D類放大器&A/B類、AB類……你分清楚了嗎?
D類放大器首次提出于1958年,但得益于數(shù)字音響技術(shù)的發(fā)展,使得它的很多優(yōu)點都被展現(xiàn)出來,因而現(xiàn)在已經(jīng)流行起來了。那么同其它類型的放大器相比,它有什么與眾不同的地方呢?請往下看~
在傳統(tǒng)晶體管放大器中,輸出級包含提供瞬時連續(xù)輸出電流的晶體管。實現(xiàn)音頻系統(tǒng)放大器許多可能的類型包括A類放大器,AB類放大器和B類放大器
與D類放大器設(shè)計相比較,即使是最有效的線性輸出級,它們的輸出級功耗也很大。這種差別使得D類放大器在許多應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢,因為低功耗產(chǎn)生熱量較少,節(jié)省印制電路板(PCB)面積和成本,并且能夠延長便攜式系統(tǒng)的電池壽命。此外,它的能量轉(zhuǎn)換效率高。體積相對來說也比較小,因此可靠性強。
線性放大器輸出級直接連接到揚聲器(有些情況下通過電容器連接)。如果輸出級使用雙極性結(jié)型晶體管(BJT),它們通常工作在線性方式下,具有大的集射極電壓。輸出級也可以用互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管實現(xiàn),如圖1所示。
AB類放大器是A類放大器和B類放大器的組合折衷,它也使用DC偏置電流,但它遠小于單純的A類放大器。小的DC偏置電流足以防止交越失真,從而能提供良好的音質(zhì)。其功耗介于A類放大器和B類放大器之間,但通常更接近于B類放大器。與B類放大器電路類似,AB類放大器也需要一些控制電路以使其提供或吸收大的輸出電流。
由于大多數(shù)音頻信號不是脈沖串,因此必須包括一個調(diào)制器將音頻輸入轉(zhuǎn)換為脈沖信號。脈沖的頻率成分包括需要的音頻信號和與調(diào)制過程相關(guān)的重要的高頻能量。經(jīng)常在輸出級和揚聲器之間插入一個低通濾波器以將電磁干擾(EMI)減至最小,并且避免以太多的高頻能量驅(qū)動揚聲器。為了保持開關(guān)輸出級的功耗優(yōu)點,要求該濾波器(見圖3)是無損的(或接近于無損)。低通濾波器通常采用電容器和電感器,只有揚聲器是耗能元件。

功耗和功率效率的差異在中等功率水平處很大。這對于音頻很重要,因為大音量音樂的長期平均功率水平要比達到PLOAD max的瞬時峰值水平低很多(為其1/5到1/20,取決于音樂類型)。因而,對于音頻放大器,[PLOAD = 0.1×PLOAD max] 是一個合理的平均功率水平,按照這個功率水平評估PDISS。在這個功率水平,D類放大器輸出級的功耗是B類放大器的1/9,是A類放大器的1/107。
對于10 W PLOAD max的音頻放大器,1 W的平均PLOAD認為是保真音頻功率水平。在這種條件下,D類放大器輸出級內(nèi)部功耗為282 mW,對于B類放大器為2.53 W,對于A類放大器為30.2 W。在這種情況下,D類放大器的效率從高功率條件下的90%減少到78%。但即使是78%也要遠優(yōu)于B類放大器和A類放大器,它們的效率分別為28%和3%。
對于1 W以上的功率水平,線性輸出級的過大的功耗要求采用有效的散熱方法以避免不可接受的發(fā)熱,通常是使用大金屬板作為散熱板,或用風扇促進放大器空氣散熱。如果放大器是集成電路(IC),就可能需要大尺寸、高成本的增強散熱封裝以促進熱傳導。這些考慮在消費類產(chǎn)品中很麻煩,例如平板電視,其印制電路板面積(PCB)面積很寶貴,或汽車音響,其發(fā)展趨勢是在固定空間內(nèi)增加通道數(shù)。
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