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功率放大器原理分类及特点等知识介绍

2020-01-17 00:19:46来源:励志吧0次阅读

功率放大器原理、分类及特点等知识介绍

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。当然,对于功率放大器,我们需要了解的内容很多,下面就来为大家一一介绍:功率放大器原理、分类、特点、基本组成、技术指标、使用注意事项、十大品牌及选购技巧。

功率放大器原理

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。

功率放大器分类

一、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,效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。

二、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,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。

三、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。

四、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。

功率放大器的特点

1、能够输出较大的功率,这里所指的大功率通常是指1W以上的功率;

2、具有较高的功率转换效率,功率放大器是一种能量转换电路,因此转化效率是功率放大器的重要指标之一,假设Po是路的输出功率,Ps是直流电源提供的功率,Pc是管耗,则转化效率定义为?=Po/Ps*100%;

3、具有较小的非线性失真,总谐波失真系数(THD),用输出信号的总谐波分量的均方根值与基波分量有效值的百分比来表示,谐波失真是由于系统的不完全线性造成的;

4、功率管散热问题:功率管是电路中最易损坏的器件,主要原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值,功率管的耗散功耗取决于管子内部集电极的结温,当温度超过管子所能承受的最高温度时,管子电流急剧增大而使晶体管烧坏(硅管的温度120℃~200℃,锗(zhe)管的温度为85℃左右。

功率放大器的基本组成

功率放大器通常由3部分组成:前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。

1、前置放大器起匹配作用,其输入阻抗高(不小于10kΩ),可以将前面的信号大部分吸收过去,输出阻抗低(几十Ω以下),可以将信号大部风传送出去,同时,它本身又是一种电流放大器,将输入的电压信号转化成电流信号,并给予适当的放大;

2、 驱动放大器起桥梁作用,它将前置放大器送来的电流信号作进一步放大,将其放大成中等功率的信号驱动末级功率放大器正常工作,如果没有驱动放大器,末级功率放大器不可能送出大功率的声音信号;

3、末级功率放大器起关键作用,它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号,带动扬声器发声,它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标。

功率放大器的技术指标

1、额定功率:

是指连续的正弦波功率,在1kHz正弦波输入及一定的负载下,谐波失真小于1%所输出的功率,表示成W/CH(瓦/声道),一般来说,额定功率越大,造价越高。

2、总谐波失真:

是指高次谐波占基波的百分比,总谐波失真越小越好,好的功率放大器的总谐波失真能达到0.02%

3、转换率:

单位时间上升的电压幅度,单位为伏/微秒,它反映了功率放大器对瞬态声音信号的跟踪能力,是一种瞬态特性指标。

4、阻尼因子:

其定义为功率放大器的负载阻抗(大功率管内部电阻加上音箱的接线线阻),例如8Ω:0.04Ω=200:1,一般要求比值比较大,但不能太大,太大会觉得扬声器发声单薄,太小则会使声音混浊,声音层次差,声像分布不佳。

5、输出阻抗:

通常有8Ω、4Ω、2Ω等值,此值越小,说明功率放大器负载能力越强。就单路而言,额定负载为2Ω的功率放大器,可以带动4只阻抗为8Ω的音箱发声,并且失真很小。

功率放大器的使用注意事项

1、在音响系统接通电源之前,先应将功放的输入电平调到最小位置,调音台的音量推子也推到最小,接通电源时,应先打开其他音响设备的电源,最后才打开功放的电源;关电源时,先将功放的输入电平控制和调音台的音量推子关到最小,然后先关掉功放,再关其他设备的电源,上述操作步骤可避免开关机冲击信号损坏音箱和功放,可能的话配备一台电源时序控制器,只需打开电源时序控制器的电源,然后打开电源时序器的控制开关,上述操作是自动完成的,不会造成误操作现象。

2、选择音响系统的电源插板时,应选择质量好接触可靠和功率容量足够的专业用插座,这样可避免因电源插座接触不良而产生冲击信号,损坏功放或音箱。

3、当出现信号线接触不良时,应先关闭电源以后再检查,切不可开机时摇动信号线或插头进行检查,以免信号冲击。

4、功放在使用中应放置在通风的地方(不受潮),功放外壳上的散热孔切勿堵塞,采用强制风冷(即功放内装风扇散热的)功放,风扇口不要放置其他东西,更不能阻塞风扇口。

5、有输出表(或LED电平表,或LED峰值指示灯)的功放,调整音量时,应密切注意电平表的指示值,应尽量避免输出过载或削峰。

6、功放和音箱的配接,应特别注意阻抗的匹配和功率的匹配,一般专业功放的额定阻抗是8Ω或4Ω(说明书功放后面板已标明),接入的音箱阻抗也就是8欧姆或4欧姆,一般音箱的阻抗可以比功放的额定输出阻抗高一些(但功放的输出功率会降低),不能比功放的额定输出阻抗低,否则可能会引起功放的过载,甚至损坏。

功率放大器的十大品牌

1、DENON天龙

始于1910年日本,全球知名品牌,数码录音的始祖,日本本土老字号品牌,上海电音马兰士电子有限公司;

2、Yamaha雅马哈

创于1887年日本,以高品质簧管风琴起家,全球较大的乐器制造商,专业生产乐器/音响器材/视听产品/半导体材料等,雅马哈乐器音响(中国)投资有限公司);

3、marantz马兰士

始创于1953年美国,DM集团旗下,主打Hi-Fi产品系统/AV产品系统/家庭影院系统,著名声音系统解决方案提供商,上海电音马兰士电子有限公司;

4、ONKYO安桥

始于1946年,日本安桥株式会社旗下,高品质影音产品品牌,世界上较早全面支持3D视频与音频的家庭影院功放生产商,安桥(上海)商贸有限公司;

5、JBL

于1946年美国,音响及信息娱乐产品的全球生产商,全球较大专业扬声器制造商,哈曼(中国)投资有限公司;

6、Pioneer先锋

始于1937年日本,影音娱乐及光盘技术的世界先驱和领航者,全球较早的车用CD播放器/可分离式汽车音响制造商,先锋电子(中国)投资有限公司;

7、SONY索尼

始于1946年日本,日本代表性企业,世界电子3C/游戏/金融/娱乐领域的巨擘,便携式数码产品的开创者,索尼公司;

8、哈曼卡顿

创于1953年美国,国际著名的音响产品制造商,专业从事家用与车用音响的研发/生产/销售的企业,哈曼(中国)投资有限公司;

9、天逸ToneWinner

国内音响器材行业AV功放领域著名品牌,集开发/生产OEM-ODM为一体,实力雄厚的音响电子产品制造企业,广州天逸电子有限公司;

10、奇声QiSheng

集功放/DVD/音响等影音电子产品研发生产与销售的企业,较大的家庭影院生产基地,东莞市奇声电子实业有限公司。

功率放大器的选购技巧

一、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Ω,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。

二、另外,在选购功率放大器的时候还要明确购买意愿:

如果希望加装低音炮,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。

以上是为大家介绍的功率放大器原理、分类、特点、基本组成、技术指标、使用注意事项、十大品牌及选购技巧。功率管是功率放大器电路中最容易受到损坏的器件,损坏的大部分原因是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值,另外,若功率放大器与扬声器失配或扬声器使用中长期过载,也极易损坏扬声器(或音箱),因此,在音响设备中,防护的目的是保护昂贵的功放和扬声器,所以对电源、功放、音箱的过载和短路保护是完全必要的。

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