什么是功放?A类B类真的有差别吗?
功放是一个在生活中很常常会听到、知道跟音响有关,但到底是干嘛用的又有点说不上来的奇妙东西,在带到今天的主题之前,我们先来简单介绍一下什么是功放吧。
▲功放就是把声音变大嘛,道理我都懂啊
功放(Amplifier)的功能在于放大讯源发送的音频讯号,而讯源指的就是手机拨放的mp3文件,或是麦克风、乐器输出的讯号。因为讯源本身的强度太弱,没有办法直接推动喇叭的单体让他发出声音,这时候就需要靠功放的帮助啦。
功放的结构可以分成 1.前级功放和2.后级功放两种,也会有把前级和后级做在同一台的综合功放,不过运作的原理也是一模一样的。
1.前级(Preamp)
前级的工作是要加强讯号的电压,把mic level、inst level的讯号增大至line level,以便驱动后级负载,音量的调整、增益和调整音色都是在前级完成。
2.后级(Poweramp)
后级则是要把已经让前级加强过电压的讯号,再放大他的电流,变成speaker level,让被增强后的讯号有足够的功率去推动负载较高的喇叭单体。
▲功放运作的过程。
虽说功放的功能就是要增强讯号,但是扩大的电路设计,也会影响音色的还原度和效率,在不同类型的扩大方式中,最常被拿出来讨论的就是 1.线性度 2.效率 两种。
1.线性度(Linearity)
在放大讯号的时候,无法避免的一定就是会改变原始的波型,所以在设计放大电路时尽可能降低失真程度是非常重要的考虑点。
2.效率(Efficiency)
但追求高度还原的放大方式,能量使用的效率也通常较差,简单来说就是耗电,其他没有转换成功的能量会化为热能散失,因此机身的温度高低也会受转换效率影响,连带影响零件的寿命长短。
接下来介绍不同类型的功放,也是以线性度和效率作为主要的比较。
A类功放A类扩大是音色还原度最高的一种放大方式,同时效率也非常低。
在讯号输入周期都是导通的状态(包含正周波和负周波),因此即使是没有讯号输入时,功放也是持续在耗电,也因此A类有最好的线性度,而不会产生B类、AB类的交互失真(CrossoverDistortion)问题。
▲A类扩大能在放大输入讯号(蓝色)的同时,达到最小失真的输出讯号(绿色)
虽然A类能提供最低失真的音色,但它的效率只在15%-30%之间,大部分的电能都化作温度散失了,所以机身温度都很烫,基于散热考虑机器也只能做的很大台又笨重,在高温高电流的环境下放大组件(晶体管or真空管)也时常需要更换。
由于A类放大的声音有非常低的失真度,即便缺点甚多,仍有许多音响发烧友愿意花大钱追求几乎没有失真的音色。
线性度: ★★★★★
效率: ★
▲说到A类放大音箱第一个会想到的就是MATCHLESS了
B类功放也因为A类扩大实在是很没效率,B类扩大就采用不同的设计方式,分别有两个输出放大器来处理音频讯号的正波和负波,再由晶体整合输出,处理正波的在工作时,负责负波的就停止,反之亦然。因此B类放大能够有接近80%的转换效率。
但B类放大有一个主要的问题是在两个输出放大器一开一关之间,会导致正负波交点的线性不连续,也就是前面提到的交越失真(Crossover Distortion),使声音较为粗糙。
▲B类扩大的方式会有较严重的交越失真,正负交点处有不连续的断层。
B类的设计方式让他的声音注定会失真,比较多使用在FM收音机或床头音响这类对音色比较不要求的产品。
线性度: ★★
效率: ★★★★
AB类功放和B类放大一样,AB类放大也有两个输出放大器分别处理正波和负波,不同的是输出放大器导通的时间大于B类的半个周期,在音量小时用A类的放大方式,音量大时使用B类的放大方式,因此能够有更佳的线性度,让交越失真(CrossoverDistortion)的程度小于B类。
▲AB类扩大有比B类更小的交越失真,和更好的线性度
和A类、B类相比,AB类放大解决了A类严重的能量散失,失真的程度也比B类好上许多,但线性度表现略差于A类,效率也低于B类(效率约50%~70%),算是介在A类和B类之间的设计,顾名思义。
AB类功放常见于家庭剧院和乐器用的音箱,许多经典的电吉他音箱如Fender Twin Reverb和Vox的AC-30都是采用AB类放大。
线性度: ★★★★
效率: ★★★
▲深受吉他手喜爱的Fender、Marshall、Vox经典款音箱几乎都是AB类放大。
D类功放D类功放的运作原理比较特别一些,使用从模拟波形讯号和开关式电源快速导通和关闭的高频三角波形进行电压的比较,透过两个波形的交点,可以取得用宽窄表示的脉波讯号Pulse Width Modulation(PWM),这属于一种数字采样。这个高振幅的输出通过低通滤波器(LowPass Filter)进行把三角波的高频滤掉,变回能推动喇叭单体的模拟讯号。
▲采样三角波(红色)和讯源波形(蓝色)的交点,转换成宽窄不一的矩形脉冲波信号。
D类的优点在于有非常高的效率(约90%),高效率也意味着不会有过多的散热需求,机身也能做的更轻巧。虽然早期的D类声音表现较差,但技术的进步也让他的音色越来越优异。
D类功放常用于耳机扩大器、地板型音箱头等便携型的产品。
线性度: 无
效率: ★★★★★
▲近期讨论度颇高的Bluguitar AMP1,D类放大的特性让他能以便携的体积做出巨大的音色。
有一好通常没两好,追求高度还原的放大方式,电费用很凶体积很大占空间还很烫,追求经济高效率的放大方式又会有明显的线性失真,总是得做出一些取舍。也希望各位在看完这篇文章后,能根据自己的需求找到最适合的功放种类喔。
来自atb1987功放中的A类、AB类和D类是什么意思?
