类功放电路介绍入门

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a b类功放 电路

a b类功放 电路

a b类功放电路
AB类功放电路是一种常见的功率放大电路,是一种增加功率,同时保证良好的失真特性和效率的电路。

AB类功放电路是类B功放电路和类A功放电路的结合,能够较好地兼顾两者的优点,因此在音频放大领域应用广泛。

AB类功放电路的基本原理是将输入信号通过级联的放大器级别进行放大,并通过接近截止的晶体管交替进行工作,从而实现放大器的常态来锁定不用的放大器,以保证最终输出信号的质量。

由于AB类功放电路的工作特点,所以能够达到比类B功放电路更低的失真率,同时也比类A功放电路更加节省能耗。

在设计AB类功放电路时,需要注意以下几点:
1.电源效率:AB类功放电路可以通过两个管子分别放大正半周和负半周的信号,因此在设计时要保证电源的效率能够满足电流需求,同时避免过度浪费电能。

2.线性度:线性度是衡量放大器性能的重要指标,主要反映了放大器的失真水平。

在设计AB类功放电路时,需要尽量减小交替作用和晶体管失真成因,以保证输出信号的精度和准确性。

3.晶体管负载:晶体管负载是影响电路稳定性的一个重要因素。

在设计AB类功放电路时,需要尽可能降低负载电阻,以保证晶体管能够正常工作。

总之,AB类功放电路是一种性能优秀,适用范围广泛的放大电路,可以满足高保真音乐播放、音频放大等领域的需求。

在设计AB类功放电路时,需要根据电路特性和使用场景进行全面考虑,尽可能优化电路结构,以实现更加精准和稳定的输出信号。

ab类功放电路

ab类功放电路

ab类功放电路AB类功放电路是一种常见的电子电路,用于放大音频信号。

在音频设备和音响系统中广泛应用。

本文将详细介绍AB类功放电路的原理、特点和应用。

一、原理AB类功放电路是由A类功放和B类功放两部分组成的。

A类功放负责放大音频信号的低功率部分,B类功放负责放大音频信号的高功率部分。

两部分分工合作,既能保证音频信号的高保真度,又能提供较大的功率输出。

A类功放是一种线性放大器,其工作在整个信号周期中。

当输入信号为正时,输出器件工作在导通状态,输出信号跟随输入信号进行放大。

当输入信号为负时,输出器件工作在截止状态,输出信号为零。

因此,A类功放的效率较低,但输出信号的失真较小。

B类功放是一种开关放大器,其工作在输入信号的正半周期和负半周期中的一半。

当输入信号为正时,输出器件导通,输出信号为正。

当输入信号为负时,输出器件截止,输出信号为零。

通过这种方式,B类功放能够提供较高的功率输出,但输出信号的失真较大。

二、特点1. 高保真度:由于A类功放工作在整个信号周期中,输出信号的失真较小,音频信号的保真度较高。

2. 高功率输出:通过A类功放和B类功放的合作,AB类功放能够提供较大的功率输出,适用于大型音响系统和音频设备。

3. 高效率:虽然A类功放的效率较低,但AB类功放通过合理的设计和控制,能够提高整体的功率放大效率。

4. 适用范围广:AB类功放电路适用于各种音频设备和音响系统,如功放器、扬声器等。

三、应用AB类功放电路广泛应用于音频设备和音响系统中。

其中,功放器是AB类功放电路的一个典型应用。

功放器是一种用于放大音频信号的设备,常见于家庭影音系统、车载音响等场合。

AB类功放电路能够提供高保真度和高功率输出,使音频信号在放大过程中保持较低的失真,并能够满足较大音量的需求。

AB类功放电路还可以用于扬声器系统。

扬声器是将电信号转化为声音的设备,而AB类功放电路则负责放大音频信号,使其能够驱动扬声器发出较大的音量。

在大型音响系统中,AB类功放电路能够提供足够的功率输出,保证音响效果的质量和声音的传播距离。

经典功放电路图之A类,B类,AB类,D类,G类,H类,T类功放电路图详解

经典功放电路图之A类,B类,AB类,D类,G类,H类,T类功放电路图详解

经典功放电路图之A类,B类,AB类,D类,G类,H类,T类功放电路图详解展开全文作为硬件工程师,特别是做纯粹模拟电路、应用于音频功放的工程师,对于A类,B类,AB类,D类,G类,H类,T类功放应该特别熟悉。

大多数工程师或许只知道其中的一部分、或者知道大概,为了让更多的工程师掌握更加详尽的音频功放知识,下文对以上说的音频功放做详细的说明。

功放,顾名思义,就是功率放大的缩写。

与电压或者电流放大来说,功放要求获得一定的、不失真的功率,一般在大信号状态下工作,因此,功放电路一般包含电压放大或者电流放大电路没有的特殊问题,具体表现在:①输出功率尽可能大;②通常在大信号状态下工作;③非线性失真突出;④提高效率是重要的关注点;⑤功率器件的安全问题。

而对于音频功放电路,也需要注意以上的问题。

根据放大电路的导电方式不同,音频功放电路按照模拟和数字两种类型进行分类,模拟音频功放通常有A类,B类,AB类, G类,H 类 TD功放,数字电路功放分为D类,T类。

