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A、B、AB、D类音频功率放大器

IT圈 admin 25浏览 0评论

2024年5月28日发(作者:仲孙豆)

D类音频功率放大器(Class D Audio Power Amplifier)

近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、

C类等放大电路,而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类

放大器给忘掉了,事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一),甚至还有E

类、F类、G类、H类及S类等(注二),只是这些类型的电路与D类很接近,

运用

机会低,

所以也就很少被提及.

音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出,而卫衍生与电源

所供给功率不对等的关系,即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)

如表一所示:

偏压分类

理想效率

A类

25%

AB类

介于A与B类之间

B类

78.5%

D类

100%

表一 各類功率放大器的效率比

随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展,诸如手机、MP3、PDA、IPOD

及LCD TV…数位家庭等,寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因

此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。如

图1所示(注三),在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的

AB类放大。所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小,很适合应用于小型化的

电子产品。

圖 1 D類 及 AB 類效率比較

A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号,其输出电路恒有电流

流通,而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作,如图2所示,以求放大后

的信号不失真。所以它的优点,是失真度小,信号越小传真度越高,最大的缺点是“功

率效益"(Power Efficiency)低,最大只有25%,不输入信号时丝毫不降低消耗功率,极

不适合做功率放大。但因其高传真度,部分高级音响器材仍采用A类放大器。

图1

图2(a)、(b)皆属A类放大器,设计时让V

CE

=1/2V

CC

,以求最大不失真范围。注意到

V

i

不输入时仍有0.5V

CC

/R

L

的电流流过晶体管,所以晶体管需要良好的散热环境.由于

“共集极”组态(图2(a) Common Collector组态又称“射极跟随器”)转移特性曲线

较“共射极”组态(图2(b) Common Emitter组态)有较佳的线性度(亦即失真较低)及

较低的输出组抗,因此,同属于A类放大器,射级随耦器却较常被当成输出级使用(“共

射级”组态较常被当成“驱动级”使用)。

2024年5月28日发(作者:仲孙豆)

D类音频功率放大器(Class D Audio Power Amplifier)

近二十年来电子学课本上所讨论的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、

C类等放大电路,而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类

放大器给忘掉了,事实上D类放大器早在1958年已被提出(注一),甚至还有E

类、F类、G类、H类及S类等(注二),只是这些类型的电路与D类很接近,

运用

机会低,

所以也就很少被提及.

音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出,而卫衍生与电源

所供给功率不对等的关系,即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)

如表一所示:

偏压分类

理想效率

A类

25%

AB类

介于A与B类之间

B类

78.5%

D类

100%

表一 各類功率放大器的效率比

随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展,诸如手机、MP3、PDA、IPOD

及LCD TV…数位家庭等,寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因

此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。如

图1所示(注三),在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的

AB类放大。所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小,很适合应用于小型化的

电子产品。

圖 1 D類 及 AB 類效率比較

A类放大器(又称甲类放大器)的特点是不论是否输入信号,其输出电路恒有电流

流通,而且这种放大器通常是在特性曲线的线性范围内操作,如图2所示,以求放大后

的信号不失真。所以它的优点,是失真度小,信号越小传真度越高,最大的缺点是“功

率效益"(Power Efficiency)低,最大只有25%,不输入信号时丝毫不降低消耗功率,极

不适合做功率放大。但因其高传真度,部分高级音响器材仍采用A类放大器。

图1

图2(a)、(b)皆属A类放大器,设计时让V

CE

=1/2V

CC

,以求最大不失真范围。注意到

V

i

不输入时仍有0.5V

CC

/R

L

的电流流过晶体管,所以晶体管需要良好的散热环境.由于

“共集极”组态(图2(a) Common Collector组态又称“射极跟随器”)转移特性曲线

较“共射极”组态(图2(b) Common Emitter组态)有较佳的线性度(亦即失真较低)及

较低的输出组抗,因此,同属于A类放大器,射级随耦器却较常被当成输出级使用(“共

射级”组态较常被当成“驱动级”使用)。

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