇:FULL—全音;HP:高通—只讓分頻點(diǎn)(如80Hz)以上的頻率通過(guò),此設(shè)置主要用于中、高音揚(yáng)聲器;LP:低通—只讓分頻點(diǎn)(如80Hz)以下的頻率通過(guò),此設(shè)置主要用于低音揚(yáng)聲器。其中有一些還設(shè)置為分頻點(diǎn)可調(diào)式,可因應(yīng)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)定分頻點(diǎn),有些則固定在80Hz、100Hz、120Hz這幾個(gè)頻率上。

②信號(hào)輸入(lineinput)選擇:有RCA信號(hào)(低電壓)和主機(jī)喇叭線(高電平)兩種輸入方式。其中要獲得良好的音質(zhì)可選擇RCA信號(hào)輸入(理想的頻響以及優(yōu)異的信噪比,但前提是主機(jī)有RCA輸出),若主機(jī)無(wú)RCA輸出或保留原車主機(jī)的情況下,就只有選用帶高電平輸入的功放。另外,很多功放產(chǎn)品都帶一組或兩組的信號(hào)輸出(lineouput),將信號(hào)傳送到另一臺(tái)功放,這不僅可以節(jié)省分音器的費(fèi)用,更可以保證有出色的音質(zhì),因?yàn)椴煌纳碳以谛盘?hào)輸出不夠分配時(shí)所采用的做法各異,有的處理手法會(huì)令音質(zhì)變差。

③輸入增益調(diào)整(Gain):此旋鈕是用于調(diào)整功放的輸入電壓與主機(jī)傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)電壓達(dá)到最理想的匹配狀態(tài),以保證聲音不會(huì)有任何的失真。

④橋接輸出(bridged):當(dāng)功放采用橋式接法后,輸出功率一般可以提高2倍,從而使它在需要的時(shí)候又多了一種用途(如用來(lái)推超低音揚(yáng)聲器)。

⑤音調(diào)調(diào)節(jié):有相當(dāng)部分產(chǎn)品設(shè)置有低音(Bass)、高音(Tweeter)調(diào)節(jié),可分別在45Hz、10KHz兩個(gè)頻率進(jìn)行提升或衰減,調(diào)整范圍在0dB-12dB之間,能令重播的低音更加豐滿、深沉,高音更加清晰、透明。

功放與揚(yáng)聲器的搭配

⑥功放與揚(yáng)聲器的搭配主要是功率搭配、阻抗匹配、頻率匹配以及風(fēng)格搭配。

功率匹配:

通常人們把可能導(dǎo)致?lián)P聲器線圈燒毀的主要因素歸結(jié)為功率放大器的功率比揚(yáng)聲器大所造成的。所以進(jìn)行搭配時(shí),揚(yáng)聲器的功率比功放大,這就是一個(gè)常見的誤區(qū)。其實(shí)這樣的搭配才容易燒毀。原因是:如功放的額定功率為100W,揚(yáng)聲器的額定功率為200W,當(dāng)連成系統(tǒng)后,一旦提高音量使功放輸出功率達(dá)到100W左右時(shí),功放已處在滿負(fù)荷狀態(tài)。揚(yáng)聲器負(fù)荷才一半。如果繼續(xù)提高音量,功放就進(jìn)入超負(fù)荷狀態(tài)。也就是說(shuō)功放開始進(jìn)入“削波失真”。這種失真信號(hào)能產(chǎn)生類似直流的電信號(hào),很輕易就能燒毀揚(yáng)聲器的音圈。這是因?yàn)橐羧υ谥绷鲿r(shí)阻抗很小電流會(huì)很大,對(duì)于輸入功率為200W的揚(yáng)聲器來(lái)說(shuō),失真率為50%的150W電信號(hào)比無(wú)失真的300W電信號(hào)更加容易燒毀揚(yáng)聲器的音圈。所以保持功放的余量是系統(tǒng)搭配的重要條件。一般習(xí)慣選用功放功率略大于或等于揚(yáng)聲器的額定功率。