下文对以上的功放电路做详细的介绍和分析。

01A类功放(又称甲类功放)02B类功放(又称乙类功放)B类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两个晶体管轮流放大输出的一类放大器,每一晶体管的导电时间为信号的半个周期,通常会产生我们所说的交越失真。

通过模拟电路的调整可以将该失真尽量的减小甚至消失。

B类放大器的效率明显高于A类功放。

03AB类功放(又称甲乙类)04D类功放(又称丁类功放)D类功放也称数字式放大器,利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号,具体工作原理如下:D类功放采用异步调制的方式,在音频信号周期发生变化时,高频载波信号仍然保持不变,因此,在音频频率比较低的时候,PWM的载波个数仍然较高,因此对抑制高频载波和减少失真非常有利,而载波的变频带原理音频信号频率,因此也不存在与基波之间的相互干扰问题。

许多功率高达1000W的丁类放大器,体积只不过像VHS录像带那么大。

低频功放电路分类

低频功放电路分类

低频功放电路分类低频功放电路分类低频功放电路是指用于放大音频信号的电路,主要应用于音响系统、音乐播放器等设备中。

根据不同的放大方式和电路结构,低频功放电路可以分为以下几类。

一、A类功放电路A类功放电路是最基本的一种低频功放电路,其特点是输出信号的波形与输入信号完全相同,也就是说没有失真。

但由于需要一定的偏置电流才能工作,因此其效率较低,只有5%左右。

此外,由于需要经常工作在高温状态下,因此散热问题也比较严重。

二、AB类功放电路AB类功放电路是在A类基础上改进而来的一种低频功放电路。

其特点是在输出信号小于一定值时采用A类方式工作,在输出信号大于该值时则采用B类方式工作。

这样可以兼顾效率和失真程度两个方面。

AB 类功放电路的效率可达30%左右,失真程度也较小。

三、B类功放电路B类功放电路只有在输入信号超过某个阈值时才会开始工作。

这种方式虽然能够提高效率(达到70%以上),但输出信号会出现交错失真,需要通过反馈电路进行校正。

B类功放电路常用于大功率输出的场合。

四、C类功放电路C类功放电路是一种纯粹的开关型电路,只有在输入信号超过某个阈值时才会开启。

由于只有在极短时间内工作,故效率非常高(可达90%以上),但失真程度也非常大。

C类功放电路常用于需要大功率输出且失真程度不是很重要的场合。

五、D类功放电路D类功放电路是一种数字式低频功放电路,采用PWM技术将音频信号转换成数字信号后再进行处理。

由于数字信号具有开关特性,因此D类功放电路实际上是一种开关型电路。

其效率非常高(可达95%以上),而且失真程度也较小。

D类功放电路常用于便携式音响设备中。

六、E类功放电路E类功放电路是指采用共振转换器(LLC)技术实现的低频功放电路。

由于共振转换器具有高效率和低噪声等特点,因此E类功放电路可以同时兼顾高效率和低失真程度。

目前,E类功放电路已经成为一些高端音响设备的标配。

总结不同的低频功放电路具有不同的特点和适用场合。

在选择低频功放电路时,需要根据实际需求和预算进行综合考虑。

最简单的甲类功放电路

最简单的甲类功放电路

最简单的甲类功放电路1. 引言嘿,朋友们,今天咱们聊聊甲类功放电路!说到这个,可能有人会觉得:“哎呀,这听起来太复杂了!”别担心,咱们会把这事儿讲得简单明了,就像和你喝茶聊天一样。

甲类功放,乍一听就像个高大上的名词,其实它就是一个能把微弱信号放大,让音乐声嘹亮的家伙。

要是你对音响系统感兴趣,或者想在家里搞个小型演出,这个东西绝对得学一学!2. 甲类功放的基本原理2.1 什么是甲类功放?先来捋一捋,甲类功放到底是啥。

它主要是用来放大音频信号的,简单来说,就是把你手机里那点儿微弱的音乐信号,经过它一放大,能让整个房间都充满音乐。

这就像你在派对上调高音响音量,瞬间气氛就上来了,没错就是这种感觉!而且甲类功放的特点就是它在放大的过程中能保持音质的纯净,听起来特别舒服,简直是音乐爱好者的“心头好”。

2.2 工作原理那么,它是怎么做到这一点的呢?其实,甲类功放的工作原理就像开车一样。

它的输出信号总是跟输入信号保持同步,简直是如影随形!这就意味着,无论你输入什么,它都能尽量做到不失真地放大出来。

听起来是不是有点炫酷?但这里要注意的是,甲类功放虽然音质好,但效率不高,能量损失得厉害,发热也不小,这点得当心。

3. 电路构成3.1 基本组成现在咱们来看看甲类功放的电路组成,别担心,不会让你看晕的!基本上,一个简单的甲类功放电路由几个重要的部分组成:输入级、增益级和输出级。

