細數音頻放大器的分類、重要參數以及相關介紹(一)

2020-11-22 電子產品世界

機或者其他時尚的可攜式多媒體播放器配上優美的旋律，走到哪裡都能引來豔羨的目光，特別是在消費者對於音效要求越來越高的今天，好的音效設計就意味著產品成功與否，大紅大紫的iPod、iPhone就是對音效重要性的最好證明。而在音效設計過程中，放大器設備又至關重要，無論是傳統的A類還是目前炙手可熱的D類，不同的選擇就意味著產品不同的特性。可是你知道如何為自己的設計選擇合適的放大器嗎？你知道根據選擇放大器種類的不同如何進行五花八門的設計嗎？如果在這些問題中你還存在誤解，那就請仔細閱讀本專題，來自IDT的資深設計工程師及美國國家半導體、美信等廠商的高工，共同為你揭示音頻設計路上你應該掌握的研發難題。

　　一、音頻放大器分類

　　傳統的數字語音回放系統包含兩個主要過程：1、數字語音數據到模擬語音信號的變換（利用高精度數模轉換器DAC）實現；2利用模擬功率放大器進行模擬信號放大，如A類、B類和AB類放大器。從1980年代早期，許多研究者致力於開發不同類型的數字放大器，這种放大器直接從數字語音數據實現功率放大而不需要進行模擬轉換，這樣的放大器通常稱作數字功率放大器或者D類放大器。

　　1、A類放大器

　　A類放大器的主要特點是：放大器的工作點Q設定在負載線的中點附近，電晶體在輸入信號的整個周期內均導通。放大器可單管工作，也可以推挽工作。由於放大器工作在特性曲線的線性範圍內，所以瞬態失真和交替失真較小。電路簡單，調試方便。但效率較低，電晶體功耗大，功率的理論最大值僅有25％，且有較大的非線性失真。由於效率比較低 現在設計基本上不在再使用。

　　

　　圖一：A類放大器

　　2、B類放大器

　　B類放大器的主要特點是：放大器的靜態點在（VCC，0）處，當沒有信號輸入時，輸出端幾乎不消耗功率。在Vi的正半周期內，Q1導通Q2截止，輸出端正半周正弦波；同理，當Vi為負半波正弦波（如圖虛線部分所示），所以必須用兩管推挽工作。其特點是效率較高（78%），但是因放大器有一段工作在非線性區域內，故其缺點是「交越失真」較大。即當信號在-0.6V~ 0.6V之間時， Q1 Q2都無法導通而引起的。所以這類放大器也逐漸被設計師摒棄。

　　

　　圖二：B類放大器

　　3、AB類放大器

　　AB類放大器的主要特點是：電晶體的導通時間稍大於半周期，必須用兩管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真較大，可以抵消偶次諧波失真。有效率較高，電晶體功耗較小的特點。當信號在-0.6V《+0.6V 之間時，為使Q1，Q2導通，在Q1，Q2的VBE之間增加兩個偏置電壓，使輸入信號在+ - 0.6V之間大小的時候，Q1，Q2也可以線性的放大。這樣既可以獲得較高的功率效率，又能很好的改善B類推挽式放大器的交越失真。理論上也可達到 78.5％的功率最大值，但實際上功率的最大值在70％左右可能受到輸出級拓撲和輸出級斜線的影響，在典型的聽音條件下（全功率的30％左右），功放的效率為35％左右。

　　

　　圖三：AB類放大器

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