集成ic功放 一文看懂音频功放的类别有几种

小编 2024-11-25 方案设计 23 0

一文看懂音频功放的类别有几种

我们常见到的音频功放类别有A类、AB类、D类、H类,还有什么G类和T类,还听说有S类。这些都是为某一种独特的技术命名的。在专业舞台功放领域,采用什么技术的目的都是为了达到高效率,这样才可以得到相对更好的稳定性和低成本,但也相应要更复杂的线路来完成。

功放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:

1.、A类功放(又称甲类功放)

A类功放,在信号的整个周期内都不会出现电流截止(即停止输出)的一类放大器。但是A类放大器工作时会产生高热,效率很低。尽管A类功放有以上的弊端,但固有的优点是不存在交越失真,并且内部原理存在着一些先天优势,是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高频透明开扬,中频饱满通透的优点。单端放大器都是甲类工作方式,推挽放大器可以是甲类,也可以是乙类或甲乙类。

2、B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。

3、AB类功放(又称甲乙类)

AB类功放界于甲类和乙类之间,推挽放大的每一个晶体管导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。因此AB类功放有效解决了乙类放大器的交越失真问题,效率又比甲类放大器高,因此获得了极为广泛的应用。

4、D类功放(又称丁类功放)

D类功放也称数字式放大器,具体型号很多,现已大量用于手机、数码产品、平板彩电等电器中,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。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器,但在有源超低音音箱中有较多的应用。

5、G类功放

G类功放为一种多电源的AB类功放的改进形式。G类功放充分利用了音频都具有极高峰值因数 (10-20dB) 的这一有利条件。大多数时候,音频信号都处在较低的幅值,极少时间会表现出更高的峰值。下图是G类功放集成IC的一个典型功能框图。

G类放大器使用自适应电源轨,并利用一个内置降压转换器来产生耳机放大器正电源电压。充电泵对放大器正电源电压进行反相,并产生放大器负电源电压。这样便让耳机放大器输出可以集中于0V。音频信号幅值较低时,降压转换器产生一个低放大器负电源电压。这样便在播放低噪声、高保真音频的同时最小化了G类放大器的功耗,相比传统的AB类耳机放大器,G类放大器拥有更高的效率。

该类功放的放大原理与AB类功放放大相同,一个重要特点是供电部分采用两组或者多组电压,低功率运行使用低电压,高功率自动切换到高电压。

6、H类功放

该类功放的放大电路部分与AB类功放的原理相同,但是供电部分采用可调节多级输出电压的开关电源,自动检测输出功率进行供电电压的选择。

7、K类功放

K类功放是集成了内部自举升压电路和各种功放电路,大家都知道D类功放只是众多功放电路中其中一种效率比较高的数字功放,而K类功放只是根据需要将内部集成的自举升压电路和所需求的功放电路,如果需求效率高就加D类功放,要音质好就加AB类功放。

8、T类功放

该类功放的原理与D类功放的原理相同,但是信号部分采用DDP技术(核心是小信号的适应算法和预测算法)。工作原理如下:音频信号进入扬声器的电流全部经过DDP进行运算处理后控制大功率高频晶体管的导通或者关闭,从而达到音频信号的高保真线性放大。该类功放具有效率高、失真小,音质可以与AB类功放媲美的一类功放。

9、TD类功放

该类音频功放的放大部分与AB类功放原理相同,但是供电部分采用完全独立的高精度可调节无级输出的可调节数字电源,电压递进值为0.1V,自动检测功率来调节电压的升高或者降低。该类功放由于需要高精度可调节的数字电源,需要对电源有专门的设计,而不能集中在一个芯片上,因此,该类功放主要使用在高级音响上,而电路也比较复杂。

对于后面6、7、9类功放需要特殊的电源,因此不能将功能集中在一片IC上。而对于经典的A类,B类,AB类和D类功放有专门的IC。再实际的设计中,需要各种类型的,应用在不同领域的功放电路,只需要以此为基础,外加相应的电源或者处理模块。

超大功率产品普遍的采用根据音频信号特性,进行采样比较,并分级控制供电电压的一种技术,也有采用独立电源来完成的,相比AB类能提高最高25%的整机效率,但因为供电被分割切换,这就带来不避免的缺点。

