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音频功放的发展与定义:从A类到W类,效率与保真度的提升

 2025年02月09日  阅读 3

摘要:顾名思义,音频放大器,它是一个功耗音频信号的放大器。从早期的简单A类和B类B级开始,它已经发展为当前的G类,甚至是W级W。音频的输入和输出也来自早期的纯模拟信号,数字/模拟共存演变为当前。效率越来越高,谐波失真越来越小。保真度越来越高。本文分析了...

顾名思义,音频放大器,

它是一个功耗音频信号的放大器。

从早期的简单A类和B类B级开始,它已经发展为当前的G类,甚至是W级W。

音频的输入和输出也来自早期的纯模拟信号,

数字/模拟共存演变为当前。

效率越来越高,谐波失真越来越小。

保真度越来越高。

本文分析了从结构和基本特征的功率放大器的开发

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/放大器的定义

功率放大器称为功率放大器,通常称为“超声键”。

它是音频系统中最基本的设备。

它的任务是从信号源扩增弱电信号,以驱动扬声器发出声音。

互挽推动电路_互补推挽电路工作原理_互补和推挽的区别

它的功能主要是为了放大声源设备的较弱信号输入,并产生足够大的电流以推动扬声器来重现声音。由于考虑了功率,阻抗,失真,动力学,不同的使用范围以及控制和调整功能,因此内部信号处理,线路设计和生产过程的不同功能也不同。

/放大器的分类

有很多方法可以对放大器进行分类。

通常,它将根据放大器管的电导率进行分配。

通常将其分为A类(A类),B类(B类),AB类(A类和B类),D类(D类),然后开发了G和H。

A类放大器

A类放大器的特征是输出电路中流动的电流流动,无论输入信号是否输入。此外,该放大器通常在特征曲线的线性范围内运行,以确保放大信号不会变形。

因此,其优点是:失真度很小,信号越小,传真度越高。最大的缺点是其低效率,最多只有25%。当没有输入信号时,它不会降低功耗,并且非常不适合放大功率。但是,由于其高传真,一些高端音频设备仍然使用A类放大器。

由于当前A类放大器的损失总是很大,无论是否有信号输入,它都会产生很多热量。因此,使用A-AMP时,您需要有一个良好的冷却环境。下图是A类放大器的工作范围的示意性波形,以及A类放大器的一般实现方法,即“常见的收集器”和“常见发射极”。

A类放大器工作区

A类功率放大器的输出幅度为VP,输出负载平均功率PL,功率输入功率为PS,并且工作效率为η,因此可以获得以下表达式:

PL = VP*VP/(2*RL); PS = 2*VCC*IQ; η= PL/PS,因此可以计算出VP = VCC和VP = IQ*RL时,A类放大器的工作效率最大为25%。

B级放大器实施

B类功率放大器是一个放大器,其操作点位于特征线的极端。当没有信号输入时,输出几乎没有功率。根据定义,静态工作点为0,信号与PNP类型BJT连接到主径向跟随器,以形成所谓的“互补径向跟随器”,也称为“ B类Push-Pull放大器” 。

它的运行原理是Q1已打开,在VI的正半周期期间关闭了Q2,因此在图4中形成了正半周期的正弦波;同样,当VI为负半周期时,Q1关闭并打开Q2,导致输出。图4的虚线部分显示了末端的负半循环正弦波。

互挽推动电路_互补和推挽的区别_互补推挽电路工作原理

由于如果没有输入信号,B类推力放大器不会消耗功率,因此与A类放大器相比,它的最大效率高达78%。但是,由于推动泵放大器的信号振幅范围位于特征线的非线性区域,因此引起了严重的失真。

AB类放大器

上面提到的B类推动泵放大器的交点变形是由于信号尺寸为-0.6V

尽管AB级放大器产生的失真小于B类放大器的失真,但此改进的价格是浪费静态功耗和效率损失。因此,AB级放大器的效率将在A类和B类之间。

D类放大器

上面提到的A类,B类和AB类放大器都可以视为模拟放大器。由于它们的输入和输出是模拟电信号,因此它们会被模拟放大器放大,并且不涉及调制,过滤,编码和解码。 D类放大器可以称为最简单的数字放大器(有人称其为PWM放大器,而不是严格的数字放大器)。

D类放大器接收模拟音频信号,并将它们与内部三角波发生器产生的三角波进行比较。结果是脉冲宽度调制信号(PWM),然后放大PWM信号并将其恢复为模拟音频信号。因此,D类放大器使用脉冲宽度来模拟模拟音频振幅,并模拟了其信息传输过程,非定量和非代码。而且由于设备性能的当前局限性,PWM放大器不可能使用过高的采样频率,并且性能指标尚未处于Hi-Fi(高保真度)级别。 D类放大器的效率通常可以达到80%以上,超过90%。由于其高效率,环境耗散性能的要求大大降低了,因此在便携式产品中,D类放大器已成为主流。

G类放大器

为了提高放大器的效率,开发了G类放大器。 在1976年提出了G类G放大器。其主要原理是为放大器提供多个电源电压,并根据输入音频信号的大小选择所需的电源电压。当输入信号较低时,为电路提供了较小的电源电压,反之亦然,提供了高电源电压。由于音频信号具有很高的峰值速率(峰值到均值),因此G级放大器(电源电源电压的灵活选择)可以有效地降低功耗并提高效率。因此,近年来,G类放大器在高功率音频放大器系统中越来越广泛地使用。

主要功能是该放大器是由高压电源或根据信号要求提供的低压电源提供的。由于峰值与音乐的有效值的比率非常大,因此可以使用G型放大器来提高效率情况。

在大多数情况下,G类放大器的功率输出远低于峰值功率水平。当偶尔发生高功率峰时,放大器必须使用某些机制立即提供高功率输出,并且内部能量消耗也同时增加。此大功率输出仅在很短的时间内发生。

G类放大器的定义类似于当前充电泵 + AGC的处理方法,因此,行业中的许多制造商以特征性的增强器(OR) + AGC控制为G类定义放大器。

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