d类功放 ic 功放中的A类,AB类和D类是什么意思?

小编 2024-10-08 方案设计 23 0

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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D类功放的王者:Purifi Eigentakt

当今谈到D类功放技术,相信应该很少再有传统发烧友抵触了吧!因为D类功放逐渐被广泛覆盖到音响领域中,尤其有源音箱以及专业类产品。这类技术凭借小体积和高效能,极低底噪和失真的特点,在市场严苛的考验中站稳了脚跟,并逐步被广大音响消费者、发烧友以及代理商所认同。本次我们在谈论D类功放前,先介绍一下目前在D类功放上非常前沿的Purifi公司。

Purifi由音响设计鬼才Bruno Putzeys(Bruno Putzeys是音响业界D类功放模块的领导公司Hypex的灵魂人物,他更拥有NCore与UcD功放模块的专利权)、Lars Risbo(曾任职Toccata Tech全数字功放技术实验室与Texas Instruments德州仪器)和Peter Lyngdorf于2014年联合创立。

Bruno Putzeys

Purifi把自家的放大电路称之为Eigentakt(“自我计时”),可以说是NCore的升级版,也是对D类功放的自激振荡运作原理进行多年研究的结果,该算法采用的算法在控制回路中使用时,可以通过一个阶次来改善现有设计数量级或更多。

据Bruno Putzeys介绍,Eigentakt在业界中非常超前,采用该技术的功放将对音箱的负载,音量和讯号参数不变,从而产生的THD和IMD电平可忽略不计,并且具有非常干净的削波特性。根据Purifi的测量,预计Eigentakt电路的性能将超过任何其他产品。音频功放产品,无论技术或级别如何,在所有频率和功率水平下的THD和IMD均低于0.00017%,并且在所有负载条件下,音频频带的频率响应均保持在±0.01dB之内。

而事实的是,由Greg Stidsen,Taresh Vadgama以及包括已故的Bjorn Erik Edvardsen在内的NAD设计团队,均与Purifi联合创办人保持着密切的合作关系,双方在合作上有着共同的追求和承诺,也因此令NAD能够使用到如此先进的Purifi功放技术。为此在2019年,NAD Electronics在德国慕尼黑展会上高调宣布,并成为第一个将Purifi新专利D类功放技术纳入并推出新一代产品系列的国际音响品牌。

除具有突破性的技术地位外,它还代表Purifi商业化的首批产品之一。在Purifi Audio官网的功放模块上一共有3款,包括1ET400A、EVAL1和EVAL2,其中1ET400A出自D类功放的鬼才设计师Bruno Putzeys,且性能都远高于Hypex的任何一款D类功放模块,而M33就是NAD旗下首款使用1ET400A的产品,而在之前NAD全系列功放产品上只使用Hypex的D类功放和开关电源模块(其实早期D类功放绝大部分均采用Hypex的成果,包括NAD、ATI、TEAC、Bel Canto、Rogue Audio、Mola Mola和Jeff Rowland)。而我所知道NAD除了M33之外还有C298功率放大器,其内部同样使用了Purifi Eigentakt D类功放技术,其在两声道输出状态下每声道有185W额定功率(8Ω)/340W(4Ω),并且在“全功率输出时”的全频段总谐波失真低于0.005%、讯噪比超过120 dB。除此之外,NAD C 298还可以切换成“桥接模式”,使它成为一部额定功率高达620W(8Ω)的单声道后级。

另外,NAD于2020年时推出了旗舰级两声道流媒体综合功放M33,卖点就是集合了BluOS流媒体、Dirac Live空间校正,以及最新的Purifi D类放大电路。而其精准、快速、强劲和几乎感觉不到失真的声音,完全颠覆了以往我们对D类的印象。M33在正式推出后,在欧洲音响界十分轰动,各大媒体评价都非常高。M33作为一款全功能的BluOS流媒体功率放大器,额定功率在8Ω负载时为200W,当阻抗减半时上升为380W,而桥接模式时在8Ω下达到惊人的700W。

其实NAD使用Purifi Eigentakt D功放技术的产品不只是M33和C298,目前还覆盖到M28多声道功率放大器上。当然,凭借如此先进的技术加持,相信NAD将会继续大踏步前进,并把Purifi Eigentakt D类技术灌输到未来的产品开发上。同时,也会有更多品牌的功率放大器品牌加入到Purifi行列中。

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