譬如,对滤波电容的一致性提出了较高的要求,电容串联使用,其容量也将减少,滤波效果不理想,其耐用性和稳定性的下降也伴随而来。还有因为采用多级切换供电,也带来其特有的失真——开关失真。反映在音质的表现上就是高频段现出松散、噪、炸耳等的不好的感觉。低频也显得较硬,瘦。因为其电源结构的特点,这限定功率管功耗上没有很好的保护措施,也会令到烧管等现象不时发生。

几百元便宜功放也有好声----评测YS3886小型化功放机

在自然声NS16音箱推出后,其鲜活、富有感染力的高素质声音就广受好评。不过很多网友都希望能有更便宜搭配,如果能3000元配置一套无源hifi系统,相信会对很多入门发烧友有非常大的吸引力。

一般来讲,个人极不愿意推荐价格过于低廉的产品,除非经过自己的测试。不过,一些经典的运放加集成IC组合由于方案成熟,确实存在着价格便宜,声音又好的这种情况。而且在质量上也同样也可以保证。自己一直在找,在试用了几款机器后(包括一款小胆机,不说),终于在近期找到了一款较为满意的。

小巧、简洁的桌面和小房间发烧的无源组合

下面简单介绍和评测一把。先小小的开箱下,友情邀请俺家小咪参与开箱活动,呵呵

小猫开箱系列

功放重约4.5kg,拿到手机沉沉的,尺寸为188mm(宽)*65mm(高)*301mm(深),十分小巧,还没有一本杂志宽,整体跟本厚书差不多,放在桌面完全不占空间。一般1.2m的电脑桌即可轻松放下了。面板采用银色拉丝面板,黑色机箱,整机外壳均为铝板加工而成。做工上还是可以的。

功放小巧,全铝机箱,重4.5kg,尺寸188*65*301mm

面板布局还算中中正正

背板上,三路输入,输出接线柱采用纯铜镀金水晶头。市面上大多数低价功放为1路输入,在使用上十分不方便。增加到三路后就行方便了,电视、便携、CD均可同时接入,面板上选择开关可以选择输入,关机后也有记忆功能,不用每次都重新选择。为了方便使用,专门定制了蓝牙版,区别是其中一路由RCA变为蓝牙天线。

支持三路输入,蓝牙版二路RCA和一路蓝牙输入

外观就这样子,这个价位也不能要求太多了。然后我打开了里面:

布局紧凑的机器内部布局

机器内部的布局非常的紧凑,分布相当合理。硕大的环形变压器带了屏蔽罩,这十分有利于消除电源变压器的干扰。电源板和前级功放电路采用分开的方式,可以有效减少电源电路对前级功放电源的干扰。这两方面都是发烧功放常见的,不过却是这种级别的功放却很少见的作法。

前级采用BB公司的OPA2604,电路布局很合理

前级运放采用BB公司的经典的OPA2604AP,这是款专门为音频设计的运放。具有低失真、低噪音、高带宽、大动态等特点,常见于一些中端几千元的国产或进口功放上。其失真高达0.0003%,转换速率25V/us,增益带宽为20MH。其音色中性偏暖、圆润而有韵味,被誉为最有电子管音色的运放。这款运放比市面常见的NE5532不管是指标还是声音都明显高上一截,价格也贵近十倍左右。

用料很发烧:德国WIMA电容,西门子的耦合电容,尼康和依娜的小电解电容,5环电阻

后级采用国半经典的LM3886TF,LM3886是美国国半(NS)一款久负盛名的高性能音频功率放大集成电路,最大输出功率可达68W,噪声和失真都相当低,而且保护功能比较完善,性能稳定。LM3886一经推出好评如潮,很快成为大中功率HIFI音频放大器和高保真有源监听音箱放大电路的配置,经久不衰。美国著名音响厂商乐林就有以LM3886为放大核心的贵价名机。并且专为其配置了一块不小的散热片以保证在工作中机器的散热。

滤波电容采用金字英国诺华10000uf电解电容

电源部分采用英国诺华金字音频专用滤波电容,容量为10000uf/50V,对40-60W的功放来说,这已经可以保证足够的功率储备了。旁边并联数个小电容减少高频谐波,保护继电器为欧姆龙的。其它用料也非常发烧了,电阻采用5环1%精度的电阻,关键小电容为德国红色威马电容。小电解用的尼康和依娜,耦合电容为德国西门子电容。自己选择了采用27位的日本ALPS正品电位器的版本,常见的中低端功放电位器寿命不足的问题基本不用担心了。

