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音頻聲音的功放是如何工作的?

功率放大器(英文名:Power amplifier),簡稱“功率放大器”,是指在給定失真率的情況下,能產生最大功率輸出驅動負載(如揚聲器)的放大器。功率放大器在整個音響系統中起著“組織協調”的樞紐作用,在壹定程度上決定了整個系統能否提供良好的音質輸出。?

利用三極管的電流控制功能或場效應晶體管的電壓控制功能,將電源的功率轉換成隨輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和頻率的波,也就是交流信號電流,所以三極管的集電極電流在放大區始終是基極電流的β倍,β是三極管的電流放大系數。應用這壹點,如果在基極註入壹個小信號,流過集電極的電流將等於β倍基極電流,然後這個信號被DC隔直電容隔離,得到壹個電流(或電壓)是原來β倍的大信號,這就成為三極管的放大效應。恒流放大後,功率放大完成。

傳統的數字語音回放系統包括兩個主要過程:

1,數字語音數據到模擬語音信號的轉換(使用高精度數模轉換器DAC);

2.使用模擬功率放大器放大模擬信號,如甲類、乙類、甲乙類放大器。從65438到20世紀80年代初,許多研究人員致力於開發不同類型的數字放大器,這些放大器直接放大來自數字語音數據的功率,而無需模擬轉換。這種放大器通常被稱為數字功率放大器或D類放大器。

a類放大器:

甲類放大器的主要特點是放大器的工作點Q設置在負載線中點附近,晶體管在輸入信號的整個周期內都是導通的。放大器可以工作在單管或推挽模式。由於放大器工作在特性曲線的線性範圍內,瞬態失真和交流失真較小。電路簡單,易於調試。但是效率低,晶體管功耗大,理論最大效率只有25%,存在較大的非線性失真。所以效率比較低。

乙類放大器:

乙類放大器的主要特點是放大器的靜態點在(VCC,0),沒有信號輸入時,輸出端幾乎不耗電。在Vi的正半周,Q1開啟Q2關閉,輸出正半周正弦波;同樣,當Vi為負半波正弦波時,必須使用兩個推挽管。其特點是效率高(78%),但由於放大器工作在非線性區,其缺點是“交叉失真”較大。也就是說,當信號在-0.6V和0.6V之間時,Q1和Q2不能打開。因此,這種放大器逐漸被設計者所拋棄。

AB類放大器:

AB類放大器的主要特點是晶體管的導通時間略長於半個周期,必須由兩個推挽式晶體管工作。可以避免交叉失真。交流失真大,甚至可以抵消諧波失真。高效率和低晶體管功耗。

丙類放大器:

丙類放大器的主要特點是晶體管在輸入信號的每個周期內只工作很短的時間。電路工作時,通常給放大管提供壹個負偏置,保證晶體管不會工作在B類狀態。它的集電極負載不是電阻而是LC並聯諧振電路,所以丙類放大器也叫諧振放大電路。通過調節電容器的電容或電感器的電感,可以實現選頻功能。丙類放大器的轉換效率極高,可達98%。但由於負載是諧振電路,電路經常工作在高頻,所以失真很大。因此,丙類放大器不適合作為音頻功率放大器,但由於其可選的頻率特性,廣泛應用於無線電領域,所以通常用作射頻放大器、調諧放大器和倍頻器。

d類放大器:

D類(數字音頻功率)放大器是音頻功率放大器的壹種,它將輸入的模擬音頻信號或PCM數字信息轉換成PWM(脈寬調制)或PDM(脈沖密度調制)脈沖信號,然後用PWM或PDM脈沖信號控制大功率開關器件的通斷,也稱為開關放大器。具有效率高的突出優點。數字音頻功率放大器看起來也像壹個壹位功率數模轉換器。放大器由輸入信號處理電路、開關信號形成電路、大功率開關電路(半橋和全橋)和低通濾波器(LC)四部分組成。d類放大器或數字放大器。通過使用具有極高頻率的開關電路來放大音頻信號。

優勢:

1)效率高,通常達到85%以上;

2)體積小,與模擬放大電路相比可節省大量空間;

3)無裂紋噪音連接;

4)低失真和良好的頻率響應曲線。外圍器件少,便於設計和調試。

A類、B類、AB類放大器是模擬放大器,D類放大器是數字放大器。B類和AB類模擬拉式放大器比A類放大器效率更高,失真更小,其晶體管功耗更低,散熱更好。然而,在晶體管的導通和截止狀態轉換期間,由於開關特性不佳或電路參數選擇不當,B類放大器會產生交變失真。D類放大器具有高低效率失真和良好的頻率響應曲線。外圍組件較少。AB類放大器和D類放大器是音頻功率放大器的基本電路形式。

t類放大器:

功率放大器(圖2)

T類功放的功率輸出電路與脈寬調制D類功放相同,功率晶體管也工作在開關狀態,效率與D類功放相當。但它不同於普通的D類功放:

首先,它沒有使用脈寬調制。Tripath公司發明了壹種數字功率技術,叫做“數字功率處理(DPP)”,是T類功率放大器的核心。這裏使用了通信技術中的自適應算法和預測算法來處理小信號。經過DPP數字處理後,輸入的音頻信號和進入揚聲器的電流用來控制功率晶體管的導通和關斷。從而使音質達到高保真線性放大。

其次,其功率晶體管的開關頻率並不固定,無用元件的功率譜並不集中在載波頻率兩側的窄頻帶內,而是分散在很寬的頻帶內。讓聲音的細節在整個頻段都“聽得見”。

此外,T類功率放大器具有更寬的動態範圍和平坦的頻率響應。DDP的出現將數字時代的功放推向了壹個新的高度。高保真方面,線性度比傳統的AB類功放還要差。引用

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