功放是什么？一看就懂,功放的作用,原理-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2023-09-20
功率放大器簡(jiǎn)稱(chēng)功放，是音頻系統(tǒng)的核心；是音響系統(tǒng)中一種最基本的設(shè)備，俗稱(chēng)“擴(kuò)音機(jī)”，把來(lái)自信號(hào)源（專(zhuān)業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái)）的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。還可以指其他進(jìn)行功率放大的設(shè)備。
功放是一個(gè)音頻系統(tǒng)的核心和靈魂。功放采用小電壓（電動(dòng)勢(shì)）。然后它將其送入晶體管或真空管，晶體管或真空管就像開(kāi)關(guān)一樣，會(huì)根據(jù)來(lái)自其電源的放大電壓而高速開(kāi)啟/關(guān)閉。
當(dāng)功放的電源供電時(shí)，功率通過(guò)輸入連接器進(jìn)入（輸入信號(hào)）并被放大到一個(gè)更高的電壓水平。這意味著從前置功放出來(lái)的小功率信號(hào)被提升到足以讓揚(yáng)聲器或耳機(jī)重現(xiàn)聲音的水平，使我們可以用耳朵聆聽(tīng)音樂(lè)。
按導(dǎo)電方式
按功放中功放管的導(dǎo)電方式不同，可以分為甲類(lèi)功放（又稱(chēng)A類(lèi)）、乙類(lèi)功放（又稱(chēng)B類(lèi)）、甲乙類(lèi)功放（又稱(chēng)AB類(lèi)）和丁類(lèi)功放（又稱(chēng)D類(lèi)）。
按功放管類(lèi)型
按功放中功放管的類(lèi)型不同，可以分為膽機(jī)和石機(jī)。膽機(jī)是使用電子管的功放。石機(jī)是使用晶體管的功放。
按元件數(shù)量
按功放輸出級(jí)放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。
按功能分類(lèi)
前級(jí)/后級(jí)/合并式功放
按用途分類(lèi)
Hi-Fi功放/AV功放
功放是如何工作的？
功放與前置放大器一起工作，從前置放大器的輸出端獲取小電壓，并將其轉(zhuǎn)化為更高的電流信號(hào)，通過(guò)使用晶體管或真空管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的音圈。
例如，A類(lèi)單聲道功功放在其輸入級(jí)從信號(hào)源獲取一個(gè)輸入信號(hào)，然后將該信號(hào)放大為另一個(gè)放大的版本，并將其發(fā)送到功率輸出級(jí)。
以常見(jiàn)的D類(lèi)功放分析工作原理：
D類(lèi)功放是放大元件處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)的一種放大模式。無(wú)信號(hào)輸入時(shí)放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時(shí)，靠輸入信號(hào)讓晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，晶體管相當(dāng)于一個(gè)接通的開(kāi)關(guān)，把電源與負(fù)載直接接通。理想晶體管因?yàn)闆](méi)有飽和壓降而不耗電，實(shí)際上晶體管總會(huì)有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與管子的特性有關(guān)，而與信號(hào)輸出的大小無(wú)關(guān)，所以特別有利于超大功率的場(chǎng)合。在理想情況下，D類(lèi)功放的效率為100％，B類(lèi)功放的效率為78．5％，A類(lèi)功放的效率才50％或25％（按負(fù)載方式而定）。
D類(lèi)功放實(shí)際上只具有開(kāi)關(guān)功能，早期僅用于繼電器和電機(jī)等執(zhí)行元件的開(kāi)關(guān)控制電路中。然而，開(kāi)關(guān)功能（也就是產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的功能）隨著數(shù)字音頻技術(shù)研究的不斷深入，用與Hi－Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀(jì)60年代，設(shè)計(jì)人員開(kāi)始研究D類(lèi)功放用于音頻的放大技術(shù)，70年代Bose公司就開(kāi)始生產(chǎn)D類(lèi)汽車(chē)功放。一方面汽車(chē)用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無(wú)法放入有大散熱板結(jié)構(gòu)的功放，兩者都希望有D類(lèi)這樣高效的放大器來(lái)放大音頻信號(hào)。其中關(guān)鍵的一步就是對(duì)音頻信號(hào)的調(diào)制。
D類(lèi)功放的基本結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分：