输入级负责接受信号,增益级则是放大信号,最后输出级把放大后的信号送出去。

这就像一个乐队,输入级是歌手,增益级是乐器,输出级就是把大家的表演送给观众。

3.2 关键元件其中,晶体管是甲类功放的灵魂,没它可不行!它就像是乐队里的主唱,负责把声音放大。

一般我们用NPN型或PNP型晶体管,根据需要选择就好。

当然,还有电阻、电容这些配角,虽然不显眼,但没它们也不行,帮助调节电流、滤波,保证声音的纯净。

要说电路里最重要的元件,那就是电源了,没有电源,功放就像鱼离水,根本没法工作。

D类功放电路介绍入门

D类功放电路介绍入门

D类功放电路介绍入门D类功放电路的工作原理是利用PWM(脉宽调制)技术,将音频信号转换为脉冲信号,然后经过滤波电路平滑处理后得到高电压输出。

与传统的A类、B类、AB类功放电路相比,D类功放电路具有更高的转换效率和更小的功耗。

D类功放电路的核心部分是PWM调制电路和功放输出级。

PWM调制电路主要由运算放大器、比较器和锁相环组成。

运算放大器用于将音频信号放大到合适的幅度,比较器将运算放大器输出与一个三角波进行比较,得到一个脉冲信号,锁相环用于产生高频时钟信号。

PWM调制电路的输出经过滤波电路平滑处理后,作为功放输出级的输入信号。

功放输出级一般采用MOSFET管或IGBT管作为开关元件,负责实现对高电压输出的放大。

其中,MOSFET管是常用的选择,因为它具有高开关速度和低导通压降的优点。

在D类功放电路中,开关元件的导通和关断由PWM调制电路的脉冲信号控制,当脉冲信号为高电平时,开关元件导通,输出电压趋近于零;当脉冲信号为低电平时,开关元件关断,输出电压上升至最大值。

为了实现更高的功率和更好的音质,D类功放电路往往采用多级及桥接结构。

多级结构中,多个功放输出级按级连接,每个级通过滤波电路将前一级的输出信号平滑处理并放大,再作为下一级的输入信号。

桥接结构中,利用两个相互倒置的功放输出级,使得输出电压可正负两种极性,从而增加输出功率和动态范围。

D类功放电路相对于传统的功放电路具有诸多优势。

首先,由于采用PWM技术,D类功放电路的转换效率可以达到80%以上,高于传统的A类、B类和AB类功放电路;其次,D类功放电路功耗较小,热量产生相对较少,不需要散热器或风扇进行散热;此外,D类功放电路具有良好的音质表现,因为它的输出信号几乎完全是数字化的,不会受到传统功放电路的谐波失真等影响。

然而,D类功放电路也存在一些不足之处。

首先,由于PWM调制过程中存在采样和量化误差,会引入一定的失真;其次,输出信号的高频噪声和开关元件的开关带来了一定的EMI问题,需要进行相应的滤波和屏蔽措施。

D类功放电路介绍入门经典11页word

D类功放电路介绍入门经典11页word

传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w 输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d 类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d 类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

功放机电路图系列汇总(各类型功放电路图原理详细解析)

功放机电路图系列汇总(各类型功放电路图原理详细解析)

功放机电路图系列汇总(各类型功放电路图原理详细解析)甲类功放(A类功放)原理:甲类静态电流⼤,正负半周都是⼀只管⼦的电流在变,没有交越失真,效率低,⾳质好。

甲类(Class-A)放⼤器的输出晶体管(或电⼦管)的⼯作点在其线性部分中点,不论信号电平如何变化,它从电源取出的电流总是恒室不变,它是低效率的,⽤作声频放⼤时由于信号幅度不断变化,其实际效率不可能超过25%,可由单管或推挽⼯作。

甲类功放(A类功放)电路图:功放机电路图系列⼆(各类型功放电路图原理详细解析)⼄类功放(B类功放)原理:⼄类放⼤器的偏置使推挽⼯作的晶体管(或电⼦管)在⽆驱动信号时,处于低电流状态,当加上驱动信号时,⼀对管⼦中的⼀只半周期内电流上升,⽽另⼀只管⼦则趋向截⽌,到另⼀个半周期,情况相反,由于两管轮流⼯作,必须采⽤推挽电路才能⼤完整的信号波形。

⼄类功放(B类功放)电路图:功放机电路图系列⼆(各类型功放电路图原理详细解析)甲⼄类功放(AB类功放)原理:AB类功率放⼤器(ClassAB)也成为甲⼄类功率放⼤器,它是兼容A类与B类功放的优势的⼀种设计。

当没有信号或信号⾮常⼩时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放严重。

当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。

当信号是负相时,正负通道的⼯作刚好相反。

甲⼄类功放(AB类功放)电路图:功放机电路图系列⼆(各类型功放电路图原理详细解析)丁类功放(D类功放)原理:D类功放是放⼤元件处于开关⼯作状态的⼀种放⼤模式。

⽆信号输⼊时放⼤器处于截⽌状态,不耗电。

⼯作时,靠输⼊信号让晶体管进⼊饱和状态,晶体管相当于⼀个接通的开关,把电源与负载直接接通。

理想晶体管因为没有饱和压降⽽不耗电,实际上晶体管总会有很⼩的饱和压降⽽消耗部分电能。

这种耗电只与管⼦的特性有关,⽽与信号输出的⼤⼩⽆关,所以特别有利于超⼤功率的场合。

丁类功放(D类功放)电路图:功放机电路图系列⼆(各类型功放电路图原理详细解析)前置放⼤器原理:讯号由输出⼊端⼦进⼊前级之后,利⽤电路板或隔离讯号线,将讯号引导⾄切换开关,切换开关负责切换输⼊的讯源,透过数个切换开关的搭配使⽤,也可以控制录⾳输出的讯源种类,讯号经过切换开关之后,再进⼊左右声道平衡控制电位器,⾳响使⽤的平衡电位器为特制的MN型。