电位器为日本ALPS的27位电位器,几千元的中端功放上常见

总体来讲,在这个价位下,这款功放的用料是相当良心了。这台机器的用料和几千元常见功放比,一点都不逊色,而它的售价还不足千元。这些都保证了其40瓦/8欧,60瓦/4欧的驱动功率(机器标称为50W*2)。

和自然声NS16在一起,很简洁的系统

话不多说,接上自己的NS16音箱,前端十分简单,笔者常用的学林1969便携。虽然价格不算贵(不到3000元),内置了AK4495解码,拥有这个价位超值的声音(以及同样难受的操作)。线材什么的全是鸡线,也没有使用笔者自己常用的青解码加CD机这个组合。环境为一般家用环境(见下图):

阿卡多版的罗西尼的弦乐奏鸣曲是弦乐小编制的天碟录音,也是自己最喜欢听的弦乐小编制作品。一开声,这套小系统就超出了我对这个价位功放的要求,NS16发出非常富有感染力的弦乐,甜美迷人,细节非常的充分,高频延展性非常的好。声音通透、流畅。低频质感也非常的好,大提琴的声音交待得十分清楚。听着让人十分的着迷。

赶紧找了一段用手机录了下音,发到群里,大家立即就沸腾了。我上传到了西瓜视频上,供大家参考下(手机录音,有些环境噪声没有控制好,见谅):https://www.ixigua.com/i6800134798804255235/

整体几段听下来,完全不亚于自己用丽磁211推动的感觉了。OPA2604号称最有胆味的运放,果然名不虚传。

于是换了首人声,蔡琴的《民歌》专辑(我承认,我很俗气,呵呵)。一开声的“是谁,在敲打我窗”,蔡琴的声音,那是相当的富有感染力。在我小小的客厅里(大约20平方),蔡琴就似乎在你面前充满深情的演唱。低音贝斯响起时,交待得也非常的清楚。整体层次感非常的好,吉它、贝斯、人声、鼓,有条不紊的展开在你面前。

然后我就一直听了下去(没法,老是容易忘记自己是干活呢),一直听到渡口,开始的鼓声终于让自己回过神来。比起以前自己试用的丽磁211,这台3886低频确是没有那么好,低频下潜上仍然差了一点点。不过,丽磁211价格是4280元,而这台功放价格仅有它的1/5。

紧跟着,我忍不住考验了下,调出经自己经常听的《金响宴》。由李小沛老师录音的这张专辑的第一首《无词歌》一直被自己视为试音的专曲。开声的空气感相当的优秀,鼓声响起的时候也完全没有敲铁皮,而是相当的有弹性。虽然比不上自己下面那对NS17的低频感觉(NS17的低频下潜是40Hz,完全可以跟8寸箱比低频了),但对一对2000元出头的5寸同轴箱,已经是非常良好的表现了。我立刻换成自己常用的80瓦的东方之声的E8II功放,感觉除了低频下潜稍有差别,其它差别非常细微,不仔细辨很难感觉了。

最后总结一下,优点方面:

1. 价格非常便宜,仅仅需要728元(蓝牙版978元)。采用CSR8675芯片的蓝牙版正在制作过程中,等样品到货后会简单再评价一下(笔者注)。加上NS16,套餐不足3000元,无源组合在3000元这个价位可以说是非常的超值了;

2. 小巧,仅一本书大小,节约桌面和卧室等空间;

3. 内部布局紧凑,几百元的机器,中档功放的用料水平;

4. 经典OPA2604加LM3886组合,声音甜美,功率可达40-60W(驱动6欧的NS16大约为50瓦);

5. 有三路输入(蓝牙版为两路RCA,一路蓝牙),方便接入多个前端;

6. 蓝牙为目前效果最出色的CSR8675芯片(效果待后面评测);

7. 声音十分出色,低频干净、中高频甜美富有胆味;

缺点方面:

1. 做工一般,中中平平;

2. 不是什么品牌货,无法开脑放

最后,等蓝牙版的YS3886到后,希望能用更好的录音设备多录几段录音给大家参考。

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