第一部分為調(diào)制器，最簡(jiǎn)單的只需用一只運(yùn)放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號(hào)加上一定直流偏置后放在運(yùn)放的正輸入端，另通過(guò)自激振蕩生成一個(gè)三角形波加到運(yùn)放的負(fù)輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負(fù)端三角波電位時(shí)，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號(hào)為零、直流偏置三角波峰值的1／2，則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時(shí)間一樣，輸出就是一個(gè)占空比為1：1的方波。
當(dāng)有音頻信號(hào)輸入時(shí)，正半周期間，比較器輸出高電平的時(shí)間比低電平長(zhǎng)，方波的占空比大于1：1；負(fù)半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號(hào)幅度高于三角波幅度的時(shí)間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個(gè)脈沖寬度被音頻信號(hào)幅度調(diào)制后的波形，稱(chēng)為PWM（PulseWidthModulaTIon脈寬調(diào)制）或PDM波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中。
第二部分就是D類(lèi)功放，這是一個(gè)脈沖控制的大電流開(kāi)關(guān)放大器，把比較器輸出的PWM信號(hào)變成高電壓、大電流的大功率PWM信號(hào)。能夠輸出的最大功率有負(fù)載、電源電壓和晶體管允許流過(guò)的電流來(lái)決定。
第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來(lái)。方法很簡(jiǎn)單，只需要用一個(gè)低通濾波器。但由于此時(shí)電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會(huì)耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來(lái)時(shí)，C的充電時(shí)間大于放電時(shí)間，輸出電平上升；窄脈沖到來(lái)時(shí)，放電時(shí)間長(zhǎng)，輸出電平下降，正好與原音頻信號(hào)的幅度變化相一致，所以原音頻信號(hào)被恢復(fù)出來(lái)，見(jiàn)圖2。
D類(lèi)功放設(shè)計(jì)考慮的角度與AB類(lèi)功放完全不同。此時(shí)功放管的線(xiàn)性已沒(méi)有太大意義，更重要的開(kāi)關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號(hào)的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開(kāi)關(guān)響應(yīng)要好。
輸出功率：?jiǎn)挝粸閃，由于各廠家的測(cè)量方法不一樣，所以出現(xiàn)了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率，最大輸出功率，音樂(lè)輸出功率，峰值音樂(lè)輸出功率。
音樂(lè)功率：是指輸出失真度不超過(guò)規(guī)定值的條件下，功放對(duì)音樂(lè)信號(hào)的瞬間最大輸出功率。
峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調(diào)至最大時(shí)，功放所能輸出的最大音樂(lè)功率。
額定輸出功率：當(dāng)諧波失真度為10%時(shí)的平均輸出功率。也稱(chēng)做最大有用功率。通常來(lái)說(shuō)，峰值功率大于音樂(lè)功率，音樂(lè)功率大于額定功率，一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。
頻率響應(yīng)：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內(nèi)的不均勻度。頻響曲線(xiàn)的平直與否一般用分貝（db）表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20Hz--20KHZ正負(fù)1db.這個(gè)范圍越寬越好。
失真度：理想的功放應(yīng)該是把輸入的訊號(hào)放大后，毫無(wú)改變的忠實(shí)還原出來(lái)。但是由于各種原因經(jīng)功放放大后的信號(hào)與輸入信號(hào)相比較，往往產(chǎn)生了不同程度的畸變，這個(gè)畸變就是失真。用百分比表示，其數(shù)值越小越好。HI-FI功放的總失真在0.03%--0.05%之間。功放的失真有諧波失真，互調(diào)失真，交叉失真，削波失真，瞬態(tài)失真，瞬態(tài)互調(diào)失真等。
信噪比：是指信號(hào)電平與功放輸出的各種噪聲電平之比，用db表示，這個(gè)數(shù)值越大越好。
輸出阻抗：對(duì)揚(yáng)聲器所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻，稱(chēng)做輸出阻抗。
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