D类功放电路介绍入门经典

D类功放电路介绍入门经典

D类功放电路介绍入门经典一、原理介绍:D类功放电路采用脉冲宽度调制(PWM)的方式对输入信号进行放大。

该电路将输入信号转换为一系列的脉冲信号,通过不断改变脉冲信号的宽度,控制输出信号的幅度。

由于脉冲信号只有两种状态(高电平和低电平),功放器件只需要在两种状态之间切换,从而实现高效的功率放大。

二、特点分析:1.高效率:D类功放电路的主要特点就是高效率,通常能够达到90%以上,最高可达到95%。

这是因为功放器件在工作过程中只需要在两个状态之间切换,而不需要在放大过程中消耗额外的能量。

因此,相比于传统的A类功放电路,D类功放电路更加省电。

2.损失小:由于D类功放电路的工作过程中没有静态电流,同时开关速度快,因此不会产生大量的无用功率。

这样可以大大减小功率器件的损耗,延长器件的使用寿命。

3.紧凑:D类功放电路由于工作方式的特殊性,可以使用的元器件非常简单,并且不需要大型散热器。

因此,D类功放电路通常比A类和AB类功放电路更加紧凑,适用于各种小型设备。

4.效果好:D类功放电路经过了多年的技术积累和改进,目前已经广泛应用于音频放大器和汽车音响系统。

它的输出效果稳定并且具有较低的失真。

三、应用领域:1.音频放大器:D类功放电路可以用于各种音频放大器系统,包括高保真音响、家庭影院系统和专业音响设备等。

由于D类功放电路的高效率和低失真特点,它能够提供清晰、高保真的音质输出。

2.汽车音响系统:由于D类功放电路的紧凑性和高效率,它非常适合用于汽车音响系统。

汽车空间有限,D类功放电路可以大大减小功放器件的体积,同时还可以减少散热器的大小和功耗。

3.无线通信设备:D类功放电路还可以应用于无线通信设备中。

无线通信设备对功率放大电路的效率要求较高,而D类功放电路正好能够满足这一需求。

总结:D类功放电路是一种高效、紧凑且效果好的功率放大电路,在音频放大器和汽车音响系统等领域有广泛应用。

通过采用脉冲宽度调制的方式对输入信号进行放大,D类功放电路能够实现高效率、低失真的功率放大,提供清晰、高保真的音质输出。

四种功放电路的基本原理

四种功放电路的基本原理

四种功放电路的基本原理
1. A类功放电路
A类功放电路是一种基本的直流放大器电路,其工作原理是将音频信号的交流信号以直流偏置为基准,通过晶体管、管子等放大器件放大后输出。

它具有简单、稳定、低噪声等优点,但效率较低且容易产生失真。

2. B类功放电路
B类功放电路在A类功放电路的基础上增加了交流耦合电容,使扭曲程度得到大幅度降低。

B类功放电路的工作原理是,音频信号经过分配电路分成两路,分别通过两个晶体管放大器件进行放大,交流信号只经过管子的一半,另一半被另一管子放大。

同时,电源电压必须保持一定的水平,以保证管子不被切断。

3. AB类功放电路
AB类功放电路是在B类功放电路的基础上进行改良的。

在AB类功放电路中,通过调节偏置电压,使放大器件能够随时随地调整到满足放大的条件。

这样,它能够保证足够的增益和低失真效果,而又能够提高效率。

AB类功放电路也是现代功放电路中最常见的一种。

4. D类功放电路
D类功放电路是一种数字功放电路,其工作原理是将音频信号转换成数字信号,并进行调制处理后,通过极短的开关信号来控制功放电路输出。

D类功放电路具
有高效、紧凑、可靠、低成本等特点,但需要纠错技术及滤波器来抑制数字化失真,同时还需要一定的通带来满足频谱的需要。

类功放电路介绍入门

类功放电路介绍入门

传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

D类功放电路介绍

D类功放电路介绍

D类功放电路介绍
D类功放电路的原理是通过将输入信号转换为两个电平,分别是高电
平和低电平,然后通过开关管或者MOS管进行开关操作,来输出一个脉冲
宽度变化的信号。