许多初识HiFi的朋友对于A类、AB类和D类功放的含义仍不甚了了。接下来,我们将解答为何有些功放在工作时产生明显热量,而另一些则仅微发热甚至不发热。如果您看过功放的评测或查看过功放的技术规格,那么您很可能会遇到诸如“AB类”之类的术语。事实上,这只是众多不同功放类别中的一种,最常见的是A类、AB 类和D类。
大多数功放在其电子设计中都具有相同的基本构建模块。他们通常使用晶体管作为核心放大组件,以电阻器、电容器、电感器、电线和变压器的阵容,以使整个放大电路能正常工作。但它没有定义功放类别的输入信号时输出的电流量。这个定义设定了功放产品的基本参数。它决定了功率输出、放大器消耗的电量、产生的热量水平,甚至是产品的最小尺寸。
A类功放电路
音乐传真的A1合并功放是A类功放电路设计。顶部的面板相当于一个巨大的散热器
晶体管需要一定量的偏置电流流过它才能使这个晶体管工作。在A类功放电路中,该电流的始终设置为最大值。如果该功放设计以最大音量工作,则大部分做功用于驱动音箱。
不过在正常情况下,很少有把功放音量开到最大的情况。在这种情况下,任何不用于驱动音箱的能量都会变热,这就是A类功放电路设计的问题所在。A类功放电路能够确保晶体管在其最线性的工作区域内工作,因此声音失真最小,但是功耗和发热量会很大。所以为了控制发热量,必须使用散热器散热,以保持电路正常工作,这就使得A类功放的外观不能做得很小。
虽然,A级功放在是高保真音质的最佳解决方案,但实际存在许多问题,以至于此类设计相对较少。
AB 类功放电路
英国君子Rega的Elex Mk4,一款AB类功放
考虑到其强大的性能和显著的优势,AB类功放电路现已成为一项折衷但却无可挑剔的解决方案。该功放的设计理念备受传统模拟功放产品青睐,这些产品在市场上占据了多数份额。该类型的功放不仅具有高效的能量转换能力,且失真度较低,进而显著提升了其性能。在此电路设计中,输出管将在各个工作状态之间持续切换,以实现高效且稳定的功率输出,进而为用户提供更加卓越的使用体验。
D类功放电路
NAD的D3020 V2外形尺寸之能做到这么小,是因为使用D类功放电路
A类功放电路和AB类功放电路关系非常密切,但D类功放电路却截然不同。D类设计采用模拟输入,并将其转换为PWM(脉宽调制)信号,其中信号的峰值产生最宽的脉冲,波谷产生最窄的脉冲。D类功放电路通常用一个输出滤波器来消除转换过程中产生的高频噪声。这种滤波器的质量对整体声波性能有很大影响。
D类功放电路主要优点是它非常节能高效。典型的A类功放电路往往有25~30%左右的效率。AB功放电路约是它的两倍,而D类功放电路是它的三倍。这意味着功耗和热量比会降低很多。
Hi-End级别的D类合并功放Technics SU-R1000
这些优势使D类功放近年来越发受人喜欢,但也存在一些问题。虽然有一些听起来不错的D类功放——NAD D3020 V2、Technics SU-R1000,但这样的例子显然不多。此外,D类功放作为一个功放品类,可能会挑音箱,因为它们的输出滤波器电路可以对大多数音箱的复杂电负载做出反应。结果可能是不同系统之间的性能不一致。
尽管如此,鉴于它们的许多优势,我们预计越来越多的HiFi设备会使用这种电路,并相信功放电路的工程师会不断提高音质的基本水平。
D类功放是否会彻底占据HiFi领域,唯有时间方能揭晓。
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