阻抗匹配反應(yīng)了輸入電路與輸出電路之間的效率傳輸關(guān)系。當(dāng)電路實(shí)現(xiàn)阻抗匹配時(shí),將獲得最大功率輸出。反之得不到最大功率輸出,還可能對(duì)電路產(chǎn)生損害。如揚(yáng)聲器的阻抗遠(yuǎn)小于功放的輸出阻抗,會(huì)使功放處于過(guò)載狀態(tài),而損壞功放。如揚(yáng)聲器的阻抗遠(yuǎn)高于功放的輸出阻抗,會(huì)使輸出電壓升高,不利于功放工作,產(chǎn)生失真,還將使功放過(guò)電壓而損壞。

在什么情況下才能輸出最大功率呢?根據(jù)歐姆定律I=E/(r+R)和電功率定律P=IR,可以推導(dǎo)出P=IR=【E/(r+R)】R。整理后得P=ER/(R-r),因?yàn)镋和R都為常量。要得到P最大,只能分母最小,即(R-r)=0,也就是R=r這樣才能得到最大功率。這就是要求功放的輸出阻抗要與音箱輸入阻抗相匹配的道理。

功放的雙路輸出和橋接的單路輸出

當(dāng)功放雙路輸出用橋接時(shí),如果阻抗不變,輸出電流增大一倍。根據(jù)電功定律P=I×V。當(dāng)電流大一倍時(shí),功率增大四倍,將燒壞功放。所以橋接時(shí),音箱阻抗要加大一倍。如雙路輸出負(fù)載4歐姆,橋接時(shí)要8歐姆(功放有特別表明除外)。

頻率匹配

由于高、中、低音揚(yáng)聲器的工作頻率不同,根據(jù)這特點(diǎn)功放通常分為全頻段功放和低音專用功放。低頻專用功放250HZ以下才能保證失真小于1%。當(dāng)頻率超過(guò)250HZ以上失真度急劇增加。所以不要試圖用低音專用功放推動(dòng)中高音揚(yáng)聲器。全頻段功放通常采用AB類功放,功率損耗較大。所以濾除低頻段的信號(hào),把它設(shè)置在高通狀態(tài),只推動(dòng)中高音揚(yáng)聲器,節(jié)省功率,保證中高音音質(zhì)的最佳選擇,如后聲場(chǎng)。所以要求功放的工作頻率與揚(yáng)聲器的工作頻率相匹配。功放和揚(yáng)聲器只有做到二者之間阻抗匹配、功率匹配、頻率匹配才能發(fā)揮最大作用。

⑦風(fēng)格的搭配:日本、美國(guó)的器材,都有意識(shí)地對(duì)低頻、高頻進(jìn)行補(bǔ)償,聲音往往不及歐洲的產(chǎn)品平衡?谖陡鳟悾T君自己體味吧。

⑧功放在車上的安裝:

諸多介紹想必已令各位認(rèn)識(shí)到功放對(duì)整個(gè)音響系統(tǒng)的重要性。由于功放在音響中“勞苦功高”,要保證功放的正常發(fā)揮安裝工作非常重要。

首先在車上安裝功放,除了要考慮與喇叭的匹配之外,電力的供給,包括線材的考量,合理布線,都應(yīng)事先注意。安裝時(shí),各類線材要避免短路,最好絕緣安裝,如加密度板(此種為特制的木板、常用做音箱制作,又稱木糠板),避免直接釘在車身鐵皮上面,并發(fā)噪音。

目前的汽車音響安裝工藝,特別是Hi-end級(jí)的設(shè)計(jì),往往非常注重安裝工藝,車尾箱的系統(tǒng)布局美輪美奐。功放的魅力通過(guò)精湛的工藝被藝術(shù)地展現(xiàn)出來(lái)。這可不僅僅是一件賞心悅目的快事,個(gè)中的技術(shù)要求非常嚴(yán)謹(jǐn)。