在输出时,为了得到一个模拟的输出信号,需要通过滤
波电路来将脉冲信号转换为连续的模拟信号。

D类功放电路的一个重要特点是高效率。

由于功放管工作在开关状态,只有在需要放大信号时才会进行导通,因此功耗较低。

这使得D类功放电
路在电池供电、车载音频等应用场景中非常适用,可以延长续航时间并降
低能量消耗。

另一个特点是输出失真较小。

D类功放电路的开关频率非常高,可以
超过20kHz,因此超出人类听觉范围。

这使得D类功放电路的输出信号在
加工和滤波后,能够还原成原始输入信号,避免了传统A类功放电路的失
真问题。

然而,D类功放电路也存在一些缺点。

首先,由于开关操作的特性,
输出信号常常存在一定的高频噪声和失真。

其次,由于开关频率较高,需
要使用较高的采样和处理速度,使得电路的设计和制造变得更复杂和困难。

最后,D类功放电路输出的功率较低,一般适用于低功率音频放大,对于
大功率音响系统来说,可能不太适用。

总的来说,D类功放电路是一种高效率、低功耗的放大电路,适用于
一些对功耗、续航时间和音频质量要求较高的应用场景。

随着技术的进一
步发展,对D类功放电路的研究和改进也在不断进行,可以预见,D类功
放电路在音频行业中的应用前景将越来越广阔。

D类功放电路介绍(入门经典)

D类功放电路介绍(入门经典)

传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达 90%以上。

典型的d类功放可提供200w 输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进 d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d 类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz )的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的 mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了 d类功放的实用发展。

d 类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道 mosfet的导通损耗仅为相应规格的 p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制 器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信 号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自 低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差 (二阶 滤波器可能引起180 °的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的 相位补偿电路。

D类功放电路介绍入门

D类功放电路介绍入门

D类功放电路介绍入门一、D类功放电路的原理在D类功放电路中,输入音频信号首先经过低通滤波器对信号进行预处理,然后进入比较器进行PWM调制。

比较器根据音频信号的大小与参考电压进行比较,输出相应的PWM信号。

PWM信号经过滤波器进行平滑处理后,即可送入功率放大器输出。

功率放大器是D类功放电路的核心组成部分,它负责接收PWM信号并放大至适合驱动负载的电平。

由于PWM信号的高频特性,功率放大器可以采用开关管如MOSFET等,其开关速度远高于音频信号的频率,能够实现高效的功放输出。

二、D类功放电路的优点与传统的A类功放电路相比,D类功放电路具有以下几个显著的优点。

1.高效率:由于D类功放电路采用了开关管进行功率放大,功放工作时的功耗较低,电路效率可以达到90%以上。

这大大降低了功放的发热量和电能的浪费,使得功放电路更加节能环保。

2.小尺寸:D类功放电路相较于A类功放电路而言,在同样输出功率的情况下,体积更小。

这使得D类功放电路非常适合在有限空间内进行集成和应用,例如手机、车载音响等。

3.输出纹波低:由于PWM信号通过滤波器进行平滑处理,D类功放电路输出的音频信号纹波较小,音质更好,失真更低。

4.低成本:D类功放电路的实现非常简单,所需元件较少,制造成本较低。

这使得D类功放电路在市场上具有竞争力,广泛应用于各种音频设备中。

三、D类功放电路的应用1.音频放大器:D类功放电路能够实现高保真度的音频放大,广泛应用于家庭音响、舞台音响等领域。

2.汽车音响:D类功放电路由于小尺寸和低功耗的特点,广泛应用于汽车音响系统中,提供高质量的音频输出。

3.无线通信:D类功放电路在无线通信设备中的应用越来越广泛,如蓝牙音箱、无线麦克风等。

其高效率和小尺寸的特点,提供了长时间的无线使用时间和良好的音频输出效果。

4.工业控制:由于D类功放电路的高效率和可靠性,它也被用于工业自动化领域的控制电路中,如电机驱动、传感器信号放大等。

总结:D类功放电路是一种采用数字调制的功放电路,具有高效率、小尺寸、输出纹波低和低成本等优点。

D类功放电路介绍(入门基础精彩)

D类功放电路介绍(入门基础精彩)

传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d 类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

乙类功放电路

乙类功放电路

乙类功放电路
乙类功放电路是一种常见的放大电路,广泛应用于音频放大、通信、电视机、音响等领域。

本文将从原理、特点、应用等方面介绍乙类功放电路。

乙类功放电路是一种将输入信号放大并输出的电路。

它的原理是利用晶体管的特性,将输入信号的小幅度变化放大到较大幅度,从而实现信号的放大。

与其他功放电路相比,乙类功放电路具有以下特点:
乙类功放电路具有高效率的特点。

由于乙类功放电路在无信号输入时,输出级的功放管是截止的,不消耗电流,因此在无信号输入时,功率损耗很小,功率效率高。

乙类功放电路具有较低的失真度。

乙类功放电路采用两个晶体管,一个负责放大正半周的信号,另一个负责放大负半周的信号,两个晶体管交替工作,使得输出信号更加准确,失真度较低。

乙类功放电路还具有较大的输出功率。

由于乙类功放电路在输出级采用了功放管,功放管的输出功率较大,可以满足对较大幅度信号的放大要求。

乙类功放电路在音频放大、通信、电视机、音响等领域有着广泛的应用。

在音频放大领域,乙类功放电路可以将输入的音频信号放大到足够的音量,使得声音更加清晰、响亮。

在通信领域,乙类功放
电路可以将输入的信号放大,增加信号的传输距离和质量。

在电视机和音响等设备中,乙类功放电路可以让画面更加清晰、音质更加纯净。

乙类功放电路是一种常见且广泛应用的放大电路。

它具有高效率、低失真度和较大的输出功率等特点,适用于音频放大、通信、电视机、音响等领域。

通过合理的设计和应用,乙类功放电路可以实现对输入信号的放大,提高信号的质量和距离传输。

ab类功率放大器电路_理论说明

ab类功率放大器电路_理论说明

ab类功率放大器电路理论说明1. 引言1.1 概述在电子设备中,功率放大器起着至关重要的作用。

它们用于将输入信号增加到足够的功率,以便可以驱动扬声器、马达或其他负载。

其中一种常见的功率放大器类型是ab类功率放大器电路。

ab类功率放大器电路具有高效率、低失真和较好的线性特性,因此在音频放大和通信领域得到广泛应用。

1.2 文章结构本篇文章将首先介绍ab类功率放大器电路的基本原理,包括对功率放大器的概述、ab类功率放大器的定义与特点以及不同类型的功率放大器分类与应用场景。

然后,我们将详细探讨ab类功率放大器电路设计要点,包括输入级、驱动级和输出级各个方面的设计要点。

接下来,我们将通过一个实例分析展示如何搭建ab类功率放大器电路,并介绍调试方法。

最后,在结论部分对ab类功率放大器电路进行总结,并提出进一步研究方向。

1.3 目的本文旨在深入探讨ab类功率放大器电路的理论原理和设计要点,并以实例分析的方式帮助读者了解如何搭建ab类功率放大器电路并进行调试。

通过本文的阅读,读者将能够全面了解ab类功率放大器电路,并在实际应用中具备基本的设计与调试能力。

2. ab类功率放大器电路的基本原理2.1 功率放大器概述功率放大器是一种用于增强输入信号幅度的电路,通常用于将低功率信号转换为高功率输出信号。

它在各种电子设备中得到广泛应用,如音频放大器、无线通信系统和功率驱动电源等。

ab类功率放大器是最常见和常用的功率放大器之一。

2.2 ab类功率放大器的定义与特点ab类功率放大器是一种能够提供高效能并具有较低谐波失真的电路。

它通过将输入信号分成两个不同相位的部分来工作,其中一个部分被引入一个npn型晶体管,另一个部分被引入一个pnp型晶体管,并在输出端合并。

ab类功率放大器的主要特点包括:- 高效能:由于两个晶体管轮流工作,并且只有在输入信号超过某个阈值时才会进行切换,在非使用状态时几乎没有静态功耗。

- 低谐波失真:由于将输入信号分成两个相位来处理,ab类功率放大器可以减小谐波失真级别。

a b类功放 电路

a b类功放 电路

a b类功放电路一. 什么是功放电路功放电路是指放大器电路中的一种,其作用是将输入信号进行放大,以增强信号的幅度。

在音频领域中,功放电路被广泛应用于音响设备中,如扬声器和音响系统。

根据功放的分类,可以将功放电路分为a类和b类。

二. a类功放电路的原理及特点1.原理: a类功放电路是指功放器在整个信号周期内都有效地进行工作,即把信号电压的正负半周都完整地用功放管放大并输出。

它是一种高线性的放大器,能够提供高质量的音频放大效果。

2.特点:•高线性:a类功放电路具有良好的线性特性,能够准确地放大输入信号,使输出信号尽可能地与输入信号保持一致。

•低失真:由于a类功放电路的高线性特点,其失真程度较低,能够输出与输入信号相同的波形,保持音频的高保真度。

•自耦变压器耦合:a类功放电路常采用自耦变压器耦合的方式,可以在保持高线性的同时,增加功放器的效率和稳定性。

•低效率:a类功放电路的效率较低,大部分输入功率被消耗在功放器内部,只有少部分功率能够转化为输出功率。

•低功率:由于效率低,a类功放电路通常用于低功率应用,如耳机放大器和小功率音响系统。

三. b类功放电路的原理及特点1.原理: b类功放电路是指功放器仅在输入信号电压的正半周或负半周进行放大工作,另一半周则不进行功放。

这样可以大大提高功放的效率,减少功放器的能耗。

2.特点:•高效率:b类功放电路由于只在输入信号的一半周内工作,使得功放的效率大大提高。

大部分电能都能转化为输出功率,减少了能量的浪费。

•低线性:b类功放电路的线性度相对较差,输出信号的波形会出现截幅现象,失真程度较高。

•无自耦变压器耦合:b类功放电路通常采用直接耦合的方式,没有自耦变压器,由于自耦变压器带来的能量损耗,增加了功放电路的效率。

•高功率:由于高效率的特点,b类功放电路通常用于高功率应用,如大功率音响系统。

四. a类和b类功放电路的比较特点a类功放电路b类功放电路线性度高低失真程度低相对较高效率低高耦合方式自耦变压器直接耦合功率低高适用场景低功率应用高功率应用五. 总结a类和b类功放电路分别适用于不同的应用场景。

D类功放电路介绍(入门经典)

D类功放电路介绍(入门经典)

传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

D类功放电路介绍

D类功放电路介绍

D类功放电路介绍D类功放电路是一种高效率的功放电路,其名称源自于D(Digital)音频信号使用数字编码,通过PWM(Pulse Width Modulation)来调制输出波形。

D类功放电路由于其高效率和低功耗的特点,逐渐得到了广泛应用,尤其在便携式音频设备和汽车音响系统中得到了大量使用。

D类功放电路的基本原理是将输入信号进行数字编码,然后使用PWM 技术将数字信号转换为脉冲宽度可变的PWM信号,最后经过滤波电路得到与输入信号相同的模拟输出信号。

D类功放电路的核心是PWM模块,该模块负责将数字信号转换为PWM信号。

通常,在D类功放电路中,数字信号是由模数转换器(DAC)产生的。

DAC将模拟输入信号转换为数字信号,并经过数字处理器进行编码和处理,得到PWM信号。

PWM信号的脉冲宽度由数字信号的幅值决定,脉冲的周期由输入信号的频率决定。

D类功放电路的优点主要体现在高效率和低功耗方面。

相比于传统的A类、B类和AB类功放电路,D类功放电路的功耗更低,效率更高。

这是因为在D类功放电路中,输出级别只有两种,即高电平和低电平,不需要通过传统的功率输出级别来调整功率,因此功率损耗更小。

另外,由于D 类功放电路采用PWM技术,输出信号的失真较小,可以更精确地还原输入信号,因此音质更好。

除了高效率和低功耗之外,D类功放电路还具有体积小、重量轻、成本低等优点。

这使得D类功放电路特别适合在便携式音频设备和汽车音响系统中使用。

在便携式音频设备中,D类功放电路能够提供足够的音量输出,并且由于低功耗,可以延长电池的使用寿命。

在汽车音响系统中,D 类功放电路可以大大减小安装空间和散热问题,使得整个系统更加紧凑和可靠。

虽然D类功放电路具有许多优点,但也存在一些缺点。

其中最主要的缺点是输出信号的PWM调制频率可能会干扰到其他电子设备。

为了解决这个问题,需要在D类功放电路中增加输出滤波电路,以降低PWM调制频率的干扰。

此外,由于D类功放电路在调制过程中需要频繁地开关输出级,因此在低频段的输出波形可能会出现失真和噪声。

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传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosfet,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

驱动功率管的调制信号为占空比随音频输入信号变化的方波,半桥驱动电路以相反的相位驱动两个功率管,一个导通时另一个截止。

采用方波驱动是为了使mosfet尽可能地改变工作状态,减少其处于线性放大区的时间,从而减少热损耗,提高效率。

该电路的效率主要取决于功率管的开关损耗和导通损耗。

输出滤波器将方波转变为放大的音频信号,推动扬声器发声。

图2为全桥驱动d类功放的原理简图。

全桥驱动电路中负载上的电压峰峰值两倍于电源电压,因而可用单电源代替半桥驱动电路中的双电源供电。

全桥驱动与半桥驱动电路工作原理相似,但采用了四个mosfet。

反馈网络中的滤波电路也有所不同,该电路中负载采用浮动接法,需要两个低通滤波器来消除载波。

四个功率管两两成对工作,为防止短路,驱动电路在关断一对功率管后过一段时间才开启另一对功率管。

全桥中的功率管只需承受半桥中一半的电压,其导通损耗比半桥电路要小,这是因为mosfet导通时的漏源电阻rds(on)与漏源电压bvdss不成线性关系,串联的两个mosfet总的rds(on)比bvdss增加一倍时单管的rds(on)小。

图2全桥驱动d类功放电路简图功率管的选择需要考虑以下几点:峰值工作电压、工作电流、开关速度、开关损耗、导通损耗。

峰值工作电压和电流决定了mosfet的规格,开关损耗、导通损耗及输出滤波损耗决定了输出级的效率。

计算公式如下例如,要在8ω负载上获得100w输出,vp为40v,ip为5a,考虑到工作电压应留25%的裕量,相应的mosfet规格为50v/5a。

选择内部包含一个具有较短反向恢复时间的二极管的mosfet可减小开关损耗,目前较快的反向恢复时间约100ns。

较低的工作频率、较小的栅—源电容及较高驱动能力的驱动电路都有助于减小开关损耗。

工作频率过低会使输出滤波器的设计变得困难,过高又会导致开关损耗增加并产生射频干扰及电磁干扰,因此选择工作频率时需要综合考虑。

解决了开关损耗问题之后,d类开关放大器的效率主要取决于功率管的导通损耗,换言之,选用rds(on)较小的mosfet可提高放大器的效率。

例如,mosfet的rds(on)为200mω,放大器效率比理想状态下降5%,公式如下δη=2xrds(on)/zl=0.4/8=0.05式中因子2对应于全桥驱动电路。

同样,当rds(on)为80mω时,效率损失只有2%,也就是说效率取决于器件的制造工艺。

图3所示为图2中反馈网络的电路,功率管输出信号经ic1c处理成为反馈信号,其幅值约为输出信号的1/11。

音频输入信号经缓冲放大器ic1b放大,与反馈信号一同送至积分器ic1a,经处理产生修正信号送图3中驱动ic的比较器反相输入端,从而产生调制输出。

图3中还有另一路反馈取自电流采样电阻,驱动ic据此对mosfet作过流保护。

图3全桥驱动d类功放反馈网络电路该放大器的输出采用了两个巴特沃斯滤波器为负载提供音频驱动电流,巴特沃斯滤波器保证了全频段内的平滑频响,可使放大器具有良好的动态响应。

图4中四结巴特沃斯滤波器的截止频率为30khz,对250khz载波的衰减为74db,增加阶数或降低截止频率可更有效地消除载波。

巴特沃斯滤波器工作时要求负载为恒定值,而扬声器在高频下将处于失控状态,因此扬声器两端并联了rc滤波网络补偿,以保证高频时电路的稳定。

图4截止频率为30khz 的四阶巴特沃斯滤波器该放大器驱动4ω负载输出100w时,信号频率8khz以下的失真(thd+n)不到1%,如图5(a)所示,信号频率超过8khz时,放大器的非线性度增大,thd+n也随之增加,在12khz处达到最大(2.8%),超过12khz,输出滤波器开始发挥作用,thd+n也随之下降。

在通常工作的小功率情况下,失真状况有所改善,输出10w时全频带范围内的thd+n小于1.2%,如图5(b)所示。

图5带四阶滤波器d类功放失真曲线失真特性通过滤波器及反馈网络的选择加以修改,以适应不同场合的要求。

反馈网络选用高素质的运放、修改补偿电路、提高三角波的线性度这几项措施均有助于降低失真和残余噪声。

在实际应用中,输出滤波器与扬声器的阻抗相匹配可降低放大器的闭环频响,改善放大器的失真特性。

在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地。

认为A类功放声音最为清新透明,具有很高的保真度。

但是,A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。

B类功放虽然效率提高很多,但实际效率仅为50%左右,在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合,仍感效率偏低不能令人满意。

所以,效率极高的D类功放,因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视。

由于集成电路技术的发展,原来用分立元件制作的很复杂的调制电路,现在无论在技术上还是在价格上均已不成问题。

而且近年来数字音响技术的发展,人们发现D类功放与数字音响有很多相通之处,进一步显示出D类功放的发展优势。

D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。

无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。

工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。

理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。

这种耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合。

在理想情况下,D类功放的效率为100%,B类功放的效率为78.5%,A类功放的效率才50%或25%(按负载方式而定)。

D类功放实际上只具有开关功能,早期仅用于继电器和电机等执行元件的开关控制电路中。

然而,开关功能(也就是产生数字信号的功能)随着数字音频技术研究的不断深入,用与Hi-Fi音频放大的道路却日益畅通。

20世纪60年代,设计人员开始研究D类功放用于音频的放大技术,70年代Bose公司就开始生产D类汽车功放。

一方面汽车用蓄电池供电需要更高的效率,另一方面空间小无法放入有大散热板结构的功放,两者都希望有D类这样高效的放大器来放大音频信号。

其中关键的一步就是对音频信号的调制。

图1是D类功放的基本结构,可分为三个部分:图1D类功放基本结构第一部分为调制器,最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。

把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端,另通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。

当正端上的电位高于负端三角波电位时,比较器输出为高电平,反之则输出低电平。

若音频输入信号为零、直流偏置三角波峰值的1/2,则比较器输出的高低电平持续的时间一样,输出就是一个占空比为1:1的方波。

当有音频信号输入时,正半周期间,比较器输出高电平的时间比低电平长,方波的占空比大于1:1;负半周期间,由于还有直流偏置,所以比较器正输入端的电平还是大于零,但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少,方波占空比小于1:1。

这样,比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形,称为PWM(Pulse Width Modulation 脉宽调制)或PDM(Pulse Duration Modulation脉冲持续时间调制)波形。

音频信息被调制到脉冲波形中。

{{分页}}第二部分就是D类功放,这是一个脉冲控制的大电流开关放大器,把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。

能够输出的最大功率有负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。

第三部分需把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。

方法很简单,只需要用一个低通滤波器。

但由于此时电流很大,RC结构的低通滤波器电阻会耗能,不能采用,必须使用LC低通滤波器。

当占空比大于1:1的脉冲到来时,C的充电时间大于放电时间,输出电平上升;窄脉冲到来时,放电时间长,输出电平下降,正好与原音频信号的幅度变化相一致,所以原音频信号被恢复出来,见图2。

图2模拟D类功放工作原理D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。

此时功放管的线性已没有太大意义,更重要的开关响应和饱和压降。

由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍,且要求保持良好的脉冲前后沿,所以管子的开关响应要好。

另外,整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。

所以,饱和管压降小不但效率高,功放管的散热结构也能得到简化。

若干年前,这种高频大功率管的价格昂贵,在一定程度上限制了D类功放的发展。

现在小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业领域,特别是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi 功放上应用,器件的障碍已经消除。

调制电路也是D类功放的一个特殊环节。

要把20KHz以下的音频调制成PWM信号,三角波的频率至少要达到200KHz。

频率过低达到同样要求的THD标准,对无源LC低通滤波器的元件要求就高,结构复杂。

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